В авиационном ангаре в Майами инженеры воссоздают одни из самых мощных ураганов, которые когда-либо обрушивались на землю. Штормы категории 5, которые могут разрушить тестовое здание в мгновение ока.
Однако гигантские вентиляторы, которые их создают, недостаточно сильны, чтобы идти в ногу с природой.
Когда инженеры построили испытательный стенд Стена Ветра 10 лет назад в Международном университете Флориды они были вдохновлены ураганом Эндрю, монстром, опустошившим Южную Флориду в 1992 году.
Объект был разработан для проверки способности объектов противостоять ураганам со скоростью до 160 миль в час (257 километров в час). Сейчас мы наблюдаем такие события, как ураган Дориан, разрушивший кварталы на Багамах с ветром 296 км/ч в 2019 году, и ураган Патрисия с ветром 346 км/ч у побережья. Мексики в 2015 году.
Исследования показывают, что тропические штормы и ураганы увеличение интенсивности по мере изменения климата и повышения температуры океана и воздуха. Для проектирования домов и инфраструктуры, способных противостоять будущим штормам, подобным Дориану, потребуются новые испытательные установки, которые выходят далеко за пределы сегодняшних возможностей для будущих штормов категории 6 (сегодня мы остановимся на 5).
Стена ветра
В настоящее время в университете США есть только одна полноразмерная испытательная установка, способная генерировать ветер категории 5. И это Стена Ветра.
На одном конце конструкции находится изогнутая стена из 12 гигантских вентиляторов, каждый высотой со среднего человека. Работая вместе, они могут имитировать ураган со скоростью 250 километров в час (160 миль в час). Струи воды имитируют дождь, подгоняемый ветром. С другой стороны здание выходит на большое поле, где инженеры могут видеть, как и где разрушаются конструкции и куда летят обломки от ураганов.
Мощные штормы, созданные здесь, позволяют исследователям исследовать слабые места в конструкции и дизайне, отслеживать отказы, которые каскадом проходят через здание, и тестировать инновационные решения в реальных условиях шторма. Камеры и датчики фиксируют каждую миллисекунду, когда здания, кровельные материалы и другие объекты ломаются или, что не менее важно, не разрушаются.
Цель? Помогите строителям и проектировщикам снизить риск повреждения.
Уроки ураганных испытаний
Тестирование на аналогичных объектах полностью меняет представление о том, как реагировать на стихийные бедствия и как устроены объекты. Среди фундаментальных открытий то, что конструкция может разрушиться менее чем за секунду, если ветер проникнет в ее самое слабое место.
Когда ураган Дориан обрушился на Багамы, многие плохо построенные дома превратились в осколки, создав еще одну проблему. Когда здание ломается, соседние дома, построенные так, чтобы выдерживать более сильные ветры, также оказываются в беде: испытания в ветровой стене показали как обломки здания, при непрерывном ветре 200км/ч (130-140mph) и более может разрушить следующее здание, а следующее еще раз, как в домино.
Крыша часто является самым слабым звеном. Крыша под действием подъемной силы во время шторма, поэтому ветер, ударяющийся о поверхность здания, должен иметь возможность уйти. Когда ветер сталкивается с объектами на этом пути, он может нанести ущерб.
Новые проекты улучшают то, как здания выдерживают экстремальные ветры. Например, штормы и ураганы могут создавать мощные водовороты который, как штопор на винной бутылке, может оторвать кровельный материал и в итоге поднять саму крышу. Недавно разработанное устройство рассеивает ветер ураганов, а также производит энергию: это одно из ветровая турбина горизонтальный спуск по краю крыши.
Даже форма зданий он может представлять собой точку слабости (или силы). Не случайно я более современные небоскребы избегайте острых углов. Тесты показывают, что ребра более трапециевидный или закругленные могут уменьшить давление ветра на здания.
Ближайшие испытания: ураганы свыше 300 в час и штормовые нагоны.
По мере того, как инженеры получают новые знания в ходе испытаний, природа ураганов меняется по мере того, как планета нагревается.
Более высокие температуры, вызванные парниковыми газами, позволяют воздуху удерживать больше влаги, а более теплые моря дают больше энергии штормам. Uno исследование оценивается что следующие ураганы могут быть сильнее 13%, медленнее 17% (это плохие новости) и влажнее 34%.
Вот почему они разработаны новые структуры для испытания конструкций на устойчивость к ураганам со скоростью до 322 км / ч (200 миль в час) и с водоемами, а также для проверки воздействия штормовых нагонов с волнами высотой до 6 метров (20 футов). Компьютеры могут смоделировать результаты, но они должны быть проверены физическими экспериментами. Новые структуры позволят моделировать многие компоненты, взаимодействующие в урагане.
Аварийные испытания и ветрозащитная стена помогают сделать дома более безопасными — теперь мяч переходит к владельцам. Они должны определить слабые места своих структур и «укрепить» их.
