Как общество инженеров-строителей решает проблемы изменения климата

Роль инженеров-строителей в изменении климата

Инженеры-строители всегда отвечали за обеспечение безопасности и функциональности зданий и инфраструктуры. Изменение климата коренным образом изменяет условия, в которых должны работать структуры. Повышение глобальных температур, более частые и интенсивные штормы, повышение уровня моря и изменение моделей осадков создают нагрузки и стрессы, которые превышают исторические параметры проектирования. Общество инженеров-строителей (SSE) признает, что профессия должна адаптировать свои стандарты, образование и практику для решения этих новых реалий. Организация служит центральным центром для разработки и распространения технических знаний, необходимых для проектирования будущего, которое заметно отличается от прошлого. Это не просто вопрос охраны окружающей среды; это основной вопрос общественной безопасности и экономической устойчивости. SSE работает над тем, чтобы каждый инженер-строитель имел инструменты и понимание, необходимые для решения проблем потепления мира.

Почему устойчивый дизайн стал профессиональным императивом

Концепция устойчивости в структурной инженерии перешла от нишевого интереса к центральному профессиональному обязательству. Углеродный след построенной среды существенен, при производстве материалов, таких как бетон и сталь, приходится значительный процент глобальных выбросов парниковых газов. SSE подчеркивает, что устойчивый дизайн не является дополнительным, а фундаментальной ответственностью. Снижение воздействия на окружающую среду конструкций должно быть сбалансировано с одинаково критической потребностью в устойчивости. Две цели взаимосвязаны. Здание, которое разрушается в результате наводнения или урагана, потому что оно было спроектировано только для эффективности, не является по-настоящему устойчивым. И наоборот, высокоупругая структура, которая опирается на углеродоемкие материалы и энергетические системы, способствует самой проблеме, которую она призвана выдержать. SSE способствует комплексному подходу, где эффективность, долговечность и адаптивность рассматриваются с первых эскизов дизайна.

Борьба с углеродом в структурных системах

Основным направлением устойчивого структурного проектирования является сокращение выбросов парниковых газов, связанных с добычей, производством, транспортировкой и строительством строительных материалов. Инженеры-строители напрямую влияют на это путем выбора материалов. SSE предоставляет руководство по использованию низкоуглеродистых бетонных смесей, которые включают дополнительные цементные материалы, такие как зола или шлак, определяя переработанную сталь и исследуя инженерную древесину в качестве жизнеспособной альтернативы для определенных типов зданий. Общество выступает за спецификацию материалов с экологическими декларациями продукции (EPD), которые предоставляют проверяемые данные о воздействии продукта на окружающую среду. Продвигая оценку жизненного цикла всего строительства (LCA), SSE помогает инженерам количественно оценить и минимизировать углеродный след их структурных конструкций от колыбели до могилы.

Проектирование для операционной эффективности и адаптивности

Хотя углерод является одной из основных проблем, использование энергии в зданиях остается критическим фактором. Структурные системы могут влиять на энергетические характеристики здания. Например, открытая структурная масса может использоваться для пассивного теплового регулирования, уменьшая потребность в механическом нагреве и охлаждении. SSE поощряет инженеров к тесному сотрудничеству с архитекторами и инженерами-механиками для оптимизации структурных форм для энергоэффективности. Кроме того, общество продвигает проекты, которые могут быть легко перенастроены для различных целей. Структура, которая может быть легко перенастроена для различных целей, позволяет избежать преждевременного сноса и реконструкции, экономя значительные материалы и энергию в течение срока службы. Этот принцип проектирования для деконструкции или адаптивного повторного использования является ключевой стратегией, отстаиваемой SSE для снижения долгосрочного воздействия на окружающую среду.

