Почему мост в США быстро обрушился, когда в него врезался грузовой поезд

Конструкция моста Фрэнсиса Скотта Ки, спроектированная в 1970-х годах, возможно, оказалась недостаточно прочной, чтобы защитить его от удара большого контейнеровоза.

26 марта гигантское грузовое судно врезалось в мост Фрэнсиса Скотта Ки в Балтиморе, штат Мэриленд, в результате чего несколько человек пропали без вести и был причинён серьёзный экономический и социальный ущерб. По данным Independent , столкновение вызывает множество вопросов, в том числе, почему судно напрямую врезалось в мост и почему мост обрушился так быстро после аварии. Эксперты говорят, что пока ещё рано точно говорить о том, что произошло во время столкновения и последующего обрушения. Однако они подчёркивают, что мосты такого типа особенно надёжно построены и имеют такую защиту от столкновений, и что сила, необходимая для обрушения моста, огромна.

В прошлом мосты рушились после столкновений с кораблями. По данным Тоби Моттрама, исследователя из Уорикского университета, с 1960 по 2015 год произошло 35 крупных обрушений мостов после столкновений с кораблями. Этот реальный риск побудил к строительству современных мостов, устойчивых к столкновениям. Инженеры разработали ряд требований и мер безопасности для обеспечения устойчивости мостов 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 научный сотрудник Королевской инженерной академии. «Это может быть структурная защита, например, установка стальных конструкций на морском дне для остановки или изменения курса судов. Или же это могут быть 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 возможного удара по опорам. 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 основными факторами, определяющими силу удара. Направление удара также является важным фактором, рассчитываемым на основе расположения полосы движения.

В случае с мостом Фрэнсиса Скотта Ки, проект моста 1970-х годов, возможно, не учитывал колоссальные размеры и мощь современных судов. Грузовое судно «Дали», врезавшееся в мост, было огромным — 1000 футов в длину и 160 футов в ширину — перевозившее огромный груз и двигавшееся с неизвестной скоростью. Моттрам говорит, что вполне возможно, что опоры моста не были рассчитаны на столкновение с современным судном такого масштаба, поскольку такие суда, как «Дали», в то время не проходили через гавань Балтимора. Хотя мост Балтимор-Ки соответствовал стандартам безопасности и нормам проектирования в 1970-х годах, он мог не иметь достаточной защиты, чтобы выдерживать движение 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 полностью разрушился. 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 превышает расчётную нагрузку на длинные конические бетонные опоры, поддерживающие ферменную конструкцию. Как только опоры разрушаются, вся ферменная конструкция очень быстро разрушается, 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 не может выдержать новую нагрузку сверху. В данном случае обрушение опоры привело к выпучиванию и падению неподдерживаемой части фермы. Поскольку ферма неразрезная, нагрузка перераспределяется. Ферма вращается вокруг оставшейся опоры подобно качелям, временно поднимая 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