Le meilleur d'un bâtiment résistant aux tsunamis

Les architectes et les ingénieurs peuvent concevoir des bâtiments qui resteront hauts même lors des tremblements de terre les plus violents. Cependant, un tsunami (prononcé soo-NAH-mee), une série d'ondulations dans un plan d'eau qui est souvent causée par un tremblement de terre, a le pouvoir de laver des villages entiers. Bien qu'aucun bâtiment ne soit à l'épreuve des tsunamis, certains bâtiments peuvent être conçus pour résister aux vagues violentes. Le défi de l'architecte est de concevoir pour l'événement ET de concevoir pour la beauté - le même défi auquel conception de pièces sûres.

Tsunamis sont généralement générés par de puissants tremblements de terre sous de grandes étendues d'eau. L'événement sismique crée une onde souterraine plus complexe que lorsque le vent souffle simplement sur la surface de l'eau. La vague peut parcourir des centaines de kilomètres à l'heure jusqu'à atteindre des eaux peu profondes et un rivage. Le mot japonais pour port est tsu

Une vague de tsunami se comportera différemment selon le terrain sous-marin entourant le rivage (c.-à-d. La profondeur ou la profondeur de l'eau du rivage). Parfois, la vague sera comme un «mascaret» ou une onde de marée, et certains tsunamis ne s'écraseront pas du tout sur le rivage comme une vague plus familière, entraînée par le vent. Au lieu de cela, le niveau de l'eau peut monter très, très rapidement dans ce qu'on appelle un «runup de vague», comme si la marée était venue d'un coup - comme une marée haute de 100 pieds. Les inondations dues au tsunami peuvent se déplacer à l'intérieur des terres sur plus de 1 000 pieds, et le "ralentissement" crée des dommages continus alors que l'eau se retire rapidement vers la mer.

Les structures ont tendance à être détruites par les tsunamis pour cinq raisons générales. La première est la force de l'eau et le débit d'eau à grande vitesse. Les objets stationnaires (comme les maisons) sur le chemin de la vague résisteront à la force et, selon la façon dont la structure est construite, l'eau passera à travers ou autour d'elle.

Deuxièmement, le raz de marée sera sale et l'impact des débris transportés par l'eau puissante peut être ce qui détruit un mur, un toit ou des pilotis. Troisièmement, ces débris flottants peuvent être en feu, qui sont ensuite répartis entre les matériaux combustibles.

Quatrièmement, le tsunami se précipitant sur la terre puis se repliant sur la mer crée une érosion et un affouillement inattendus des fondations. Alors que l'érosion est l'usure générale de la surface du sol, l'affouillement est plus localisé - le type d'usure que vous voyez autour des piles et des piles lorsque l'eau coule autour des objets fixes. L'érosion et l'affouillement compromettent les fondations d'une structure.

La cinquième cause de dommages provient des forces du vent des vagues.

En général, les charges d'inondation peuvent être calculées comme pour tout autre bâtiment, mais l'ampleur de l'intensité d'un tsunami rend la construction plus compliquée. Les vitesses des inondations dues aux tsunamis seraient "très complexes et spécifiques au site". En raison de la nature unique de la construction d'une structure résistante aux tsunamis, la Federal Emergency Management Agency (FEMA) des États-Unis publication intitulée Lignes directrices pour la conception des structures d'évacuation verticale des tsunamis.

Les systèmes d'alerte précoce et l'évacuation horizontale sont la principale stratégie depuis de nombreuses années. Cependant, la pensée actuelle est de concevoir des bâtiments zones d'évacuation verticales: au lieu de tenter de fuir une zone, les résidents montent à des niveaux sûrs.

"... un bâtiment ou un monticule de terre qui a une hauteur suffisante pour élever les évacués au-dessus du niveau du tsunami inondation, et est conçu et construit avec la force et la résilience nécessaires pour résister aux effets du tsunami vagues..."

Les propriétaires individuels ainsi que les collectivités peuvent adopter cette approche. Les zones d'évacuation verticales peuvent faire partie de la conception d'un bâtiment à plusieurs étages, ou il peut s'agir d'une structure autonome plus modeste à usage unique. Les structures existantes telles que les garages de stationnement bien construits pourraient être désignées comme zones d'évacuation verticale.

Une ingénierie astucieuse combinée à un système d'alerte rapide et efficace peut sauver des milliers de vies. Les ingénieurs et autres experts suggèrent ces stratégies pour une construction résistante aux tsunamis:

1. Construire des structures avec du béton armé au lieu du bois, même si la construction en bois résiste mieux aux tremblements de terre. Les structures en béton armé ou à ossature d'acier sont recommandées pour les structures d'évacuation verticale.
2. Atténuez la résistance. Concevoir des structures pour laisser passer l'eau. Construisez des structures à plusieurs étages, le premier étage étant ouvert (ou sur pilotis) ou séparable pour que la principale force de l'eau puisse y circuler. L'eau ascendante causera moins de dégâts si elle peut s'écouler sous la structure. Architecte Daniel A. Nelson and Designs Northwest Architects utilisent souvent cette approche dans les résidences qu'ils construisent sur la côte de Washington. Encore une fois, cette conception est contraire aux pratiques sismiques, ce qui rend cette recommandation compliquée et spécifique au site.
3. Construisez des fondations profondes, renforcées aux semelles. La force d'un tsunami peut renverser complètement un bâtiment en béton autrement solide, des fondations profondes substantielles peuvent surmonter cela.
4. Concevoir avec redondance, de sorte que la structure puisse subir une défaillance partielle (par exemple, un poste détruit) sans effondrement progressif.
5. Autant que possible, laissez la végétation et les récifs intacts. Ils n'arrêteront pas les vagues du tsunami, mais ils peuvent agir comme un tampon naturel et les ralentir.
6. Orientez le bâtiment à un angle par rapport au rivage. Les murs qui font directement face à l'océan subiront plus de dégâts.
7. Utilisez un cadre en acier continu suffisamment solide pour résister aux vents de force ouragan.
8. Concevez des connecteurs structurels capables d'absorber les contraintes.

La FEMA estime qu '"une structure résistante aux tsunamis, y compris des caractéristiques de conception résistantes aux séismes et aux effondrements progressifs, connaîtrait une augmentation de l'ordre de grandeur de 10 à 20% des coûts de construction totaux par rapport à celle requise pour une utilisation normale immeubles."

Cet article décrit brièvement les tactiques de conception utilisées pour les bâtiments situés sur les côtes exposées aux tsunamis. Pour plus de détails sur ces techniques de construction et d'autres, explorez les principales sources.

• United States Tsunami Warning System, NOAA / National Weather Service, http://www.tsunami.gov/
• Erosion, Scour, and Foundation Design, FEMA, janvier 2009, PDF à https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Manuel de construction côtière, Volume II FEMA, 4e édition, août 2011, pp. 8-15, 8-47, PDF à https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Lignes directrices pour la conception des structures d'évacuation verticale du tsunami, 2e édition, FEMA P646, 1er avril 2012, pp. 1, 16, 35, 55, 111, PDF à https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Bâtiment à l'épreuve des tsunamis par Danbee Kim, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [consulté le 13 août 2016]
• La technologie pour rendre les bâtiments résistants aux tremblements de terre et aux tsunamis par Andrew Moseman, Mécanique populaire, 11 mars 2011
• Comment rendre les bâtiments plus sûrs lors des tsunamis par Rollo Reid, Reid Steel