Una regla del diseño arquitectónico en uno de mis escenarios es la regla de los números primos: un edificio que cumple con esta regla puede sobrevivir a una explosión nuclear de 2 kilotones en la superficie a 300 metros de distancia 5 veces seguidas mientras mantiene a salvo a los ocupantes. Se llama la regla de los números primos porque 2, 3 y 5 son los primeros números primos. No te rías, cosas más extrañas se han inventado en la vida real.
En la práctica, ninguna arma nuclear en mi entorno alcanza el nivel de 2 kilotones, ya que las detonaciones nucleares por encima de 1 kilotón están prohibidas por tratado, y generalmente resultan en que el infractor sea borrado del mapa por las fuerzas de misiles a nivel de megatones de todos los demás, pero las corporaciones y el público decidió que la regla de los números primos era un tipo elegante de garantía de calidad, y así se mantuvo.
Una parte de sobrevivir a una explosión superficial de 2 kilotones a 300 metros es resistir, según NUKEMAP-2 :
65.000 rem de radiación (neutrón/gamma; la radiación alfa/beta es inexistente para este propósito).
17 psi de sobrepresión.
Los 65.000 rem de radiación se pueden resolver, y ya lo he hecho. Sin embargo, mi problema es la sobrepresión. No puedo encontrar tantas fuentes confiables con respecto a la defensa contra la sobrepresión.
¿Qué forma de construcción disipa más eficientemente la energía de una sobrepresión/onda de choque de 24 psi?
Subterrar la estructura no es una opción viable aquí; el área en cuestión tiene un nivel freático bastante alto y el suelo está muy contaminado con percloratos que se filtrarían y serían perjudiciales para los ocupantes de la estructura, entre otras consideraciones. Necesito una estructura sobre el suelo y necesito saber su forma.
Con explosiones provenientes potencialmente de múltiples direcciones diferentes, necesita las ventajas que un círculo puede brindarle. Maximice el espacio interno por unidad de superficie con una esfera, aunque esta no siempre es la opción más amigable con el espacio habitable. Una esfera, como un huevo, es fuerte contra la fuerza externa desproporcionada al espesor de la pared.
El ejemplo clásico de una estructura sobre el suelo resistente a explosiones es la torre alemana Flak . Varias de estas estructuras todavía existen simplemente porque son tan difíciles de demoler que las personas las reutilizan o incluso las entierran en lugar de demolerlas. Estos son, sin duda, no del todo circulares debido a las limitaciones de construcción. Pero cuanto más te acerques a una esfera o círculo, más resistente será tu estructura.
Forma lenticular, con caras catenoides de rotación arriba-abajo (cúpula+cúpula invertida), colocadas sobre pilotes.
La sección transversal lateral romperá una onda de choque lateral, las formas catenoides distribuirán la carga con una superficie mínima.
El espacio debajo (entre los zancos) determinará los reflejos de la onda de choque en el suelo, debilitándolo rápidamente. Si hay demasiada sobrepresión en la parte superior, los pilotes debajo absorberán gran parte de la energía al desmoronarse; reconstruirlos es mucho más fácil que reconstruir la capa lenticular.
Alternativamente , solo la capa catenoide superior debería funcionar bien. Una elevación baja en el pico ofrecerá un perfil bajo en impactos laterales al experimentar la explosión en una dirección tangencial.
Descargo de responsabilidad No soy un ingeniero de construcción, hago todo lo posible para sugerir una solución plausible.
Glosario:
catenaria - la forma que toma una cadena uniforme bajo gravedad uniforme. Inviértalo y esa es la forma óptima que toma un arco para soportar el peso de la pared encima de él.
cúpula catenoidal: gira una catenaria alrededor del eje vertical. Ejemplos de tal estructura: iglús, arquitectura de tierra musgum . Lo necesitarás aplanado, como el puente recientemente impreso en 3D en Venecia.
otras referencias del puente de compresión en Venecia aquí , aquí . Este incluye secciones transversales de los bloques, no son monolíticos, sino huecos, pero no se necesitó refuerzo de acero.
Sé que usted dice que la radiación está controlada, pero solo quiero señalar que 65 000 Rem es 10 000 veces el límite de seguridad de por vida de OSHA . Esa es una estúpida y peligrosa cantidad de Rem. Aproximadamente 500 Rem se considera una exposición fatal.
Si construyó su blindaje con concreto, se necesitarían 2 pies para que los niveles de radiación llegaran a valores Rem bajos de un solo dígito.
Lo cual es bueno, porque generalmente se entiende que una onda de sobrepresión de 20 psi daña o destruye estructuras de hormigón muy construidas.
Por lo tanto, necesitará algo que supere la "construcción pesada" si desea sobrevivir a la sobrepresión de 17 o 24 psi que menciona en su pregunta. Entonces, probablemente sea una cúpula, ya que es una forma naturalmente fuerte que distribuirá uniformemente la energía desde todas las direcciones.
Básicamente, estas estructuras serán cúpulas de concreto de 3 a 4 pies de espesor sin ventanas. Las puertas y otras penetraciones (p. ej., ventilación) estarán a nivel del suelo y estarán protegidas por túneles cortos de hormigón.
Cuando los gobiernos de los Estados Unidos y la Unión Soviética estaban diseñando las estructuras necesarias para sobrevivir a las explosiones nucleares, universalmente optaron por diseñar complejos de búnkeres subterráneos. Lo más famoso es que tienes cosas como Cheyenne Mountain en los Estados Unidos o los búnkeres de lanzamiento utilizados por el arsenal nuclear de los EE. UU. Hubo una serie de otros complejos subterráneos construidos por ambos lados de la Guerra Fría.
Si la construcción de estructuras sobre el suelo fuera un medio viable de resistir un ataque nuclear, entonces los Estados Unidos o la URSS lo habrían hecho, porque hubiera sido mucho más barato que construir estructuras subterráneas. El hecho de que nunca lo hayan hecho sugiere que no lo es.
Si la construcción de una estructura subterránea real no es viable debido a los venenos en el suelo que de alguna manera pueden penetrar la roca sólida y el hormigón, entonces tendrían que simular la construcción de una estructura subterránea con una cantidad suficientemente grande de hormigón.
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Adrián Colomitchi
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