A mudança climática está afetando o solo e a fundação de prédios urbanos

Há uma ameaça silenciosa abaixo de grandes cidades do mundo — e os prédios construídos nelas não foram projetados para lidar com isso.

Um estudo realizado por pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, aborda a relação entre a mudança climática e a mudança no solo de áreas urbanas. Trata-se da primeira pesquisa a quantificar deformações no solo causadas por ilhas de calor abaixo da superfície e o efeito disso na infraestrutura civil.

A análise foi publicada no periódico Communications Engineering nesta terça-feira (11) e aponta que, conforme o solo esquenta, ele também se deforma. Esse fenômeno faz com que a fundação de prédios e o solo ao redor se mova bastante; e, por conta das expansões e contrações, ela pode chegar a rachar. Isso afeta a durabilidade e a performance operacional da estrutura desses imóveis a longo prazo.

Para os pesquisadores, vários prédios já devem ter tido problemas e outros terão ainda mais por conta do aumento das temperaturas esperado nos próximos anos. “A mudança climática do subsolo é uma ameaça silenciosa”, diz Alessandro Rotta Loria, engenheiro e pesquisador da Universidade Northwestern e líder do estudo, em comunicado. “O solo está ficando deformado como consequência das variações de temperatura, e nenhuma estrutura ou infraestrutura civil existente foi projetada para resistir a essas variações.”

Loria aponta que esse fenômeno não chega a ser perigoso para a segurança das pessoas, mas afetará operações normais dos sistemas de fundação e a infraestrutura no geral.

Mudança climática (no subsolo)

Em muitas áreas urbanas ao redor do mundo, o calor continua a se difundir dos prédios e transportes subterrâneos, aumentando a temperatura do solo rapidamente. Pesquisas anteriores sobre o assunto indicam que as superfícies de grandes cidades esquentam entre 0,1 e 2,5ºC por década.

Chamado de mudança climática do subsolo, esse fenômeno tem causado problemas ecológicos, como a contaminação da água do solo, e de saúde, incluindo asma e ataques cardíacos.

“No geral, as cidades são mais quentes que as áreas rurais porque os materiais de construção às vezes prendem o calor derivado da atividade humana e da radiação solar para depois o liberá-lo na atmosfera. Esse processo tem sido estudado por décadas. Agora, estamos investigando seu equivalente no subsolo que, em sua maioria, é conduzido por atividade humana.”

Ao longo dos últimos anos, Alessandro Rotta Loria e sua equipe instalaram uma rede sem fio de mais de 150 sensores de temperatura na superfície e no subsolo da região central de Chicago, nos Estados Unidos, incluindo locais como porões de prédios, túneis de metrô e estacionamentos. Para comparação, os pesquisadores também instalaram os dispositivos numa área verde longe de prédios e sistemas de transporte de subsolo.

Sensor de calor instalado pelos pesquisadores em Chicago — Foto: Northwestern University

Os dados coletados mostram que as temperaturas do subsolo da região chegam a ser 10ºC mais quentes que as da área verde. A temperatura do ar do subsolo pode chegar a 25ºC. Quando o calor se espalha pelo solo, ele pressiona os materiais, que se expandem e contraem com as mudanças de temperatura.

Simulação

A partir dos dados coletados por anos, a equipe construiu um modelo de computador 3D para simular como as temperaturas têm evoluído desde 1951 – ano em que os túneis de metrô de Chicago ficaram prontos – até hoje. Os pesquisadores conseguiram ainda usar a simulação para prever o clima até o ano 2051.

As simulações mostraram que as temperaturas mais altas podem fazer com que o solo inche e se expanda em até 12 milímetros. Esse aumento pode ainda fazer com que o solo se contraia e caia abaixo do peso de um prédio em até 8 milímetros. Vale ressaltar que, apesar de parecerem medidas pequenas ao olho humano, a variação é mais do que muitos componentes e sistemas de fundação conseguem aguentar sem prejudicar condições operacionais.

Área cuja temperatura foi analisada pela equipe da Universide Northwestern — Foto: Alessandro Rotta Loria/Northwestern University

“Não é como se o prédio fosse colapsar do nada. As coisas vão acontecendo lentamente. As consequências para a operacionalidade das estruturas e infraestruturas pode ser ruim, mas vai demorar até que consigamos vê-las. É provável que a mudança climática do subsolo já tenha causado rachaduras e assentamentos excessivos da fundação que não associamos a esse fenômeno porque não estávamos cientes dele”, pontua Loria.

Os especialistas acreditam que, no futuro, as estratégias de planejamento deveriam integrar tecnologias geotermais para coletar o calor e redistribui-lo para prédios com espaço para aquecimento. “O que não queremos é usar tecnologias para resfriar ativamente estruturas subterrâneas, porque isso consome energia. Mas, atualmente, há uma infinidade de soluções que podem ser implementadas”, complementa Loria.

Por Galileu