Внутри Общества усилий инженеров-строителей по повышению устойчивости городов

Кроме того, SCE сотрудничает с национальными лабораториями и отраслевыми партнерами для ускорения передачи новых технологий от прототипа к практике.Последние сообщения показывают, что исследования, поддерживаемые SCE, привели к снижению стоимости изоляторов сейсмической базы для зданий на 30%, что делает устойчивость к землетрясениям более доступной для городов среднего размера.

Образовательные программы: Оснащение следующего поколения

Признавая, что пробелы в навыках могут препятствовать принятию устойчивости, SCE предлагает многоуровневую образовательную структуру:

• Семинары профессионального развития: Короткие курсы по таким темам, как «Конструкция на основе устойчивости для прибрежных структур» и «Принятие решений с учетом рисков для менеджеров инфраструктуры». Эти семинары часто содержат учебные модули, обязательные для продления лицензии.
• Стипендии выпускников: SCE присуждает стипендии магистрантам и докторантам, изучающим устойчивость городов. С 2018 года более 200 стипендиатов внесли свой вклад в диссертации по различным темам, начиная от коммуникации с риском ураганов и заканчивая непрерывностью цепочки поставок с помощью блокчейна.
• K-12 Outreach: Чтобы построить трубопровод будущих инженеров, SCE спонсирует практические проблемы устойчивости в школах. Программы, такие как Build-a-Barrier, позволяют студентам проектировать и тестировать миниатюрные стенки затопления, внедряя основные концепции гидродинамики и прочности материала.
• Сертификационные программы: Сертифицированный инженер по устойчивости SCE (] Сертифицированный инженер по устойчивости SCE (CRE) требует продемонстрированной компетентности в анализе опасности, проектировании устойчивых систем и оценке после стихийных бедствий. Эта сертификация все чаще признается муниципальными органами по найму в качестве знака превосходства.

После катастрофического сбоя систем леви во время урагана Катрина в 2005 году, регион Большого Нового Орлеана приступил к реализации самого амбициозного проекта по снижению риска наводнений в истории США. SCE сыграл ключевую роль в проектировании, обзоре и надзоре за строительством новой Орлеанской системы снижения риска ураганов и штормов (HSDRRS) .

Система включает в себя около 350 миль дамб, паводковых стен, ворот и насосов, включая массивный барьер навигации в пределах 1,2 миллиарда долларов США (IHNC), самый большой в своем роде в мире. Гражданским инженерам пришлось решать маловероятные режимы отказа, такие как штормовой нагонный скачок, перекрывающий паводковые стены, и включали избыточные насосные станции для обработки внутреннего дренажа, даже если внешняя мощность была потеряна. Проект также интегрировал экологические улучшения: например, конструкция барьера включала защиту от лука, которая удвоилась как среда обитания искусственного рифа.

С момента завершения HSDRRS был протестирован несколькими ураганами, включая Иду в 2021 году, и успешно предотвратил то, что могло бы стать катастрофическим затоплением города. SCE продолжает следить за производительностью системы и выступать за ее долгосрочное финансирование технического обслуживания. Узнайте больше о HSDRRS от Инженерного корпуса армии США.

Сейсмическая программа модернизации Сан-Франциско: укрепление городского ядра

Сан-Франциско находится рядом с хорошо изученным разломом Сан-Андреас, и в течение следующих 30 лет считается почти неизбежным крупное землетрясение. В ответ SCE сотрудничала с городским департаментом строительной инспекции для разработки программы модернизации мягкой истории, нацеленной на здания со слабыми первыми этажами (часто гаражами или коммерческими помещениями), которые склонны к разрушению в тряске.

Инженеры разработали экономически эффективные решения для модернизации с использованием стальных рам сдвига, стенок сдвига и анкеров фундамента, которые могут быть установлены без вытеснения жителей. SCE также предоставило техническое руководство для экспертного обзора конструкций модернизации, обеспечивая соблюдение строгих целей производительности (например, позволяя не более 1% вероятности обрушения при 1% ежегодном землетрясении превышения).

