Labākā no cunami izturīgajām ēkām

Arhitekti un inženieri var projektēt ēkas, kas stāvēs augstu pat visspēcīgākās zemestrīces laikā. Tomēr cunami (izrunā soo-NAH-me), virknei nelīdzenumu ūdenstilpē, ko bieži izraisa zemestrīce, ir spēks nomazgāt veselus ciematus. Lai arī neviena ēka nav droša pret cunami, dažas ēkas var projektēt tā, lai tās izturētu spēcīgus viļņus. Arhitekta izaicinājums ir projektēšana pasākumam UN skaistuma dizains - tas pats izaicinājums nācās saskarties drošas telpas dizains.

Cunami parasti rada spēcīgas zemestrīces zem lieliem ūdens objektiem. Seismiskais notikums rada pazemes viļņu, kas ir sarežģītāks nekā tad, kad vējš vienkārši pūš ūdens virsmu. Vilnis var ceļot simtiem jūdžu stundā, līdz tas sasniedz seklu ūdeni un krasta līniju. Japāņu vārds osta nozīmē tsu un nami nozīmē vilnis. Tā kā Japāna ir ļoti apdzīvota, to ieskauj ūdens un lielas seismiskās aktivitātes apgabalā cunami bieži tiek saistīti ar šo Āzijas valsti. Tomēr tie sastopami visā pasaulē. Vēsturiski cunami Amerikas Savienotajās Valstīs ir visizplatītākie Rietumu piekrastē, ieskaitot Kaliforniju, Oregonu, Vašingtonu, Aļasku un, protams, Havaju salas.

Cunami vilnis izturēsies atšķirīgi atkarībā no zemūdens reljefa, kas ieskauj krasta līniju (t.i., cik dziļi vai sekli ir ūdens no krasta līnijas). Dažreiz vilnis būs kā “paisuma urbums” vai pārspriegums, un daži cunami vispār netrāpās krastmalā kā pazīstamāks, vēja virzīts vilnis. Tā vietā ūdens līmenis var ļoti, ļoti ātri pacelties tā sauktajā “viļņa uzliesmojumā”, it kā paisums būtu iestājies uzreiz - piemēram, paisuma pakāpiens 100 pēdu augstumā. Cunami plūdi var pārvietoties pa iekšzemi vairāk nekā 1000 pēdu garumā, un "nolietotais" rada ilgstošus postījumus, jo ūdens ātri atkāpjas atpakaļ jūrā.

Cunami parasti iznīcina struktūras piecu vispārēju iemeslu dēļ. Pirmais ir ūdens spēks un ātrgaitas ūdens plūsma. Stacionārie priekšmeti (piemēram, mājas) viļņa ceļā pretosies spēkam, un atkarībā no tā, kā konstrukcija tiek uzbūvēta, ūdens iet caur to vai ap to.

Otrkārt, paisuma vilnis būs netīrs, un spēcīgu ūdeni nesošu gružu ietekme var iznīcināt sienu, jumtu vai pāļus. Treškārt, šie peldošie gruži var būt uz uguns, kas pēc tam izplatās starp degošiem materiāliem.

Ceturtkārt, cunami, kas uzliesmo uz sauszemes un pēc tam atkāpjas atpakaļ jūrā, rada neparedzētu pamatu eroziju un berzi. Kamēr erozija ir vispārēja zemes virsmas nolietošanās, berze ir vairāk lokalizēta - nolietošanās veids, kādu jūs redzat ap piestātnēm un pāļiem, ūdenim plūstot ap nekustīgiem objektiem. Gan erozija, gan berze apdraud struktūras pamatus.

Piektais bojājumu cēlonis ir viļņu vēja spēki.

Parasti plūdu slodzi var aprēķināt tāpat kā jebkurai citai ēkai, bet cunami intensitātes mērogs apgrūtina celtniecību. Cunami plūdu ātrums tiek uzskatīts par "ļoti sarežģītu un specifisku vietai". Tā kā būvējot cunami izturīgu struktūru, ASV Federālajai ārkārtas situāciju pārvaldības aģentūrai (FEMA) ir īpaša publikācija sauc Norādījumi konstrukciju projektēšanai vertikālai evakuācijai no cunami.

Agrīnās brīdināšanas sistēmas un horizontālā evakuācija daudzus gadus ir bijusi galvenā stratēģija. Pašreizējā domā ir projektēt ēkas ar vertikālās evakuācijas zonas: Tā vietā, lai mēģinātu bēgt no kādas teritorijas, iedzīvotāji kāpj augšup līdz drošam līmenim.

