أفضل ما في المبنى المقاوم للتسونامي

يمكن للمهندسين المعماريين والمهندسين تصميم المباني التي ستبقى شاهقة حتى خلال الزلازل العنيفة. ومع ذلك ، تسونامي (واضح) سو ناه مي) ، وهي سلسلة من التموجات في جسم مائي غالبًا ما يسببه زلزال ، لديها القدرة على غسل قرى بأكملها. في حين لا يوجد مبنى مقاوم للتسونامي ، يمكن تصميم بعض المباني لمقاومة الأمواج القوية. التحدي الذي يواجه المهندس المعماري هو تصميم الحدث وتصميم الجمال - نفس التحدي الذي يواجهه تصميم غرفة آمنة.

تسونامي عادة ما تتولد من الزلازل القوية تحت المسطحات المائية الكبيرة. يخلق الحدث الزلزالي موجة تحت سطحية تكون أكثر تعقيدًا مما كانت عليه عندما تهب الرياح ببساطة على سطح الماء. يمكن للموجة أن تسير مئات الأميال في الساعة حتى تصل إلى المياه الضحلة وشاطئ. الكلمة اليابانية للمرفأ تسو و نامي يعني موجة. نظرًا لأن اليابان مكتظة بالسكان ، وتحيط بها المياه ، وفي منطقة ذات نشاط زلزالي كبير ، غالبًا ما ترتبط أمواج تسونامي بهذا البلد الآسيوي. تحدث ، ومع ذلك ، في جميع أنحاء العالم. تعتبر موجات المد التاريخية في الولايات المتحدة أكثر انتشارًا على الساحل الغربي ، بما في ذلك كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن وألاسكا ، وبالطبع هاواي.

تتصرف موجة تسونامي بشكل مختلف اعتمادًا على التضاريس تحت الماء المحيطة بخط الساحل (أي مدى عمق المياه أو الضحلة من خط الساحل). في بعض الأحيان ستكون الموجة مثل "موجة المد" أو الطفرة ، ولا تصطدم أمواج التسونامي على الشاطئ تمامًا مثل الموجة المألوفة أكثر ، والتي تدفعها الرياح. بدلاً من ذلك ، قد يرتفع منسوب المياه بسرعة كبيرة جدًا في ما يسمى "موجة الجريان السطحي" ، كما لو أن المد قد وصل في وقت واحد - مثل ارتفاع المد 100 قدم. قد تنتقل فيضانات تسونامي إلى الداخل أكثر من 1000 قدم ، ويؤدي "التهدم" إلى إحداث ضرر مستمر حيث تتراجع المياه بسرعة إلى البحر.

تميل الهياكل إلى تدميرها بسبب التسونامي بسبب خمسة أسباب عامة. الأول هو قوة الماء وتدفق المياه بسرعة عالية. ستقاوم الأجسام الثابتة (مثل المنازل) في مسار الموجة القوة ، واعتمادًا على كيفية بناء الهيكل ، ستمر المياه من خلاله أو حوله.

ثانيًا ، ستكون موجة المد قذرة ، وقد يكون تأثير الحطام الذي تحمله المياه القوية هو ما يدمر الجدار أو السقف أو الخوازيق. ثالثًا ، يمكن أن يكون هذا الحطام العائم مشتعلًا ، وينتشر بعد ذلك بين المواد القابلة للاحتراق.

رابعاً ، تسونامي يندفع إلى اليابسة ثم يتراجع إلى البحر يخلق تآكلاً غير متوقع وندرة الأسس. في حين أن التآكل هو التآكل العام لسطح الأرض ، فإن الصبغة تكون أكثر تحديدًا - نوع التآكل الذي تراه حول الأرصفة والأكوام أثناء تدفق المياه حول الأشياء الثابتة. كل من التآكل والسطح يضران بأساس الهيكل.

السبب الخامس للضرر هو من قوى الرياح للأمواج.

بشكل عام ، يمكن حساب أحمال الفيضانات مثل أي مبنى آخر ، ولكن حجم كثافة تسونامي يجعل البناء أكثر تعقيدًا. ويقال أن سرعات الفيضانات في تسونامي "معقدة للغاية ومحددة الموقع". بسبب الطبيعة الفريدة بناء هيكل مقاوم للتسونامي ، وكالة إدارة الطوارئ الفيدرالية الأمريكية (FEMA) لديها خاص دعا المنشور المبادئ التوجيهية لتصميم هياكل الإخلاء الرأسي من تسونامي.

كانت أنظمة الإنذار المبكر والإخلاء الأفقي الاستراتيجية الرئيسية لسنوات عديدة. التفكير الحالي ، ومع ذلك ، هو تصميم المباني باستخدام مناطق الإخلاء الرأسي: بدلاً من محاولة الفرار من منطقة ، يتسلق السكان إلى أعلى إلى مستويات آمنة.

