Когда большинство людей думают об изменении климата, они думают о повышении уровня моря и более сильной жаре. Такие инженеры, как Хуссам Махмуд из Университета штата Колорадо, думают о мостах.
Доцент кафедры гражданской и экологической инженерии изучает влияние изменения климата на стареющую инфраструктуру США, которая включает в себя более 600 000 мостов. Теперь он является соавтором нового исследования, связывающего потенциальное воздействие изменения климата со структурной целостностью тысяч мостов, пересекающих дороги и города Америки. Анализ Махмуда демонстрирует необходимость переосмысления приоритетного порядка ремонта мостов в стране, поскольку надвигается изменение климата, а финансирование инфраструктуры остается ограниченным.
Исследование опубликовано 23 октября в PLOS ONE, а его ведущим автором является Сьюзан Палу, недавно окончившая CSU со степенью магистра гражданского строительства.
Махмуд и Палу сосредоточили свой анализ примерно на 80 000 «просто поддерживаемых мостов со стальными балками», конструкция которых была распространена со времен Второй мировой войны и состоит из продольных балок, охватывающих две опоры. Эти мосты часто страдают от засорения компенсаторов мусором и требуют регулярного обслуживания для очистки швов. Компенсационные швы соединяют пролеты моста и позволяют конструкции расширяться и сжиматься при нагревании или охлаждении воздуха.
Когда стыки засоряются, они препятствуют нормальному расширению моста в ответ на более высокие температуры. Исследователи пришли к выводу, что более высокие средние температуры в будущем, не учтенные при строительстве таких мостов, могут привести к непредсказуемому тепловому стрессу. Тепловое напряжение может вызвать коробление и растрескивание, которые усугубляются как изгибом под весом грузовиков и легковых автомобилей, так и осевой нагрузкой из-за ограничения расширения. Исследование исследователей является первым, в котором количественно оценивается влияние потенциальных изменений температуры в сочетании с обычным ожидаемым засорением компенсаторов.
Исследователи рассмотрели четыре различных сезонных сценария температуры во время строительства каждого моста, а также прогнозируемые средние температуры на 2040, 2060, 2080 и 2100 годы. сценарии потепления газа, принятые Международной группой экспертов по изменению климата в 2014 году.
Результаты показывают, что мосты, расположенные в северной части Соединенных Штатов, включая Северные Скалистые горы и равнины, Северо-Запад и Верхний Средний Запад, являются наиболее уязвимыми для более выраженного повышения температуры. Менее уязвимыми регионами были Юго-Восток и Северо-Восток.
Цель инженеров состояла в том, чтобы ранжировать мосты в порядке необходимого обслуживания с учетом нового нормального изменения климата.
Мы, как инженеры, должны выйти за рамки того, чему нас изначально учили анализировать системы, и начать думать о том, как изменение климата повлияет на наше понимание поведения на уровне компонентов и производительности на уровне системы., - сказал Махмуд.