Warum die Straßen im pazifischen Nordwesten unter extremer Hitze einknickten

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Während der tödlichen Hitzewelle am vergangenen Wochenende gaben einige Straßen im pazifischen Nordwesten nach. Arbeiter wagten sich unter eisigen Bedingungen heraus, um gerissene Beton- und Asphaltwege wieder zusammenzusetzen. Stahlzugbrücken wurden mit Wasser übergossen, um sicherzustellen, dass sie bei der drückenden Hitze nicht anschwellen.

Die Hitzekuppel, die sich über der Region befand, bot einen brutalen Belastungstest für ihre Straßen, von denen einige mehrere Tage mit rekordverdächtigen Temperaturen nicht standhalten konnten. Das ist schon einmal passiert, in Washington, Wisconsin, South Dakota und überall sonst, wo extreme Hitzewellen erlebt wurden.

„Man kann etwas so gestalten, dass es bei sehr heißen Temperaturen funktioniert oder nicht. Das ist nicht das Problem.“ Das sagt Steve Muench, Professor für Bauingenieurwesen an der University of Washington. Das Problem ist, dass die aktuelle Hitze den Erwartungen der Ingenieure widerspricht. Die Behebung dieses größeren Problems erfordert Ingenieurskunst, Planung und eine Menge öffentlichen Willens.

Warum halten diese Straßen der Hitze nicht stand?

Verschiedene Arten von Straßen verhalten sich bei Hitze sehr unterschiedlich. In den USA bestehen Straßen in der Regel aus einem von zwei Materialien – Asphalt oder Beton.

Betonstraßen, sagt Muench, bestehen im Allgemeinen aus Portlandzement. Um so etwas wie eine Autobahn zu bauen, wird sie zu großen Platten geformt, die etwa 4,5 Meter lang und 1,2 Meter breit sein können. Bei Temperaturschwankungen dehnen sich diese großen Betonplatten aus und ziehen sich zusammen. (Wie stark sie sich ausdehnen oder zusammenziehen, hängt normalerweise davon ab, welche Arten von Schotter den Zement bilden.)

Das ist alles normal. Normalerweise ist zwischen den Platten gerade genug Platz, damit die Ausdehnung (bei heißem Wetter) und Kontraktion (bei kälterem Wetter) vom durchschnittlichen Fahrer völlig unbemerkt vergeht. Aber wenn es für die Jahreszeit ungewöhnlich heiß wird, geht einigen dieser Betonplatten die Bewegungsfreiheit aus, besonders wenn Sand oder andere Ablagerungen in die Risse zwischen den Platten geraten sind.

„Wenn es wirklich, wirklich ungewöhnlich heiß wird, wie schon lange nicht mehr so ​​heiß, dehnt es sich so stark aus, dass es in die angrenzende Platte läuft. Da ist kein Platz mehr zum Ausdehnen, sie drücken sich einfach gegeneinander und dann springen sie auf“, sagt Münch.

Asphalt ist ein ganz anderes Tier. „Asphalt ist ein viskoelastischer Werkstoff, der temperaturabhängig ist. Je heißer es ist, desto flüssiger ist es“, sagt Münch. Wenn es heiß genug wird, können einige Asphaltstraßen weich werden oder sich wie Play-Doh verformen und Spurrillen bilden, wenn Autos und Lastwagen darüber fahren.

Sowohl Asphalt- als auch Betonstraßen können hitzebeständig gestaltet werden. „Wir wissen bereits, wie man Materialien an wärmere Orte anpasst“, sagt Münch. „Deshalb fällt Phoenix nicht auseinander – es ist dort nicht Armageddon, weil es heißer ist.“

Das Problem ist, dass bei der Planung einiger dieser Straßen im Bundesstaat Washington die Verwendung dieser Materialien oder Designtechniken übertrieben gewesen wäre – die Gegend wird normalerweise nicht so heiß wie in Phoenix , so dass es nicht nötig war, mit extremer Hitze im Hinterkopf zu bauen. Nun könnte sich dieses Kalkül ändern.