По состоянию на 2024 год, более 5000 зданий были модернизированы в рамках этой программы, защищая примерно 100 000 жителей. SCE отметил успех программы наградой за инновации в области сейсмической устойчивости. Однако проблемы остаются: многие старые здания из деревянных каркасов и не армированные каменные конструкции все еще нуждаются в модернизации. Общество теперь настаивает на дополнительных кредитах и грантах для помощи малообеспеченным арендодателям. Ресурсы готовности к землетрясениям в Сан-Франциско доступны здесь.

Многофункциональная защита от воды в Роттердаме: голландский подход

Хотя это не исключительно американский проект, работа инженеров-строителей в Роттердаме, Нидерланды, предлагает вдохновляющую международную параллель, часто цитируемую SCE. Программа города Комната для реки перемещает дамбы, углубляет поймы и создает водные площади — общественные пространства, предназначенные для временного хранения ливневых вод. SCE сотрудничает с голландскими инженерными фирмами для обмена знаниями по адаптивному управлению дельтой.

Это тематическое исследование показывает, что устойчивость может быть красивой и многофункциональной; например, знаменитый Markthal использует свой изогнутый фасад не только как архитектурную икону, но и как барьер для наводнения.В конференциях SCE часто участвуют голландские инженеры в качестве основных докладчиков, и общество опубликовало перевод голландских руководящих принципов для «строительства с природой».

Преодоление проблем: финансирование, технологии и координация

Несмотря на достигнутый выше прогресс, устойчивость городов сталкивается со значительными препятствиями. Общество инженеров-строителей определило три основных барьера, которые необходимо устранить для ускорения принятия.

Ограничения финансирования и инвестиционные пробелы

Устойчивость инфраструктуры требует значительных первоначальных капитальных затрат, но государственные бюджеты часто испытывают трудности из-за конкурирующих приоритетов, таких как здравоохранение, образование и пенсионные обязательства. По оценкам SCE, только Соединенным Штатам в течение следующего десятилетия потребуется дополнительно 2,6 триллиона долларов, чтобы привести свою инфраструктуру в «хорошее» состояние ремонта, а повышение устойчивости добавляет дополнительные расходы.

Для преодоления этого разрыва общество выступает за создание инновационных механизмов финансирования:

• Облигации устойчивости: Новый класс облигаций, где процентная ставка снижается, если достигнуты заранее определенные вехи устойчивости (например, завершение проекта по повышению леви).
• Государственно-частное партнерство (P3s): Привлечение частного капитала к проектам по обеспечению устойчивости перед финансированием, при этом погашение связано с предотвращением потерь от стихийных бедствий или снижением страховых премий.
• Федеральные мультипликаторы грантов: лобби SCE для федеральных грантов, которые требуют государственных и местных соответствующих фондов, тем самым используя местные инвестиции и обеспечивая владение проектами.

Еще одна постоянная проблема заключается в отсутствии выделенных средств на операции и техническое обслуживание. Многие проекты по обеспечению устойчивости строятся, но впоследствии игнорируются. SCE рекомендует, чтобы все капитальные проекты включали в себя план расходов на жизненный цикл с положениями о периодических проверках и модернизации.

Технологические пробелы и интеграция данных

В то время как интеллектуальные датчики, беспилотники и искусственный интеллект достигли огромных успехов, их интеграция в стандартную инженерную практику остается неравномерной. Многие города не имеют цифровой инфраструктуры для сбора, анализа и действия на данных об опасности в режиме реального времени. SCE работает над тем, чтобы закрыть этот пробел:

• Разработка моделей риска с открытым исходным кодом: Общество спонсирует такие платформы, как ResiliShare, что позволяет инженерам делиться кривыми хрупкости и функциями повреждения от прошлых событий.
• Стандартизация протоколов IoT: Благодаря сотрудничеству с IEEE и другими органами по стандартизации, SCE помогает обеспечить беспрепятственное объединение данных от различных брендов датчиков. Это снижает блокировку поставщиков и позволяет небольшим муниципалитетам использовать технологии по доступной цене.
• Обучение грамотности данных: Учебная программа SCE по непрерывному образованию теперь включает модули по машинному обучению для оценки состояния инфраструктуры и байесовские методы количественной оценки неопределенности.