全球海平面加速上升和海洋变暖正在造成更多致命和破坏性的飓风和风暴潮,这些飓风和风暴潮正在美国南部地区造成严重破坏。
例如,去年9月袭击佛罗里达州西南部的四级飓风“伊恩”造成157人死亡,损失超过500亿美元。
面对这种气候引发的灾害,加强沿海建筑和防波堤,了解风、风暴潮和海浪如何影响基础设施和结构,现在是至关重要的。
美国国家标准与技术研究所(NIST)是美国商务部的一个部门,它正在资助迈阿密大学工程和海洋科学学院的两个研究项目,研究需要采取什么行动来加强这些结构。
这两笔赠款在三年内总计近80万美元,是一项近80亿美元的更大投资的一部分,用于支持20个新的研究项目,这些项目将扩大人们对社区和基础设施抵御自然灾害能力的认识。
该大学土木与建筑工程系助理教授Prannoy Suraneni正在领导其中一个项目。他将研究超高性能玻璃纤维增强聚合物等创新建筑材料如何帮助混凝土防波堤更好地抵御海水、海浪和风暴潮的侵蚀和开裂。
“最终,我们对这些项目的希望是改变工程师设计结构的方式,不仅仅是为了强度,而且是为了弹性,”他说。“我们也希望这项研究能改变人们在建筑行业选择材料的方式。”
Suraneni是水泥化学方面的专家,他将测试这种新材料作为传统钢筋混凝土的替代品。
使用玻璃纤维聚合物增强混凝土可以避免腐蚀,腐蚀通常会导致盐水环境中的混凝土结构退化。Suraneni和他的团队还将评估这些材料建造更可持续的海堤的能力,这可能对沿海社区非常有用。
该团队包括土木与建筑工程系教授兼系主任Antonio Nanni,实践工程副教授Esber Andiroglu,工程助理教授Landolf Rhode-Barbarigos,以及Rosenstiel海洋与大气科学学院的海洋科学教授Brian Haus。
罗德-巴巴里戈斯和豪斯还领导了第二个项目,该项目将调查和量化飓风、风暴潮和波浪载荷对迈阿密等沿海地区建筑物的影响。这两位教授在过去四年里一直在哈佛大学的综合知识实验室(Laboratory for Integrative Knowledge)从事沿海弹性研究,该项目为跨学科教师团队提供种子基金,以研究气候变化等复杂的社会问题。
这两个项目的想法是找到方法,使沿海建筑在更强烈的飓风和热带风暴可能出现的情况下不那么脆弱。
在目前的系统下,工程师们在设计结构时使用不同的风、浪和风暴潮负荷模型,然后将这些模型结合起来。然而,在风暴期间,风、波浪和风暴潮总是联系在一起的。
作为该项目的一部分,研究人员希望为结构工程师创建新的荷载模型,以考虑风、风暴潮和波浪的综合作用。
rhodes - barbarigos解释说:“我们希望了解风、风暴潮和海浪在高风速下是如何相互作用的,以评估它们对结构的综合影响。”
两个项目团队都将在罗森斯蒂尔学院的小阿尔弗雷德·c·格拉塞尔(Alfred C. Glassell Jr. SUSTAIN)实验室进行物理测试,同时在其他大学实验室进行实地工作和测试。SUSTAIN实验室有一个3.8万加仑的水箱,带有可控的空气-水测试环境,可以让苏拉尼尼和罗德-巴巴里戈斯模拟飓风条件,以测试新材料的性能,并测量它们在强热带风暴或飓风事件中所面临的力量。
豪斯是这两个项目的联合研究员,他说这对该领域的许多应用都很重要,因为这些信息可以用来修改建筑规范。
“或者就这些材料而言,它们可以用于改善沿海建设,”他指出。江南平台下载
这两个项目的拨款是在大学气候适应能力学院成立之后颁发的,该学院于今年春天启动,旨在促进教师、行业和政府之间的更多合作,以寻找与气候危机、可持续性和适应能力有关的问题的创新补救措施。
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