Зміна клімату зруйнує кожен четвертий міст в США
Змінюється клімат завдає фізичний шкоди інфраструктурі, побудованої з урахуванням більш передбачуваних погодних умов. Такі матеріали, як сталь, розширюються в жарку погоду і знову стискуються при низьких температурах. Розробники зазвичай враховують сезонні коливання температури, але в міру того, як екстремальні погодні явища стають все більш поширеними, конструкції та матеріали можуть потрапити в зону за межами розрахункових навантажень.
Американські інженери звернули увагу на проблеми, які зміни клімату може створити для структурної цілісності старіючої транспортної мережі країни, яка включає в себе близько 600 000 мостів.
Аналіз, проведений групою з Університету штату Колорадо, показує, що влада повинна переосмислити пріоритетний порядок ремонту мостів, так як зміна клімату загрожує кожному четвертому з них.
Нездатність оцінити цілісність мостів була трагічно продемонстрована в минулому році, коли італійський автомобільний міст, побудований в 1960-х роках, звалився без попередження в місті Генуя, в результаті чого загинули 43 людини.
Доцент Хуссам Махмуд і Сьюзен Палу зосередили свій аналіз на близько 80 000 сталевих балкових мостів - конструкції, поширеною в США з середини 1940-х років і складається з поздовжніх балок, що зв'язують дві вертикальні опори.
Ці мости часто страждають від засмічення деформаційних швів і вимагають регулярного технічного обслуговування. Компенсатори з'єднують прольоти мосту і дозволяють конструкції розширюватися і стискатися при нагріванні або охолодженні повітря.
Коли з'єднання забиваються, вони перешкоджають нормальному розширенню моста у відповідь на більш високі температури. Дослідники прийшли до висновку, що більш високі середні температури в майбутньому, що не враховуються при першому будівництві таких мостів, можуть привести до непередбаченого руйнування.
Теплове напруга може викликати викривлення і розтріскування, які посилюються як вигином від ваги вантажних і легкових автомобілів, так і осьовим навантаженням через обмеження розширення. Дослідження є першим, щоб кількісно оцінити вплив можливих змін температури в поєднанні з нормальним очікуваним засміченням компенсаторів.
Дослідники розглянули чотири різних сезонних сценарію для температури під час будівництва кожного моста, а також прогнозовані середні температури для 2040, 2060, 2080 і 2100 років.
Прогнозовані підвищення температури є сценаріями потепління, прийнятими Міжнародною групою експертів зі зміни клімату в 2014 році.
Результати показують, що мости, розташовані в північній частині Сполучених Штатів, включаючи Північні Скелясті гори і рівнини, Північний Захід і Верхній Середній Захід, є найбільш уразливими для більш вираженого підвищення температури.
Менш сприйнятливими регіонами залишаються південний схід і північний схід США.
Мета інженерів полягала в тому, щоб вибудувати мости в порядку необхідного технічного обслуговування після врахування нової норми зміни клімату.
Вони виявили, що нинішні екстремальні температури навряд чи викличуть серйозні проблеми, проте вони наближаються до досягнення рівнів, які можуть привести до катастрофічних збоїв.
Дослідники стверджують, що до 2040 року ризик руйнування кожного з чотирьох існуючих мостів збільшиться, а до 2060 року цей показник зросте до 28 відсотків. До 2080 року менш 50 відсотків мостів стануть небезпечними, і, за прогнозами, майже всі досліджені системи зруйнуються до кінця сторіччя, якщо не буде вжито заходів.
«Ми, як інженери, повинні почати дивитися за межі того, чому нас спочатку вчили, про те, як аналізувати системи, і починати думати про те, що принесе зміна клімату, щоб зрозуміти нашу поведінку на рівні компонентів і продуктивність на рівні системи », - сказав д-р Махмуд.