Vorbereitung auf eine Zukunft, die nicht wie die Vergangenheit aussieht

Wenn Ingenieure Straßen entwerfen, können sie sich die historischen Wetteraufzeichnungen für ein Gebiet ansehen und herausfinden, was normal ist. Wie viel Regen bekommt dieser Ort? Was sind die Extreme von Hitze oder Kälte? Wie stehen die Chancen, dass der nahegelegene Fluss in den nächsten 50 Jahren überflutet wird? All diese Informationen können darüber informieren, welche Materialien und Designs die Ingenieure auswählen. Aber vielleicht reicht es nicht mehr.

„Beim Klimawandel müsste man sich das sehr genau überlegen und sagen: ‚Soll ich wirklich etwas entwerfen, das auf Informationen aus der Vergangenheit basiert, die vielleicht nicht mehr relevant sind? Oder soll ich es nach unseren Zukunftsprojekten gestalten?‘“, sagt Muench.

Straßen halten lange, so dass es sinnvoll ist, für die Zukunft zu bauen. Ingenieure können Klimamodelle verwenden, um vorherzusagen, wie sich die Dinge im Laufe der Zeit ändern könnten, und auf eine Zukunft bauen, die heißer, feuchter oder trockener ist als alles, was in den Wetteraufzeichnungen der Vergangenheit zu sehen war.

Selbst Straßen, die auf Grundlage dieser Modelle entwickelt wurden, werden nicht perfekt sein. „Man kann nicht für alles designen. Manche Dinge machen einfach deine Infrastruktur kaputt“, sagt Münch. Wenn ein gewaltiger Sturm, ein Erdbeben oder eine andere Katastrophe eintritt, werden einige Dinge kaputt gehen, egal wie gut sie konstruiert sind. An diesem Punkt, sagt Münch, stelle sich die Frage, wie man sich schnell davon erholt. Dies erfordert unterschiedliche Ressourcen und Planungen, wie z. B. sicherzustellen, dass Materialien verfügbar sind und Mitarbeiter geschult werden, um sofort zu reagieren. Diese Notfallpläne sind bei größeren Katastrophen von entscheidender Bedeutung, damit eine Gemeinschaft im schlimmsten Fall bereit ist, sich ihm zu stellen.

„Man kann nicht für alles entwerfen. Manche Dinge zerstören einfach deine Infrastruktur.“

Bauen für die Zukunft und Vorbereitung auf zukünftige Notfälle sind möglich. Wir haben die Informationen und die Technologie, um dies zu ermöglichen. Die größere Frage, sagt Muench, sei, ob die Menschen bereit seien, Geld und Ressourcen in eine Infrastruktur zu investieren, die den kommenden Stürmen im wörtlichen wie im übertragenen Sinne standhält. „Ich hoffe irgendwie, dass wir diese Brücke überqueren – kein Wortspiel beabsichtigt – dorthin, wo wir vielleicht bereit sind, ein wenig Mühe, Zeit und Geld für diese Art von Dingen aufzugeben“, sagt Muench.

Wie es aussieht, haben viele Verkehrsabteilungen im ganzen Land mit schrumpfenden Budgets zu kämpfen, während sie versuchen, die alternde Infrastruktur zusammenzuhalten, die für ein anderes Klima gebaut wurde. Zukünftige Planung ist wichtig, tritt aber oft in den Hintergrund, wenn es um unmittelbarere Probleme geht, wie z. B. die Pflege von hitzebelasteten Straßen, wenn sie knicken. Die Crews gehen raus, reparieren die Betonplatten oder den Asphalt und bringen den Verkehr wieder zum Fließen. Es ist keine dauerhafte Lösung.

“Man wartet einfach, bis etwas kaputt geht und repariert es dann, wenn es kaputt geht”, sagt Muench. „Die größere Lösung besteht darin, der Kurve einen Schritt voraus zu sein und darüber nachzudenken, was in der Zukunft kommt.“