در دیوار باد، مهندسان خانه ها را از هم جدا می کنند تا یاد بگیرند چگونه آنها را نجات دهند

اولین نشانه های مشکل، ظریف هستند.

دامن وینیل بال می زند. کنار زدن در نزدیکی خط پشت بام دور می‌شود. سپس 12 فن عظیم که در سراسر دیوار باد به ارتفاع 14 فوت قرار گرفته اند، به طور هماهنگ شتاب می گیرند و هوا را با سرعت بزرگراه به سراسر آزمایشگاه می رسانند. خانه ساخته شده روی تکیه گاه هایش شروع به لرزیدن می کند. صدای غرش محل آزمایش را پر می کند.

مهندسان مدام فن ها را بالا می برند.

صدها حسگر فشار روی ساختار نقطه‌گذاری شده‌اند، اما برخی از آنچه که محققان در این آزمایشگاه در دانشگاه بین‌المللی فلوریدا می‌آموزند را می‌توان با چشم غیرمسلح دید. با فشار باد به دیوارها و بالای سقف، پنجره ای بیرون می زند. خانه در برابر تسمه های فولادی و لنگرهایی که آن را پایین نگه می دارند، فشار می آورد. آنها شروع به ضربه زدن می کنند.

سه شکست آخر به صورت هماهنگ. کل سازه به عقب برمی‌گردد، سپس واژگون می‌شود.

این دقیقا همان چیزی است که الینا ساتلی می خواهد ببیند.

پس از واژگونی یک خانه تولیدی در طی آزمایش باد در دانشگاه بین‌المللی فلوریدا در 13 مه، دو بلوک بتنی در جای خود باقی می‌مانند. Reshma Kirpalani

الینا ساتلی برای پرتره ای در داخل یک خانه تولیدی در 12 مه ژست می گیرد. ساتلی و تیمش از بادهای طوفانی استفاده کردند تا چگونگی مقاومت خانه های تولیدی در طول آب و هوای شدید را بررسی کنند و راه هایی را برای ایمن کردن مسکن مقرون به صرفه شناسایی کنند. رشما کرپلانی

ساتلی، مهندس سازه در دانشگاه کانزاس، خانه های ساخته شده را که زمانی خانه های متحرک نامیده می شد، به میامی آورده است تا آنها را تخریب کند. با تغییر نحوه نصب هر یک از آنها و ضربه زدن به آن با بادهای قدرتمند - تا سرعت 157 مایل در ساعت، با بارش باران - او و همکارانش می توانند محل خرابی سازه ها را ببینند و تعیین کنند که آیا تغییرات نسبتا ساده ممکن است به آنها کمک کند تا در برابر طوفان ها و گردبادهای قوی تر مقاومت کنند.

پاسخ بسیار فراتر از آزمایشگاه اهمیت دارد. بیش از 20 میلیون آمریکایی در 6.7 میلیون خانه ساخته شده زندگی می کنند، شکلی از مسکن که به طور نامتناسبی در معرض باد شدید و سایر خطرات آب و هوایی قرار دارد. بسیاری از آنها قبل از سال 1994 ساخته شدند، زمانی که تخریب گسترده ناشی از طوفان اندرو باعث شد تا دولت فدرال استانداردهای باد خود را برای چنین سازه هایی تقویت کند. اما الزامات ایمن سازی آنها بسته به محل نصب آنها متفاوت است، سیستمی که آزمایشات ساتلی اکنون در حال آزمایش است.

با این حال، برای درک آنچه که او به دنبال آن است که خانه شروع به حرکت می کند، نیاز به نگاه کردن به زیر آن دارد.

Elaina Sutley خانه ای ساخته شده را برای آزمایش در دیوار باد دانشگاه بین المللی فلوریدا در 11 می آماده می کند. Reshma Kirpalani

ساتلی مدت ها قبل از اینکه شروع به تخریب عمدی ساختمان ها کند، آموخته بود باد شدید چه می تواند بر سر ساختمان ها بیاورد.

پانزده سال پیش، او دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه در توسکالوزا، آلاباما بود. او در طبقه دوم یک ساختمان آپارتمانی سه طبقه بود که طوفان ویرانگر منطقه را فرا گرفت و سرعت باد که گمان می‌رود به بیش از 190 مایل در ساعت رسیده بود را در بر گرفت. او در حمام پنهان شد زیرا دیوارهای اطراف او پیچ خورده و پیچ خورده بود.

وقتی ساتلی بعد از آن پا به بیرون گذاشت، منظره به طرزی ناآشنا بود. او می‌توانست بیمارستان نزدیکی را ببیند که قبلا قابل مشاهده نبود. خانه یکی از دوستان که زمانی دید را مسدود کرده بود از بین رفته بود. گردبادها هزاران نفر را مجروح، صدها نفر را در سراسر ایالت کشته و حدود 4.2 میلیارد دلار خسارت مالی به بار آورد.

