เหตุใดสะพานอเมริกันจึงพังทลายลงอย่างรวดเร็วเมื่อรถไฟบรรทุกสินค้าชน

การออกแบบสะพานฟรานซิส สก็อตต์ คีย์ในยุค 1970 อาจไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะปกป้องสะพานจากแรงของเรือขนส่งตู้คอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่ได้

เรือบรรทุกสินค้าขนาดยักษ์ชนเข้ากับสะพานฟรานซิส สก็อตต์ คีย์ ในเมืองบัลติมอร์ รัฐแมริแลนด์ เมื่อวันที่ 26 มีนาคม ส่งผลให้มีผู้สูญหายจำนวนมาก และส่งผลกระทบ ทางเศรษฐกิจ และสังคมอย่างรุนแรง หนังสือพิมพ์ อินดิเพนเดนท์ รายงานว่า มีคำถามมากมายเกี่ยวกับการชนกันครั้งนี้ รวมถึงสาเหตุที่เรือชนเข้ากับสะพานโดยตรง และสาเหตุที่สะพานถล่มอย่างรวดเร็วหลังจากเกิดอุบัติเหตุ ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าอาจยังเร็วเกินไปที่จะระบุสาเหตุที่แท้จริงของการชนและการถล่มที่ตามมา อย่างไรก็ตาม พวกเขาย้ำว่าสะพานประเภทนี้จำเป็นต้องสร้างด้วยอุปกรณ์ป้องกันการชน และแรงมหาศาลที่จำเป็นต่อการทำให้สะพานถล่ม

สะพานเคยพังถล่มเนื่องจากการชนกันของเรือมาแล้วหลายครั้ง โทบี้ มอทแทรม นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอร์วิก ระบุว่า ระหว่างปี พ.ศ. 2503 ถึง พ.ศ. 2558 มีสะพานพังถล่มครั้งใหญ่ถึง 35 ครั้งหลังจากถูกเรือชน ความเสี่ยงที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องนี้เองที่กระตุ้นให้เกิดการสร้างสะพานสมัยใหม่ที่ทนทานต่อการชน วิศวกรได้พัฒนาข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและแนวทางแก้ไขต่างๆ ขึ้นมากมาย เพื่อให้มั่นใจว่าสะพานจะมีเสถียรภาพในกรณีที่เกิดการชนกัน

สะพานขนาดใหญ่ที่ทอดข้ามทางน้ำจำเป็นต้องมีการป้องกันเสาและส่วนรองรับ โรเบิร์ต เบนาอิม ผู้ออกแบบสะพานและนักศึกษาปริญญาเอกที่ราชบัณฑิตยสถานวิศวกรรมศาสตร์ กล่าวว่า การป้องกันนี้สามารถทำได้หลายรูปแบบ “อาจเป็นการป้องกันเชิงโครงสร้าง เช่น การเสริมโครงสร้างเหล็กลงบนพื้นทะเลเพื่อหยุดหรือเปลี่ยนเส้นทางเรือ หรืออาจเป็นการสร้างเกาะเทียมสำหรับเรือขนาดใหญ่ เพื่อไม่ให้เรือเข้าใกล้เสา” เบนาอิมกล่าว

สะพานฟรานซิส สก็อตต์ คีย์ เป็นสะพานที่ค่อนข้างทันสมัย ผู้เชี่ยวชาญจึงเชื่อว่าสร้างขึ้นโดยคาดการณ์ว่าเสาของสะพานอาจถูกกระแทก เสาเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากความล้มเหลวของโครงสร้างใดๆ ในบริเวณนั้น โดยเฉพาะบริเวณกึ่งกลางสะพาน อาจทำให้สะพานพังทลายลงได้ ลี คันนิงแฮม รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโครงสร้าง มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ กล่าวว่า มวลและความเร็วของรถไฟเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดขนาดของการชน ทิศทางการชนก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยคำนวณจากตำแหน่งของการจราจร

