يجب أن تكون الأماكن المعرضة للعواصف أكثر مرونة حيث تزداد قوة الأعاصير بسبب تغير المناخ. إليك كيفية بناء منزل أكثر مقاومة للأعاصير.

كان إعصار إيدا من الفئة الرابعة لافتًا للنظر باعتباره عاصفة عابرة للمناطق ، حيث انتشرت الرياح العاتية عبر الجنوب وغمرت الأمطار في عمق المحيط الأطلسي ، تاركة طريقا للدمار من لويزيانا إلى مدينة نيويورك. على الرغم من تكلفته أقل بكثير من 100 مليار دولار ، إلا أنه تاسع أغلى إعصار منذ عام 2000. لذلك ، يُظهر أن الأعاصير تزداد تدميراً لأن تغير المناخ له تأثير أكبر.

يعد الإعصار أغلى كارثة مناخية ، ووفقًا لدراسة مجلة المناخ لعام 2018 ، فإن تغير المناخ سيؤدي إلى زيادة بنسبة 85 في المائة في الأعاصير من الفئة الخامسة في جميع أنحاء العالم. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتوقع الحاجة إلى فئة جديدة تمامًا للأعاصير المدمرة للغاية. ينمو التبخر مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات والغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى سحب المزيد من بخار الماء إلى الغلاف الجوي ليعود إلى الأرض بفعل الأمطار والعواصف. يجب أن تكون مياه الفيضانات بعيدة عن اليابسة نتيجة لزيادة العواصف الناجمة عن ارتفاع منسوب مياه البحر على طول الشواطئ.

زاد تواتر الأعاصير الأكثر تدميراً بمقدار ثلاث مرات في القرن الماضي ، ومنذ عام 1980 ، تضاعفت النسبة المئوية للعواصف الكبيرة (الفئة 3 أو أعلى). تنتج هذه العواصف عواصف أعظم ، وتزيد من سرعات الرياح بسرعة أكبر ، وتتحرك ببطء ، مما يمنح مياه الفيضانات مزيدًا من الوقت للتراكم.

ما الذي يميز المنزل المضاد للأعاصير؟

بالنسبة لأصحاب المنازل الذين يعيشون بالقرب من المحيط ، تشكل الأعاصير تحديًا فريدًا. المباني هي المؤشر الأكثر وضوحًا على قدرة المنطقة على الصمود في أعقاب كارثة طبيعية. يطرح مسح الضرر الجسيم السؤال الصعب ؛ كيف يمكننا إعادة البناء بشكل أفضل؟ مع ارتفاع شدة الإعصار وهطول الأمطار بسبب تغير المناخ ، سيسأل المزيد من الأفراد عن هذه المسألة. علاوة على ذلك ، فإن موقع المبنى لا يقل أهمية عن تصميمه. لكن المواد الجديدة يمكن أن تساعد في تقوية المباني ضد مجموعة مخاطر الأعاصير ، بما في ذلك الرياح ، والحطام المتطاير ، والفيضانات الناجمة عن الأمطار أو العواصف ، ومجموعة واسعة من الحلول التجريبية والجاهزة.

خط الدفاع الأول ضد أضرار الإعصار هو قوانين البناء. ذكرت صحيفة وول ستريت جورنال أن الوصلات الأقوى من السقف إلى الجدار ، والنوافذ المؤثرة ، والتسمير بدلاً من تدبيس ألواح السقف كانت جميعها مفروضة من قبل لوائح البناء الأكثر صرامة في فلوريدا في أعقاب إعصار أندرو في عام 1992. قيود أكثر صرامة على مواد البناء في المنازل وكذلك تحسين كانت متطلبات التعليم وإصدار الشهادات للمفتشين وسلطات البناء أمرًا لا بد منه نتيجة للتحسينات الأخرى بعد أندرو. وخلال إعصار إيرما في عام 2017 ، كان أداء الهياكل الأحدث التي تم بناؤها للتشفير أفضل.

