Исследователи показали, что избыточный нагрев почвы под городскими постройками приводит к неучтенной деформации и в долгосрочной перспективе влияет на эксплуатационные характеристики многих зданий.
Группа исследователей из Северо-Западного университета проанализировали изменения «подземного климата» под городскими зданиями в Чикаго. Они обнаружили чрезмерное смещение фундаментов зданий и окружающего грунта (из-за расширения и сжатия) и даже растрескивание, что в конечном итоге влияет на долгосрочные эксплуатационные характеристики и долговечность конструкций.
Исследователи создали беспроводную сеть из более чем 150 датчиков температуры, расположенных как над землей, так и под землей. Они установили измерительные приборы в подвалах зданий, туннелях метро, подземных гаражах и подземных переходах. Контрольные измерения проводились в парковой зоне вдали от зданий и подземных транспортных систем.
Данные сети датчиков показали, что подземные температуры в области застройки часто на 10 °С выше, чем под парком. На основе наблюдений за три года исследователи построили трехмерную компьютерную модель, чтобы оценить изменение температуры под землей с 1951 года (когда в Чикаго завершили строительство тоннелей метро) до сегодняшнего дня и построить прогноз до 2051 года.
С учетом свойства почвы в этом регионе изменение может привести к тому, что в тех местах, где здания построены на мягкой глине земля сожмется и просядет вниз на 8 мм, а там, где под фундаментом твердая глина, песок и известняк — поднимется на 12 мм. Хотя это на первый взгляд незначительные изменения, многие строительные компоненты не рассчитаны на них: здания не обрушатся, но эксплуатационные характеристики пострадают.
Моделирование проводилось только для Чикаго, но с аналогичными эффектами изменения «подземного климата» сталкиваются многие крупные города, добавляют ученые. С учетом специфики местных почв и зданий они могут проявляться по-разному, но в любом случае оказывают свой эффект, который нужно учитывать при проектировании. При этом избыток тепла можно направить, например, на обогрев зданий.
На обложке: Изображение от wirestock на Freepik