Dans un hangar à avions à Miami, des ingénieurs recréent certains des ouragans les plus puissants jamais frappés sur Terre. Des tempêtes de catégorie 5 qui peuvent détruire un bâtiment d'essai en un clin d'œil.
Pourtant, les ventilateurs géants qui les créent ne sont pas assez puissants pour suivre la nature.
Quand les ingénieurs ont construit l’installation d’essai Mur de vent Il y a 10 ans, à la Florida International University, ils se sont inspirés de l'ouragan Andrew, un monstre qui a dévasté le sud de la Floride en 1992.
L'installation a été conçue pour tester la capacité des structures à résister à des ouragans allant jusqu'à 160 miles par heure (257 kilomètres par heure). Nous assistons actuellement à des événements comme l'ouragan Dorian, qui a détruit des quartiers des Bahamas avec des vents de 296 mph en 2019, et l'ouragan Patricia, avec des vents de 346 mph au large de la côte. du Mexique en 2015.
Des études montrent que les tempêtes tropicales et les ouragans résistent augmentant en intensité à mesure que le climat change et que la température des océans et de l’air augmente. Concevoir des maisons et des infrastructures pour résister aux futures tempêtes comme Dorian nécessitera de nouvelles installations d'essai qui vont bien au-delà des capacités actuelles pour les futures tempêtes de catégorie 6 (aujourd'hui, nous sommes bloqués à 5).
Le mur du vent
Il n’existe actuellement qu’une seule installation d’essai à grande échelle dans une université américaine capable de générer des vents de catégorie 5. Et c’est la Mur du vent.
À une extrémité de la structure se trouve un mur incurvé composé de 12 ventilateurs géants, chacun aussi grand qu'une personne moyenne. En travaillant ensemble, ils peuvent simuler un ouragan atteignant 250 kilomètres par heure (160 mph). Les jets d'eau simulent une pluie poussée par le vent. À l’autre extrémité, le bâtiment s’ouvre sur un vaste champ où les ingénieurs peuvent voir comment et où les structures échouent et où les débris sont emportés par les ouragans.
Les puissantes tempêtes créées ici permettent aux chercheurs de sonder les faiblesses de la construction et de la conception, de suivre les défaillances qui se répercutent sur un bâtiment et de tester des solutions innovantes dans des conditions de tempête réelles. Les caméras et les capteurs capturent chaque milliseconde lorsque des bâtiments, des matériaux de toiture et d'autres objets se cassent ou, tout aussi important, ne tombent pas en panne.
La cible? Aidez les constructeurs et les concepteurs à réduire le risque de dommages.
Leçons tirées des tests d'ouragan
Les tests dans des installations similaires changent complètement la perception de la façon de réagir aux catastrophes et de la conception des installations. Parmi les découvertes fondamentales, celle qu'une structure peut casser en moins d'une seconde si le vent pénètre en son point le plus faible.
Lorsque l'ouragan Dorian a frappé les Bahamas, de nombreuses maisons mal construites se sont transformées en éclats, créant un autre problème. Lorsqu'un bâtiment se brise, les maisons voisines construites pour résister à des vents plus forts sont également en difficulté : I des tests dans le mur du vent ont montré comment les débris d'un bâtiment, sous des vents continus de 200 km/h (130-140 mph) ou plus, peuvent détruire le bâtiment suivant, et le suivant, comme des dominos.
Les toits sont souvent le maillon le plus faible. Un toit est soumis à une force de levage lors d'une tempête, le vent frappant la surface du bâtiment doit donc pouvoir s'échapper. Lorsque le vent rencontre des objets sur cette trajectoire, il peut causer des dommages.
De nouvelles conceptions améliorent la façon dont les bâtiments résistent aux vents extrêmes. Par exemple, les tempêtes et les ouragans peuvent créer tourbillons puissants qui, comme un tire-bouchon sur une bouteille de vin, peut arracher le matériau de la toiture et éventuellement soulever le toit lui-même. Un dispositif nouvellement développé dissipe le vent des ouragans et produit également de l'énergie : c'est l'un éolienne horizontale courant le long du bord du toit.
Même la forme des bâtiments il peut représenter un point de faiblesse (ou de force). Ce n'est pas un hasard si je gratte-ciel plus modernes éviter les angles aigus. Les tests montrent que les bords plus trapézoïdal ou arrondi peut réduire la pression du vent sur les bâtiments.
Les prochains tests : ouragans à plus de 300 par heure et ondes de tempête
Au fur et à mesure que les ingénieurs acquièrent de nouvelles connaissances grâce aux tests, la nature des ouragans change à mesure que la planète se réchauffe.
Les températures plus chaudes, résultant des gaz à effet de serre, permettent à l’air de retenir plus d’humidité, et les mers plus chaudes fournissent plus d’énergie aux tempêtes. uno étude estimée que les prochains ouragans pourraient être plus forts de 13%, plus lent de 17% (c'est une mauvaise nouvelle) et plus humide de 34%.
C'est pourquoi ils sont conçus nouvelles structures pour tester des bâtiments contre des ouragans allant jusqu'à 322 km/h (200 mph), et avec des bassins d'eau pour tester également l'impact des ondes de tempête avec des vagues allant jusqu'à 6 mètres (20 pieds) de hauteur. Les ordinateurs peuvent simuler les résultats, mais ceux-ci doivent être vérifiés par des expériences physiques. Les nouvelles structures nous permettront de simuler de nombreux composants qui interagissent lors d'un ouragan.
Les tests d'urgence et le mur anti-vent contribuent à rendre les maisons plus sûres - la balle est désormais dans le camp des propriétaires. A eux d'identifier les points faibles de leurs structures et de les « consolider ».
