Despre arhitectura clădirilor rezistente la tsunami

Arhitecții și inginerii pot proiecta clădiri care vor sta înalte chiar și în cele mai violente cutremure. Cu toate acestea, un tsunami (pronunțat soo-NAH-mee), o serie de ondulații dintr-un corp de apă, care este adesea cauzată de un cutremur, are puterea de a spăla sate întregi. Deși nici o clădire nu este rezistentă la tsunami, unele clădiri pot fi proiectate pentru a rezista valurilor puternice. Provocarea arhitectului este de a proiecta pentru eveniment ȘI de a proiecta pentru frumusețe - aceeași provocare cu care se confruntă în proiectarea camerei sigure.

Înțelegerea tsunamiilor

Tsunami sunt de obicei generate de cutremure puternice sub corpuri mari de apă. Evenimentul seismic creează o undă sub-suprafață care este mai complexă decât atunci când vântul sufla pur și simplu suprafața apei. Valul poate parcurge sute de kilometri pe oră până când ajunge la apele puțin adânci și la un țărm. Cuvântul japonez pentru port este Tsu și Nami înseamnă val. Deoarece Japonia este puternic populată, înconjurată de apă și într-o zonă cu o mare activitate seismică, tsunamii sunt adesea asociați cu această țară asiatică. Ele apar totuși în toată lumea. Istoric tsunamii din Statele Unite sunt cele mai răspândite pe coasta de vest, inclusiv California, Oregon, Washington, Alaska și, desigur, Hawaii.

Un val de tsunami se va comporta diferit în funcție de terenul subacvatic care înconjoară linia țărmului (adică cât de adâncă sau de mică adâncime este apa de pe țărm). Uneori, valul va fi ca o "alunecare a mareei" sau o adâncime, iar unii tsunami nu se prăbușesc deloc pe țărm ca un val mai familiar, condus de vânt. În schimb, nivelul apei poate crește foarte, foarte repede, în ceea ce se numește „scurgere de valuri”, ca și cum valul s-ar fi ridicat dintr-o dată, ca un val de 100 de metri înălțime. Inundațiile de tsunami pot călători în interior mai mult de 1000 de metri, iar „rundown” creează daune continue în timp ce apa se retrage repede în mare. 

Ce cauzează pagubele?

Structurile tind să fie distruse de tsunami din cauza a cinci cauze generale. În primul rând este forța apei și a vitezei mari a fluxului de apă. Obiectele staționare (precum casele) din calea valului vor rezista forței și, în funcție de modul în care este construită structura, apa va trece sau în jurul acesteia.

În al doilea rând, valul de maree va fi murdar, iar impactul resturilor purtate de apa forțată poate fi ceea ce distruge un perete, un acoperiș sau o grămadă. În al treilea rând, aceste resturi plutitoare pot fi pe foc, care sunt apoi răspândite printre materialele combustibile.

În al patrulea rând, tsunamiul se repezi pe uscat și apoi se retrage înapoi în mare creează o eroziune neașteptată și un flagel al fundațiilor. În timp ce eroziunea este uzura generală a suprafeței solului, scorbura este mai localizată - tipul de purtare pe care îl vedeți în jurul stâlpilor și grămezilor în timp ce apa curge în jurul obiectelor staționare. Atât eroziunea cât și flagelul compromit fundația unei structuri.

Cea de-a cincea cauză de deteriorare este din forțele vântului valurilor.

Orientări pentru proiectare

În general, încărcările de inundații pot fi calculate ca pentru orice altă clădire, dar scara intensității unui tsunami face ca construcția să fie mai complicată. Viteza inundațiilor din tsunami este considerată a fi „extrem de complexă și specifică sitului”. Datorită naturii unice a construirii unei structuri rezistente la tsunami, Agenția Federală de Management pentru Situații de Urgență (FEMA) din SUA are o publicație specială numită Linii directoare pentru proiectarea structurilor pentru evacuarea verticală din tsunami.

Sistemele de avertizare timpurie și evacuarea orizontală au fost principala strategie de mai mulți ani. Gândirea actuală este însă să proiectăm clădiri zone de evacuare verticală: în loc să încerce să fugă dintr-o zonă, rezidenții urcă în sus la niveluri sigure.

"... o clădire sau o movilă de pământ care are o înălțime suficientă pentru a ridica evacuările peste nivelul inundațiilor de tsunami și este proiectată și construită cu rezistența și rezistența necesară pentru a rezista efectelor valurilor de tsunami ..."

Proprietarii individuali, precum și comunitățile, pot adopta această abordare. Zonele de evacuare verticală pot face parte din proiectarea unei clădiri cu mai multe etaje sau poate fi o structură mai modestă, de sine stătătoare, cu un singur scop. Structurile existente, cum ar fi garaje bine construite, ar putea fi desemnate zone de evacuare verticală.

8 Strategii pentru construcția rezistentă la tsunami

Ingineria strâmtă combinată cu un sistem de avertizare eficient și rapid poate salva mii de vieți. Inginerii și alți experți sugerează aceste strategii pentru construcția rezistentă la tsunami:

1. Construiți structuri cu beton armat în loc de lemn, chiar dacă construcția din lemn este mai rezistentă la cutremure. Structuri din beton armat sau din oțel sunt recomandate pentru structurile de evacuare verticală.
2. Reduceți rezistența. Proiectați structuri pentru a lăsa apa să curgă. Construiți structuri cu mai multe etaje, cu primul etaj fiind deschis (sau pe stâlpi) sau despărțitor, astfel încât forța majoră a apei să poată trece. Creșterea apei va face mai puține daune dacă poate curge sub structură. Arhitectul Daniel A. Nelson și proiectanții Arhitecții Nord-Vest folosesc adesea această abordare în reședințele pe care le construiesc pe coasta Washingtonului. Din nou, acest design este contrar practicilor seismice, ceea ce face această recomandare complicată și specifică site-ului.
3. Construiți fundații adânci, încolăcite la nivelul picioarelor. Forța unui tsunami poate transforma o clădire de beton, altfel solidă, din partea sa, fundațiile adânci substanțiale pot depăși asta.
4. Proiectați cu redundanță, astfel încât structura să poată întâmpina o defecțiune parțială (de exemplu, un post distrus) fără colaps progresiv.
5. Pe cât posibil, lăsați vegetația și recifurile intacte. Nu vor opri valurile de tsunami, dar pot acționa ca un tampon natural și le vor încetini.
6. Orientați clădirea într-un unghi față de țărm. Pereții care se confruntă direct cu oceanul vor suferi mai multe pagube.
7. Folosiți o ramă continuă de oțel suficient de puternică pentru a rezista vânturilor forțate de uragan.
8. Proiectați conectori structurali care pot absorbi stresul.

Care este costul?

FEMA estimează că „o structură rezistentă la tsunami, incluzând caracteristicile de proiectare rezistente la seism și progresive, se va confrunta cu o creștere de aproximativ 10 până la 20% a costurilor de construcție totale față de cea necesară pentru clădirile cu uz normal.”