برای ساتلی، تخریب چیزی ناراحت کننده را در مورد طراحی مهندسان ساختمان آشکار کرد.

او متوجه شد: «ما ساختمان‌هایی را برای مقاومت در برابر گردباد طراحی نمی‌کنیم.

تصویری از نحوه چسباندن یک خانه تولیدی به زمین. خانه روی پایه های بتنی قرار دارد که از جلو و کنار نشان داده شده است. گره‌های مورب از چارچوب خانه به لنگرهای مدفون در زمین کشیده می‌شوند و گره‌های عمودی از چارچوب دیوار به همان لنگرها کشیده می‌شوند.

ساتلی که اکنون استاد مهندسی عمران، محیط زیست و معماری در دانشگاه کانزاس است، تحقیقات خود را به مخاطرات طبیعی و نحوه محافظت از افرادی که در برابر آنها آسیب پذیرتر هستند اختصاص داده است. در ماه مه، این کار او و تیمی از محققان را با سه خانه ساخته شده به دیوار باد آورد.

آن خانه ها یک تهدید منحصر به فرد هستند. آنها به گونه ای طراحی شده اند که قابل حمل و نقل و مقرون به صرفه باشند، معمولا در بالای زمین بر روی پایه ها نصب می شوند تا پایه های ریخته شده معمول در خانه های ساخته شده در سایت. بنابراین توانایی آنها در مقاومت در برابر بادهای شدید نه تنها به خود سازه بلکه به تکیه گاه ها، تسمه ها و لنگرهای نگهدارنده آن بستگی دارد.

اندرو رامباخ، محقق ارشد مؤسسه شهری که اثرات مخاطرات طبیعی، تغییرات آب و هوایی و بلایا را بر جوامع ایالات متحده مطالعه می‌کند، گفت: «وقتی به سراسر کشور نگاه می‌کنیم، می‌بینیم که مسکن‌های تولیدی با نرخ بیشتری نسبت به سایر اشکال مسکن در معرض خطرات آب و هوایی خاص قرار دارند.

بعدی را بخوانید

برای ساکنان فلوریدا در خانه های متحرک، طوفان هلن فاجعه ای بود که در انتظار وقوع بود

آیورلا هورن مولر و جیک بیتل

بر اساس مطالعه ای که رامباخ همکار آن بود، تقریبا 5 میلیون از این خانه ها در مناطقی هستند که در معرض بدترین اثرات بلایای آب و هوایی قرار دارند. بررسی محل نصب 1 میلیون خانه جدید ساخته شده در دهه گذشته نشان داد که بیش از نیمی از آن به کشورهای حاشیه خلیج فارس رفته است. برخلاف خانه‌های معمولی که توسط قوانین ساختمانی محلی تنظیم می‌شوند، سازه‌های خانه‌های تولیدی توسط یک کد ساخت و ساز و ایمنی فدرال که توسط وزارت مسکن و شهرسازی اداره می‌شود، اداره می‌شوند.

این سیستم فدرال همچنین آزمایش‌های ساتلی را به طور بالقوه پیامد می‌کند: تغییرات ناشی از تحقیقات او می‌تواند خانه‌های تولیدی را در سراسر کشور انعطاف‌پذیرتر کند.

سوال اول این است که آیا قوانینی که برای حفظ آنها در زمین است به اندازه کافی قوی هستند؟

الینا ساتلی در 12 مه در حین آزمایش در دیوار باد دانشگاه بین‌المللی فلوریدا، زباله‌های منفجر شده از خانه‌ای ساخته‌شده را جمع‌آوری می‌کند. رشما کرپلانی

بسیاری از مقررات حاکم بر خانه‌های معمولی - استحکام ساختاری، ایمنی آتش، سیستم‌های برق و لوله‌کشی - در کد فدرال برای خانه‌های تولیدی مشابه دارند. با توجه به اینکه آنها برای انتقال به یک سایت طراحی شده اند، آنها همچنین با الزاماتی روبرو هستند که نحوه پشتیبانی و ایمن شدن آنها را در آنجا تنظیم می کند، از جمله استانداردهایی برای پایه ها، لنگر انداختن، و سیستم های اتصال. این قوانین تا حدی با توجه به شرایط باد که سازه ممکن است با آن روبرو شود متفاوت است.

