Informazioni sull'architettura degli edifici resistenti allo tsunami

Architetti e ingegneri possono progettare edifici che si ergono alti anche durante i terremoti più violenti. Tuttavia, uno tsunami (pronunciato soo-NAH-mee), una serie di ondulazioni in uno specchio d'acqua spesso causata da un terremoto, ha il potere di spazzare via interi villaggi. Sebbene nessun edificio sia a prova di tsunami, alcuni edifici possono essere progettati per resistere alle onde forti. La sfida dell'architetto è progettare per l'evento E progettare per la bellezza - la stessa sfida affrontata nella progettazione di una stanza sicura.

Capire gli tsunami

Gli tsunami sono generalmente generati da potenti terremoti sotto grandi specchi d'acqua. L'evento sismico crea un'onda del sottosuolo più complessa rispetto a quando il vento soffia semplicemente sulla superficie dell'acqua. L'onda può percorrere centinaia di miglia all'ora fino a raggiungere fondali bassi e un litorale. La parola giapponese per porto è tsu e nami significa onda. Poiché il Giappone è fortemente popolato, circondato dall'acqua e in una zona di grande attività sismica, gli tsunami sono spesso associati a questo paese asiatico. Si verificano, tuttavia, in tutto il mondo. Storicamente gli tsunami negli Stati Uniti sono più diffusi sulla costa occidentale, tra cui California, Oregon, Washington, Alaska e, naturalmente, le Hawaii.

Un'onda di tsunami si comporterà in modo diverso a seconda del terreno sottomarino che circonda la costa (cioè, quanto è profonda o poco profonda l'acqua dalla costa). A volte l'onda sarà come una "noia di marea" o un'ondata, e alcuni tsunami non si schiantano affatto sulla costa come un'onda più familiare, guidata dal vento. Invece, il livello dell'acqua può salire molto, molto rapidamente in quello che viene chiamato "ondata di onde", come se la marea fosse arrivata tutta in una volta, come un'impennata di alta marea di 100 piedi. Le alluvioni dello tsunami possono viaggiare nell'entroterra per più di 1000 piedi e il "fatiscente" crea continui danni mentre l'acqua si ritira rapidamente verso il mare. 

Quali sono le cause del danno?

Le strutture tendono a essere distrutte dagli tsunami a causa di cinque cause generali. Il primo è la forza dell'acqua e il flusso d'acqua ad alta velocità. Gli oggetti stazionari (come le case) nel percorso dell'onda resisteranno alla forza e, a seconda di come è costruita la struttura, l'acqua passerà attraverso o intorno ad essa.

In secondo luogo, l'onda di marea sarà sporca e l'impatto dei detriti trasportati dall'acqua potente potrebbe essere ciò che distrugge un muro, un tetto o un cumulo. In terzo luogo, questi detriti galleggianti possono essere in fiamme, che vengono poi diffusi tra materiali combustibili.

In quarto luogo, lo tsunami che si precipita sulla terra e poi si ritira verso il mare crea un'erosione inaspettata e un flagello delle fondamenta. Mentre l'erosione è l'usura generale della superficie del terreno, la purga è più localizzata, il tipo di usura che si vede intorno ai moli e alle pile mentre l'acqua scorre intorno agli oggetti fissi. Sia l'erosione che il flagello compromettono le fondamenta di una struttura.

La quinta causa di danno proviene dalle forze del vento delle onde.

Linee guida per la progettazione

In generale, i carichi di inondazione possono essere calcolati come per qualsiasi altro edificio, ma la scala dell'intensità di uno tsunami rende l'edificio più complicato. Si dice che le velocità di alluvione dello tsunami siano "altamente complesse e specifiche del sito". A causa della natura unica della costruzione di una struttura resistente allo tsunami, la Federal Emergency Management Agency (FEMA) degli Stati Uniti ha una pubblicazione speciale chiamata Linee guida per la progettazione di strutture per l'evacuazione verticale dagli tsunami.

I sistemi di allarme rapido e l'evacuazione orizzontale sono stati la strategia principale per molti anni. Il pensiero attuale, tuttavia, è progettare edifici con aree di evacuazione verticale: invece di tentare di fuggire da una zona, i residenti salgono verso livelli sicuri.

"... un edificio o un tumulo di terra che abbia un'altezza sufficiente per elevare gli sfollati al di sopra del livello di inondazione dello tsunami, ed è progettato e costruito con la forza e la resilienza necessarie per resistere agli effetti delle onde dello tsunami ..."

I proprietari di case individuali e le comunità possono adottare questo approccio. Le aree di evacuazione verticale possono far parte del progetto di un edificio a più piani o può essere una struttura più modesta e indipendente per un unico scopo. Strutture esistenti come garage ben costruiti potrebbero essere designate aree di evacuazione verticale.

8 strategie per la costruzione resistente allo tsunami

L'ingegnosa ingegneria unita a un sistema di allarme rapido ed efficiente può salvare migliaia di vite. Ingegneri e altri esperti suggeriscono queste strategie per la costruzione resistente allo tsunami:

1. Costruisci strutture con cemento armato anziché legno, anche se la costruzione in legno è più resistente ai terremoti. Strutture in cemento armato o strutture in acciaio sono consigliate per le strutture di evacuazione verticale.
2. Mitigare la resistenza. Progettare strutture per far scorrere l'acqua. Costruisci strutture a più piani, con il primo piano aperto (o su palafitte) o in fuga in modo che la maggiore forza dell'acqua possa attraversare. L'aumento dell'acqua farà meno danni se può fluire sotto la struttura. L'architetto Daniel A. Nelson e Designs Northwest Architects usano spesso questo approccio nelle residenze che costruiscono sulla costa di Washington. Ancora una volta, questo progetto è contrario alle pratiche sismiche, il che rende questa raccomandazione complicata e specifica del sito.
3. Costruisci fondamenta profonde, rinforzate ai piedi. La forza di uno tsunami può trasformare un edificio altrimenti solido e concreto completamente dalla sua parte, fondamenta profonde e profonde possono superarlo.
4. Progettare con ridondanza, in modo che la struttura possa subire un errore parziale (ad esempio un palo distrutto) senza un collasso progressivo.
5. Per quanto possibile, lasciare intatti vegetazione e scogliere. Non fermeranno le onde dello tsunami, ma possono agire da cuscinetto naturale e rallentarle.
6. Orienta l'edificio in un angolo rispetto al litorale. Le pareti che si affacciano direttamente sull'oceano subiranno più danni.
7. Usa una struttura in acciaio continua abbastanza forte da resistere ai venti di uragano.
8. Progettare connettori strutturali in grado di assorbire lo stress.

Qual è il costo?

La FEMA stima che "una struttura resistente allo tsunami, comprese le caratteristiche di progettazione sismica e progressiva resistente al collasso, sperimenterebbe un aumento dell'ordine del 10-20% dei costi di costruzione totali rispetto a quello richiesto per gli edifici di uso normale".