Данный материал является переводом оригинальной статьи, размещённой на сайте The Conversation.
Когда контейнеровоз MV Dali длиной 300 метров и массой около 100 тыс. тонн потерял ход и врезался в одну из опор моста Фрэнсиса Скотта Ки в Балтиморе, США, мост просто взял и в считанные секунды рухнул. Предполагается, что в результате этого невероятно неприятного инцидента погибло шесть человек, кроме того, ещё несколько получили ранения, а город и регион ожидают многомесячные логистические кошмары из-за прекращения существования важнейшего транспортного сообщения.
Это было шокирующее событие не только для публики, но и для таких инженеров-мостостроителей вроде меня. Мы прилагаем все усилия, чтобы обеспечить безопасность мостов, при этом в целом вероятность получить травму или что ещё хуже при обрушении моста по-прежнему остаётся даже ниже, чем вероятность быть поражённым молнией.
Однако кадры из Балтимора напоминают о том, что безопасность нельзя считать чем-то само собой разумеющимся. Нам при любых обстоятельствах следует сохранять бдительность.
Так почему же этот мост рухнул? И, что не менее важно, как мы можем сделать другие мосты более безопасными и защитить их от таких обрушений?
Мост 20-го века повстречался с судном 21-го века
Мост Фрэнсиса Скотта Ки был построен в середине 1970-х и открыт в 1977 году. Основная конструкция над навигационным каналом представляет (скорее, представляла) собой «непрерывный фермовый мост» из трёх секций или пролётов.
Мост опирается (уже опирался) на четыре опоры, две из которых расположены по обе стороны проходной водной артерии. Именно эти два опорных столба критически важно и было защищать от столкновений с судами.
В действительности там было два слоя защиты: так называемая бетонная конструкция «дельфин», сделанная из бетона, и фендер. Дельфины находятся в воде примерно в 100 метрах вверх и вниз по течению от опор. Они предназначены для того, чтобы быть принесёнными в жертву в случае сбившегося с курса плавательного средства, поглощая его энергию и деформируясь в процессе, но удерживая судно от столкновения с самим мостом.
Фендер — последний уровень защиты. Это конструкция из дерева и железобетона, расположенная вокруг основных опор. Опять же, он предназначен для поглощения энергии любого удара.
Фендеры не предназначены для поглощения ударов очень больших судов. И поэтому, когда MV Dali весом более 100 тыс. тонн преодолел защиту в виде дельфинов, он оказался слишком массивным, чтобы его выдержал фендер.
На видеозаписях видно, как незадолго до обрушения моста появилось облако пыли, появившееся непосредственно перед обрушением моста, которое вполне могло быть результатом разрушения фендера, распавшегося при столкновении с кораблём.
Как только массивный корабль преодолел и дельфина, и фендер, опора — одна из четырёх основных опор моста — просто оказалась неспособна выдержать удар. Учитывая размер судна и его вероятную скорость около 8 узлов (15 километров в час), сила удара приблизительно составила около 20 тысяч тонн.
Мосты становятся безопаснее
Стоит отметить, что это не первый случай, когда корабль столкнулся с мостом Фрэнсиса Скотта. В 1980 году произошло ещё одно столкновение, в результате которого крыло было настолько сильно повреждено, что его пришлось заменить.
Согласно отчёту Всемирной ассоциации водного транспорта за 2018 год, в период с 1960 по 2015 год в результате столкновений произошло 35 крупных обрушений мостов, приведших к человеческим жертвам. Столкновения судов с мостами в 1970-х и начале 1980-х годов привели к значительному усовершенствованию правил проектирования защиты мостов от ударов.
Дальнейшие столкновения в 1970-х и начале 1980-х годов привели к значительному улучшению правил проектирования для защиты от ударов.
Руководство Международной ассоциации мостов и структурного проектирования по столкновению судов с мостами, опубликованное в 1993 году, а также Руководство Американской ассоциации государственных чиновников по шоссейным дорогам и транспорту и комментарии к проектированию автомобильных мостов на случай столкновения судов (1991 год) изменили способ проектирования мостов.
В Австралии Австралийский стандарт проектирования мостов (опубликованный в 2017 году) требует от проектировщиков подумать о самом большом судне, которое может появиться в ближайшие 100 лет, и о том, что произойдёт, если оно на полной скорости направится к какой-либо опоре моста. Проектировщикам необходимо учитывать последствия как лобовых столкновений, так и боковых скользящих ударов. В результате многие новые мосты защищают свои опоры целыми искусственными островами.
Конечно, эти усовершенствования появились слишком поздно, чтобы повлиять на дизайн самого моста Фрэнсиса Скотта Ки.
Уроки, извлечённые из катастрофы
Итак, какие уроки можно извлечь на этом раннем этапе?
Во-первых, очевидно, что меры защиты, принятые на этом мосту, оказались недостаточными для того, чтобы выдержать удар от корабля. Сегодняшние грузовые суда намного больше, чем корабли 1970-х годов, и вполне вероятно, что мост Фрэнсиса Скотта Ки не был спроектирован с учётом подобных столкновений.
Итак, один из уроков заключается в том, что нам нужно учитывать, как меняются суда, курсирующие возле наших мостов. Это означает, что мы не можем просто так принять конструкцию в том виде, в каком она была построена, а должны обеспечить, чтобы меры защиты вокруг наших мостов развивались вместе с кораблями вокруг них.
Во-вторых, и в более общем плане, мы должны при управлении нашими мостами сохранять бдительность. Ранее я писал о текущем уровне безопасности австралийских мостов, а также о том, как мы можем улучшить ситуацию.
Это трагическое событие только подчёркивает необходимость дополнительных расходов на поддержание нашей устаревшей инфраструктуры. Это единственный способ обеспечить её безопасность и функциональность в соответствии с требованиями, которые мы предъявляем к ней сегодня.
