Cum va afecta un viitor incert climatic clădirile şi structurile de azi?

Schimbările climatice vor afecta toate aspectele vieții noastre - inclusiv clădirile în care trăim și lucrăm. Știați că majoritatea oamenilor din SUA, de exemplu, își petrec aproximativ 90% din timp la interior? Schimbările climatice modifică în mod fundamental condițiile de mediu în care aceste clădiri sunt proiectate să funcționeze.

TOȚI PARAMETRI CLIMATICI LOCALI TREBUIE LUAȚI ÎN CONSIDERARE ÎN FAZELE DE PROIECTARE ȘI CONSTRUCȚIE

Arhitecții și inginerii proiectează clădirile, dar și alte structuri, cum ar fi podurile, luând în calcul faptul că acestea vor opera în parametri dați de condițiile locale de climă. Acestea sunt construite respectând standarde de proiectare și folosind materiale care pot rezista la gamele de temperaturi, precipitații, zăpadă și vânt preconizate într-un viitor oarecare, la acestea adăugându-se orice probleme geologice, cum ar fi cutremurele, tasările și fluctuațiile nivelului apelor subterane.

Atunci când oricare dintre acești parametri este depășit, există șansa ca un aspect al clădirii să cedeze. În caz de vâturi puternice, este posibil ca unele țigle de pe acoperiș să fie smulse. Dacă, după zile de ploi abundente, pânza freatică se ridică, subsolul ar putea fi inundat. Acest lucru este normal, iar aceste probleme nu pot fi eliminate în totalitate prin proiectare. După ce incidentul a trecut, avariile pot fi reparate, în timp ce pot fi instituite măsuri suplimentare pentru a reduce riscul ca evenimentul nedorit să se repete.

Unele dintre aceste posibile efecte negative sunt destul de evidente. Casele vor fi mai predispuse la supraîncălzire, punând în pericol viața locuitorilor, ceea ce s-a întâmplat în timpul recentei "cupole de căldură" de deasupra Americii de Nord. Inundațiile vor avea loc mai des și vor acoperi suprafețe mai mari, până la punctul în care unele zone ar putea fi abandonate. Satul Fairbourne din Țara Galilor a fost deja identificat ca fiind un candidat probabil – un raport recent al Comisiei pentru schimbări climatice a evidențiat faptul că în Regatul Unit nu s-a luat nicio măsură în privința acestor amenințări.

Într-o anumită măsură, aceste efecte pot fi izolate și limitate, folosind soluții destul de simple. De exemplu, supraîncălzirea poate fi redusă prin umbrirea ferestrelor cu copertine sau jaluzele, dar și printr-o bună izolare termică și printr-o ventilație adecvată. În orice caz, probabil că ceva mai îngrijorătoare sunt efectele subtile ale schimbărilor climatice, care subminează treptat funcțiile de bază ale unei clădiri în moduri mai puțin evidente.

TERMITELE ȘI ASFALTUL CARE SE TOPEȘTE

Vântul și ploile mai intense vor determina deteriorarea mai rapidă a placării exterioare și apariția mult mai frecventă a infiltrațiilor. Temperaturile mai ridicate vor extinde arealul de răspândire al unor specii de insecte. Printre acestea se numără termitele care atacă lemnul, ce pot provoca daune structurale majore sau țânțarii purtători de malarie, proiectarea spațiilor de locuit trebuind să fie regândită pentru a ne proteja de aceste noi pericole.

Materialele se dilată pe măsură ce se încălzesc, în special metalele, ceea ce le poate face să se îndoaie odată ce se depășește toleranța de proiectare. În cazul unui zgârie-nori din Shenzhen, China, temperaturile ridicate au fost în parte vinovate de faptul că structura s-a clătinat, determinând evacuarea acesteia, deoarece structura de oțel s-a deformat din cauza căldurii.

Schimbările climatice vor crea condiții în care acești parametri vor fi depășiți mai des și într-o măsură mult mai mare. Unele dintre acestea, cum ar fi temperaturile medii mai ridicate ale aerului și umiditatea, vor fi permanente. Ceea ce era considerat anterior o anomalie care se întâmpla o dată la o sută de ani, poate deveni în viitor un fenomen destul de recurent.