Подробные стратегии повышения устойчивости к изменению климата

Устойчивость к изменению климата включает в себя проектирование структур, которые могут выдерживать, восстанавливаться и адаптироваться к опасностям, связанным с климатом. SSE разработала всеобъемлющую основу для устойчивости, которая выходит за рамки простого удовлетворения минимальных требований строительного кодекса. Современные коды часто основаны на исторических данных, которые больше не являются надежным предиктором будущих условий. SSE выступает за перспективный подход, который включает прогнозы климата в процесс проектирования. Это требует от инженеров вероятностного мышления о будущих рисках и создания пределов безопасности, которые учитывают неопределенные, но вероятные климатические сценарии. Общество предоставляет ресурсы и обучение, чтобы помочь инженерам применять эти передовые концепции в практических рабочих процессах проектирования.

Стойкость ветра и шторма

С ростом интенсивности ураганов, циклонов и дерехов приоритетное значение имеет проектирование экстремальных ветровых явлений. SSE предоставляет подробное руководство по структурному детализацию для районов с высоким ветром. Это включает в себя определение более прочных связей между крышей и стенами, использование ударопрочного остекления и проектирование для положительного и отрицательного давления ветра на оболочку зданий. Общество также выступает за использование проектирования на основе производительности, что позволяет инженерам моделировать фактическое поведение структуры при экстремальных ветровых нагрузках, а не полагаться на упрощенные предписания кода. Этот подход может привести к более эффективным и надежным конструкциям, которые лучше подходят для конкретных рисков данного участка.

Наводнение и смягчение ущерба от воды

Повышение уровня моря и увеличение интенсивности осадков приводят к более частым и сильным наводнениям во многих регионах. SSE решает эту проблему с помощью руководства по устойчивым к наводнениям системам фундамента, использованию устойчивых к наводнениям материалов и стратегий подъема конструкций в подверженных наводнениям районах. Инженеры обучаются проектированию как гидростатических, так и гидродинамических нагрузок, вызванных паводковыми водами. Помимо структурной целостности, SSE подчеркивает важность потенциала сушки и выбора материала для минимизации плесени и распада после наводнения. Проектирование с использованием влажных стратегий защиты от наводнений, где паводковым водам разрешено протекать через более низкие уровни, или сухой защиты от наводнений, где оболочка здания запечатана, чтобы не допустить попадания воды, требует тщательного структурного анализа, который SSE продвигает через свои публикации и курсы.

Теплостойкость и термостойкость

Экстремальное тепло создает значительную проблему для производительности зданий и безопасности пассажиров. SSE поощряет использование кровельных материалов с высоким альбедо и прохладных крыш для снижения эффекта городского теплового острова. Инженеры-строители играют роль в поддержке зеленых крыш, которые обеспечивают изоляцию и уменьшают стоки ливневых вод. Общество также подчеркивает необходимость проектирования теплового расширения в более длительных пролетах и открытых структурах, поскольку более высокие колебания температуры могут вызывать стрессы, которые ранее не рассматривались. Обеспечение того, чтобы здания могли оставаться функциональными во время тепловых волн, особенно для уязвимых групп населения, является растущей областью внимания в рамках устойчивости SSE.

Продвижение исследований и материальных инноваций

SSE является основным спонсором и фасилитатором исследований, направленных на создание новых материалов и методов для устойчивого строительства. Общество связывает академических исследователей с практикующими инженерами для перевода лабораторных прорывов в практические приложения. Это помогает преодолеть разрыв между теоретическими достижениями и реальным внедрением, ключевым барьером для инноваций в строительной отрасли. SSE публикует технические журналы и проводит конференции, где представлены и обсуждаются последние результаты, гарантируя, что его члены знают о передовом рубеже структурной инженерной науки.

Высокопроизводительные и био-материалы

Текущие области исследований, поддерживаемые SSE, включают разработку высокоэффективных бетонов, которые являются как более прочными, так и более низкими по содержанию углерода. Это включает в себя геополимерные бетоны и другие щелочно-активированные материалы, которые могут полностью исключить использование портландцемента. Общество также является сильным сторонником массового деревянного строительства, включая перекрестно-ламинированную древесину (CLT) и клее-ламинированную древесину (глулам). Эти материалы улавливают углерод и могут быть изготовлены с высокой точностью, уменьшая отходы. SSE обеспечивает техническое руководство по огневым характеристикам, детализации соединений и долгосрочной долговечности деревянных конструкций, давая инженерам уверенность в том, чтобы указать эти материалы для более крупных и высоких зданий.

