Το καλύτερο κτίριο ανθεκτικό σε τσουνάμι

Αρχιτέκτονες και μηχανικοί μπορούν να σχεδιάσουν κτίρια που θα στέκονται ψηλά κατά τη διάρκεια ακόμη και των πιο βίαιων σεισμών. Ωστόσο, ένα τσουνάμι (προφέρεται soo-NAH-με), μια σειρά κυματισμών σε ένα νερό που συχνά προκαλείται από σεισμό, έχει τη δύναμη να ξεπλένει ολόκληρα χωριά. Αν και κανένα κτίριο δεν είναι ανθεκτικό σε τσουνάμι, ορισμένα κτίρια μπορούν να σχεδιαστούν για να αντιστέκονται σε ισχυρά κύματα. Η πρόκληση του αρχιτέκτονα είναι να σχεδιάσει για την εκδήλωση ΚΑΙ το σχεδιασμό για την ομορφιά - την ίδια πρόκληση που αντιμετωπίστηκε σχεδιασμός ασφαλούς δωματίου.

Τσουνάμι συνήθως δημιουργούνται από ισχυρούς σεισμούς κάτω από μεγάλα σώματα νερού. Το σεισμικό γεγονός δημιουργεί ένα κύμα υποεπιφάνειας που είναι πιο περίπλοκο από ό, τι όταν ο άνεμος φυσά απλώς την επιφάνεια του νερού. Το κύμα μπορεί να ταξιδέψει εκατοντάδες μίλια την ώρα μέχρι να φτάσει σε ρηχά νερά και μια ακτογραμμή. Η ιαπωνική λέξη για το λιμάνι είναι tsu και Νάμι σημαίνει κύμα. Επειδή η Ιαπωνία είναι πυκνοκατοικημένη, περιτριγυρισμένη από νερό και σε μια περιοχή με μεγάλη σεισμική δραστηριότητα, τα τσουνάμι συνδέονται συχνά με αυτήν την ασιατική χώρα. Εμφανίζονται, ωστόσο, σε όλο τον κόσμο. Ιστορικά τα τσουνάμι στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι πιο διαδεδομένα στη δυτική ακτή, όπως η Καλιφόρνια, το Όρεγκον, η Ουάσιγκτον, η Αλάσκα και, φυσικά, η Χαβάη.

Ένα κύμα τσουνάμι θα συμπεριφέρεται διαφορετικά ανάλογα με το υποβρύχιο έδαφος που περιβάλλει την ακτογραμμή (δηλαδή, πόσο βαθιά ή ρηχά είναι τα νερά από την ακτή). Μερικές φορές το κύμα θα μοιάζει με "παλιρροιακή οπή" ή κύμα, και μερικά τσουνάμι δεν συντρίβουν καθόλου στην ακτή σαν ένα πιο οικείο κύμα που κινείται από τον άνεμο. Αντ 'αυτού, η στάθμη του νερού μπορεί να αυξηθεί πολύ, πολύ γρήγορα σε αυτό που ονομάζεται "κύμα", σαν να έχει έρθει η παλίρροια ταυτόχρονα - σαν ένα κύμα ύψους 100 ποδιών. Οι πλημμύρες από το τσουνάμι μπορεί να ταξιδέψουν στην ενδοχώρα πάνω από 1000 πόδια, και η «υποβάθμιση» δημιουργεί συνεχείς ζημιές καθώς το νερό υποχωρεί γρήγορα στη θάλασσα.

Οι δομές τείνουν να καταστρέφονται από τσουνάμι λόγω πέντε γενικών αιτιών. Πρώτα είναι η δύναμη του νερού και η ροή του νερού υψηλής ταχύτητας. Στατικά αντικείμενα (όπως σπίτια) στο μονοπάτι του κύματος θα αντισταθούν στη δύναμη και, ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής της δομής, το νερό θα περάσει ή γύρω από αυτό.

Δεύτερον, το παλιρροιακό κύμα θα είναι βρώμικο και η επίδραση των συντριμμιών που μεταφέρονται από το ισχυρό νερό μπορεί να είναι αυτό που καταστρέφει έναν τοίχο, στέγη ή συσσώρευση. Τρίτον, αυτό το πλωτό συντρίμμια μπορεί να είναι φωτιά, το οποίο στη συνέχεια απλώνεται ανάμεσα σε εύφλεκτα υλικά.