"... مبنى أو تلة ترابية ذات ارتفاع كاف لرفع الأشخاص الذين تم إجلاؤهم فوق مستوى التسونامي غمر ، وتم تصميمه وبناؤه بالقوة والمرونة اللازمتين لمقاومة آثار تسونامي أمواج..."

وقد يتخذ أصحاب المنازل وكذلك المجتمعات المحلية هذا النهج. يمكن أن تكون مناطق الإخلاء الرأسي جزءًا من تصميم مبنى متعدد الطوابق ، أو يمكن أن يكون هيكلًا أكثر تواضعًا وقائمًا بذاته لغرض واحد. يمكن تحديد الهياكل القائمة مثل مرائب وقوف السيارات جيدة البناء كمناطق إخلاء رأسية.

يمكن للهندسة الذكية مع نظام التحذير السريع والفعال أن ينقذ حياة الآلاف. يقترح المهندسون والخبراء الآخرون هذه الاستراتيجيات للبناء المقاوم للتسونامي:

1. بناء هياكل من الخرسانة المسلحة بدلا من الخشب، على الرغم من أن بناء الخشب أكثر مقاومة للزلازل. يوصى باستخدام الهياكل الخرسانية المسلحة أو الهياكل الفولاذية في هياكل الإخلاء الرأسي.
2. خفف المقاومة. تصميم الهياكل للسماح بتدفق المياه من خلال. قم ببناء هياكل متعددة الطوابق ، مع فتح الطابق الأول (أو على ركائز) أو الانفصال حتى تتمكن القوة الرئيسية للمياه من التحرك. سيسبب ارتفاع المياه ضررًا أقل إذا كان يمكن أن يتدفق تحت الهيكل. مهندس معماري دانيال أ. نيلسون اند ديزاينز نورث ويست المهندسين المعماريين غالبًا ما يستخدم هذا النهج في المساكن التي يبنونها على ساحل واشنطن. مرة أخرى ، هذا التصميم يتعارض مع الممارسات الزلزالية ، مما يجعل هذه التوصية معقدة ومحددة الموقع.
3. بناء أسس عميقة ، واستعدت على الأقدام. يمكن لقوة تسونامي أن تتحول إلى مبنى خرساني صلب تمامًا إلى جانبه تمامًا ، ويمكن للأسس العميقة الجوهرية التغلب على ذلك.
4. التصميم مع التكرار ، بحيث يمكن أن يعاني الهيكل من فشل جزئي (على سبيل المثال ، وظيفة مدمرة) دون الانهيار التدريجي.
5. قدر الإمكان ، اترك النباتات والشعاب المرجانية سليمة. لن يوقفوا موجات التسونامي ، لكنهم يستطيعون العمل كعازل طبيعي وإبطائهم.
6. قم بتوجيه المبنى بزاوية إلى الشاطئ. ستعاني الجدران التي تواجه المحيط مباشرة من المزيد من الضرر.
7. استخدم إطارًا صلبًا مستمرًا قويًا بما يكفي لمقاومة رياح قوة الإعصار.
8. تصميم موصلات هيكلية يمكنها امتصاص الإجهاد.

وتقدر وكالة إدارة الطوارئ الفدرالية أن "الهيكل المقاوم للتسونامي ، بما في ذلك ميزات التصميم المقاومة للزلازل والتدريجي ، سيواجه حوالي 10 إلى 20٪ زيادة في ترتيب الحجم في إجمالي تكاليف البناء على ما هو مطلوب للاستخدام العادي البنايات."

تصف هذه المقالة بإيجاز تكتيكات التصميم المستخدمة للمباني في السواحل المعرضة للتسونامي. للحصول على تفاصيل حول تقنيات البناء هذه وغيرها ، استكشف المصادر الأولية.

• نظام التحذير من تسونامي في الولايات المتحدة ، NOAA / خدمة الطقس الوطنية ، http://www.tsunami.gov/
• تآكل ، سكور ، وتصميم مؤسسة ، FEMA ، يناير 2009 ، PDF في https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• دليل البناء الساحلي ، المجلد الثاني FEMA ، الطبعة الرابعة ، أغسطس 2011 ، ص. 8-15 ، 8-47 ، PDF في https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• المبادئ التوجيهية لتصميم هياكل الإخلاء الرأسي من تسونامي ، الطبعة الثانية ، FEMA P646 ، 1 أبريل 2012 ، ص. 1 ، 16 ، 35 ، 55 ، 111 ، PDF في https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• مبنى مقاوم للتسونامي بواسطة Danbee Kim ، http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [تم الوصول إليه في 13 أغسطس 2016]
• التكنولوجيا لجعل المباني مقاومة للزلازل وموجات المد أندرو موسمان ، الميكانيكا الشعبية11 مارس 2011
• كيفية جعل المباني أكثر أمانا في تسونامي بواسطة رولو ريد ، ريد ستيل