Parim tsunamikindlast hoonest

Arhitektid ja insenerid saavad kavandada hooneid, mis seisavad kõrgel ka kõige ägedamate maavärinate ajal. Kuid tsunami (hääldatakse soo-NAH-mee), mis on mitu maakera põhjustatud veekogu lainestust, võib pesta terved külad. Ehkki ükski hoone ei ole tsunamikindel, saab mõnda hoonet kujundada vastupidavaks lainetele. Arhitekti väljakutse on kujundada sündmus ja kujundada ilu - sama väljakutse ees ohutu ruumi kujundus.

Tsunamid tekivad tavaliselt suurte veekogude all toimuvate võimsate maavärinate tagajärjel. Seismiline sündmus tekitab maa-aluse laine, mis on keerukam kui siis, kui tuul puhub lihtsalt veepinda. Laine võib liikuda sadu miile tunnis, kuni jõuab madalasse vette ja rannajoonele. Jaapani sõna sadam on tsu ja nami tähendab laine. Kuna Jaapan on tihedalt asustatud, ümbritsetud veega ja suure seismilise aktiivsuse piirkonnas on tsunamid sageli seotud selle Aasia riigiga. Neid esineb siiski kogu maailmas. Ajalooliselt on tsunamid Ameerika Ühendriikides kõige enam levinud läänerannikul, sealhulgas Californias, Oregonis, Washingtonis, Alaskas ja muidugi Hawaiil.

Tsunamilaine käitub erinevalt sõltuvalt kaldajoont ümbritsevast veealusest maastikust (st kui sügav või madal vesi on kaldajoonest). Mõnikord on laine nagu loodete tõus või tõus, ja mõned hiidlained ei satu üldse kaldajoonele nagu tuttavam tuule poolt juhitav laine. Selle asemel võib veetase tõusta väga kiiresti, nn lainejooksul, justkui on tõusulaine korraga tulnud - nagu näiteks 100 jala kõrguse tõusulaine korral. Tsunami üleujutused võivad ulatuda sisemaale rohkem kui 1000 jalga ja "allakäik" tekitab jätkuvaid kahjustusi, kuna vesi taandub kiiresti tagasi merre.

Tsunamid hävitavad konstruktsioone viie üldise põhjuse tõttu. Esiteks on vee jõud ja suure kiirusega veevool. Statsionaarsed objektid (näiteks majad), mis asuvad laine teekonnal, peavad vastu jõule ja olenevalt konstruktsiooni ehitamise viis vesi sellest läbi või ümber.

Teiseks, mõõnalaine on määrdunud ja seina, katust või kuhjamist võib hävitada jõuline vesi. Kolmandaks võib see ujuv praht põleda, mis levib seejärel põlevate materjalide vahel.

Neljandaks, maale tormav ja seejärel tagasi merre tagasi jõudev tsunami tekitab vundamentide ootamatuid erosioone ja raiskamisi. Kui erosioon on üldine maapinna kulumine, siis kulumine on lokaliseeritum - kulumisviis, mida näete muulide ja vaiade ümber, kui vesi voolab liikumatute objektide ümber. Nii erosioon kui ka raputamine kahjustavad konstruktsiooni alust.

Viies kahju põhjus on lainete tuulejõud.

Üldiselt saab üleujutuskoormust arvutada nagu mis tahes muu hoone puhul, kuid tsunami intensiivsuse skaala muudab ehitamise keerukamaks. Tsunami üleujutuse kiirus on väidetavalt "väga keeruline ja kohaspetsiifiline". Ainulaadse olemuse tõttu tsunamikindla konstruktsiooni ehitamiseks on USA föderaalsel hädaolukordade juhtimise agentuuril (FEMA) spetsiaalne trükis nimega Tsunamide vertikaalseks evakueerimiseks vajalike konstruktsioonide projekteerimisjuhised.

Varajase hoiatamise süsteemid ja horisontaalne evakueerimine on olnud paljude aastate peamine strateegia. Praegune mõte on aga hoonete projekteerimine koos vertikaalsed evakuatsioonialad: Piirkonnast põgenemise asemel ronivad elanikud ülespoole ohutule tasemele.

