Le rôle des ingénieurs structurels dans un climat en évolution

Les ingénieurs de la structure ont toujours été chargés de veiller à ce que les bâtiments et les infrastructures restent sûrs et fonctionnels. Le changement climatique modifie fondamentalement les conditions dans lesquelles les structures doivent fonctionner. L'élévation des températures mondiales, les tempêtes plus fréquentes et plus intenses, l'élévation du niveau de la mer et les changements dans les modèles de précipitations créent des charges et des stress qui dépassent les paramètres historiques. La Société des ingénieurs de la structure (SSE) reconnaît que la profession doit adapter ses normes, ses études et ses pratiques pour répondre à ces nouvelles réalités.

Pourquoi la conception structurelle durable est maintenant un impératif professionnel

La notion de durabilité en ingénierie structurelle est passée d'un intérêt de niche à une obligation professionnelle centrale. L'empreinte carbone de l'environnement bâti est importante, la production de matériaux tels que le béton et l'acier représentant un pourcentage important des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Le SSE souligne que la conception durable n'est pas un complément facultatif mais une responsabilité fondamentale. Réduire l'impact environnemental des structures doit être équilibré avec le besoin tout aussi critique de résilience.Les deux objectifs sont interconnectés. Un bâtiment qui s'effondre dans une inondation ou un ouragan parce qu'il n'a été conçu que pour l'efficacité n'est pas vraiment durable. Inversement, une structure hautement résistante qui repose sur des matériaux à forte intensité de carbone et des systèmes énergétiques contribue au problème même qu'il est conçu pour résister.

S'attaquer au carbone implanté dans les systèmes structurels

L'un des principaux objectifs de la conception structurelle durable est la réduction du carbone incorporé, qui se réfère aux émissions totales de gaz à effet de serre associées à l'extraction, à la fabrication, au transport et à la construction de matériaux de construction. Les ingénieurs de la structure influent directement sur cette réduction par la sélection des matériaux. La SSE fournit des conseils sur l'utilisation de mélanges de béton à faible teneur en carbone qui incorporent des matériaux cimentaires supplémentaires comme les cendres volantes ou les scories, précisant l'acier recyclé et explorant le bois d'ingénierie comme alternative viable pour certains types de bâtiments.

Conception pour l'efficacité opérationnelle et l'adaptabilité

Bien que le carbone incorporé soit une préoccupation majeure, l'utilisation d'énergie opérationnelle des bâtiments demeure un facteur critique. Les systèmes structurels peuvent influencer la performance énergétique d'un bâtiment. Par exemple, la masse structurelle exposée peut être utilisée pour la régulation thermique passive, réduisant ainsi le besoin de chauffage et de refroidissement mécaniques. Le SSE encourage les ingénieurs à collaborer étroitement avec les architectes et les ingénieurs mécaniques pour optimiser les formes structurelles pour l'efficacité énergétique.

Stratégies détaillées pour améliorer la résilience au climat

La SSE a élaboré un cadre complet de résilience qui va au-delà de la simple satisfaction des exigences minimales de code de construction. Les codes modernes sont souvent basés sur des données historiques, qui ne sont plus un prédicteur fiable des conditions futures. La SSE préconise une approche prospective qui intègre les projections climatiques dans le processus de conception. Il faut donc que les ingénieurs réfléchissent de façon probabiliste aux risques futurs et construisent en marge de sécurité des scénarios climatiques incertains mais probables. La société fournit des ressources et une formation pour aider les ingénieurs à appliquer ces concepts avancés dans les flux de travail de conception pratique.

Résilience du vent et de la tempête

La SSE fournit des conseils détaillés sur les détails structuraux pour les régions à vent élevé, notamment en précisant les connexions plus fortes entre les ensembles de toit et de mur, en utilisant des vitrages résistant aux chocs et en concevant des pressions de vent positives et négatives sur les enveloppes de construction. La société préconise également l'utilisation d'une conception basée sur les performances, qui permet aux ingénieurs de modéliser le comportement réel d'une structure sous des charges de vent extrêmes plutôt que de se fonder sur des dispositions simplifiées de code prescriptif. Cette approche peut conduire à des conceptions plus efficaces et plus robustes qui sont mieux adaptées aux risques spécifiques d'un site donné.

