Det beste fra Tsunami-motstandsdyktig bygning

Arkitekter og ingeniører kan designe bygninger som vil stå høye under selv de mest voldsomme jordskjelv. Imidlertid en tsunami (uttales soo-Nah-mee), en serie undulasjoner i en vannmasse som ofte er forårsaket av et jordskjelv, har makt til å vaske bort hele landsbyer. Selv om ingen bygninger er tsunamisikre, kan noen bygninger utformes for å motstå kraftige bølger. Arkitektens utfordring er å designe for arrangementet OG designe for skjønnhet - den samme utfordringen du møtte design av safe room.

tsunamier blir vanligvis generert av kraftige jordskjelv under store vannmasser. Den seismiske hendelsen skaper en underjordisk bølge som er mer sammensatt enn når vinden ganske enkelt blåser vannoverflaten. Bølgen kan reise hundrevis av kilometer i timen til den når grunt vann og en strandlinje. Det japanske ordet for havn er tsu og nami betyr bølge. Fordi Japan er tett befolket, omgitt av vann, og i et område med stor seismisk aktivitet, er tsunamier ofte forbundet med dette asiatiske landet. De forekommer imidlertid over hele verden. Historisk sett er tsunamier i USA mest utbredt på vestkysten, inkludert California, Oregon, Washington, Alaska og, selvfølgelig, Hawaii.

En tsunamibølge vil oppføre seg annerledes avhengig av undervannsterrenget som omgir fjæra (dvs. hvor dypt eller grunt vannet er fra fjæra). Noen ganger vil bølgen være som en "tidevannshull" eller bølge, og noen tsunamier krasjer ikke på fjæra i det hele tatt som en mer kjent, vinddrevet bølge. I stedet kan vannstanden stige veldig, veldig raskt i det som kalles en "bølgeoppkjøring", som om tidevannet har kommet inn på en gang - som en 100 fots høyvann bølge. Tsunami-flom kan komme til å reise innover landet mer enn 1000 fot, og "overskuddet" skaper fortsatt skade når vannet raskt trekker seg tilbake til havet.

Strukturer har en tendens til å bli ødelagt av tsunamier på grunn av fem generelle årsaker. Den første er kraften i vannet og vann med høy hastighet. Stasjonære gjenstander (som hus) i bølgenes vei vil motstå kraften, og avhengig av hvordan strukturen er konstruert, vil vannet gå gjennom eller rundt den.

For det andre vil tidevannsbølgen være skitten, og virkningen av rusk som føres av det kraftige vannet kan være det som ødelegger en vegg, et tak eller en haug. For det tredje kan dette flytende rusk være i brann, som deretter spres mellom brennbare materialer.

For det fjerde skaper tsunamien som haster på land og deretter trekker seg tilbake til sjøen uventet erosjon og skuring av fundamenter. Mens erosjon er det generelle slitasje på bakkeflaten, er skuring mer lokalisert - den typen slitasje du ser rundt brygger og hauger når vann renner rundt stasjonære gjenstander. Både erosjon og skuring kompromitterer strukturen.

Den femte årsaken til skader er fra bølgenes vindstyrker.

Generelt kan flombelastninger beregnes som for alle andre bygninger, men omfanget av en tsunamis intensitet gjør bygningen mer komplisert. Tsunami-flomhastigheter sies å være "svært komplekse og stedspesifikke." På grunn av den unike naturen til å bygge en tsunamiresistent struktur, har det amerikanske føderale byrået for beredskapsstyring (FEMA) en spesiell publikasjon kalt Retningslinjer for utforming av strukturer for vertikal evakuering fra tsunamier.

Systemer for tidlig varsling og horisontal evakuering har vært hovedstrategien i mange år. Den nåværende tenkningen er imidlertid å designe bygninger med vertikale evakueringsområder: i stedet for å forsøke å flykte fra et område, klatrer innbyggerne oppover til trygge nivåer.

"... en bygning eller en jordskall som har tilstrekkelig høyde til å heve evakuerte over tsunaminivået overflod, og er designet og konstruert med styrken og spenningen som er nødvendig for å motstå effekten av tsunami bølger ..."

Individuelle huseiere og lokalsamfunn kan ta denne tilnærmingen. Vertikale evakueringsområder kan være en del av utformingen av en bygning i flere etasjer, eller det kan være en mer beskjeden, frittstående struktur for et enkelt formål. Eksisterende strukturer som godt konstruerte parkeringshus kan betegnes som vertikale evakueringsområder.

Fint konstruksjon kombinert med et raskt, effektivt varslingssystem kan redde tusenvis av liv. Ingeniører og andre eksperter foreslår disse strategiene for tsunamiresistent konstruksjon:

1. Bygg strukturer med armert betong i stedet for tre, selv om trekonstruksjon er mer motstandsdyktig mot jordskjelv. Armerte betong- eller stålrammer er anbefalt for vertikale evakueringskonstruksjoner.
2. Formildende motstand. Design strukturer for å la vannet strømme gjennom. Bygg strukturer i flere etasjer, slik at første etasje er åpen (eller på stylter) eller utbryter slik at den største kraften i vann kan bevege seg gjennom. Stigende vann vil gjøre mindre skade hvis det kan renne under strukturen. Arkitekt Daniel A. Nelson and Designs Northwest Architects bruker ofte denne tilnærmingen i boligene de bygger på Washington-kysten. Igjen er denne designen i strid med seismikk, noe som gjør denne anbefalingen komplisert og stedspesifikk.
3. Konstruer dype fundamenter, avstivet ved fotene. En tsunamis styrke kan dreie en ellers solid, konkret bygning helt på sin side, substansielle dype fundamenter kan overvinne det.
4. Design med overflødighet, slik at strukturen kan oppleve delvis feil (f.eks. En ødelagt post) uten gradvis kollaps.
5. La vegetasjonen og skjærene være intakte så mye som mulig. De vil ikke stoppe tsunamibølger, men de kan fungere som en naturlig buffer og bremse dem.
6. Orienter bygningen i vinkel mot strandlinjen. Vegger som vender direkte mot havet vil lide mer skade.
7. Bruk kontinuerlig stålramme som er sterk nok til å motstå vind fra orkankraften.
8. Design strukturelle kontakter som kan absorbere stress.

FEMA anslår at "en tsunamiresistent struktur, inkludert seismisk-resistente og progressive kollapsresistente designfunksjoner, ville oppleve en økning på 10 til 20% av størrelsesorden i totale byggekostnader i forhold til det som kreves for normal bruk bygninger ".

Denne artikkelen beskriver kort designtaktikker som er brukt for bygninger i tsunamibeliggende kystlinjer. For detaljer om disse og andre konstruksjonsteknikker, utforske de primære kildene.

• United States Tsunami Warning System, NOAA / National Weather Service, http://www.tsunami.gov/
• Erosion, Scour, and 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. utgave, 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 utforming av strukturer for vertikal evakuering fra Tsunami, 2. utgave, 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 av Danbee Kim, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [åpnet 13. august 2016]
• Teknikken for å lage bygninger jordskjelv - og tsunami - motstandsdyktig av Andrew Moseman, Populær mekanikk, 11. mars 2011
• Hvordan gjøre bygninger tryggere i tsunamis av Rollo Reid, Reid Steel