Цифровые инструменты для устойчивого дизайна

SSE способствует использованию передовых цифровых инструментов для оптимизации структурных конструкций как для затрат, так и для экологических показателей. Информационное моделирование зданий (BIM) позволяет детализировать взлеты и обнаружение столкновений материалов, сокращая отходы во время строительства. Общество поощряет интеграцию программного обеспечения LCA в рабочие процессы BIM, позволяя инженерам видеть углеродное воздействие в реальном времени их выбора материала. Инструменты вычислительного проектирования и параметрическое моделирование позволяют создавать эффективные структурные формы, которые используют меньше материала без ущерба для прочности. SSE обеспечивает обучение и руководство по наилучшей практике для этих цифровых рабочих процессов, помогая инженерам принять их в стандартную практику.

Образование, пропаганда и участие в политике

Основная функция SSE заключается в обучении своих членов и влиянии на более широкую политическую среду. Общество считает, что для долгосрочных изменений требуются не только технические знания, но и поддерживающая нормативно-правовая и экономическая база. SSE работает над тем, чтобы ее члены были готовы отстаивать устойчивые практики с клиентами, подрядчиками и государственными должностными лицами. Организация предоставляет ресурсы о том, как рассчитать и сообщить о расходах и преимуществах жизненного цикла устойчивого и устойчивого дизайна, помогая сделать бизнес-кейс для инвестирования в более высокую производительность.

Постоянное образование и профессиональное развитие

SSE предлагает комплексную программу непрерывного образования, ориентированную на изменение климата. Это включает в себя онлайн-курсы, семинары и семинары, охватывающие такие темы, как передовая ветроэнергетика, устойчивый к наводнениям дизайн, спецификация низкоуглеродных материалов и сейсмический дизайн на основе производительности. Общество имеет официальную программу сертификации для инженеров, которые специализируются на устойчивости и устойчивости, предоставляя признанные полномочия, которые демонстрируют опыт работодателям и клиентам. Эти образовательные предложения регулярно пересматриваются и обновляются, чтобы отразить последние исследования и изменения кода, сохраняя практикующих инженеров в курсе развивающегося состояния техники.

Формирование кодов и стандартов

SSE играет активную роль в разработке строительных норм и отраслевых стандартов. Общество направляет представителей в комитеты по разработке кодексов и предоставляет технические комментарии к предлагаемым изменениям. SSE выступает за кодексы, которые больше отражают будущие климатические условия, а не только исторический прецедент. Это включает в себя продвижение обновленных карт скорости ветра, которые учитывают прогнозы изменения климата, требования к высоте наводнений, которые учитывают повышение уровня моря, и критерии теплового проектирования, которые подходят для более жаркого климата. Вовлекая в этот процесс, SSE помогает обеспечить, чтобы исходный уровень для всего строительства был поднят для решения проблем 21-го века.

Общественное сознание и вовлечение сообщества

Помимо профессии, SSE работает над повышением осведомленности общественности о важности устойчивой инфраструктуры. Общество выпускает политические сводки для государственных чиновников, публикует статьи для широкой общественности и участвует в процессах планирования сообщества. SSE подчеркивает, что инвестиции в устойчивое структурное проектирование являются экономически эффективными в долгосрочной перспективе, поскольку они снижают ущерб, простои и затраты на восстановление после экстремальных событий. Общество предоставляет простую, четкую информацию, чтобы помочь домовладельцам и лидерам сообщества понять ценность найма инженеров, обученных климатически устойчивому дизайну, создавая более широкую общественную поддержку более высоких строительных стандартов.

Стратегическое сотрудничество и партнерство

Решение проблемы изменения климата является задачей, которая выходит за рамки какой-либо одной организации или дисциплины. SSE активно сотрудничает с широким кругом партнеров для усиления своего воздействия. Эти партнерства позволяют обществу использовать опыт других областей, координировать усилия по пропаганде и работать над крупномасштабными инициативами, которые ни одна группа не может предпринять в одиночку. Сотрудничество имеет важное значение для решения системных проблем, таких как декарбонизация конкретной отрасли или разработка национальных стандартов устойчивости.

