Een paar schaalmodelstructuren die werden onderworpen aan gesimuleerde stormomstandigheden in een laboratorium van de Oregon State University reageerden als echte houten huizen tijdens recente orkanen, het suggereren van modelgebouwen kan belangrijke ontwerpinformatie opleveren voor laaggelegen gebieden die kwetsbaar zijn voor stormvloeden en grote golven.

"We wilden een manier vinden om geschaalde houten frame-exemplaren te bouwen die zich zouden gedragen, en uiteindelijk mislukken, onder golfbelasting zoals is waargenomen bij hun volledige tegenhangers, " zei Sean Duncan, die de studie leidde als een afgestudeerde onderzoeksassistent bij het Oregon State College of Engineering. "En we wilden ook een vergelijking ontwikkelen die de verdeling van de opwaartse druk op verhoogde constructies kon voorspellen. We waren in staat om beide doelen te bereiken."

Een van de modelstructuren was verhoogd - gebouwd zodat de woonruimtes van de grond zouden zijn - en de andere was "op niveau, " of op de grond. Zoals de onderzoekers verwachtten, het on-grade model was niet bestand tegen waterstanden zo hoog als het verhoogde model, en beide liepen schade op op een manier die consistent was met wat werd gezien in echte woonstructuren tijdens orkaan Sandy in 2012 en orkaan Ike in 2008.

Het onderzoek van Duncan, OSU-collega's Dan Cox, Andre Barbosa en Pedro Lomonaco en medewerkers van de Universiteit van Hawaï en de Universiteit van Californië, Berkeley, toonde ook aan dat een teledetectiemethode, bekend als LiDAR, de voortgang van de schade van de modellen kon volgen naarmate de golven en stormvloeden in intensiteit toenamen.

De modellen werden gebouwd op schaal één zesde, met sterkte en stijfheid vergelijkbaar met echte woningen zoals die getroffen door orkaan Sandy in Ortley Beach, New Jersey, en door orkaan Ike op het schiereiland Bolivar in Texas. Elk van die stormen veroorzaakte grote schade, waarin meer aandacht werd besteed aan de kwetsbaarheid van kustgemeenschappen voor golven en stormvloeden, en om meer te leren over het ontwerpen en bouwen van stormbestendige huizen, zei Duncan.

"De bevolking in dat soort gemeenschappen neemt toe, en dat geldt ook voor de zeespiegel, " zei Duncan, nu een haven- en scheepswerktuigkundige bij WSP U.S. in Federal Way, Washington. "Dat betekent dat het risico van orkanen ook toeneemt, vooral omdat uit onderzoek blijkt dat orkanen in intensiteit toenemen en dat zullen blijven doen. Daarom is het zo belangrijk om de krachten te begrijpen die deze stormen genereren en hoe kuststructuren reageren, zodat planners en de bouwsector kunnen samenwerken om de mogelijke schade van deze zeer waarschijnlijke, zeer krachtige stormen."

Geplaatst op een gesimuleerde kustlijn in het Directional Wave Basin bij de O.H. Hinsdale Wave Research Laboratorium, de modellen ervoeren golven en waterdiepten die de omstandigheden van orkaan Sandy repliceerden. Het bassin is 48,8 meter lang, 26,5 meter breed en iets meer dan 2 meter diep, en meerdere instrumenten maten de hydrodynamische belastingen.

Verticale krachten op het verhoogde monster bleken te correleren met golfhoogte, luchtspleet en waterdiepte, Duncan zei, met de krachten piek in het diepste water bij maximale onderdompeling.

"De opwaartse druk wordt ook beïnvloed door hoe en waar de golven breken, " zei hij. "Golven die recht op de monsters braken, veroorzaakten over het algemeen grotere verticale krachten. En de voorspellende vergelijking die we ontwikkelden, gebaseerd op golfhoogte en luchtspleet, is geldig voor een reeks structuurlengte tot golflengteverhoudingen, golfhoogten, luchtspleten en waterdiepten."

Luchtspleet verwijst naar de hoogte van de onderkant van het laagste horizontale element, of LHM, van een verhoogde constructie ten opzichte van het stilstaande waterpeil.

Bevindingen werden gepubliceerd in Kusttechniek , en het onderzoek werd ondersteund door het Department of Homeland Security en de National Science Foundation.