"... hoone või maakivimägi, mille kõrgus on piisavalt kõrge, et evakueerunuid tõsta tsunamitasemest kõrgemale üleujutus ning see on kavandatud ja valmistatud tsunami tagajärgedele vastupidavuse tagamiseks vajaliku tugevuse ja vastupidavuse abil lained..."

Seda lähenemisviisi võivad kasutada nii üksikud koduomanikud kui ka kogukonnad. Vertikaalsed evakuatsioonipiirkonnad võivad olla osa mitmekorruselise hoone projekteerimisest või see võib olla ühe eesmärgi jaoks tagasihoidlikum eraldiseisev struktuur. Vertikaalseks evakuatsioonialaks võiks nimetada olemasolevad ehitised, näiteks hästi ehitatud parkimismajad.

Kaldtehnika koos kiire ja tõhusa hoiatussüsteemiga võib päästa tuhandeid inimelusid. Insenerid ja muud eksperdid soovitavad tsunamikindla ehitusega järgmisi strateegiaid:

1. Ehitage puidu asemel raudbetoonist konstruktsioone, ehkki puitkonstruktsioonid on maavärinate suhtes vastupidavamad. Vertikaalsete evakuatsioonikonstruktsioonide jaoks on soovitatav kasutada raudbetoon- või terasraamkonstruktsioone.
2. Leevendada vastupanu. Kujundage konstruktsioonid, et vesi saaks läbi voolata. Ehitage mitmekorruselised ehitised nii, et esimene korrus on avatud (või tornidele) või lahti, nii et suurim veejõud pääseb sellest läbi. Tõusev vesi teeb vähem kahjustusi, kui see võib voolata konstruktsiooni alla. Arhitekt Daniel A. Nelson ja Designs Northwest Architects kasutavad seda lähenemist sageli Washingtoni rannikule rajatavates elukohtades. See disain on jällegi vastuolus seismiliste tavadega, mis muudab selle soovituse keerukaks ja kohaspetsiifiliseks.
3. Ehitage sügavad alused, tugijalgadega. Tsunami jõud võib muuta muidu kindla betoonehitise täiesti küljele, sisulised sügavad alused saavad sellest üle.
4. Projekteerige koondamisega, nii et konstruktsioon võib ilma järkjärgulise kokkuvarisemiseta osalise rikke (nt hävinud post) kogeda.
5. Nii palju kui võimalik, jätke taimestik ja riffid puutumata. Need ei peata tsunamilaineid, kuid võivad toimida loodusliku puhvrina ja neid aeglustada.
6. Orienteerige hoonet kaldajoone suhtes nurga all. Ookeaniga otse seinad saavad rohkem kahju.
7. Kasutage orkaani-tuultele vastupanemiseks piisavalt tugevat terasraami.
8. Kujundage konstruktsioonipistikud, mis suudavad stressi vastu võtta.

FEMA hinnangul "tsunamikindel konstruktsioon, sealhulgas seismikindlad ja progresseeruv varisemiskindlad konstruktsioonifunktsioonid, kogesid ehituse kogukulud suurusjärgus umbes 10 kuni 20%, võrreldes tavapärase kasutamisega hooned. "

See artikkel kirjeldab lühidalt tsunamiohtlikes rannajoontes ehitiste projekteerimise taktikat. Nende ja muude ehitustehnikate kohta lisateabe saamiseks uurige peamisi allikaid.

• Ameerika Ühendriikide tsunamihoiatussüsteem, NOAA / Riiklik ilmateenistus, http://www.tsunami.gov/
• Erosioon, küürimine ja vundamendi kujundamine, FEMA, jaanuar 2009, PDF aadressil https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Rannikualade ehitusjuhend, II köide FEMA, 4. väljaanne, august 2011, lk. 8-15, 8-47, PDF aadressil https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Tsunamist vertikaalseks evakueerimiseks vajalike konstruktsioonide projekteerimisjuhised, 2. väljaanne, FEMA P646, 1. aprill 2012, lk. 1, 16, 35, 55, 111, PDF aadressil https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Danbee Kim tsunamikindla hoone, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [juurdepääs 13. augustil 2016]
• Tehnoloogia hoonete maavärina- ja tsunamikindlaks muutmiseks autor: Andrew Moseman, Populaarne mehaanika, 11. märts 2011
• Kuidas teha hooneid tsunamis ohutumaks autor Rollo Reid, Reid Steel