Un par de estructuras de modelos a escala sometidas a condiciones de tormenta simuladas en un laboratorio de la Universidad Estatal de Oregón respondieron como casas reales con estructura de madera durante los huracanes recientes. Sugerir edificios modelo puede proporcionar información de diseño importante para áreas bajas vulnerables a marejadas ciclónicas y grandes olas.

"Queríamos establecer una forma de construir especímenes de estructura de madera a escala que se comportaran, y finalmente fallar, bajo carga de olas como se ha observado en sus contrapartes a gran escala, "dijo Sean Duncan, quien dirigió el estudio como asistente de investigación de posgrado en la Facultad de Ingeniería del Estado de Oregón. "Y también nos propusimos desarrollar una ecuación que pudiera predecir la distribución de la presión de levantamiento en estructuras elevadas. Pudimos lograr ambos objetivos".

Una de las estructuras modelo fue elevada, construida de modo que las áreas habitables estuvieran despegadas del suelo, y la otra estaba "a nivel, "o en el suelo. Como esperaban los investigadores, el modelo a nivel no podía soportar niveles de agua tan altos como el elevado, y ambos sufrieron daños en formas consistentes con lo que se vio en las estructuras residenciales reales durante el huracán Sandy en 2012 y el huracán Ike en 2008.

La investigación de Duncan, Colegas de OSU Dan Cox, Andre Barbosa y Pedro Lomonaco y colaboradores de la Universidad de Hawaii y la Universidad de California, Berkeley, también mostró que un método de detección remota conocido como LiDAR podría rastrear la progresión del daño de los modelos a medida que las olas y las marejadas ciclónicas aumentaban en intensidad.

Los modelos se construyeron a escala de un sexto, con fuerza y ​​rigidez a la par con residencias reales como las que azotó el huracán Sandy en Ortley Beach, New Jersey, y por el huracán Ike en la península de Bolívar de Texas. Cada una de esas tormentas causó grandes daños, que centró mayor atención en la vulnerabilidad de las comunidades costeras a las olas y las marejadas ciclónicas, y aprender más sobre cómo diseñar y construir viviendas resistentes a tormentas, Dijo Duncan.

"Las poblaciones en ese tipo de comunidades están aumentando, y también lo son los niveles del mar, "dijo Duncan, ahora ingeniero de puertos y marinos con WSP U.S. en Federal Way, Washington. "Eso significa que el riesgo asociado con los huracanes también está aumentando, especialmente porque las investigaciones indican que los huracanes están aumentando en intensidad y continuarán haciéndolo. Por eso es tan importante comprender las fuerzas que generan estas tormentas y cómo responden las estructuras costeras. para que los planificadores y la industria de la construcción puedan trabajar juntos para mitigar el daño potencial de estos muy probablemente, tormentas muy potentes ".

Ubicado en una línea costera simulada en la Cuenca de Onda Direccional en el O.H. Laboratorio de investigación de ondas Hinsdale, los modelos experimentaron olas y profundidades de agua que reproducían las condiciones del huracán Sandy. La cuenca tiene 48,8 metros de largo, 26,5 metros de ancho y poco más de 2 metros de profundidad, y varios instrumentos midieron las cargas hidrodinámicas.

Se demostró que las fuerzas verticales sobre la muestra elevada se correlacionan con la altura de las olas, espacio de aire y profundidad del agua, Duncan dijo:con las fuerzas alcanzando su punto máximo en el agua más profunda en máxima inmersión.

"La presión de elevación también se ve afectada por cómo y dónde rompen las olas, ", dijo." Las olas que rompieron directamente sobre los especímenes generalmente causaron fuerzas verticales más grandes. Y la ecuación predictiva que desarrollamos, basado en la altura de las olas y el espacio de aire, es válido para un rango de relaciones de longitud de estructura a longitud de onda, alturas de olas, espacios de aire y profundidades del agua ".

El espacio de aire se refiere a la elevación de la parte inferior del miembro horizontal más bajo, o LHM, de una estructura elevada en relación con el nivel de las aguas tranquilas.

Los resultados se publicaron en Ingeniería costera , y la investigación fue apoyada por el Departamento de Seguridad Nacional y la Fundación Nacional de Ciencias.