Temperaturile extreme pot provoca chiar și topirea materialelor, ceea ce duce la "scurgerea" drumurilor, întrucât stratul superficial de bitum se înmoaie.

De asemenea, se preconizează că, într-o lume cu temperaturi din ce în ce mai ridicate, se va produce mai des fenomenul de tasare - atunci când solul de sub o structură cedează, provocând fisurarea sau prăbușirea acesteia. Clădirile cu fundații în soluri argiloase sunt deosebit de vulnerabile, deoarece solurile se umflă atunci când absorb apă, apoi se solidifică și se micșorează pe măsură ce se usucă. Schimbarea modelelor de precipitații va agrava această situație. De exemplu, în următorii 50 de ani, peste 10% din proprietățile din Marea Britanie vor fi afectate de tasări.

CANCERUL BETONULUI

Poate că cea mai mare îngrijorare este modul în care schimbările climatice vor afecta betonul armat, unul dintre cele mai utilizate materiale de pe Pământ. Folosit în toate domeniile, de la zgârie-nori și poduri până la șarpantele de deasupra ferestrelor din locuințe, betonul armat se obține prin plasarea unor tije de oțel într-o matriță și turnarea de beton umed. Odată uscat, acesta produce structuri incredibil de puternice.

Dar un climat mai cald și mai umed va afecta durabilitatea acestui material. Atunci când oțelul din interiorul betonului se udă, ruginește și se extinde, fisurând betonul și slăbind structura într-un proces denumit uneori "cancerul betonului".

Clădirile din zonele de coastă sunt deosebit de sensibile, deoarece clorura din apa sărată accelerează ruginirea. Creșterea nivelului mării va ridica nivelul apei freatice și o va face mai sărată, afectând fundațiile clădirilor, în timp ce briza, devenind mai puternică, va duce sarea apei marine mai departe și în cantități mai mari spre interiorul teritoriului locuit.

În același timp, betonul este afectat de carbonatare, un proces în care dioxidul de carbon din aer reacționează cu cimentul pentru a forma un element chimic diferit, carbonatul de calciu. Acest lucru scade pH-ul betonului, ceea ce face ca oțelul să fie și mai predispus la coroziune. Începând cu anii 1950, nivelurile globale de CO₂ au crescut de la aproximativ 300 de părți pe milion în atmosferă la mult peste 400 de părți. Mai mult CO₂ înseamnă mai multă carbonatare.

Cazul recent al prăbușirii unei clădiri de apartamente din Miami, SUA, soldat cu zeci de morți și răniți, poate fi considerat un avertisment cu privire la accelerarea acestui proces. Deși cauza exactă a prăbușirii este încă în curs de investigare, există voci care sugerează că aceasta ar putea fi legată de schimbările climatice.

E de așteaptat că orașele de coastă precum Miami (SUA) să resimtă puternic în viitor creșterea nivelului mării.

CUM PUTEM SĂ PROTEJĂM REȚELELE RUTIERE, DE CĂI FERATE, PODURI ȘI TUNELE?

Danezii ne dau un posibil răspuns cu ajutorul unei serii de bune practici în domeniu

Noile elemente de infrastructură de transport trebuie proiectate luând în calcul și anticipând preconizările despre cerințe și reglementări viitoare. Prin urmare, au fost lansate investigații pentru a afla cum să actualizeze în viitor ghidurile actuale pentru proiectarea, construcția și managementul drumurilor.

În consecință, au fost întreprinse cercetări pentru a identifica cel mai bun mod de actualizare a ghidurilor în vigoare privind planificarea, construirea și gestionarea drumurilor.

Ploaia, cel mai mare factor de risc

Pentru drumurile aflate în exploatare, riscul unor ploi mai abundente reprezintă cea mai mare provocare. Apele de suprafață trebuie să fie drenate pentru a asigura durabilitatea acestora, pentru a evita acvaplanarea  și reducerea capacității de traversare a drumurilor. Prin urmare, autoritățile rutiere daneze analizează în prezent modul în care sistemele de drenaj rutier pot fi adaptate la condițiile climatice viitoare, atât în ceea ce privește construcțiile noi, cât și în ceea ce privește gestionarea infrastructurii existente.