وفقًا لمايكل ريمولدي ، نائب الرئيس الأول للتعليم والبرامج الفنية في التحالف الفيدرالي للمنازل الآمنة (FLASH) ، والذي يقدم المشورة لـ FEMA بشأن بناء مقاومة الأعاصير ، “وجدنا أن الكثير من الأماكن التي لا يوجد بها ما يصل إلى- غالبًا ما يكون رمز تاريخ البناء هو المكان الذي ترى فيه معظم التأثيرات حتى من أصغر العواصف. ”

منزل دمره إعصار ساندي. يمكن لقوانين وأساليب ومواد البناء الجديدة تحسين بناء المنازل المقاومة للأعاصير ومن المحتمل أن تمنع مثل هذه الأضرار.

على الرغم من أنه سيكون من الشجاعة إعلان أي تصميم منزلي مقاوم للأعاصير ، إلا أن هناك العديد من الجوانب التي يبحث عنها المهندسون المعماريون والمقاولون بشكل روتيني عند إنشاء مباني مقاومة للأعاصير. يجب أن نبني منازل على إطار هيكلي يمكنه تحمل أحمال الرياح الأفقية الساحقة لتحمل الرياح القوية (والحطام الباليستي الذي يصاحبها).

بصرف النظر عن القدرة على تحمل التأثيرات من الأجزاء المتساقطة للمنازل الطائرة التي لم تمسح هذا الشريط الأول ، يجب أيضًا أن تكون الواجهة الفردية والمكونات الهيكلية مرنة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون المنازل المقاومة للأعاصير إما أعلى من مستويات عرام العواصف أو لديها وسيلة لتحرير ضغط مياه الفيضانات إذا تمكنت من الدخول إلى الداخل.

تتخصص Builder Deltec في بناء منازل مقاومة للعواصف ، ومن المكونات الحاسمة لمقاومة الأعاصير مظهرها المميز. الشكل الكروي لكل منزل من منازل Deltec ، والذي يتكون من طابق واحد فقط ، ينشر الرياح القوية. يقاوم هيكلها ذي القضبان والعجلات الشعاعية الرياح والأمواج من جميع الجوانب. في قمة السقف ، حيث يتم ضبط ميله أيضًا لانحراف الرياح وتقليل الرفع ، يتم تثبيته بحلقة ضغط فولاذية. تتميز هذه المنازل بألواح الخشب الرقائقي الأكثر صلابة وسميكة في الخارج ، والأبواب والنوافذ ذات التأثير. تقريبا كل إعصار عانى منه لم يؤثر على هذه الصيغة على الإطلاق.

مكونات منزل مقاوم للأعاصير

يمكننا زيادة مقاومة الأعاصير بشكل كبير للمنازل التقليدية ذات الإطارات الخشبية والمساكن المخصصة باستخدام مكونات جاهزة.

المحولات والعلاقات

وفقًا لريمولدي ، “في المنزل التقليدي ذي الإطار الخشبي ، [إنه] كيف يتم تجميعه معًا.” تربط الموصلات الميكانيكية كل مكون معًا ، من أعلى السقف إلى الأساس. إذا تأكدت من تثبيت جميع الجدران بشكل صحيح مع بعضها البعض والسقف ، بالإضافة إلى الجدران والأساس ، يمكنك بناء منزل بإطار خشبي قوي مثل أي منزل آخر.

لهذا الغرض ، تعتبر الموصلات المعدنية المتخصصة (مثل تلك التي تنتجها Simpson Strong-Tie) غير مكلفة لتضمينها في البناء الجديد وتكلف بضعة دولارات فقط لكل منها. تعتبر طريقة التعديل التحديثي للعقار أكثر تكلفة ، وفقًا لريمولدي ، الذي يضيف أنها قد تضيف 1٪ إلى التكلفة الإجمالية. لكل جزء هيكلي بطول الطول الرأسي للمنزل ، تستخدم Deltec روابط ميكانيكية أكبر.

الزجاج المكسور

لن يتحطم الزجاج المصادم ، مثل الزجاج الموجود في السيارات ، مثل الزجاج العادي. يمكن أن يتعرض المنزل للضغط عندما تنكسر النوافذ بسبب الرياح القوية ، والتي يمكن أن تتسبب في نزول السقف وإطلاق الحطام الخطير. المعالجات الحرارية التي تعزز قوة الزجاج وتضمن أنه في حالة كسره ، فإن القطع ذات الحواف الملساء قد تساهم في مقاومة العواصف. عندما تنكسر النافذة ، يحتفظ الزجاج الرقائقي بقطع الزجاج معًا عن طريق وضع طبقتين أو أكثر من الزجاج معًا بطبقة رقيقة من الفينيل.

