Построить, чтобы противостоять штормам

Когда воют ураганы и тайфуны, наибольшая опасность для людей и имущества - летающие обломки. Переносимый с такой высокой скоростью, кусок пиломатериала 2 х 4 станет ракетой, которая может пробиться сквозь стены. Когда торнадо EF2 прошел через центральную часть Джорджии в 2008 году, доска с тента была сорвана, полетела через улицу, и пронзил себя глубоко в соседней твердой бетонной стене. FEMA сообщает нам, что это обычное событие, связанное с ветром, и рекомендует строительство безопасных помещений.

Исследователи в Национальный институт ветра Техасского технического университета в Лаббоке определили, что бетонные стены достаточно прочны, чтобы противостоять летящим обломкам от ураганов и торнадо. Согласно их выводам, дома из бетона гораздо более устойчивы к штормам, чем дома, построенные из дерева или даже деревянные шпильки со стальными плитами. Последствия этих исследований меняют способ, которым мы строим.

Объект воздействия мусора в Техасе Tech хорошо известен своей пневматической пушкой, устройством, способным запускать

Чтобы воспроизвести в лаборатории ураганные условия, подобные ураганам, исследователи стреляли из стеновых секций с помощью 15-фунтовых ракет «2» из пиломатериалов со скоростью до 100 миль в час, имитируя обломки, переносимые при ветре со скоростью 250 миль в час. Эти условия охватывают все, кроме самых сильных торнадо. Скорости ураганного ветра ниже скоростей, смоделированных здесь. Ракетные испытания, предназначенные для демонстрации ущерба от ураганов, используют 9-фунтовую ракету, летящую со скоростью около 34 миль в час.

Исследователи проверили 4 x 4-футовые секции бетонного блока, несколько типов изолирующих бетонных форм, стальные шпильки и деревянные шпильки, чтобы оценить производительность при сильном ветре. Секции были закончены, как и в готовом доме: гипсокартон, изоляция из стекловолокна, фанерная обшивка и внешняя отделка виниловый сайдингглиняный кирпич или алебастр.

Все системы бетонных стен выдержали испытания без структурных повреждений. Легкие стальные и деревянные шпильки, однако, практически не сопротивлялись «ракете». 2 х 4 разорвал их.

Intertek, коммерческая компания по тестированию продуктов и производительности, также провела исследование с собственным каноном в Architectural Testing Inc. Они указывают на то, что безопасность "конкретного дома" может быть обманчива, если дом построен с неармированный бетонный блок, который предлагает некоторые защиты но не тотальный.

Бронированная бетонные дома доказали свою ветроустойчивость в полевых условиях во время торнадо, ураганов и тайфунов. В Урбане, штат Иллинойс, дом, построенный из изоляционных бетонных конструкций (ICF), выдержал торнадо 1996 года с минимальным ущербом. В районе Либерти-Сити в Майами в 1992 году ураган «Эндрю» пережил несколько конкретных домов. В обоих случаях соседние дома были разрушены. Осенью 2012 года ураган «Сэнди» разрушил старые деревянные дома на побережье Нью-Джерси, не говоря уже о новых таунхаусах, построенных из изоляционных бетонных форм.

Монолитные купола, которые сделаны из бетона и арматуры в одной части, оказались особенно прочными. Прочная бетонная конструкция в сочетании с формой купола делает эти инновационные дома практически непроницаемыми для торнадо, ураганов и землетрясений. Однако многие люди не могут обойтись без этих домов, хотя некоторые смелые (и состоятельные) домовладельцы экспериментируют с более современными проектами. Один такой футуристический дизайн имеет гидравлический лифт на самом деле переместить структуру под землю до удара торнадо.

Исследователи из Техасского технического университета рекомендуют, чтобы дома в районах, подверженных торнадо, строили жилые укрытия из бетона или тяжелого листового металла. В отличие от ураганов, торнадо приходят с небольшим предупреждением, а усиленные внутренние помещения могут обеспечить большую безопасность, чем внешнее укрытие от шторма. Другой совет, который предлагают исследователи, - это спроектировать ваш дом с шатровая крыша вместо двускатной крыши, и все должны использовать ураганные ремни, чтобы держать крышу и пиломатериалы прямыми.

