Waarom de Amerikaanse brug snel instortte toen een goederentrein ertegenaan botste

Het ontwerp van de Francis Scott Key Bridge uit de jaren 70 is mogelijk niet sterk genoeg om bescherming te bieden tegen de kracht van een groot containerschip.

Een gigantisch vrachtschip botste op 26 maart tegen de Francis Scott Key Bridge in Baltimore, Maryland. Hierbij raakten veel mensen vermist en ontstonden grote economische en sociale gevolgen. Er zijn veel vragen over de aanvaring, waaronder waarom het schip de brug direct raakte en waarom de brug zo snel na het ongeluk instortte, aldus de Independent . Deskundigen zeggen dat het mogelijk nog te vroeg is om precies te zeggen wat er is gebeurd bij de aanvaring en de daaropvolgende instorting. Ze benadrukken echter dat bruggen van dit type met name met dergelijke botsbeveiliging gebouwd moeten worden en dat er een enorme kracht nodig is om de brug te laten instorten.

Bruggen zijn in het verleden al eens ingestort door aanvaringen met schepen. Tussen 1960 en 2015 vonden er 35 grote bruginstortingen plaats na een aanvaring met een schip, aldus Toby Mottram, onderzoeker aan de Universiteit van Warwick. Dit alomtegenwoordige risico heeft geleid tot de bouw van moderne bruggen met botsbestendige constructies. Ingenieurs hebben een reeks veiligheidseisen en -oplossingen ontwikkeld om de stabiliteit van de brug bij een aanvaring te garanderen.

Grote bruggen over waterwegen vereisen bescherming van hun pijlers en steunpunten. Deze bescherming kan vele vormen aannemen, zegt Robert Benaim, bruggenontwerper en promovendus aan de Royal Academy of Engineering. "Het kan structurele bescherming zijn, zoals het plaatsen van stalen constructies op de zeebodem om schepen tegen te houden of om te leiden, of het kunnen kunstmatige eilanden zijn voor grote schepen, zodat ze nooit in de buurt van de pijlers komen", zegt Benaim.

De Francis Scott Key Bridge is relatief modern, dus experts denken dat deze gebouwd is met de verwachting dat de pijlers van de brug geraakt zouden kunnen worden. De pijlers zijn kritiek omdat een eventueel constructief falen daar, met name in het midden, de hele brug zou kunnen doen instorten. Volgens Lee Cunningham, universitair hoofddocent bouwkunde aan de Universiteit van Manchester, zijn de massa en snelheid van de trein doorslaggevende factoren bij het bepalen van de omvang van de impact. Ook de richting van de impact is van belang, berekend op basis van de locatie van het verkeer.

In het geval van de Francis Scott Key Bridge heeft het ontwerp van de brug uit de jaren 70 mogelijk geen rekening gehouden met de enorme omvang en kracht van moderne schepen. Het vrachtschip dat de brug aanreed, de Dali, was enorm – 300 meter lang en 49 meter breed – met een grote lading en een onbekende snelheid. Professor Mottram zei dat het mogelijk is dat de pijlers van de brug niet ontworpen waren om de omvang van een moderne scheepsbotsing te weerstaan, aangezien schepen zoals de Dali destijds niet door de haven van Baltimore voeren. Hoewel de Baltimore Key Bridge voldeed aan de veiligheidsnormen en ontwerpvoorschriften van de jaren 70, beschikte hij mogelijk niet over de bescherming om de huidige scheepsbewegingen te verwerken.

Professor Mottram benadrukte echter ook dat niet alleen de technologie op de brug de botsing had kunnen voorkomen. "De navigatietechnologie had moeten voorkomen dat de trein de brug raakte", zei hij. Volgens Mottram zou de prioriteit van het onderzoek moeten liggen bij het achterhalen waarom de technologie op de trein niet werkte.

Wat opvalt aan de video van de crash is hoe snel de brug instortte. Zodra de brug begon te knikken, stortte hij volledig in. Dit komt deels doordat de constructie is gebouwd als een doorlopende vakwerkbrug, gemaakt van lange stalen spanten die over drie hoofdoverspanningen lopen, in plaats van meerdere verbindingsstukken aan de voet van de brug.

Een aanvaring met een groot schip zoals de Dali zou de ontwerpbelasting voor de lange, taps toelopende betonnen pijlers die de vakwerkconstructie ondersteunen, ver overschrijden. Zodra de pijlers het begeven, zou de hele vakwerkconstructie zeer snel instorten, legt Andrew Barr uit, promovendus aan de faculteit Civiele Techniek en Bouwkunde van de Universiteit van Sheffield.

"Dit is een voorbeeld van wat ingenieurs een cascade-instorting noemen, waarbij het falen van één constructie-element leidt tot het falen van het aangrenzende element, dat vervolgens de nieuwe belasting erboven niet kan dragen. In dit geval zorgde de instorting van de pijler ervoor dat het niet-ondersteunde deel van de spant kromtrok en omviel. Omdat het een doorlopende spant is, wordt de belasting herverdeeld. De spant draait rond de resterende pijler als een wip, waardoor de noordelijke overspanning tijdelijk wordt opgetild voordat de spanning ook deze doet instorten. Als gevolg hiervan stort de hele spant in het water," aldus Barr.

An Khang (volgens Independent )

Bronlink