Det bedste fra tsunamibestandig bygning

Arkitekter og ingeniører kan designe bygninger, der vil stå høje under selv de mest voldelige jordskælv. En tsunami (udtales) soo-NAH-mee), en række unduleringer i en vandmasse, der ofte er forårsaget af et jordskælv, har magten til at vaske hele landsbyer væk. Selv om ingen bygning er tsunamisikker, kan nogle bygninger designes til at modstå kraftige bølger. Arkitektens udfordring er at designe til begivenheden OG design til skønhed - den samme udfordring, som man står overfor design af sikkert værelse.

tsunamier genereres normalt af kraftige jordskælv under store vandmasser. Den seismiske begivenhed skaber en underjordisk bølge, der er mere kompleks, end når vinden blot blæser vandoverfladen. Bølgen kan rejse hundreder af miles i timen, indtil den når lavt vand og en kystlinje. Det japanske ord for havn er tsu og nami betyder bølge. Fordi Japan er stærkt befolket, omgivet af vand og i et område med stor seismisk aktivitet, er tsunamier ofte forbundet med dette asiatiske land. De forekommer dog over hele verden. Historisk set er tsunamier i USA mest udbredt på vestkysten, herunder Californien, Oregon, Washington, Alaska og, naturligvis, Hawaii.

En tsunamibølge vil opføre sig forskelligt afhængigt af det undervands terræn, der omgiver kystlinjen (dvs. hvor dybt eller lavt vandet er fra kystlinjen). Nogle gange vil bølgen være som en "tidevandsboring" eller bølge, og nogle tsunamier styrter overhovedet ikke på kysten som en mere kendt, vindstyret bølge. I stedet kan vandstanden stige meget, meget hurtigt i det, der kaldes en "bølgeopløb", som om tidevandet er kommet ind på én gang - som en 100 fods højvande. Tsunami-oversvømmelse kan rejse ind i landet mere end 1000 fod, og "oversvømningen" skaber fortsat skade, da vandet hurtigt trækker sig tilbage til havet.

Strukturer tendens til at blive ødelagt af tsunamier på grund af fem generelle årsager. Først er kraften i vandet og højhastighedsvandstrømmen. Stationære objekter (som huse) i bølgenes bane vil modstå kraften, og afhængigt af hvordan strukturen er konstrueret, vil vandet gå igennem eller omkring det.

For det andet vil tidevandsbølgen være beskidt, og virkningen af ​​affald, der føres med det kraftige vand, kan være det, der ødelægger en mur, et tag eller en stabling. For det tredje kan dette flydende affald være i brand, som derefter spredes mellem brændbare materialer.

For det fjerde skaber tsunamien, der haster ind på land og derefter trækker sig tilbage til havet, uventet erosion og græsning af fundamenter. Mens erosion er det generelle slid på jordoverfladen, er skuren mere lokaliseret - den type slid, du ser omkring moler og bunker, når vand strømmer rundt om stationære genstande. Både erosion og skure går på kompromis med en strukturs fundament.

Den femte årsag til skade er fra bølgenes vindstyrker.

Generelt kan oversvømmelsesbelastninger beregnes som for enhver anden bygning, men omfanget af en tsunamis intensitet gør bygningen mere kompliceret. Tsunami-oversvømmelseshastigheder siges at være "yderst kompleks og stedspecifik." På grund af den unikke natur opbygning af en tsunami-resistent struktur, har det amerikanske føderale agentur for nødadministration (FEMA) en særlig publikation kaldet Retningslinjer for design af strukturer til lodret evakuering fra tsunamier.

Tidlige advarselssystemer og vandret evakuering har været den vigtigste strategi i mange år. Den nuværende tankegang er imidlertid at designe bygninger med lodrette evakueringsområder: i stedet for at forsøge at flygte fra et område, klatrer beboerne opad til sikre niveauer.

"... en bygning eller en jordskov, der har tilstrækkelig højde til at hæve evakuerede over tsunaminiveauet oversvømmelse, og er designet og konstrueret med den styrke og elasticitet, der er nødvendig for at modstå effekterne af tsunami bølger ..."

Individuelle husejere såvel som lokalsamfund kan tage denne tilgang. Lodrette evakueringsområder kan være en del af designet til en bygning i flere etager, eller det kan være en mere beskeden, fristående struktur til et enkelt formål. Eksisterende strukturer såsom velkonstruerede parkeringshus kunne betegnes lodrette evakueringsområder.

Skarp konstruktion kombineret med et hurtigt, effektivt advarselssystem kan redde tusinder af liv. Ingeniører og andre eksperter foreslår disse strategier for tsunamibestandig konstruktion:

1. Byg strukturer med armeret beton i stedet for træ, selvom trækonstruktion er mere modstandsdygtig over for jordskælv. Armeret beton- eller stålramme strukturer anbefales til lodrette evakueringsstrukturer.
2. Afbød modstand. Design strukturer, så vandet kan strømme igennem. Byg strukturer i flere etager, så første sal er åben (eller på pyntebånd) eller udbrud, så den største vandkraft kan bevæge sig igennem. Stigende vand vil gøre mindre skade, hvis det kan strømme under strukturen. Arkitekt Daniel A. Nelson and Designs Northwest Architects bruger ofte denne tilgang i de boliger, de bygger på Washington-kysten. Igen er dette design i modstrid med seismisk praksis, hvilket gør denne anbefaling kompliceret og stedspecifik.
3. Konstruer dybe fundamenter, afstivede ved bunden. En tsunamis styrke kan vende en ellers solid, konkret bygning fuldstændigt på sin side, substantielle dybe fundamenter kan overvinde dette.
4. Design med redundans, så strukturen kan opleve delvis fiasko (f.eks. En ødelagt post) uden gradvis sammenbrud.
5. Forlad så vidt muligt vegetation og rev intakt. De stopper ikke tsunamibølger, men de kan fungere som en naturlig buffer og bremse dem.
6. Ret bygningen i en vinkel mod kystlinjen. Vægge, der vender direkte mod havet, vil lide mere skade.
7. Brug kontinuerlig stålramme, der er stærk nok til at modstå vinde fra orkankraft.
8. Design strukturelle stik, der kan absorbere stress.

FEMA estimerer, at "en tsunamibestandig struktur, inklusive seismisk-resistente og progressive sammenbrudssistente designfunktioner, ville opleve en stigning på 10 til 20% af størrelsesordenen i de samlede byggeomkostninger i forhold til det, der kræves til normal brug bygninger."

Denne artikel beskriver kort designtaktikker, der bruges til bygninger i tsunami-udsatte kyster. Udforsk de primære kilder for detaljer om disse og andre konstruktionsteknikker.

• De Forenede Staters Tsunami Warning System, NOAA / National weather Service, http://www.tsunami.gov/
• Erosion, Scour og Foundation Design, FEMA, januar 2009, PDF kl https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Coastal Construction Manual, bind II FEMA, 4. udgave, august 2011, s. 8-15, 8-47, PDF kl https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Retningslinjer for konstruktion af strukturer til lodret evakuering fra Tsunami, 2. udgave, FEMA P646, 1. april 2012, s. 1, 16, 35, 55, 111, PDF kl https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Tsunami-Proof Building af Danbee Kim, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [adgang til 13. august 2016]
• Teknikken til at fremstille bygninger jordskælv - og tsunami - modstandsdygtig af Andrew Moseman, Populær mekanik, 11. marts, 2011
• Sådan gør bygninger sikrere i Tsunamis af Rollo Reid, Reid Steel