"... ēka vai zemes pilskalns, kura augstums ir pietiekams, lai evakuētās personas paceltu virs cunami līmeņa ieplūšana, un tas ir projektēts un konstruēts ar izturību un noturību, kas nepieciešama, lai pretotos cunami sekām viļņi... "

Šo pieeju var izmantot gan individuālie māju īpašnieki, gan kopienas. Vertikālas evakuācijas zonas var būt daļa no daudzstāvu ēkas projekta, vai arī tā var būt pieticīgāka, patstāvīga struktūra vienam mērķim. Esošās konstrukcijas, piemēram, labi izveidotas autostāvvietas, varētu noteikt par vertikālām evakuācijas zonām.

Asprātīga tehnika apvienojumā ar ātru un efektīvu brīdināšanas sistēmu var glābt tūkstošiem cilvēku dzīvību. Inženieri un citi eksperti iesaka šīs cunami izturīgās konstrukcijas stratēģijas:

1. Būvējiet konstrukcijas ar dzelzsbetonu, nevis koku, kaut arī koka konstrukcija ir izturīgāka pret zemestrīcēm. Vertikālās evakuācijas konstrukcijām ir ieteicamas dzelzsbetona vai tērauda karkasa konstrukcijas.
2. Samazināt pretestību. Projektējiet konstrukcijas, lai ūdens varētu plūst cauri. Veidojiet daudzstāvu struktūras ar pirmo stāvu, kas ir atvērts (vai uz statņiem) vai izlauzts, lai caur to varētu izkustēties lielākais ūdens spēks. Augošs ūdens nodarīs mazāku kaitējumu, ja tas var plūst zem konstrukcijas. Arhitekts Daniels A. Nelsons un dizaineri Ziemeļrietumu arhitekti bieži izmanto šo pieeju rezidencēs, kuras viņi būvē Vašingtonas piekrastē. Šis dizains atkal ir pretrunā ar seismisko praksi, kas šo ieteikumu padara sarežģītu un vietnei specifisku.
3. Veidojiet dziļus pamatus, piestiprinātus pie pamatnēm. Cunami spēki var pagriezt citādi cietu, betona ēku pilnīgi uz sāniem, ja to var pārvarēt būtiski dziļi pamati.
4. Projektējiet ar lieku, lai struktūra varētu piedzīvot daļēju sabrukumu (piemēram, iznīcināta staba) bez pakāpeniskas sabrukšanas.
5. Cik vien iespējams, atstājiet neskartu veģetāciju un rifus. Viņi neapturēs cunami viļņus, bet tie var darboties kā dabisks buferis un palēnināt tos.
6. Orientējiet ēku leņķī pret krasta līniju. Sienas, kas tieši saskaras ar okeānu, cietīs vairāk.
7. Izmantojiet nepārtrauktu tērauda ietvaru, kas ir pietiekami stiprs, lai pretotos viesuļvētras vējam.
8. Izstrādājiet konstrukcijas savienotājus, kas var absorbēt stresu.

FEMA lēš, ka "cunami izturīga struktūra, ieskaitot seismiski izturīgas un progresīvas sabrukšanas izturīgas konstrukcijas iezīmes, piedzīvos kopējo būvniecības izmaksu pieaugumu par aptuveni 10 līdz 20% salīdzinājumā ar normālai lietošanai nepieciešamajām ēkas ".

Šajā rakstā īsi aprakstīta dizaina taktika, ko izmanto ēkām cunami pakļautajās piekrastes joslās. Lai iegūtu sīkāku informāciju par šīm un citām celtniecības metodēm, izpētiet galvenos avotus.

• Amerikas Savienoto Valstu cunami brīdināšanas sistēma, NOAA / Nacionālais laika dienests, http://www.tsunami.gov/
• Erozijas, berzes un pamatu dizains, FEMA, 2009. gada janvāris, PDF plkst https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Piekrastes būvniecības rokasgrāmata, II sējums FEMA, 4. izdevums, 2011. gada augusts, 1. lpp. 8-15, 8-47, PDF plkst https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Vadlīnijas konstrukciju projektēšanai vertikālai evakuācijai no cunami, 2. izdevums, FEMA P646, 2012. gada 1. aprīlis, 1. lpp. 1, 16, 35, 55, 111, PDF plkst https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Danbee Kim ēka, kas apliecina cunami, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009. gads [pieejams 2016. gada 13. augustā]
• Paņēmiens, kā padarīt ēkas izturīgas pret zemestrīcēm un cunami iesniedza Endrjū Mosemans, Populārā mehānika, 2011. gada 11. marts
• Kā padarīt ēkas drošākas cunami laikā Autors: Rollo Reid, Reid Steel