Atténuation des inondations et des dommages causés par l'eau

L'augmentation du niveau de la mer et l'augmentation de l'intensité des précipitations entraînent des inondations plus fréquentes et plus graves dans de nombreuses régions. L'ESE s'attaque à cette question en donnant des conseils sur les systèmes de fondation résistants, l'utilisation de matériaux résistants aux inondations et les stratégies d'élévation des structures dans les zones sujettes aux inondations. Les ingénieurs sont formés à concevoir des charges hydrostatiques et hydrodynamiques causées par les eaux de crue.

Performance thermique et résistance à la chaleur

La chaleur extrême pose un défi important pour la performance du bâtiment et la sécurité des occupants. La SSE encourage l'utilisation de matériaux de toiture à haut niveau d'albédo et de toits frais pour réduire l'effet de l'île de chaleur urbaine. Les ingénieurs de la structure jouent un rôle dans le soutien des toits verts, qui fournissent une isolation et réduisent le ruissellement des eaux pluviales. La société souligne également la nécessité de concevoir une expansion thermique dans les plus longues étendues et les structures exposées, car de plus grandes fluctuations de température peuvent induire des stress non pris en considération auparavant.

Promouvoir la recherche et l'innovation matérielle

La SSE est un important bailleur de fonds et facilitateur de la recherche visant à créer de nouveaux matériaux et méthodes pour la construction durable. La société relie les chercheurs universitaires avec des ingénieurs praticiens pour traduire les percées en laboratoire en applications pratiques. Cela aide à combler l'écart entre les progrès théoriques et la mise en œuvre réelle, un obstacle clé à l'innovation dans l'industrie de la construction.

Matériaux à haut rendement et bio-basés

Les domaines de recherche actuels soutenus par le SSE comprennent le développement de bétons à haute performance qui sont à la fois plus forts et moins riches en carbone, notamment les bétons géopolymères et d'autres matériaux activés par les alcalis qui peuvent éliminer complètement l'utilisation du ciment Portland. La société est également un ardent défenseur de la construction de bois de masse, y compris le bois cross-laminé (CLT) et le bois collé-laminé (glulam). Ces matériaux séquestrent le carbone et peuvent être fabriqués avec une grande précision, réduisant les déchets.

Outils numériques pour un design durable

La SSE encourage l'utilisation d'outils numériques avancés pour optimiser les conceptions structurelles tant pour les coûts que pour les performances environnementales. La modélisation des informations sur les bâtiments (BIM) permet des décollages détaillés et la détection des chocs, réduisant les déchets pendant la construction. La société encourage l'intégration des logiciels LCA dans les workflows BIM, permettant aux ingénieurs de voir l'impact en temps réel du carbone de leurs choix de matériaux.

Éducation, défense des intérêts et engagement politique

La société croit que le changement durable exige non seulement des connaissances techniques, mais aussi un cadre réglementaire et économique favorable. La SSE s'assure que ses membres sont prêts à défendre des pratiques durables auprès des clients, des entrepreneurs et des fonctionnaires. L'organisation fournit des ressources sur la façon de calculer et de communiquer les coûts et les avantages du cycle de vie d'une conception durable et résiliente, ce qui contribue à justifier les investissements dans des performances supérieures.

Formation continue et perfectionnement professionnel

La SSE offre un programme complet de formation continue axé sur les changements climatiques, qui comprend des cours, des ateliers et des séminaires en ligne portant sur des sujets tels que l'ingénierie éolienne avancée, la conception résistante aux inondations, la spécification des matériaux à faible teneur en carbone et la conception sismique axée sur la performance. La société a un programme officiel de certification pour les ingénieurs spécialisés dans la résilience et la durabilité, fournissant un titre reconnu qui démontre l'expertise des employeurs et des clients.

Élaboration des codes et des normes

La SSE joue un rôle actif dans l'élaboration de codes du bâtiment et de normes industrielles. La société envoie des représentants aux comités de développement des codes et formule des commentaires techniques sur les changements proposés. La SSE préconise des codes qui reflètent davantage les conditions climatiques futures que seulement les précédents historiques. Cela comprend la mise à jour des cartes de vitesse du vent qui tiennent compte des projections des changements climatiques, des exigences en matière d'altitude des inondations qui tiennent compte de l'élévation du niveau de la mer et des critères de conception thermique qui conviennent à un climat plus chaud.

