بناء لتحمل العواصف

عندما تعوي الأعاصير والأعاصير ، فإن الخطر الأكبر على الناس والممتلكات هو تحطيم الحطام. تحمل هذه السرعة الشديدة ، قطعة خشب 4 × 4 ستصبح صاروخًا يمكن أن يقطع عبر الجدران. عندما تحرك إعصار EF2 عبر وسط جورجيا في عام 2008 ، تمزق لوحة من المظلة ، وحلقت عبر الشارع ، و مخترقًا عميقًا في جدار خرساني صلب مجاور. الوكالة الفيدرالية تخبرنا أن هذا حدث شائع متعلق بالرياح وتوصي بناء غرف آمنة.

الباحثون في معهد الرياح الوطني بجامعة تكساس للتكنولوجيا في لوبوك ، قررت أن الجدران الخرسانية قوية بما يكفي لتحمل الحطام المتطاير من الأعاصير والأعاصير. وفقا لنتائجهم ، فإن المنازل المصنوعة من الخرسانة أكثر مقاومة للعواصف من المنازل المبنية من الخشب أو حتى ترصيع الخشب بألواح فولاذية. إن نتائج هذه الدراسات البحثية تغير الطريقة التي نبني بها.

ال مرفق تأثير الحطام في شركة Texas Tech معروف بمدفعه الهوائي ، وهو جهاز قادر على إطلاقه مواد مختلفة بأحجام مختلفة بسرعات مختلفة. المدفع في المختبر ، بيئة محكومة ،

لتكرار الظروف الشبيهة بالإعصار في المختبر ، قام الباحثون بإطلاق النار على أجزاء من الجدران باستخدام صواريخ من الخشب وزنها 15 رطلاً 2 × 4 بسرعة تصل إلى 100 ميل في الساعة ، ومحاكاة الحطام الذي تحمله الرياح بسرعة 250 ميل في الساعة. تغطي هذه الظروف جميع الأعاصير ماعدا أشدها. سرعات رياح الإعصار أقل من السرعات التي تم تصميمها هنا. تستخدم اختبارات القذائف المصممة لإثبات الضرر الناجم عن الأعاصير صاروخًا يبلغ وزنه 9 رطل يسير بسرعة 34 ميل في الساعة.

اختبر الباحثون 4 × 4 أقدام من الكتل الخرسانية ، وأنواع عديدة من أشكال الخرسانة العازلة ، وأزرار فولاذية ، وأزرار خشبية لتقييم الأداء في الرياح العاتية. تم الانتهاء من الأقسام كما لو كانت في منزل مكتمل: الحوائط الجافة ، عزل الألياف الزجاجية ، تغليف الخشب الرقائقي ، والتشطيبات الخارجية لـ الفينيل انحيازأو طوب الطين أو الجص.

نجت جميع أنظمة الجدران الخرسانية من الاختبارات دون أي ضرر هيكلي. ومع ذلك ، لم تقدم الجدران خفيفة الوزن المصنوعة من الفولاذ والخشب مقاومة كبيرة أو لم تقدم مقاومة على الإطلاق لـ "الصاروخ". تمزق 2 × 4 من خلالها.

كما قامت شركة Intertek ، وهي شركة تجارية لاختبار المنتجات والأداء ، بإجراء أبحاث باستخدام القانون الخاص بها في شركة Architectural Testing Inc. ويشيرون إلى أن سلامة "المنزل الخرساني" يمكن أن تكون خادعة إذا تم بناء المنزل به كتلة خرسانية غير مقواة ، والتي توفر بعض الحماية لكن ليس كلي.

عززت منازل خرسانية أثبتت مقاومتها للرياح في الميدان أثناء الأعاصير والأعاصير والأعاصير. في أوربانا ، إلينوي ، صمد منزل تم بناؤه بأشكال خرسانية عازلة (ICFs) ضد إعصار عام 1996 بأقل قدر من الضرر. في منطقة ليبرتي سيتي في ميامي ، نجت العديد من المنازل ذات الشكل الخرساني من إعصار أندرو في عام 1992. في كلتا الحالتين ، تم تدمير المنازل المجاورة. في خريف عام 2012 ، دمر إعصار ساندي منازل البناء الخشبية القديمة على ساحل نيو جيرسي ، تاركا وحدها أحدث المنازل المبنية بأشكال خرسانية عازلة.

أثبتت القباب المتجانسة ، والمصنوعة من الخرسانة وحديد التسليح في قطعة واحدة ، أنها قوية بشكل خاص. يجعل البناء الخرساني القوي مع شكل القبة هذه المنازل المبتكرة منيعًا تقريبًا للأعاصير والأعاصير والزلازل. ومع ذلك ، لا يستطيع العديد من الناس التغلب على مظهر هذه المنازل ، على الرغم من أن بعض أصحاب المنازل الشجعان (والأثرياء) يجربون تصميمات أكثر حداثة. يحتوي أحد هذه التصميم المستقبلي على رافعة هيدروليكية لنقل الهيكل تحت الأرض بالفعل قبل أن يضرب الإعصار.

