Мосты можно защитить от столкновений судов – эксперт по конструкциям при стихийных бедствиях объясняет, как

Контейнеровоз «Дали» с обрушившимся мостом Фрэнсиса Скотта Ки 28 марта 2024 года в Балтиморе (Фото: Береговая охрана США)

MV Dali, грузовое судно длиной 984 фута и водоизмещением 100 000 тонн, врезалось в мост Фрэнсиса Скотта Ки при выходе из гавани Балтимора 26 марта 2024 года, в результате чего часть моста обрушилась.

В интервью инженер-строитель Мичиганского университета Шериф Эль-Тавиль объяснил, как часто корабли сталкиваются с мостами, что можно сделать, чтобы защитить мосты от столкновений, и как аналогичная катастрофа во Флориде в 1980 году – всего через три года после открытия моста Ки – изменил способ строительства мостов.

Это не первый раз, когда корабль разрушает мост. Какова история столкновений кораблей с мостиками?

Это чрезвычайно редкое событие. Насколько мне известно, за последние 65 лет было зарегистрировано около 40 событий, связанных с подобным повреждением моста, нанесенным кораблем. Так что, похоже, они происходят в среднем примерно раз в полтора-два года по всему миру. Если учесть, что в мире существуют миллионы мостов – и большинство из них пересекают водные пути – можно себе представить, насколько это редкость.

Самым влиятельным случаем стало столкновение на мосту Саншайн Скайвей в 1980 году во Флориде, которое побудило федеральное правительство принять меры по разработке руководящих принципов проектирования мостов на случай столкновения судов. К началу 1990-х годов эти положения были разработаны и включены в нормы проектирования мостов, спецификации AASHTO. Американская ассоциация государственных чиновников, занимающихся шоссейными дорогами и транспортом, разрабатывает нормы проектирования, которым должен соответствовать каждый мост в Соединенных Штатах.

Чем катастрофа на мосту Саншайн Скайвей отличалась от предыдущих столкновений на мостах?

Были жертвы. Тот факт, что авария может обрушить мост, как и в ситуации в Балтиморе, вызвал беспокойство: можем ли мы что-нибудь с этим сделать? И этим чем-то были те спецификации, которые вышли и в конечном итоге были включены в национальный проектный документ.

В этих спецификациях говорится, что вы либо проектируете мост с учетом силы удара, которую может оказать корабль, либо вы должны защитить мост от этой силы удара. Поэтому у вас должна быть защитная система. Вот почему я был удивлен, что вокруг этого моста не было защитной системы, какого-то барьера. Я не изучал конструктивные планы этого моста. Все, что я мог видеть, это фотографии, опубликованные в Интернете, но если бы защитные системы были там, они были бы очень заметны и узнаваемы.

Что в настоящее время требуется для строительства новых мостов и достаточно ли этого для обслуживания современных огромных грузовых судов?

Основываясь на опубликованных данных о скорости и весе «М.В. Дали», я подсчитал, что сила удара составила около 30 миллионов фунтов. Это огромная сила, и вам нужна массивная конструкция, чтобы противостоять такой силе. Но это выполнимо, если у вас огромный пирс. Это может повлиять на дизайн моста и на то, как он может выглядеть. Скорее всего, это не мог быть ферменный мост. Это может быть вантовый мост с очень большой башней, способной выдержать такую нагрузку.

Если вы не можете спроектировать такую нагрузку, вам придется рассмотреть другие альтернативы. И это то, что говорят характеристики. Они очень ясно об этом говорят. Альтернативой может быть строительство острова вокруг пирса или каменной стены, или установка дельфинов – отдельных структур, установленных в русле реки – рядом с ним, или установка кранцев, которые поглощают энергию, чтобы корабль не приближался так быстро. . Все это способы смягчить последствия.

Инженеры проектируют конструкции – и мосты не являются исключением – с определенной вероятностью отказа, потому что, если бы мы этого не сделали, стоимость была бы непомерно высокой. Теоретически можно построить структуру, которая никогда не выйдет из строя, но вам придется вложить в нее бесконечные деньги. Для критического моста такого типа мы считаем приемлемым шанс разрушения 1 на 10 000 лет.

Основываясь на опубликованной информации, я попытался вычислить, какова будет вероятность этого события, и она оказалась равна 1 на 100 000 лет или около того. Корабль направился прямо к уязвимому пирсу. Было просто шокирующе видеть такое редкое событие.

Власти моста, должно быть, подумали о его защите, и низкая вероятность этого должна была сыграть роль в том, будут ли они вкладывать средства в защитные меры или нет. Потому что любой тип строительства в воде или на воде стоит очень дорого.

Возможно ли защитить старые мосты?

Я так думаю. Для некоторых из них это может быть менее технологично, как идея острова. И, возможно, в нем могли бы использоваться камни или бетонные детали, которые вообще не позволили бы кораблю достичь причала.

Это был массивный корабль с расширяющимся носом. Нижняя часть корабля, выходящая за пределы носовой части, я полагаю, ударилась о систему фундамента, но носовая часть достигла причала. Пирс имел форму буквы А, поэтому носовая часть моста сломала одну сторону буквы А. Другая сторона не выдержала веса моста, и весь мост рухнул. Если кто-то выбьет вас из-под ног, вы просто упадете. Именно это и произошло.

Сколько мостов уязвимо для столкновений кораблей?

Я не знаю количества, но я знаю, что мосты этой категории, имеющие большие пролеты, такие крупные мосты, как этот, вероятно, составляют менее 0,1% мостов в США. И некоторые из них не обязательно пересекают водные пути. , так что это подмножество, которое составляет еще меньший процент. Так что это редкое событие, происходящее с редким мостом.

Грузовые суда становятся больше, и нужно ли это учитывать при защите мостов?

Я ожидаю этого, потому что существует эффект масштаба. Более крупные корабли будут дешевле перевозить товары. Но я не могу себе представить, чтобы проектировщик этого моста 50 лет назад или около того мог подумать, что корабль такого размера может столкнуться с мостом. Я уверен, что они предприняли бы шаги для решения этой проблемы. Это просто не приходило им в голову.

Если бы этот мост был спроектирован в соответствии с нынешними спецификациями, я уверен, что он бы сохранился. Есть две причины, по которым корабль может создавать такую силу: он движется слишком быстро или слишком тяжелый. И эти два фактора учитываются при определении силы удара, на которую мы рассчитываем. Итак, если мы примем это во внимание, то более крупный корабль — да, это более крупная сила, и мы будем проектировать его с учетом этого.

Но давайте перенесемся еще на 50 лет вперед и представим, что у вас появляется гораздо больший корабль. В то время мосты будут спроектированы для меньших кораблей, и вы снова столкнетесь с той же проблемой. Трудно предсказать, насколько масштабными будут эти вещи. Вы можете проектировать существующие корабли, но по мере их развития трудно предсказать будущее на многие годы вперед.

Есть ли другие выводы из этой катастрофы?

Утрата этого моста, помимо трагической гибели людей, будет ощущаться в течение многих месяцев, если не лет. Заменить мост такого масштаба и такого пролета – непростая задача. Это то, что потребует тщательного планирования и большого количества ресурсов, чтобы снова вернуться туда, где мы были раньше.

(Источник: Разговор )