Почему Американский мост быстро рухнул, когда в него врезался грузовой поезд

Конструкция моста Фрэнсиса Скотта Ки, спроектированная в 1970-х годах, может оказаться недостаточно прочной, чтобы защитить его от силы напора большого контейнеровоза.

26 марта гигантское грузовое судно врезалось в мост Фрэнсиса Скотта Ки в Балтиморе, штат Мэриленд, в результате чего многие люди пропали без вести и был нанесен серьезный экономический и социальный ущерб. По данным Independent , столкновение вызывает множество вопросов, в том числе о причинах прямого удара судна о мост и о том, почему мост обрушился так быстро после аварии. Эксперты говорят, что пока еще рано говорить о том, что именно произошло при столкновении и последующем обрушении. Однако они подчеркивают, что мосты такого типа особенно нуждаются в такой защите от столкновений, и что для обрушения моста требуется огромная сила.

В прошлом мосты обрушались из-за столкновений с судами. По данным Тоби Моттрама, исследователя из Уорикского университета, с 1960 по 2015 год произошло 35 крупных обрушений мостов из-за столкновений с судами. Этот постоянный риск побудил к строительству современных мостов, устойчивых к столкновениям. Инженеры разработали ряд требований безопасности и решений, обеспечивающих устойчивость моста в случае столкновения.

Большие мосты, пересекающие водные пути, требуют защиты опор и устоев. Эта защита может принимать различные формы, говорит Роберт Бенаим, проектировщик мостов и аспирант Королевской инженерной академии. «Это может быть структурная защита, например, установка стальных конструкций на морском дне для остановки или изменения направления движения судов, или искусственные острова для больших судов, чтобы они не подходили близко к устоям», — говорит Бенаим.

Мост Фрэнсиса Скотта Ки относительно новый, поэтому эксперты полагают, что он был построен с учётом возможности удара по опорам моста. Опоры критически важны, поскольку любое разрушение конструкции, особенно в центре, может привести к обрушению всего моста. По словам Ли Каннингема, доцента кафедры строительной инженерии Манчестерского университета, масса и скорость поезда являются ключевыми факторами, определяющими силу удара. Также важно направление удара, которое рассчитывается на основе местоположения транспортного потока.

В случае с мостом Фрэнсиса Скотта Ки, проект моста 1970-х годов, возможно, не учитывал огромные размеры и мощь современных судов. Грузовое судно «Дали», врезавшееся в мост, было огромным — 300 метров в длину и 50 метров в ширину — перевозившим большой тоннаж груза и двигавшимся с неизвестной скоростью. Профессор Моттрам предположил, что опоры моста, возможно, не были рассчитаны на столкновение с современными судами, поскольку такие суда, как «Дали», в то время не проходили через гавань Балтимора. Хотя мост Балтимор-Ки соответствовал стандартам безопасности и нормам проектирования 1970-х годов, он, возможно, не обладал достаточной защитой для современных судов.

Однако профессор Моттрам также подчеркнул, что столкновение не удалось предотвратить не только с помощью установленных на мосту технологий. «Навигационные технологии должны были предотвратить столкновение поезда с мостом», — сказал он. По словам Моттрама, приоритетом расследования должно быть выяснение причин, по которым эти технологии не сработали на поезде.

На видеозаписи крушения поразительно, насколько быстро обрушился мост. Как только мост начал прогибаться, он рухнул полностью. Отчасти это связано с тем, что конструкция была построена как неразрезной ферменный мост из длинных стальных ферм, проходящих через три основных пролёта, а не как несколько соединительных секций у подножия моста.

Столкновение с таким крупным кораблём, как «Дали», значительно превысит расчётную нагрузку на длинные конические бетонные опоры, поддерживающие ферменную конструкцию. Как только опоры выйдут из строя, вся ферменная конструкция очень быстро разрушится, объясняет Эндрю Барр, аспирант кафедры гражданского строительства и строительства Шеффилдского университета.

«Это пример того, что инженеры называют каскадным обрушением, когда разрушение одного элемента конструкции приводит к разрушению соседнего элемента, который затем не может выдержать новую нагрузку сверху. В данном случае обрушение опоры привело к прогибу и падению неподдерживаемой части фермы. Поскольку ферма неразрезная, нагрузка перераспределяется. Ферма вращается вокруг оставшейся опоры, как качели, временно приподнимая северный пролёт, прежде чем натяжение заставит его также обрушиться. В результате вся ферма падает в воду», — сказал Барр.

Ан Кханг (по данным Independent )

Ссылка на источник