يوصي الباحثون في جامعة تكساس للتكنولوجيا بأن المنازل في المناطق المعرضة للأعاصير تبني ملاجئ داخلية من الصفائح المعدنية الخرسانية أو الثقيلة. على عكس الأعاصير ، تأتي الأعاصير مع القليل من التحذير ، ويمكن أن توفر الغرف الداخلية المعززة أمانًا أكبر من ملجأ العواصف الخارجية. النصيحة الأخرى التي يقدمها الباحثون هي تصميم منزلك باستخدام سقف الورك بدلا من سقف الجملون ، ويجب على الجميع استخدام أحزمة الإعصار للحفاظ على السقف والخشب مستقيمين.

لتصنيع الخرسانة ، أنت بحاجة إلى الأسمنت ، ومن المعروف أن تصنيع الأسمنت يطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أثناء عملية التسخين. تجارة البناء هي واحدة من أكبر المساهمين في تغير المناخ ، وصانعي الأسمنت والأشخاص الذين يشترون منتجاتهم هم بعض أكبر المساهمين في ما نعرفه بأنه "تلوث غازات الاحتباس الحراري". لا شك أن البحث في طرق الإنتاج الجديدة سوف يتحقق بمقاومة من صناعة محافظة للغاية ، ولكن في مرحلة ما سيجعل المستهلكون والحكومات عمليات جديدة ميسورة التكلفة و ضروري.

إحدى الشركات التي تحاول إيجاد حلول هي Calera Corporation of California. لقد ركزوا على إعادة تدوير CO₂ انبعاثات في إنتاج أسمنت كربونات الكالسيوم. تستخدم عمليتهم الكيمياء الموجودة في الطبيعة - ما الذي شكل المنحدرات البيضاء في دوفر وقذائف الكائنات البحرية؟

اكتشف الباحث ديفيد ستون بالصدفة خرسانة أساسها كربونات الحديد عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة أريزونا. تكنولوجيات IronKast ، ذ قيد عملية تسويق Ferock و Ferrocrete ، المصنوعة من غبار الفولاذ والزجاج المعاد تدويره.

الخرسانة فائقة الأداء (UHPC) المعروفة باسم القناة^® تم استخدامه بنجاح بواسطة فرانك جيري في متحف مؤسسة لويس فويتون في باريس ومن قبل المهندسين المعماريين هرتسوغ ودي ميرون في ال متحف بيريز للفنون ميامي (PAMM). الخرسانة القوية الرقيقة باهظة الثمن ، لكن من الجيد مشاهدة ما الحائز على جائزة بريتزكر يستخدم المعماريون ، لأنهم غالبًا ما يكونون أول المجربين.

لا تزال الجامعات والهيئات الحكومية حاضنات للمواد الجديدة ، والبحث والهندسة المركبة ذات الخصائص المختلفة والحلول الأفضل. وهو ليس ملموسًا فحسب - فقد اخترع مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية بديلاً زجاجيًا ، وهو عبارة عن سيراميك شفاف ومتين للدروع يسمى الإسبنيل (MgAl₂يا₄). باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا محور الاستدامة الخرسانية كما يركزون اهتمامهم على الأسمنت والبنية الدقيقة - بالإضافة إلى مردودية هذه المنتجات الجديدة والمكلفة.

إن بناء منزل لتحمل غضب الطبيعة ليس مهمة بسيطة. العملية ليست مشكلة بناء ولا تصميم فقط. يمكن للبنائين المخصصين أن يتخصصوا في النماذج الخرسانية المعزولة (ICF) ، وحتى إعطاء منتجاتهم النهائية أسماء تبدو سليمة مثل حارس الإعصار، ولكن يمكن للمهندسين المعماريين تصميم مباني جميلة بمواصفات المواد القائمة على الأدلة لاستخدامها من قبل البنائين. سؤالان لطرحهما إذا كنت لا تعمل مع مهندس معماري هما 1. هل لدى شركة البناء المهندسين المعماريين على الموظفين؟ و 2. هل قامت الشركة برعاية أي من اختبارات البحث مالياً؟ المجال المهني للهندسة المعمارية هو أكثر من مجرد مخططات ومخططات للأرضيات. تقدم جامعة تكساس للتكنولوجيا حتى دكتوراه. في علوم وهندسة الرياح.

• رابط الصورة المضمنة لإعصار جورجيا بواسطة Mike Moore / FEMA Photo
• بحوث مأوى العاصفة و الأسئلة الشائعة حول مأوى العاصفة ، معهد الرياح الوطني ، جامعة تكساس للتكنولوجيا [تم الوصول في 20 نوفمبر 2017]
• تقرير موجز عن اختبار تأثير الحطام في جامعة تكساس للتكنولوجيا ، من إعداد مركز علوم الرياح والهندسة البحثية ، يونيو 2003 ، PDF على https://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/DIF_reports.pdf [تم الوصول إليه في 20 نوفمبر 2017]
• إرشادات التصميم والبناء والتخفيف من مقاومة الرياح ، Larry J. تانر ، بي إي ، أستاذ مساعد أبحاث NWI ، مرفق تأثير الحطام ، معهد الرياح الوطني ، جامعة تكساس للتكنولوجيا ، PDF على http://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/GuidanceforWindResistantResidentialDesign.pdf [تم الوصول إليه في 20 نوفمبر 2017]
• "طرق البناء المقاومة للأعاصير يمكن أن تمنع تدمير المجتمعات" ، Zach Mortice ، Redshift بواسطة AutoDesk ، 9 نوفمبر 2017 ، https://www.autodesk.com/redshift/hurricane-proof-construction-methods-can-save-buildings-communities/ [تم الوصول إليه في 20 نوفمبر 2017]