Чтобы сделать бетон, вам нужен цемент, и хорошо известно, что производство цемента выпускает большое количество углекислый газ в атмосферу во время процесса нагрева. Торговля зданиями является одним из крупнейших факторов, способствующих изменению климата, и производители цемента и люди, которые покупают их продукцию, некоторые из крупнейших вкладчиков в то, что мы знаем, как «загрязнение парниковых газов». Исследования новых методов производства, без сомнения, будут выполнены с сопротивлением очень консервативной отрасли, но в какой-то момент потребители и правительства сделают новые процессы доступными и нужно.

Одна компания, пытающаяся найти решения, - Calera Corporation из Калифорнии. Они сосредоточены на переработке СО₂ выбросы в производство кальциево-карбонатного цемента. Их процесс использует химию, найденную в природе - что сформировало Белые Скалы Дувра и раковины морских организмов?

Исследователь Дэвид Стоун случайно обнаружил бетон на основе карбоната железа, когда он был аспирантом в Университете Аризоны. АйронКаст Технологии, ООО находится в процессе коммерциализации Ferock и Ferrocrete, изготовленных из стальной пыли и переработанного стекла.

Бетон сверхвысокой производительности (UHPC), известный как проточный^® был успешно использован Фрэнк Гери в музее Фонда Луи Виттона в Париже и архитекторами Herzog & de Meuron в Перес Художественный музей Майами (ПАММ). Сильный, тонкий бетон стоит дорого, но стоит посмотреть, что Лауреат Притцкера архитекторы используют, так как они часто являются первыми экспериментаторами.

Университеты и государственные учреждения продолжают оставаться инкубаторами для новых материалов, исследовательских и инженерных композитов с различными свойствами и лучшими решениями. И это не просто бетон - военно-морская исследовательская лаборатория США изобрела заменитель стекла, прозрачную прочную керамику, называемую шпинелью (MgAl₂О₄). Исследователи в MIT's Конкретный Центр Устойчивости также концентрируют свое внимание на цементе и его микротекстуре, а также на экономической эффективности этих новых и дорогих продуктов.

Строительство дома, чтобы противостоять ярости природы, не простая задача. Процесс не является ни конструкционной, ни конструктивной проблемой. Изготовители по индивидуальному заказу могут специализироваться на изоляционных бетонных полах (ICF) и даже давать своим конечным продуктам безопасные названия, такие как Торнадо Страж, но архитекторы могут проектировать красивые здания с основанными на фактических данных спецификациями материалов для использования строителями. Если вы не работаете с архитектором, задайте два вопроса: 1. У строительной компании есть архитекторы в штате? и 2. Компания финансово спонсировала какие-либо исследования? Профессиональная сфера архитектуры - это больше, чем эскизы и поэтажные планы. Техасский технический университет даже предлагает докторскую степень в науке и технике ветра.

• Встроенная фото-ссылка на торнадо Джорджии от Mike Moore / FEMA Photo
• Исследование штормового укрытия а также Часто задаваемые вопросы о приюте, Национальный институт ветра, Техасский технический университет [по состоянию на 20 ноября 2017 г.]
• Сводный отчет об испытаниях на воздействие мусора в Техасском техническом университете, подготовленный Научно-исследовательским центром ветроэнергетики, июнь 2003 г., PDF на https://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/DIF_reports.pdf [доступно 20 ноября 2017 г.]
• Руководство по ветроустойчивому жилищному проектированию, строительству и смягчению последствий, Ларри Дж. Таннер, P.E., NWI, доцент, Исследовательский центр, Институт воздействия ветра, Техасский технический университет, PDF на http://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/GuidanceforWindResistantResidentialDesign.pdf [доступно 20 ноября 2017 г.]
• «Методы строительства, защищенные от ураганов, могут предотвратить разрушение сообществ», Зак Мортис, Redshift от AutoDesk, 9 ноября 2017 г., https://www.autodesk.com/redshift/hurricane-proof-construction-methods-can-save-buildings-communities/ [доступно 20 ноября 2017 г.]