Sensibilisation du public et engagement communautaire

Au-delà de la profession, le SSE s'efforce de sensibiliser le public à l'importance des infrastructures résilientes. La société publie des notes d'orientation pour les fonctionnaires, publie des articles à l'intention du grand public et participe aux processus de planification communautaire. Le SSE souligne que les investissements dans la conception structurelle résiliente sont rentables à long terme parce qu'ils réduisent les dommages, les temps d'arrêt et les coûts de récupération après des événements extrêmes.

Collaborations et partenariats stratégiques

La lutte contre le changement climatique est un défi qui transcende toute organisation ou discipline. Le SSE collabore activement avec un large éventail de partenaires pour en accroître l'impact.Ces partenariats permettent à la société de tirer parti de l'expertise d'autres domaines, de coordonner les efforts de plaidoyer et de travailler sur des initiatives à grande échelle qu'aucun groupe ne pourrait entreprendre seul.

Partenariat avec les organismes gouvernementaux et les ONG

La société collabore avec des organismes gouvernementaux tels que la Federal Emergency Management Agency (FEMA) et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) pour aligner ses orientations en matière de résilience sur les priorités nationales. La société s'associe à des organismes sans but lucratif comme le Fonds mondial pour la nature et Architecture 2030 pour promouvoir la conception à faible intensité de carbone. Ces partenariats aident les ressources et les recommandations de la SSE à obtenir une plus grande reconnaissance et adoption.

Collaborations académiques et de recherche

La société facilite les projets pilotes où de nouveaux matériaux ou des approches de conception sont testés dans des bâtiments réels, avec les résultats partagés publiquement. En maintenant des liens étroits avec le milieu universitaire, la SSE veille à ce que ses membres aient rapidement accès aux innovations les plus prometteuses. Ce pipeline de la recherche à la pratique est essentiel pour accélérer l'adoption de nouvelles technologies nécessaires pour atteindre les objectifs climatiques.

Objectifs futurs et voie à suivre

La Société des ingénieurs structurels s'est fixé des objectifs ambitieux pour les années à venir, visant à accroître considérablement son influence et l'impact de ses travaux.Ces objectifs reflètent l'urgence de la crise climatique et la nécessité de changer rapidement et de façon systémique la façon dont les structures sont conçues et construites.

Amélioration de la conception du réseau Zéro et régénératrice

L'un des principaux objectifs de la SSE est de faire évoluer la profession vers des pratiques de conception de carbone net zéro et, éventuellement, régénératives, ce qui signifie la conception de structures qui non seulement ne produisent pas d'émissions nettes, mais aussi de rétablir activement l'environnement. La société élabore de nouvelles lignes directrices qui dépassent les critères actuels de durabilité, qui obligent les ingénieurs à réfléchir à la façon dont leurs conceptions peuvent séquestrer le carbone, produire de l'énergie propre et soutenir les écosystèmes locaux.

Intégration de la résilience dans tous les projets

La SSE s'efforce de faire de la résilience climatique une considération standard pour chaque projet, pas seulement pour les projets à risque élevé ou entrepris par des clients particulièrement avancés. La société élabore des listes de contrôle et des outils de dépistage des risques qui peuvent être appliqués au début du processus de conception de tout projet. L'objectif est de faire en sorte qu'il soit aussi systématique d'évaluer le risque climatique que de considérer la gravité ou la charge éolienne.

Partage mondial des connaissances et leadership

La société étend ses partenariats internationaux, en collaboration avec des organisations d'ingénierie structurelle des pays en développement pour renforcer les capacités locales, notamment en traduisant les documents d'orientation clés en plusieurs langues et en offrant des ressources éducatives en ligne gratuites aux ingénieurs des régions où l'accès à la formation est limité. La société a pour objectif d'être un chef de file mondial en ingénierie structurelle pour l'adaptation au climat, en aidant à élever les normes et les meilleures pratiques dans le monde entier.En favorisant une communauté internationale de pratiques, la société estime qu'elle peut accélérer les progrès et garantir que les avantages de la recherche et de l'innovation sont accessibles à tous, en construisant un monde plus sûr et plus durable. En savoir plus sur la politique d'action climatique de la SSE.