Rapoarte de trafic în timpul fenomenelor meteorologice extreme

În timpul evenimentelor meteorologice extreme, cum ar fi ploile torențiale, furtunile etc., rapoartele de trafic joacă un rol central pentru utilizatorii de drumuri. Aceștia pot primi în permanență rapoarte noi despre trafic și vreme, de exemplu prin radio, telefon mobil sau GPS, precum și prin intermediul sistemelor de gestionare a traficului.

Furtunile puternice și vitezele crescute ale vântului ar putea avea consecințe financiare și legate de trafic pentru căile ferate electrice, de exemplu, deoarece firele aeriene sunt vulnerabile la vânturi puternice.

O creștere a nivelului apelor subterane ar putea duce la creșterea riscului de eroziune a tronsoanelor de cale ferată. Ploile mai puternice ar putea pune probleme pentru sistemul de drenaj al căii ferate, iar riscul de eroziune ar putea deveni mai mare acolo unde cursurile de apă intersectează linia de cale ferată.

Și, în acest context specific, danezii au făcut un pas mai departe. Rail Net Denmark, care gestionează infrastructura feroviară daneză, se pregătește pentru a face față unor volume mai mari de precipitații, inclusiv ploi deosebit de puternice. Rail Net Denmark a pus deja în aplicare rutine pentru intensificarea inspecției și controlului digurilor și a digurilor problematice în cazul unor cantități mari și continue de precipitații și se asigură, de asemenea, ca sisteme de drenaj pentru șanțurile din lungul căii ferate sunt funcționale.

Pentru a preveni accidentele feroviare în urma unor ploi puternice, Rail Net Denmark a introdus o nouă procedură de avertizare care poate închide linia de tren în cazul anticipării unor eventuale probleme.

Poduri și tuneluri

Construcția celor două poduri daneze mari, Great Belt și Oresund, a luat în considerare schimbările climatice viitoare.

Atât podurile cât și instalațiile de pe țărm aferente acestora sunt expuse direct în timpul situațiilor în care nivelul apei este ridicat. Prin urmare, instalațiile de pe țărm sunt protejate de diguri. Cu toate acestea, accesibilitatea acestor instalații ar putea fi afectată de furtuni mai frecvente.

Traficul feroviar prin Marea Centură trece printr-un tunel, iar legătura prin Oresund include, de asemenea, un tunel, la fel cum partea sa de țărm se află sub nivelul mării. Prin urmare, tunelurile sunt vulnerabile la creșterea nivelului mării.

Modelul danez de dezvoltare și gestionare a infrastructurii lor de transport ne arată un posibil set de bune practici de construcție pentru viitor. În imagine, podul „Big Belt”, construit după reguli care iau în considerare posibilele pericole pe care le poate aduce viitorul.

Concluzie

Indiferent dacă legătura cu schimbările climatice se dovedește a fi adevărată sau nu, aceasta este totuși un semnal de alarmă cu privire la fragilitatea clădirilor noastre. În egală măsură acest lucru ar trebui să fie văzut ca o demonstrație clară a unui aspect critic - bogăția nu protejează împotriva efectelor schimbărilor climatice. Națiunile bogate au puterea financiară de a se adapta mai rapid și de a atenua aceste efecte, dar nu le pot opri la graniță. Schimbările climatice sunt nediscriminatorii. Clădirile noastre sunt vulnerabile, indiferent de locul în care se află în lume; mai mult, clădirile moderne din țările dezvoltate conțin mai multe sisteme care pot fi afectate decât structurile tradiționale mai simple.

Singura opțiune este să începem să adaptăm clădirile pentru a răspunde mai bine parametrilor în schimbare în care sunt forțate să funcționeze. Cu cât începem mai repede să modernizăm clădirile existente și să construim altele noi care să reziste la schimbările climatice, cu atât mai bine.

Surse

The Conversation (Most building were designed for an earlier climate. Here is what will happen as global warming accelerates)

ClimateChangeAdaptation (Climate change impact on buildings and constructions)