In einem Flugzeughangar in Miami stellen Ingenieure einige der stärksten Wirbelstürme nach, die jemals die Erde getroffen haben. Stürme der Kategorie 5, die ein Testgebäude im Handumdrehen zerstören können.
Doch die riesigen Ventilatoren, die sie erschaffen, sind nicht stark genug, um mit der Natur Schritt zu halten.
Als die Ingenieure die Versuchsanlage bauten Wand des Windes Vor 10 Jahren an der Florida International University wurden sie von Hurrikan Andrew inspiriert, einem Monster, das 1992 Südflorida verwüstete.
Die Anlage wurde entwickelt, um die Fähigkeit der Anlagen zu testen, Hurrikans von bis zu 160 Meilen pro Stunde (257 Kilometer pro Stunde) zu widerstehen. Wir sehen jetzt Ereignisse wie Hurrikan Dorian, der 296 mit Windgeschwindigkeiten von 2019 km/h Wohnviertel auf den Bahamas zerstörte, und Hurrikan Patricia mit Windgeschwindigkeiten von 346 km/h vor der Küste. von Mexiko im Jahr 2015.
Studien zeigen, dass tropische Stürme und Hurrikane stehen zunehmend an Intensität wenn der Klimawandel und die Meeres- und Lufttemperaturen steigen. Die Gestaltung von Häusern und Infrastrukturen, die künftigen Stürmen wie dem von Dorian standhalten, erfordert neue Testanlagen, die weit über die heutigen Möglichkeiten für zukünftige Stürme der Kategorie 6 hinausgehen (heute hören wir bei 5 auf).
Die Mauer des Windes
Derzeit gibt es nur eine Testanlage in voller Größe an einer US-Universität, die Winde der Kategorie 5 erzeugen kann Mauer des Windes.
An einem Ende der Struktur befindet sich eine geschwungene Wand aus 12 riesigen Fächern, von denen jeder so groß wie eine durchschnittliche Person ist. Gemeinsam können sie einen Hurrikan mit 250 Kilometern pro Stunde (160 mph) simulieren. Die Wasserstrahlen simulieren den vom Wind getriebenen Regen. Am anderen Ende öffnet sich das Gebäude zu einem großen Feld, auf dem Ingenieure sehen können, wie und wo Strukturen versagen und wo von Wirbelstürmen getriebene Trümmer fliegen.
Die hier erzeugten mächtigen Stürme ermöglichen es Forschern, Schwachstellen in Konstruktion und Design zu untersuchen, Fehler zu verfolgen, die durch ein Gebäude kaskadieren, und innovative Lösungen unter realen Sturmbedingungen zu testen. Kameras und Sensoren erfassen jede Millisekunde, wenn Gebäude, Dachmaterialien und andere Objekte zerbrechen oder, was genauso wichtig ist, nicht versagen.
Das Ziel? Helfen Sie Bauherren und Planern, das Schadensrisiko zu verringern.
Lehren aus Hurrikantests
Das Testen in ähnlichen Einrichtungen verändert die Wahrnehmung, wie auf Katastrophen zu reagieren ist und wie Einrichtungen konzipiert sind, vollständig. Zu den grundlegenden Entdeckungen gehört die, dass eine Struktur in weniger als einer Sekunde zusammenbrechen kann, wenn der Wind ihre schwächste Stelle durchdringt.
Als der Hurrikan Dorian die Bahamas traf, verwandelten sich viele schlecht gebaute Häuser in Splitter und schufen ein weiteres Problem. Wenn ein Gebäude zusammenbricht, geraten auch benachbarte Häuser in Schwierigkeiten, die für stärkere Winde gebaut wurden: Tests in der Windwand zeigten Wie die Trümmer eines Gebäudes kann es bei anhaltenden Windgeschwindigkeiten von 200 km / h (130-140 mph) oder mehr das nächste Gebäude zerstören und das nächste wieder, wie bei einem Dominostein.
Dächer sind oft das schwächste Glied. Ein Dach ist einer Auftriebskraft ausgesetzt B. während eines Sturms, daher muss der Wind, der auf die Gebäudeoberfläche trifft, entweichen können. Wenn der Wind auf diesem Weg auf Objekte trifft, kann er Schaden anrichten.
Neue Designs verbessern die Art und Weise, wie Gebäude extremen Winden standhalten. Beispielsweise können Stürme und Orkane entstehen mächtige Wirbel die wie ein Korkenzieher an einer Weinflasche das Dachmaterial abreißen und schließlich das Dach selbst anheben kann. Ein neu entwickeltes Gerät zerstreut den Wind von Hurrikanen und erzeugt auch Energie: es ist eines Windkraftanlage horizontal entlang der Dachkante verlaufen.
Sogar die Form der Gebäude es kann einen Punkt der Schwäche (oder Stärke) darstellen. Es ist kein Zufall, dass i modernere Wolkenkratzer Vermeiden Sie spitze Winkel. Tests zeigen, dass Kanten eher trapezförmig oder abgerundet können den Winddruck auf Gebäude reduzieren.
Die nächsten Tests: Orkane mit über 300 pro Stunde und Sturmfluten
Während Ingenieure durch Tests neue Erkenntnisse gewinnen, ändert sich die Natur von Hurrikanen mit der Erwärmung des Planeten.
Wärmere Temperaturen infolge von Treibhausgasen lassen die Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen, und wärmere Meere geben Stürmen mehr Energie. Uno Studie geschätzt dass die nächsten Hurrikane stärker sein könnten die 13%, langsamer die 17% (es sind schlechte Nachrichten) und feuchter von 34%.
Dafür sind sie konzipiert neue Strukturen um Konstruktionen gegen Orkane mit bis zu 322 km/h (200 mph) zu testen und mit Wasserbecken auch die Auswirkungen von Sturmfluten mit bis zu 6 Meter (20 Fuß) hohen Wellen zu testen. Computer können die Ergebnisse simulieren, müssen aber mit physikalischen Experimenten verifiziert werden. Die neuen Strukturen werden es ermöglichen, viele Komponenten zu simulieren, die in einem Hurrikan interagieren.
Nottests und die Windwand helfen, Häuser sicherer zu machen – jetzt geht der Ball an die Eigentümer. Es liegt an ihnen, die Schwachstellen ihrer Strukturen zu identifizieren und sie zu „stützen“.
