El cambio climático finalmente afectará nuestros puentes. ¿Pero hasta qué punto?
Esa es la pregunta esencial abordada por los investigadores de la Universidad de Lehigh David Yang y Dan M. Frangopol en un artículo publicado recientemente en el ASCE Journal of Bridge Engineering .
"Sabemos que el cambio climático aumentará la frecuencia e intensidad de los peligros naturales como huracanes, olas de calor, incendios forestales y lluvias extremas", dice Yang, un investigador asociado postdoctoral en ingeniería civil y ambiental en la Facultad de Ingeniería y Aplicación de PC RossinCiencia. "Para este artículo, estamos buscando un aumento de la temperatura, así como un aumento de la precipitación y su impacto en la seguridad del puente. El desafío aquí era que no sabíamos cómo cuantificar esos impactos para predecir el riesgo de socavación".
La erosión es la principal fuente de falla del puente en los Estados Unidos. Se crea cuando las aguas de inundación erosionan los materiales alrededor de los cimientos de un puente, creando agujeros de socavación que comprometen la integridad de la estructura.
Para su trabajo, Yang y Frangopol, un profesor de ingeniería civil y la Cátedra Dotada de Ingeniería Estructural y Arquitectura Fazlur R. Khan, tuvieron que llenar el vacío entre los datos climáticos y la cuantificación de la seguridad estructural. Lo hicieron utilizando hidrologíamodelado para convertir datos de simulación climática en datos de descarga de flujo en el río Lehigh. El río Lehigh es un afluente de 109 millas de largo del río Delaware que atraviesa la ciudad de Bethlehem, Pennsylvania, donde se encuentra la Universidad de Lehigh.
"Tomamos un enfoque holístico", dice Yang. "Comenzó con un modelo climático global que se redujo a hidrología regional, luego usamos ingeniería estructural para obtener la probabilidad de falla de una estructura en un futuro evento de inundación. A partir de eso,podríamos evaluar, ¿esta falla de la estructura plantea ciertos riesgos para una comunidad? Por lo tanto, nuestro modelo incluía estos cuatro pasos de climatología, hidrología, ingeniería estructural y evaluación de riesgos ".
Es el primer documento hasta la fecha que ha combinado los cuatro pasos para observar cuantitativamente el efecto del cambio climático en los puentes, dice.
Al desarrollar su modelo, la pareja consideró diferentes futuros climáticos y modelos climáticos globales proporcionados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. Para estimar la profundidad de los cimientos de puentes más antiguos que cruzan el río Lehigh, información que a menudo no está disponible, desarrollaron unmétodo para volver a calcular la profundidad en función de las calificaciones de condición del National Bridge Inventory. También tomaron un enfoque regional y de ciclo de vida para su análisis.
La adopción de un enfoque tan regional y de ciclo de vida, dice Yang, fue una novedad para este artículo. "Los puentes tienen muchos microambientes, y si solo miras un puente, es realmente difícil capturar la tendencia y obtener el aumentoriesgo del cambio climático ", dice." Así que ampliamos este horizonte analítico tanto espacial como temporalmente para capturar tendencias a largo plazo ".
De las ocho conclusiones a las que llegaron Yang y Frangopol con su modelo, la más sorprendente fue la medida en que la frecuencia de las inundaciones puede cambiar.
"Nos dimos cuenta de que una inundación de 20 años ahora puede convertirse en una inundación de 13 años a fines de siglo, por lo que esa frecuencia casi se duplicó", dice Yang. "Es por eso que el cambio climático puede inducir un mayor riesgo para la infraestructura."
Quizás su conclusión más importante involucra la cuestión de la mitigación. Específicamente, qué medidas de ingeniería deberían implementarse para reducir el riesgo y en qué puentes.
"La realidad es que los presupuestos son limitados", dice Frangopol, quien también está afiliado al Instituto de Datos, Sistemas Inteligentes y Computación I-DISC de Lehigh y al Instituto de Infraestructura Física Cibernética y Energía I-CPIE."Por lo tanto, es importante poder determinar, ¿cuál es la prioridad aquí? Es necesario saber la ubicación del puente. Para algunas comunidades, la falla de un puente podría ser desastrosa. Para otras, un puente puede no ser tan crítico".Este modelo lo ayuda a tomar ese tipo de decisiones porque el riesgo no solo se basa en la seguridad, sino también en las consecuencias de la falla. Puede tener dos puentes con la misma probabilidad de falla, pero las consecuencias de esa falla podrían ser muy diferentes ".
Centrarse en los puentes a lo largo del río Lehigh fue una elección obvia dada su ubicación, pero tanto Yang como Frangopol están ansiosos por compartir este modelo, no solo localmente, sino con todas las comunidades que buscan evaluar su infraestructura.
"Nos sentimos inspirados para hacer esta investigación en parte porque históricamente Belén fue golpeada por múltiples inundaciones desde 1902, y tuvieron un impacto significativo en la comunidad, por lo que las inundaciones son un peligro significativo en toda la cuenca del río Lehigh", dice Yang ".Queríamos idear algo que la comunidad pueda usar para adaptarse al cambio climático futuro ", dice Frangopol.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Lehigh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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