رذاذ لاصق الرغوة

يمكن لتقنيات تثبيت السقف الجديدة ، وفقًا لشركة Rimoldi ، أن تزيد القوة ، وقد تمت الموافقة على المواد اللاصقة الرغوية لسرعات الرياح العالية (يتم تطبيقها على الجزء الداخلي من سطح المنزل ، وتعمل كعزل). تكون الوصلات بين الأجزاء الهيكلية لمنزلك أقوى مع عمل المادة اللاصقة الذي يشبه الغراء. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مقاومة للماء ويمكنها تحمل مياه الفيضانات دون أن تغمرها المياه لعدة أيام.

فتحات المياه

تسمح فتحات الفيضانات الموضوعة على مستوى الأرض من المساكن بدخول المياه إلى المسكن للمنازل غير المرتفعة ، مما يحمي المنزل من الدفع عن أساساته بسبب الضغط الشديد لمياه الفيضانات المتزايدة.

مواد المستقبل المقاومة للأعاصير

يمكن أن تساعد المواد التجريبية في زيادة متانة العواصف ، وهو أمر حيوي بشكل متزايد حيث تزداد قوة الأعاصير وتتحرك بشكل أسرع وتتسبب في سقوط المزيد من الأمطار. على الرغم من التحسينات التي تم تحقيقها للخشب والمواد المركبة ، إلا أن الابتكارات في هذا المجال ركزت في الغالب على أقوى (خرسانة) وأضعف (زجاج).

زجاج قابل للانحناء وسيراميك الإسبنيل

البحث عن نماذج أولية من الزجاج تزيد من مقاومة تأثير الزجاج هو موضوع العديد من المشاريع البحثية. يدرس باحثون في جامعة ماكجيل الزجاج القابل للانحناء ، والذي يعتمد على شقوق دقيقة محفورة لتمكينه من الثني دون أن يتكسر. من خلال منع الكسور من الانتشار ، تجعل هذه النقوش الشبيهة بالمنشار الزجاج أقوى 200 مرة من الزجاج العادي. يعمل خبراء الزجاج في Corning أيضًا على تطوير الزجاج القابل للانحناء ، والذي من المحتمل أن يلعب دورًا رئيسيًا في الأجهزة القابلة للطي. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم الباحثون في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية بصنع الإسبنيل ، وهو مادة خزفية شديدة الصلابة “درع شفاف” بمستويات عتامة مماثلة للزجاج.

الخرسانة ذات الأداء الفائق (UHPC)

تعتبر الخرسانة فائقة الأداء واحدة من أكثر المواد الجديدة الواعدة في السوق (UHPC). يعتبر Cor-Tuf UHPC أكثر متانة بثلاث مرات ، وأقوى بعشر مرات ، ومصنوع من النفايات الزراعية ، ومعادن الكالسيوم ، والمياه. إن UHPC الذي تصنعه Holcim تحت الاسم التجاري Ductal للاستخدام في الولايات المتحدة هو أكثر شهرة. على الرغم من كونه أقوى بست مرات من الخرسانة العادية ، إلا أن UHPC قد ينحني وينتج. الركام الناعم للغاية ، والمواد المعاد تدويرها في كثير من الأحيان ، هي في بنائها (الرماد المتطاير ، ودخان السيليكا). حتى في حالة حدوث بعض الانكسار ، يمكن أن تنثني المادة وتحمل الأحمال بسبب إدخال ألياف كحولية معدنية أو بولي فينيل.

في متحف بيريز للفنون في ميامي ، وهو هيكل بدا أنه مقاوم للأعاصير ولم يتأثر بإعصار إيرما ، يتم عرض UHPC بالكامل. للحفاظ على الحائط الساتر للمتحف ، تم استخدام UHPC في أعمدة يبلغ ارتفاعها 16 قدمًا وسمكها 5.5 بوصة والتي تتناقص إلى 2 بوصة.

