Une paire de structures modèles à l'échelle soumises à des conditions de tempête simulées dans un laboratoire de l'Université de l'État de l'Oregon ont réagi comme de véritables maisons à ossature de bois lors des récents ouragans, suggérer que des bâtiments modèles peuvent fournir des informations de conception importantes pour les zones basses vulnérables aux ondes de tempête et aux grosses vagues.

"Nous voulions établir un moyen de construire des spécimens à ossature de bois à l'échelle qui se comporteraient, et finalement échouer, sous la charge des vagues comme leurs homologues à grande échelle ont été observés, " dit Sean Duncan, qui a dirigé l'étude en tant qu'assistant de recherche diplômé avec l'Oregon State College of Engineering. "Et nous avons également entrepris de développer une équation qui pourrait prédire la distribution de la pression de soulèvement sur les structures élevées. Nous avons pu atteindre ces deux objectifs."

L'une des structures modèles était surélevée - construite de manière à ce que les espaces de vie ne touchent pas le sol - et l'autre était "au niveau du sol, " ou sur le terrain. Comme les chercheurs s'y attendaient, le modèle au niveau du sol ne pouvait pas supporter des niveaux d'eau aussi élevés que celui surélevé, et les deux ont subi des dommages conformes à ce qui a été observé dans de vraies structures résidentielles lors de l'ouragan Sandy en 2012 et de l'ouragan Ike en 2008.

Les recherches de Duncan, collègues de l'OSU Dan Cox, Andre Barbosa et Pedro Lomonaco et des collaborateurs de l'Université d'Hawaï et de l'Université de Californie, Berkeley, a également montré qu'une méthode de télédétection connue sous le nom de LiDAR pouvait suivre la progression des dommages des modèles à mesure que les vagues et les ondes de tempête augmentaient en intensité.

Les modèles ont été construits à l'échelle un sixième, avec une résistance et une rigidité comparables à celles de vraies résidences telles que celles touchées par l'ouragan Sandy à Ortley Beach, New Jersey, et par l'ouragan Ike sur la péninsule de Bolivar au Texas. Chacune de ces tempêtes a causé d'importants dégâts, qui a porté une plus grande attention sur la vulnérabilité des communautés côtières aux vagues et aux ondes de tempête, et pour en savoir plus sur la conception et la construction de maisons résistantes aux tempêtes, dit Duncan.

« La population de ces types de communautés augmente, et le niveau de la mer aussi, " dit Duncan, maintenant ingénieur portuaire et maritime chez WSP U.S. à Federal Way, Washington. « Cela signifie que le risque associé aux ouragans augmente également, surtout parce que la recherche indique que les ouragans augmentent en intensité et continueront de le faire. C'est pourquoi il est si important de comprendre les forces que ces tempêtes génèrent et comment les structures côtières réagissent, afin que les planificateurs et l'industrie de la construction puissent travailler ensemble pour atténuer les dommages potentiels de ces très probables, tempêtes très puissantes."

Placé sur un littoral simulé dans le bassin à vagues directionnelles à l'O.H. Laboratoire de recherche sur les vagues de Hinsdale, les modèles ont connu des vagues et des profondeurs d'eau reproduisant les conditions de l'ouragan Sandy. Le bassin mesure 48,8 mètres de long, 26,5 mètres de large et un peu plus de 2 mètres de profondeur, et plusieurs instruments mesuraient les charges hydrodynamiques.

Il a été démontré que les forces verticales sur l'échantillon élevé étaient en corrélation avec la hauteur des vagues, entrefer et profondeur d'eau, Duncan a dit, avec les forces culminant dans les eaux les plus profondes à la submersion maximale.

"La pression de soulèvement est également affectée par comment et où les vagues se brisent, " dit-il. " Les vagues qui se brisaient directement sur les spécimens provoquaient généralement des forces verticales plus importantes. Et l'équation prédictive que nous avons développée, en fonction de la hauteur des vagues et de l'entrefer, est valable pour une gamme de rapports longueur de structure sur longueur d'onde, hauteurs de vagues, entrefers et profondeurs d'eau."

L'entrefer se réfère à l'élévation du bas de l'élément horizontal le plus bas, ou LHM, d'une structure surélevée par rapport au niveau d'eau stagnante.

Les résultats ont été publiés dans Génie côtier , et la recherche a été soutenue par le Department of Homeland Security et la National Science Foundation.