Pontes presas, estradas empenadas – o calor extremo está causando estragos na infraestrutura envelhecida da América

Verão de 2024 calor recorde está a criar problemas à infra-estrutura de transportes, desde as estradas até aos caminhos-de-ferro.

A ponte da Terceira Avenida de Nova York, que se abre ao tráfego de navios no rio Harlem, foi preso por horas depois que seu metal se expandiu com o calor e não conseguiu fechar.As estradas cederam em dias quentes em vários estados, incluindo Washington e Wisconsin.A Amtrak alertou os passageiros para se prepararem para problemas relacionados ao calor horas antes de uma interrupção de um dia entre Nova York e Nova Jersey;os riscos para linhas de energia e trilhos durante altas temperaturas são um fonte crescente de atrasos para o sistema ferroviário.

Não ajuda que o agravamento do calor esteja atingindo os EUA.sistema de infraestrutura que já está com problemas.

A Sociedade Americana de Engenheiros Civis concedeu aos EUAinfraestrutura uma nota geral C- em seu último Boletim de Infraestrutura nacional, lançado em 2021.Embora tenha havido alguma melhoria – cerca de 7,5% dos EUApontes estavam em más condições, em comparação com mais de 12% na década anterior – muitas pontes estão envelhecendo, tornando-as difíceis de manter.Quarenta porcento do sistema rodoviário foi considerado em condições ruins ou medíocres, e os custos de manutenção aumentaram substancialmente.

A taxa de deterioração de uma ponte ou estrada depende não apenas dos materiais e métodos de construção utilizados, mas também do clima durante a vida útil da estrutura.O calor extremo, em particular, afecta significativamente a infra-estrutura de transportes.À medida que as alterações climáticas avançam, a frequência e intensidade das ondas de calor deverá aumentar, agravando estes problemas.

eu lidero o Laboratório de Infraestrutura Inteligente e Testes da Universidade do Texas em Arlington, onde minha equipe trabalha de maneiras monitorizar melhor a saúde estrutural da infra-estrutura.Veja por que a infraestrutura enfrenta dificuldades com o calor – e como os engenheiros estão inovando para ajudar a prolongar sua vida útil.

Rodovias empenadas representam um perigo para os motoristas

Quando uma estrada é construída, ela é cortada em segmentos para criar espaço para a expansão do pavimento durante altas temperaturas ou contrair no frio.Sem esse espaço, o pavimento pode deformar quando o material da estrada aquece.A flambagem do pavimento de concreto tornou-se um problema sério em vários estados.

O pavimento torna-se vulnerável à flambagem por uma série de razões.O desenho da estrada, os materiais de que é feita, o clima quando foi construída e as condições meteorológicas durante a sua vida útil podem afectar a sua vida útil, tal como podem ocorrer danos na estrada e reparações inadequadas.

Temperaturas extremas e fortes precipitações podem causar danos significativos às estradas e comprometer a integridade estrutural dos sistemas ferroviários.Além disso, a subida do nível do mar é acelerando a erosão costeira que pode minar estradas e linhas ferroviárias.A deterioração do pavimento provoca atrasos no trânsito e danos aos veículos.E, o mais importante, pode causar acidentes de trânsito.

Os trilhos quentes podem expandir e também dobrar

A expansão ferroviária é outra preocupação significativa, especialmente com trilhos soldados contínuos, como as linhas principais utilizadas pelos trens.

Quando a temperatura sobe, os trilhos se expandem devido ao calor.Esta expansão pode criar alta pressão e tensão no material do trilho.Combinada com as forças exercidas pelos trens em movimento, essa pressão pode fazer com que os trilhos se deformem para os lados e ficar desalinhado.Às vezes é chamado de “torção do sol.”

Os trilhos empenados são um sério risco à segurança que pode causar descarrilamentos.Essa é uma das razões Amtrak diminui sua velocidade em calor extremo, muitas vezes levando a atrasos no cronograma.O metrô de Washington, D.C. reduz a velocidade dos trens para um máximo de 35 mph assim que os trilhos atingirem uma temperatura de 135 graus Fahrenheit (57 graus Celsius).

Prever essas tensões térmicas pode ser um desafio.As medições da temperatura dos trilhos por si só não são suficientes, porque existem muitos fatores desconhecidos relacionados à estrutura da via e ao modo como ela se move.Isto torna difícil prever com precisão o quanto os trilhos irão expandir ou contrair.

Os engenheiros podem reduzir o risco de expansão dos trilhos usando materiais resistentes ao calor, como aço ferroviário hipereutetóide e trilhos de aço martensita, ajustando o projeto dos trilhos e garantindo reparos em tempo hábil.

Para evitar que as estradas deformem, os engenheiros também adotam medidas de proteção, como o uso de juntas serradas de corte único preenchidas com selante para proporcionar flexibilidade e, ao mesmo tempo, impedir a entrada de água.Eles também podem implementar práticas de concretagem em climas frios que evitam despejar concreto em baixas temperaturas ou em bases frias, e podem usar concreto mais resistente e durável.A realização de reparos em tempo hábil quando o pavimento racha e fica danificado também pode ajudar a evitar empenamento.

Manter a infraestrutura saudável

A saúde da infraestrutura é semelhante à saúde humana:Se os médicos detectarem problemas como tumores ou cancro apenas nas fases posteriores, muitas vezes já é tarde demais.Tal como os corpos humanos, as infra-estruturas precisam de ser mantidas desde o início para reduzir custos e aumentar o potencial para uma reabilitação eficaz.

Uma área em que meu departamento trabalha é métodos de avaliação não destrutivos para monitoramento de infraestrutura sem causar danos ou exigir longos fechamentos de estradas.

Usamos sistemas de digitalização móvel que são quase como máquinas de ressonância magnética portáteis para procurar fraquezas ou defeitos em pontes, estradas e pistas.Também estamos desenvolvendo sensores avançados que utilizam fenômenos de campos mecânicos e magnéticos para avaliar o estado da infraestrutura, e estamos utilizando inteligência artificial para detectar problemas nos materiais.

As infra-estruturas enfrentarão desafios crescentes à medida que as alterações climáticas e as estradas, pontes e outras infra-estruturas envelhecem.O grande número de estradas empenadas e outros problemas neste verão destacam a necessidade urgente de infraestruturas resilientes para enfrentar o futuro.