Una escena después del tsunami de Heisei de 2011 en Idagawa, Fukushima, Japón, mostrando destrucción de una estructura de hormigón armado y socavación severa que rodea la estructura. Crédito:Facultad de Ingeniería de OSU
Los investigadores de la Universidad Estatal de Oregón están allanando el camino hacia una mayor seguridad para los residentes y la infraestructura costera mediante el desarrollo de mejores medios para modelar la fuerza destructiva de las olas del tsunami.
Raro pero potencialmente devastador, Los tsunamis pueden causar enormes daños a la infraestructura costera, con parte del problema que se remonta al suelo inestable alrededor de las estructuras.
Comprender los procesos a través de los cuales un tsunami desestabiliza el suelo es clave para desarrollar técnicas de ingeniería que puedan hacer edificios, carreteras y puentes más capaces de resistir las complicadas fuerzas que actúan dentro de un tsunami.
Los colaboradores liderados por Ben Mason y Harry Yeh de la Facultad de Ingeniería de OSU usaron una centrífuga que una vez probó la resistencia de los astronautas del Apolo a las fuerzas G, adjuntando un aparato contenedor lleno de tierra y agua para una simulación escalable de los efectos de la inundación.
La técnica de centrifugación reproduce la física de las inundaciones en una parcela de suelo de 21 metros de largo, casi 10 metros de profundidad y más de 14 metros de ancho, mucho más grande de lo que se puede simular en un tanque de olas tradicional.
"Esta es la primera vez que se hace algo como esto, ", Dijo Mason." El desafío de averiguar la logística y la ingeniería mecánica para diseñar el contenedor es un aspecto bastante sorprendente de esta investigación ".
Estructuras como el puente de Coos Bay se encuentran entre las principales infraestructuras que enfrentarán riesgos cuando un terremoto en la zona de subducción golpee el noroeste del Pacífico. Crédito:Lynn Ketchum / Universidad Estatal de Oregon
Los hallazgos se publicaron en Nature. Informes científicos .
Una centrífuga es un dispositivo que pone algo en rotación alrededor de un eje fijo, es decir, lo balancea en un círculo.
"Imagínese sosteniendo un balde de agua de 5 galones con el que comienza a girar, y si giras lo suficientemente rápido, el agua permanecerá en el balde independientemente de su posición, y si bajas la velocidad, se derramará, ", Dijo Mason." Ese es exactamente el concepto con el que estábamos trabajando ".
La centrífuga en el estudio, ubicado en el Centro de UC Davis para Modelado Geotécnico después de ser originalmente parte del Centro de Investigación Ames de la NASA, tiene un radio de 9,1 metros. Unido al brazo estaba el aparato que Mason y sus colaboradores construyeron, parte de ella llena de agua, la otra parte con tierra, con compuertas para permitir el flujo simulando una ola de tsunami.
"Estamos tratando de imitar todo el proceso de un tsunami que llega a la costa y luego retrocede, ", Dijo Mason." Si estás poniendo tierra en un canal de olas para intentar hacer eso, se pone realmente Muy caro, y también porque a la gravedad de la Tierra, no se puede tener una capa de suelo muy profunda; las escalas espacio-temporales de los tsunamis dificultan la realización de experimentos de laboratorio que aumenten la escala. Esa es nuestra ventaja clave:podemos simular una extensión de tierra mucho más grande, y una vez construida la caja, es mucho más rápido construir modelos de suelo en la centrífuga ".
"En la centrífuga, podemos usar videos de alta velocidad para aprender mucho sobre lo que sucede en el suelo, como fregar, y debajo de la superficie, cómo cambia la presión del agua intersticial con el tiempo a medida que el agua se mueve, ", Dijo Mason." Todas estas cosas son importantes para comprender lo que podemos esperar que haga el suelo alrededor de la infraestructura costera, y luego cómo protegemos esa infraestructura cuando ocurra el próximo tsunami ".