HUD کشور را بر اساس سرعت باد مورد انتظار یک خانه به سه منطقه تقسیم می کند. بیشتر ایالات متحده در منطقه باد 1 قرار دارد، جایی که خانه های تولیدی باید بتوانند در برابر بادهایی با سرعت 70 مایل در ساعت مقاومت کنند، در حالی که مناطق سخت گیرانه 2 و 3 مناطق مستعد طوفان در امتداد سواحل خلیج فارس و اقیانوس اطلس را پوشش می دهند. ساتلی می‌خواست تعیین کند که آیا خانه‌های تولیدی در همه جا امن‌تر خواهند بود اگر از استانداردهای سخت‌تر پیروی کنند.

آزمایش ساده است: خانه های مختلف را تحت پیکربندی های مختلف نصب آزمایش کنید. هر سیستم تا حد خرابی آزمایش می شود، که به معنای آسیب رساندن به سازه غیرقابل تعمیر یا واژگونی آن است. محققان به افزایش سرعت باد ادامه می دهند تا زمانی که یکی از این اتفاقات رخ دهد.

تیم ساتلی شرایط مختلفی از جمله استاندارد نصب، سرعت باد و زاویه نزدیک شدن به آن را تغییر داد. آنها همچنین ارتفاع خانه، تکیه گاه ها و حاشیه آن و اینکه آیا هیچ منفذی اجازه ورود باد به سازه را می داد یا خیر را تغییر دادند.

یک تفاوت کلیدی در استانداردها این است که چگونه ساختمان ها در برابر نیروهایی که سعی در سر خوردن، بلند کردن یا واژگونی آنها دارند لنگر می گیرند. همه خانه‌های تولیدی به لنگرهایی نیاز دارند که مانند چوب چادر در زمین تعبیه شده باشند تا اتصالات مورب را محکم کنند، که خانه را مانند خطوط لوله به لنگرها متصل می‌کند. آنها از لغزش یا بلند شدن سازه جلوگیری می کنند. مهارهایی به نام لنگرهای طولی در طول خانه اجرا می شوند تا از واژگونی در آن محور جلوگیری کنند. اما در Wind Zone 1 نیازی به اتصالات عمودی نیست. این تسمه های اضافی قاب را مستقیما به لنگرهای زیر متصل می کند و به مقاومت در برابر نیروی رو به بالا کمک می کند.

یافته های اولیه حاکی از اهمیت تفاوت است.

دوازده توربین که قادر به ایجاد بادهای طوفانی در تأسیسات دیوار باد دانشگاه بین المللی فلوریدا هستند به محققان کمک می کند تا تأثیرات آب و هوای شدید را مطالعه کنند. رشما کرپلانی

اگرچه ساتلی و تیمش هنوز در حال تجزیه و تحلیل صدها اندازه‌گیری فشار و سایر نقاط داده‌ای ثبت‌شده در طول آزمایش‌ها هستند، اما دریافتند که طرح‌های Wind Zone 1 ناکافی هستند. Sutley معتقد است که این تحقیق نشان می دهد که استفاده از سیستم های نگهدارنده Wind Zone 3 می تواند خطر خرابی را کاهش دهد. او گفت که این بهبود می تواند نسبتا ارزان باشد، از جمله نیاز به اتصالات عمودی در تمام تاسیسات خانه در سراسر کشور.

برای رجینا بلانچارد، که به تیم ساتلی کمک کرد تا خانه‌های آزمایشی را راه‌اندازی کند، تمرکز بر لنگر انداختن نشان‌دهنده تغییراتی است که او طی سه دهه در کسب‌وکار مشاهده کرده است. بلانچارد، صاحب شرکت جابجایی و حمل و نقل خانه موبایل بلانچارد در هالیوود، فلوریدا، می گوید که یک بار کراوات عمودی در کل خانه پیچیده شده است. این روزها در صورت استفاده به زبانه هایی که در پایین خانه چسبانده شده اند وصل می شوند.

بلانچارد گفت: «آنها فقط میخ شده اند. "و این وحشتناک است زیرا تمام گشتاور و استرس بالا بردن یک خانه روی آن لنگرها و روی آن دیوارهای کناری است." که آنها را مستعد شکستگی می کند.

در آزمایش دیگری، ساتلی با Clayton Homes، یکی از بزرگترین سازندگان خانه‌های تولیدی و مدولار در کشور، همکاری کرد تا جایگزینی برای تسمه‌های بسته‌کننده را آزمایش کند: پایه‌ها یا مهاربندی‌های فلزی. بر خلاف تسمه‌ها که فقط در حالت کشیده کار می‌کنند، پایه‌ها سفت و سخت هستند و می‌توانند در برابر فشار یا کشیدن خانه به خانه مقاومت کنند. سیستم‌هایی مانند این ممکن است راه‌حل ارزان‌تری نسبت به ریختن فونداسیون دائمی ارائه دهند، به‌ویژه هنگام مقاوم‌سازی خانه‌های موجود.

نمای بیرونی یک خانه ساخته شده توسط بادهای طوفانی ضربه خورده است، اما سیستم لنگر آن در طول آزمایش در دیوار باد دانشگاه بین المللی فلوریدا در 12 می دست نخورده باقی می ماند. Reshma Kirpalani

برای ساتلی، همکاری با سازندگان به خودی خود امیدوارکننده است. این صنعت گاهی اوقات شیوه های ساخت و نصب خود را اصلاح می کند و اغلب تغییرات استانداردهای فدرال را از طریق کمیته اجماع مسکن تولیدی توصیه می کند. این بدان معناست که اتفاقی که برای تعداد انگشت شماری از خانه ها در مقابل دیوار باد رخ می دهد، در نهایت می تواند بسیار فراتر از آزمایشگاه برسد.

بلانچارد از بهبود استانداردها استقبال می کند، اما هشدار می دهد که "خانه های مقرون به صرفه دیگر مقرون به صرفه نیستند." فراتر از هزینه خرید 80،000 تا 120،000 دلار، خریداران باید هزینه های راه اندازی را بپردازند که بلانچارد تخمین می زند که با احتساب برق، لوله کشی و تهویه مطبوع می تواند به 40،000 تا 50،000 دلار برسد.

رامباخ گفت این نگرانی ای است که او اغلب از صنعت ساختمان می شنود: حفاظت از مسکن مقرون به صرفه ممکن است آن را مقرون به صرفه تر کند. اما او استدلال می کند که هزینه اولیه تنها بخشی از تصویر مالی است. او گفت: «وقتی یک خانه ساخته شده در موج گرما عملکرد خوبی ندارد، یا در برابر سیل آسیب پذیر است، این برای صاحب خانه بسیار پرهزینه تر است.

این هزینه ها جمع می شوند. FEMA تخمین می زند که بادهای طوفانی به تنهایی سالانه به طور متوسط ​​29 میلیارد دلار خسارت وارد می کند.

رومباخ گفت: به روز رسانی کد HUD جنبه مثبتی دارد: کل صنعت باید از آن پیروی کند و حرکت در مقیاس عموما هزینه ها را کاهش می دهد. او به Clayton Homes اشاره می‌کند که در حال حاضر در برخی مناطق فراتر از الزامات فدرال است تا خانه‌ها را در مصرف انرژی کارآمدتر کند و آب و هوا را مقاوم کند. "آنها نشان می دهند که شما می توانید این کار را انجام دهید، این تغییرات را بدون افزایش چشمگیر هزینه [به ازای هر واحد] انجام دهید."

تیم تحقیقاتی پس از آزمایش در دیوار باد دانشگاه بین المللی فلوریدا در 12 مه پاکسازی می کنند. Reshma Kirpalani

HUD قصد دارد یافته‌های ساتلی را بررسی کند تا تعیین کند که آیا و چگونه پیشنهادات تیم او ممکن است اتخاذ شود. یکی از سخنگویان گفت که آژانس "متعهد به استفاده از تحقیق و نوآوری برای ایمن تر، انعطاف پذیرتر و مقرون به صرفه تر ساختن مسکن است."

پیشرفت‌هایی که ساتلی مطالعه می‌کند در مقایسه با نیروهایی که قرار است در برابر آن‌ها مقاومت کنند، متوسط ​​هستند: یک بند متفاوت، یک اتصال قوی‌تر، یک پایه فلزی که بار را به زمین منتقل می‌کند. اما این تغییرات نسبتا کوچک در صورت اتخاذ گسترده می تواند عواقب عظیمی داشته باشد.

آیا این تغییرات می تواند جان انسان ها را نجات دهد؟ ساتلی وقتی از او پرسیده شد مکث کرد و نفس عمیقی کشید. تیم او هیچ کنترلی بر اینکه آیا یافته‌هایش منجر به تغییر در کد HUD می‌شود، ندارد. اما اگر این تغییرات به تصویب رسید، او گفت: "من کاملا معتقدم که آنها می توانند زندگی را نجات دهند."

در حال حاضر، خانه ها وظیفه خود را انجام داده اند. در دیوار باد، هر شکستی دستورالعمل‌هایی را در مورد چگونگی باقی ماندن شکست بعدی بر جای می‌گذارد.

این داستان در ابتدا توسط Grist با عنوان At the Wall of Wind منتشر شد، مهندسان خانه‌ها را از هم جدا می‌کنند تا یاد بگیرند که چگونه آنها را نجات دهند در 21 اکتبر 2026.