Τέταρτον, το τσουνάμι που σπρώχνει στην ξηρά και στη συνέχεια υποχωρεί στη θάλασσα δημιουργεί απροσδόκητη διάβρωση και μάστιγα των θεμελίων. Ενώ η διάβρωση είναι η γενική φθορά της επιφάνειας του εδάφους, η τριβή είναι πιο εντοπισμένη - ο τύπος φθοράς που βλέπετε γύρω από προβλήτες και σωρούς καθώς το νερό ρέει γύρω από στατικά αντικείμενα. Τόσο η διάβρωση όσο και το χάος θέτουν σε κίνδυνο τα θεμέλια μιας δομής.

Η πέμπτη αιτία ζημιάς είναι από τις δυνάμεις του ανέμου των κυμάτων.

Γενικά, τα φορτία πλημμύρας μπορούν να υπολογιστούν όπως και για οποιοδήποτε άλλο κτίριο, αλλά η κλίμακα της έντασης του τσουνάμι καθιστά το κτίριο πιο περίπλοκο. Οι ταχύτητες πλημμύρας από το τσουνάμι λέγεται ότι είναι "πολύ περίπλοκες και συγκεκριμένες για την τοποθεσία". Λόγω της μοναδικής φύσης του χτίζοντας μια ανθεκτική σε τσουνάμι δομή, η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Διαχείρισης Έκτακτης Ανάγκης των ΗΠΑ (FEMA) έχει ένα ειδικό κάλεσε δημοσίευση Οδηγίες για το σχεδιασμό δομών για κάθετη εκκένωση από τα τσουνάμι.

Τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης και η οριζόντια εκκένωση αποτελούν την κύρια στρατηγική εδώ και πολλά χρόνια. Η τρέχουσα σκέψη, ωστόσο, είναι να σχεδιάσουμε κτίρια με κάθετες περιοχές εκκένωσης: Αντί να προσπαθούν να εγκαταλείψουν μια περιοχή, οι κάτοικοι ανεβαίνουν προς τα πάνω σε ασφαλή επίπεδα.

"... ένα κτίριο ή γήινο ανάχωμα που έχει αρκετό ύψος για να ανυψώσει τους εκτοπισμένους πάνω από το επίπεδο του τσουνάμι πλημμύρα, και έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί με τη δύναμη και την ανθεκτικότητα που απαιτείται για να αντισταθεί στις επιπτώσεις του τσουνάμι κυματιστά..."

Οι μεμονωμένοι ιδιοκτήτες σπιτιού καθώς και οι κοινότητες μπορούν να ακολουθήσουν αυτήν την προσέγγιση. Οι κατακόρυφοι χώροι εκκένωσης μπορούν να αποτελούν μέρος του σχεδιασμού ενός πολυώροφου κτηρίου ή μπορεί να είναι μια πιο μέτρια, αυτόνομη δομή για έναν μόνο σκοπό. Οι υπάρχουσες κατασκευές όπως τα καλά κατασκευασμένα γκαράζ στάθμευσης θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν κατακόρυφες περιοχές εκκένωσης.

Η έξυπνη μηχανική σε συνδυασμό με ένα γρήγορο, αποτελεσματικό σύστημα προειδοποίησης μπορεί να σώσει χιλιάδες ζωές. Οι μηχανικοί και άλλοι ειδικοί προτείνουν αυτές τις στρατηγικές για ανθεκτικές στο τσουνάμι κατασκευές:

1. Κατασκευάστε κατασκευές με οπλισμένο σκυρόδεμα αντί για ξύλο, παρόλο που η κατασκευή ξύλου είναι πιο ανθεκτική στους σεισμούς. Συνιστώμενες κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα ή πλαίσιο από χάλυβα για κάθετες κατασκευές εκκένωσης.
2. Μειώστε την αντίσταση. Σχεδιάστε δομές που επιτρέπουν στο νερό να ρέει. Φτιάξτε πολυώροφες κατασκευές, με τον πρώτο όροφο να είναι ανοιχτό (ή σε ξυλοπόδαρα) ή να ξεκολλήσει, ώστε η κύρια δύναμη του νερού να μπορεί να περάσει. Το ανερχόμενο νερό θα προκαλέσει λιγότερη ζημιά εάν μπορεί να ρέει κάτω από τη δομή. Αρχιτέκτονας Ντάνιελ Α. Nelson and Designs Northwest Architects χρησιμοποιούν συχνά αυτήν την προσέγγιση στις κατοικίες που χτίζουν στην ακτή της Ουάσιγκτον. Και πάλι, αυτός ο σχεδιασμός είναι αντίθετος με τις σεισμικές πρακτικές, γεγονός που καθιστά αυτή τη σύσταση περίπλοκη και συγκεκριμένη για τον ιστότοπο.
3. Κατασκευάστε βαθιά θεμέλια, στηριγμένα στις βάσεις. Η δύναμη του τσουνάμι μπορεί να μετατρέψει ένα κατά τα άλλα συμπαγές, τσιμεντένιο κτίριο στο πλάι του, ουσιαστικά βαθιά θεμέλια μπορούν να το ξεπεράσουν.
4. Σχεδιασμός με πλεονασμό, έτσι ώστε η δομή να μπορεί να παρουσιάσει μερική αποτυχία (π.χ. καταστρεπτική θέση) χωρίς προοδευτική κατάρρευση.
5. Όσο το δυνατόν περισσότερο, αφήστε ανέπαφο τη βλάστηση και τους υφάλους. Δεν θα σταματήσουν τα κύματα τσουνάμι, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν ως ένα φυσικό buffer και να τα επιβραδύνουν.
6. Προσανατολίστε το κτίριο υπό γωνία προς την ακτογραμμή. Οι τοίχοι που αντιμετωπίζουν άμεσα τον ωκεανό θα υποστούν μεγαλύτερη ζημιά.
7. Χρησιμοποιήστε συνεχή χαλύβδινο σκελετό αρκετά ισχυρό για να αντισταθείτε στους ανέμους με δύναμη τυφώνα.
8. Σχεδιάστε δομικούς συνδετήρες που μπορούν να απορροφήσουν την πίεση.

Η FEMA εκτιμά ότι "μια ανθεκτική σε τσουνάμι δομή, συμπεριλαμβανομένων των σεισμικών ανθεκτικών και προοδευτικών σχεδιαστικών χαρακτηριστικών ανθεκτικών στην κατάρρευση, θα αντιμετωπίσει περίπου 10 έως 20% αύξηση της τάξης του συνολικού κόστους κατασκευής σε σχέση με αυτό που απαιτείται για κανονική χρήση κτίρια. "

Αυτό το άρθρο περιγράφει εν συντομία τις τακτικές σχεδιασμού που χρησιμοποιούνται για κτίρια σε ακτές με τσουνάμι. Για λεπτομέρειες σχετικά με αυτές και άλλες τεχνικές κατασκευής, εξερευνήστε τις κύριες πηγές.

• Σύστημα προειδοποίησης για τσουνάμι των Ηνωμένων Πολιτειών, NOAA / Εθνική υπηρεσία καιρού, http://www.tsunami.gov/
• Erosion, Scour και Foundation Design, FEMA, Ιανουάριος 2009, PDF στο https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Εγχειρίδιο παράκτιας κατασκευής, τόμος II FEMA, 4η έκδοση, Αύγουστος 2011, σελ. 8-15, 8-47, PDF στο https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Κατευθυντήριες γραμμές για το σχεδιασμό δομών για κάθετη εκκένωση από το τσουνάμι, 2η έκδοση, FEMA P646, 1 Απριλίου 2012, σελ. 1, 16, 35, 55, 111, PDF στο https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Tsunami-Proof Building από τον Danbee Kim, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [πρόσβαση στις 13 Αυγούστου 2016]
• Η τεχνολογία για την κατασκευή κτιρίων σε σεισμό - και το τσουνάμι - ανθεκτικό από τον Andrew Moseman, Δημοφιλή Μηχανική, 11 Μαρτίου 2011
• Πώς να κάνετε τα κτίρια ασφαλέστερα στο Τσουνάμι από την Rollo Reid, Reid Steel