Партнерство с государственными учреждениями и НПО

SSE тесно сотрудничает с правительственными учреждениями, такими как Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) и Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), чтобы привести свои рекомендации по устойчивости в соответствие с национальными приоритетами. Общество сотрудничает с экологическими некоммерческими организациями, такими как Всемирный фонд дикой природы и архитектура 2030, чтобы продвигать низкоуглеродный дизайн. Эти партнерства помогают ресурсам и рекомендациям SSE получить более широкое признание и принятие. Общество также сотрудничает с другими профессиональными организациями, включая Американское общество гражданских инженеров и Американский институт архитекторов, чтобы представить единый голос по вопросам, представляющим общий интерес.

Академическое и исследовательское сотрудничество

SSE финансирует исследовательские стипендии и соглашения о сотрудничестве с ведущими университетами. Эти партнерства направлены на перевод передовых исследований в практические инструменты проектирования и стандарты. Общество способствует пилотным проектам, где новые материалы или подходы к проектированию тестируются в реальных зданиях, с результатами, которые публикуются. Поддерживая тесные связи с научными кругами, SSE гарантирует, что его члены имеют ранний доступ к наиболее перспективным инновациям. Этот трубопровод от исследований до практики имеет решающее значение для ускорения внедрения новых технологий, необходимых для достижения климатических целей.

Будущие цели и путь вперед

Общество инженеров-строителей поставило перед собой амбициозные цели на ближайшие годы, направленные на значительное расширение своего влияния и влияния своей работы. Эти цели отражают актуальность климатического кризиса и необходимость быстрых, системных изменений в том, как проектируются и строятся структуры. SSE стремится вести профессию к будущему, где все новое строительство вносит позитивный вклад в здоровье окружающей среды и социальную устойчивость.

Развитие Net-Zero и регенеративного дизайна

Основная цель SSE - это продвижение профессии к практике чистого нулевого углерода и, в конечном итоге, к регенеративному проектированию. Это означает проектирование структур, которые не только не производят чистых выбросов, но и активно восстанавливают окружающую среду. Общество разрабатывает новые руководящие принципы, которые выходят за рамки текущих критериев устойчивости, заставляя инженеров думать о том, как их проекты могут секвестрировать углерод, производить чистую энергию и поддерживать местные экосистемы. SSE планирует выпустить легко адаптируемые стандарты, которые определяют, как выглядит чистый нулевой структурный инжиниринг на практике.

Устойчивость во всех проектах

SSE работает над тем, чтобы сделать устойчивость к изменению климата стандартным фактором для каждого проекта, а не только для тех, кто находится в зонах высокого риска или предпринимается особенно дальновидными клиентами. Общество разрабатывает контрольные списки и инструменты скрининга рисков, которые могут быть применены на ранних этапах процесса проектирования для любого проекта. Цель состоит в том, чтобы сделать его рутинным для оценки климатического риска, поскольку он должен учитывать гравитация или ветровые нагрузки. Это требует упрощения сложных климатических данных в действенные параметры проектирования, проблема, которую SSE активно решает посредством своих исследований и публикаций.

Глобальный обмен знаниями и лидерство

Изменение климата является глобальной проблемой, и SSE стремится к обмену знаниями через границы. Общество расширяет свои международные партнерские отношения, работая со структурными инженерными организациями в развивающихся странах для создания местного потенциала. Это включает в себя перевод ключевых руководящих документов на несколько языков и предоставление бесплатных онлайн-образовательных ресурсов инженерам в регионах с ограниченным доступом к обучению. SSE стремится быть мировым лидером в области структурной инженерии для адаптации к климату, помогая повышать стандарты и передовой опыт во всем мире. Содействуя международному сообществу практики, общество считает, что оно может ускорить прогресс и обеспечить, чтобы преимущества исследований и инноваций были доступны для всех, создавая более безопасный и более устойчивый мир. Узнайте больше о политике SSE в области климатических действий .