ومع ذلك ، لا يمكن أن يكون UHPC دائمًا مكان الخرسانة التقليدية. وفقًا لروبرت نوردلينج ، مدير المشروع في شركة John Moriarty & Associates ، الشركة التي بنت متحف Perez ، “إنه مكلف ، ويجب أن يكون لديك ترخيص لشرائه واستخدامه”. وهو يدعي أن المادة “لن تكون فعالة من حيث التكلفة في الجزء الأكبر من المبنى النموذجي” لأنها أغلى بثماني إلى عشر مرات مع هذه التكاليف الإضافية من الخرسانة العادية ، لا سيما في المشاريع الأصغر ذات الميزانية المنخفضة. ومع ذلك ، نظرًا لقوة UHPC ، فإننا نحتاج إلى مواد أقل من الخرسانة التقليدية ، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث الوزن.

المركب الأسمنتي للمهندسين (ECC)

المركب الأسمنتي الهندسي (ECC) ، الذي يصنعه فيكتور لي ، هو نوع مختلف من الخرسانة يعطي الأولوية للمرونة على القوة الخام. فيكتور لي أستاذ الهندسة بجامعة ميشيغان. يوضح لي أن ECC هو فولاذ مرن للغاية وأن Ductal صخرة صلبة جدًا. المادة موجودة في هياكل وجسور وطرق كاملة الحجم بسبب قدرتها الكبيرة على امتصاص الطاقة ضد الصدمات والأحمال الزلزالية.

وفقًا لـ Li ، “عند مقارنتها بالتصاميم السابقة التي لا تستخدم ECC ولكنها تستخدم أساليب أخرى مضادة للزلازل” ، فإن مبنى Kitahama المكون من 60 طابقًا في أوساكا يستخدم ECC في قلب المبنى لتوفير مقاومة الزلازل. يلاحظ Li أيضًا أن المبنى يحتوي على تكلفة تركيب أقل ومساحة أرضية أكبر قابلة للاستخدام. تكلف ECC ضعفين إلى ثلاثة أضعاف تكلفة الخرسانة العادية. أين – ولماذا – من المنطقي من الناحية الاقتصادية أن تتطور بهذا النوع من الأقساط؟ يتم طرح هذا الاستعلام من قبل مركز MIT Concrete Sustainability Hub (CSHub). أكبر تغيير في تحليل المواد لمقاومة الكوارث ، وفقًا للمدير التنفيذي لـ CSHub ، جيريمي جريجوري ، هو تحديد الأنظمة الأكثر فعالية من حيث التكلفة في أماكن محددة.

خرسانة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

قامت شركة Icon ، وهي موفر لتكنولوجيا البناء ومقرها تكساس ، بإنشاء قالب منزل مطبوع بالخرسانة يمكنه بناء منازل تكون منيعة تقريبًا على الكوارث وتكون مقاومة للأعاصير والرياح والكوارث. بالنسبة لمنزل تبلغ مساحته 2000 قدم مربع ، يمكن لسرير اختبار فولكان القابل للتعديل العرض للشركة طباعة جدران خرسانية يصل طولها إلى 28 قدمًا وارتفاعها 8.5 قدمًا. يعمل Vulcan بسرعة ، حيث يضع حبة طولها 1 بوصة وعرضها 2 بوصة من Lavacrete المتخصصة بسرعة 5-7 بوصات في الثانية. بالمقارنة مع معظم أنواع الخرسانة ، تتمتع هذه المادة بقوة ضغط تبلغ 6000 رطل لكل بوصة مربعة.

