Когда инженеры-конструкторы проектируют здание, они не просто укладывают этажи; они рассчитывают, как одержать победу в сложной битве с природой. Каждое здание строится с учетом определенного «бюджета» воздействия окружающей среды — веса рекордных снегопадов, силы мощных ветров и расширения, вызванного летней жарой.
Для этого инженеры используют карты опасности и нормы безопасности. По сути, это своды правил, основанные на многолетних исторических данных о погоде. Они включают в себя запас прочности, гарантирующий, что даже если обрушится небольшая часть здания, вся конструкция не рухнет, как карточный домик.
Проблема в том, что эти своды правил устаревают. Большинство наших знаковых высотных зданий были построены в 1970-х и 80-х годах — в мире, который был прохладнее, с более предсказуемыми приливами и менее сильными штормами. Сегодня этого мира больше не существует.
Изменение климата выступает в роли множителя угроз, значительно усугубляя последствия воздействия окружающей среды на здания. Оно редко само по себе разрушает здание. Вместо этого оно находит мельчайшие трещины, ржавеющие несущие балки и стареющие фундаменты и доводит их до критической точки. Оно повышает интенсивность каждой нагрузки и напряжения, которые приходится выдерживать зданию.
Чтобы понять суть проблемы, я изучал глобальные очаги, где окружающая среда одерживает победу над инженерными разработками.
В результате обрушения башен Champlain Towers South в Майами, штат Флорида, в 2021 году погибли 98 человек . Хотя 12-этажное здание изначально имело проблемы с проектированием, десятилетия повышения уровня моря и воздействия соленого прибрежного воздуха стали катализатором, позволив соленой воде просочиться в подвал и гараж.
Когда соль достигает стальных стержней внутри бетона, обеспечивающих прочность конструкции (известных как арматура), металл ржавеет и расширяется. Это создает огромное внутреннее давление, которое приводит к растрескиванию бетона изнутри — процесс, который инженеры называют отслаиванием. Вывод очевиден: в условиях глобального потепления прибрежные подвалы превращаются в камеры коррозии, где незначительные недоработки могут перерасти в катастрофическое разрушение конструкции.
Хотя инцидент в Майами затронул лишь одно здание, исторический прибрежный город Александрия в Египте находится в гораздо более широком риске. Недавние исследования показывают , что число обрушений зданий там за последние несколько лет выросло с одного в год до почти 40 в год.
Уровень моря не только повышается, но и соль разжижает мягкий грунт под фундаментом города. По мере повышения уровня грунтовых вод соленая вода проникает под город, поднимая уровень грунтовых вод. Эта соленая вода не только вызывает коррозию фундаментов зданий, но и изменяет химическую и физическую структуру почвы. В результате в настоящее время в Александрии 7000 зданий находятся под высокой угрозой обрушения.
В Гонконге во время супертайфуна «Мангхут» в 2018 году скорость ветра достигала ужасающих 180 миль в час . Когда сильный ветер обрушивается на стену небоскребов, он протискивается между зданиями и ускоряется — подобно воде, разбрызгиваемой через узкий садовый шланг.
Это давление превратило сотни офисов в воздушные туннели, из-за чего стеклянные окна выбивались из рам, а осколки стекла падали на улицы внизу. В результате 82 смертей и 15 000 разрушенных домов по всему региону небоскребы превратились в « машины для сжигания обломков », даже если они не обрушились полностью.
Моделирование речных систем Японии с помощью суперкомпьютеров показывает, что в мире, потеплевшем на 2°C, наводнения нынешнего масштаба, происходящие «раз в столетие», могут повторяться примерно каждые 45 лет. При потеплении на 4°C это может произойти каждые 23 года. Эти резкие увеличения объема воды расширят зоны затопления на территории, ранее считавшиеся безопасными, потенциально переполняя морские дамбы и противопаводковые сооружения. В таком критически важном регионе, как залив Осака, штормовые нагоны могут увеличиться почти на 30%.
В США исследование 370 миллионов записей о недвижимости за период с 1945 по 2015 год показало, что более половины всех строений находятся в зонах повышенного риска. Почти половина из них подвергается множественным угрозам, таким как землетрясения, наводнения, ураганы и торнадо. В Великобритании сумма страховых выплат, связанных с погодными явлениями и вызванных изменением климата, достигла 573 миллионов фунтов стерлингов в 2023 году, что на 36% больше, чем в 2022 году . Прогнозируется также, что ежегодный ущерб от наводнений для нежилых объектов недвижимости в Великобритании почти удвоится – с 2 миллиардов фунтов стерлингов сегодня до 3,9 миллиардов фунтов стерлингов к 2080-м годам .
Техническое обслуживание — наша лучшая защита
Таким образом, значительная часть мирового строительного фонда вступает в средний возраст в условиях окружающей среды, к которым он изначально не был рассчитан. Вместо того чтобы паниковать или сносить все здания, решение состоит в адаптации и рассмотрении технического обслуживания зданий как формы повышения устойчивости к изменению климата, а не как необязательной опции.
Модернизация зданий в середине срока их эксплуатации может помочь защитить наши горизонты на следующие 50 лет. Для установления новых стандартов безопасности наши карты опасности должны учитывать будущие климатические модели, а не только исторические данные о погоде. Регулярный мониторинг состояния конструкций имеет важное значение — использование датчиков для отслеживания невидимых напряжений в фундаментах и каркасах до того, как они станут смертельно опасными, позволит предвидеть опасные ситуации.
Прочность зданий можно сохранить, сосредоточив усилия на модернизации наиболее слабых и уязвимых частей. Это включает в себя стеклянные фасады, подземную дренажную систему, сваи фундамента и защиту от коррозии.
Изменение климата не переписывает законы инженерии, но оно быстро сокращает наши запасы прочности. Если мы хотим, чтобы наши города остались целыми, мы должны действовать сейчас — прежде чем небольшие, невидимые напряжения накопятся и приведут к необратимым разрушениям.