ในกรณีของสะพานฟรานซิส สก็อตต์ คีย์ การออกแบบสะพานในช่วงทศวรรษ 1970 อาจไม่ได้คำนึงถึงขนาดและกำลังมหาศาลของเรือในปัจจุบัน เรือบรรทุกสินค้าที่พุ่งชนสะพาน ซึ่งมีชื่อว่าดาลี มีขนาดใหญ่มาก ยาว 1,000 ฟุต กว้าง 160 ฟุต บรรทุกสินค้าได้มหาศาล และเดินทางด้วยความเร็วที่ไม่มีใครทราบแน่ชัด ศาสตราจารย์มอทแทรมกล่าวว่า เป็นไปได้ว่าเสาของสะพานไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อให้ทนทานต่อการชนกันของเรือในยุคปัจจุบัน เนื่องจากเรืออย่างดาลีไม่ได้แล่นผ่านท่าเรือบัลติมอร์ในขณะนั้น แม้ว่าสะพานบัลติมอร์คีย์จะผ่านมาตรฐานความปลอดภัยและข้อบังคับการออกแบบในช่วงทศวรรษ 1970 แต่ก็อาจไม่มีการป้องกันเพียงพอที่จะรองรับการเคลื่อนที่ของเรือในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ศาสตราจารย์มอททรัมยังเน้นย้ำว่าไม่ใช่แค่เทคโนโลยีบนสะพานเท่านั้นที่ล้มเหลวในการป้องกันการชน “เทคโนโลยีนำทางควรป้องกันไม่ให้รถไฟชนสะพาน” เขากล่าว มอททรัมกล่าวว่า สิ่งสำคัญที่สุดของการสืบสวนคือการชี้แจงว่าเหตุใดเทคโนโลยีจึงไม่ทำงานบนรถไฟ

สิ่งที่น่าทึ่งเกี่ยวกับวิดีโอเหตุการณ์สะพานถล่มคือความรวดเร็วในการพังทลายของสะพาน ทันทีที่สะพานเริ่มบิดตัว สะพานก็พังทลายลงอย่างสิ้นเชิง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะโครงสร้างสะพานถูกสร้างเป็นสะพานโครงถักต่อเนื่อง ทำจากโครงถักเหล็กยาวพาดผ่านช่วงหลักสามช่วง แทนที่จะสร้างเป็นสะพานเชื่อมหลายช่วงที่เชิงสะพาน

การชนกับเรือขนาดใหญ่อย่างเรือดาลีจะรับน้ำหนักเกินกว่าน้ำหนักที่ออกแบบไว้สำหรับเสาคอนกรีตทรงเรียวยาวที่รองรับโครงถัก แอนดรูว์ บาร์ นักศึกษาปริญญาเอกภาควิชาวิศวกรรมโยธาและโครงสร้าง มหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์ อธิบายว่า เมื่อเสาคอนกรีตหัก โครงสร้างโครงถักทั้งหมดจะพังทลายลงอย่างรวดเร็ว

นี่คือตัวอย่างของสิ่งที่วิศวกรเรียกว่าการพังทลายแบบเรียงซ้อน (cascading collapse) ซึ่งความล้มเหลวของชิ้นส่วนโครงสร้างชิ้นหนึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของชิ้นส่วนข้างเคียง ซึ่งต่อมาไม่สามารถรองรับน้ำหนักใหม่ที่อยู่ด้านบนได้ ในกรณีนี้ การพังทลายของเสาทำให้ส่วนที่ไม่ได้รับการรองรับของโครงถัก (truss) โก่งงอและร่วงหล่น เนื่องจากเป็นโครงถักที่ต่อเนื่องกัน น้ำหนักจึงถูกกระจายใหม่ โครงถักจะหมุนรอบเสาที่เหลือเหมือนกระดานหก ยกช่วงเหนือขึ้นชั่วคราวก่อนที่แรงดึงจะทำให้โครงถักพังทลายลงเช่นกัน ส่งผลให้โครงถักทั้งหมดพังทลายลงไปในน้ำ” บาร์กล่าว

อัน คัง (อ้างอิงจากอิน ดิเพนเดนท์ )

ลิงค์ที่มา