الخشب المصفح والكتل (CLT)

لإنشاء مبانٍ يمكنها تحمل الأعاصير ، تبحث شركة في جزر البهاما عن الأخشاب الجماعية بشكل عام والأخشاب المصفحة (CLT) على وجه الخصوص. يستخدم CLT Construction خارج الموقع CLT لتصميم وبناء المباني التجارية والشقق السكنية والمنازل ذات الأسرة الواحدة على شاطئ البحر والتي تقاوم الأعاصير من الفئة 5. وفقًا لسجلات إعصار دوريان في عام 2019 ، وهو أقوى عاصفة تضرب جزر البهاما على الإطلاق ، فإن التصميمات تقاوم رياح قوة الأعاصير التي تزيد سرعتها عن 200 ميل في الساعة. إنها مرتبطة بأعظم رياح المحيط الأطلسي عند هبوط اليابسة مع هبوب رياح مستمرة تبلغ 185 ميلاً في الساعة (تصل ذروتها إلى ما يزيد قليلاً عن 200 ميل في الساعة) وتعتبر أكثر الكوارث فتكًا في التاريخ الأمريكي.

وفقًا لخوان كات دياز من Offsite CLT ، “تتمثل إحدى مزايا CLT في أنها تستجيب جيدًا أثناء التعامل مع أحمال القص [الأفقية] المماثلة لتلك التي حدثت في الزلازل أو الأعاصير.” وهناك ميزة أخرى ، وفقًا له ، هي أن الهيكل الخشبي النموذجي للقوة المماثلة سيحتاج إلى الكثير من أدوات التثبيت ، والأقواس ، والجدران مع المزيد من المسامير ، والتباعد الوثيق بين الدعامات.

كم تكاليف السكن المقاوم للأعاصير

وفقًا لغريغوري من CSHub ، “يفكر الناس عادةً في المردود مقابل ثلاجة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.” إنهم يدركون أن لديهم رسومًا أعلى مقدمًا ولكنهم يخفضون النفقات الجارية. من الصعب التعامل مع الضرر الناجم عن المخاطر. في معظم الحالات ، فإن مطالبة العملاء بافتراض الأسوأ لتبرير التكاليف الإضافية سيؤدي إلى عدم الاستعداد.

وبالتالي ، فإن دراسة غريغوري ، النسبة المئوية للتخفيف من حدّة التعادل (BEMP) ، تدرس مخاطر أضرار الإعصار على مدى 50 عامًا في مكان معين ، وتقيم مقدار الضرر ونوع المبنى وعملية بنائه.

تقيّم هذه المعلومات الكفاءة المالية لتطوير هياكل مقاومة للأعاصير وتقديرات عند سداد الاستثمار الأولي من خلال وفورات التكلفة المتوقعة (من تجنب أضرار الإعصار).

تضيف البصمات الكربونية لمواد البناء والتأثيرات البيئية الأخرى إلى BEMP. في هذا النهج ، يعد حساب الكارثة الطبيعية في الأساس مقياسًا شاملاً للاستدامة على الرغم من أنه قد يبدو تحليلاً منفصلاً وفريدًا للتكلفة والعائد. سيتمكن المخططون من تحديد المناطق التي قد يجعل تغير المناخ فيها خطرًا غير صالح للسكن وأي المناطق قد تستمر مع المباني الأقوى التي تستخدم هذه المواد والإجراءات بمساعدة هذا النوع من التحليل. قد ينتهي الأمر ببرنامج BEMP كدليل ميداني لبناء المؤسسات التي ترغب في استخدام منتجات وتقنيات مقاومة للأعاصير جنبًا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من الشواطئ المعرضة للخطر ، مما يوازن بين الاقتصاديات الحكيمة والرغبة القوية في إعادة البناء.

آثار تغير المناخ على البناء السكني

على الرغم من تغيير قواعد البناء في مناطق معينة ، إلا أن العديد من المنازل التي تم بناؤها قبل هذه التغييرات لا تزال موجودة. لا يمكننا التعامل بشكل كامل مع آثار تغير المناخ والعواصف المتزايدة القوة والمتكررة من الفئة الخامسة على نطاق البناء. لجعل المجتمعات قوية ، نحتاج إلى تطبيق مواد جديدة وابتكارات تصميمية على نطاق واسع. يجب على مالكي المنازل والمقاولين والحكومات المحلية أن يلعبوا دورًا في اللحاق بالمسار المناخي المتدهور بينما يستمر الجدل حول الاستثمار الحكومي الفيدرالي في القدرة على التكيف مع تغير المناخ ; إعادة البناء لمواجهة كارثة اليوم مع العلم أن كارثة الغد قد تكون أسوأ.

اقرأ المزيد على Archup: