Ett par skalamodellstrukturer utsatta för simulerade stormförhållanden i ett Oregon State University-labb svarade som hus med riktiga trästomme under de senaste orkanerna, föreslår att modellbyggnader kan ge viktig designinformation för låglänta områden som är känsliga för stormfloder och stora vågor.

"Vi ville etablera ett sätt att bygga skalade träramsexemplar som skulle bete sig, och till slut misslyckas, under vågbelastning som deras fullskaliga motsvarigheter har observerats, sa Sean Duncan, som ledde studien som forskarassistent vid Oregon State College of Engineering. "Och vi satte oss också för att utveckla en ekvation som kunde förutsäga fördelningen av lyfttrycket på förhöjda strukturer. Vi kunde uppnå båda dessa mål."

En av modellstrukturerna var förhöjda - byggd så att bostadsområdena skulle vara från marken - och den andra var "i nivå, " eller på marken. Som forskarna förväntade sig, modellen av hög kvalitet tålde inte så höga vattennivåer som den förhöjda, och båda fick skador på ett sätt som överensstämde med vad som sågs i verkliga bostadsstrukturer under orkanen Sandy 2012 och orkanen Ike 2008.

Forskningen av Duncan, OSU-kollegor Dan Cox, Andre Barbosa och Pedro Lomonaco och medarbetare från University of Hawaii och University of California, Berkeley, visade också att en fjärravkänningsmetod känd som LiDAR kunde spåra modellernas skadeutveckling när vågorna och stormfloderna ökade i intensitet.

Modellerna byggdes i en sjättedels skala, med styrka och styvhet i nivå med riktiga bostäder som de som drabbades av orkanen Sandy i Ortley Beach, New Jersey, och av orkanen Ike på Texas Bolivarhalvön. Var och en av dessa stormar orsakade omfattande skador, som fokuserade större uppmärksamhet på kustsamhällenas sårbarhet för vågor och stormfloder, och om att lära sig mer om hur man designar och bygger stormtåliga hem, sa Duncan.

"Befolkningen i den typen av samhällen ökar, och så är havsnivåerna, sa Duncan, nu en hamn- och mariningenjör med WSP U.S. på Federal Way, Washington. "Det betyder att risken förknippad med orkaner också ökar, särskilt eftersom forskning visar att orkaner ökar i intensitet och kommer att fortsätta att göra det. Det är därför det är så viktigt att förstå de krafter som dessa stormar genererar och hur kuststrukturer reagerar, så att planerare och byggbranschen kan samarbeta för att mildra den potentiella skadan från dessa mycket troliga, mycket kraftiga stormar."

Placerad på en simulerad kustlinje i riktningsvågbassängen vid O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory, modellerna upplevde vågor och vattendjup som replikerade förhållanden från orkanen Sandy. Bassängen är 48,8 meter lång, 26,5 meter bred och drygt 2 meter djup, och flera instrument mätte de hydrodynamiska belastningarna.

Vertikala krafter på det förhöjda provet visades korrelera med våghöjden, luftgap och vattendjup, Duncan sa, med krafterna som toppar på det djupaste vattnet vid maximal nedsänkning.

"Upplyftstrycket påverkas också av hur och var vågorna bryter, " sade han. "Vågor som bröt direkt på exemplaren orsakade i allmänhet större vertikala krafter. Och den prediktiva ekvationen vi utvecklade, baserat på våghöjd och luftgap, är giltig för ett område av strukturlängd till våglängdsförhållanden, våghöjder, luftspalter och vattendjup."

Luftgap hänvisar till höjden av botten av den lägsta horisontella delen, eller LHM, av en förhöjd struktur i förhållande till stillavattennivån.

Fynden publicerades i Kustteknik , och forskningen stöddes av Department of Homeland Security och National Science Foundation.