Οι γέφυρες μπορούν να προστατεύονται από συγκρούσεις πλοίων – Ένας ειδικός σε κατασκευές σε καταστροφές εξηγεί πώς

Το Containership Dali εμφανίζεται με τη γέφυρα Francis Scott Key που έχει καταρρεύσει στις 28 Μαρτίου 2024, στη Βαλτιμόρη (Φωτογραφία: Ακτοφυλακή των ΗΠΑ)

Το MV Dali, ένα φορτηγό πλοίο 984 ποδιών, 100.000 τόνων, χτύπησε στη γέφυρα Francis Scott Key όταν έφευγε από το λιμάνι της Βαλτιμόρης στις 26 Μαρτίου 2024, προκαλώντας την κατάρρευση τμήματος της γέφυρας.

Σε μια συνέντευξη, ο πολιτικός μηχανικός του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, Sherif El-Tawil εξήγησε πόσο συχνά τα πλοία συγκρούονται με γέφυρες, τι μπορεί να γίνει για να προστατευθούν οι γέφυρες από συγκρούσεις και πώς μια παρόμοια καταστροφή στη Φλόριντα το 1980 – μόλις τρία χρόνια μετά το άνοιγμα της γέφυρας Key – άλλαξε τον τρόπο κατασκευής των γεφυρών.

Δεν είναι η πρώτη φορά που ένα πλοίο βγάζει γέφυρα. Ποια είναι η ιστορία των συγκρούσεων πλοίου-γέφυρας;

Αυτό είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο γεγονός. Από όσο γνωρίζω, υπάρχουν περίπου 40 καταγεγραμμένα γεγονότα τα τελευταία 65 χρόνια που αφορούσαν παρόμοιου τύπου ζημιά σε μια γέφυρα που προκλήθηκε από ένα πλοίο. Έτσι, φαίνεται να εμφανίζονται κατά μέσο όρο περίπου μία φορά κάθε ενάμιση έως δύο χρόνια σε όλο τον κόσμο. Αν σκεφτείτε ότι υπάρχουν εκατομμύρια γέφυρες σε όλο τον κόσμο – και οι περισσότερες από αυτές διασχίζουν πλωτές οδούς – μπορείτε να φανταστείτε πόσο σπάνιο είναι αυτό.

Η πιο σημαντική περίπτωση ήταν η σύγκρουση της γέφυρας Sunshine Skyway το 1980 στη Φλόριντα, η οποία ώθησε την ομοσπονδιακή κυβέρνηση να αναλάβει δράση όσον αφορά την ανάπτυξη κατευθυντήριων γραμμών για το σχεδιασμό γεφυρών για σύγκρουση πλοίων. Στις αρχές της δεκαετίας του 1990 οι διατάξεις αναπτύχθηκαν και ενσωματώθηκαν στον κώδικα σχεδιασμού της γέφυρας, τις προδιαγραφές AASHTO. Η American Association of State Highway and Transportation Official παράγει τον κώδικα σχεδιασμού με τον οποίο πρέπει να συμμορφώνεται κάθε γέφυρα στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Τι διαφορετικό είχε η καταστροφή της γέφυρας Sunshine Skyway από προηγούμενες συγκρούσεις γεφυρών;

Υπήρξαν θύματα. Το γεγονός ότι μια συντριβή θα μπορούσε να καταρρίψει μια γέφυρα, όπως ακριβώς στην κατάσταση της Βαλτιμόρης, προκάλεσε την ανησυχία: Μπορούμε να κάνουμε κάτι γι' αυτό; Και αυτό κάτι ήταν εκείνες οι προδιαγραφές που βγήκαν και τελικά ενσωματώθηκαν στο εθνικό έγγραφο σχεδιασμού.

Αυτό που λένε αυτές οι προδιαγραφές είναι ότι είτε σχεδιάζετε τη γέφυρα για τη δύναμη πρόσκρουσης που μπορεί να προσφέρει ένα πλοίο είτε πρέπει να προστατεύσετε τη γέφυρα από αυτή τη δύναμη πρόσκρουσης. Πρέπει λοιπόν να έχετε ένα σύστημα προστασίας. Γι' αυτό εξεπλάγην που αυτή η γέφυρα δεν είχε προστατευτικό σύστημα, κάποιου τύπου φράγμα, γύρω της. Δεν έχω εξετάσει τα δομικά σχέδια αυτής της γέφυρας. Το μόνο που μπορούσα να δω είναι οι φωτογραφίες που δημοσιεύτηκαν στο διαδίκτυο, αλλά τα προστατευτικά συστήματα θα ήταν πολύ ορατά και αναγνωρίσιμα αν υπήρχαν.

Τι απαιτείται επί του παρόντος για την κατασκευή νέων γεφυρών και επαρκεί για τη διαχείριση των σημερινών μαζικών φορτηγών πλοίων;

Υπολογίζω, με βάση τη δημοσιευμένη ταχύτητα και βάρος του MV Dali, ότι η δύναμη κρούσης ήταν της τάξης των 30 εκατομμυρίων λιρών. Αυτή είναι μια τεράστια δύναμη, και χρειάζεστε μια τεράστια δομή για να αντέξετε αυτό το είδος δύναμης. Αλλά είναι εφικτό αν έχετε μια τεράστια προβλήτα. Αυτό μπορεί να υπαγορεύσει τον σχεδιασμό της γέφυρας και πώς θα μπορούσε να μοιάζει. Το πιθανότερο είναι ότι δεν θα μπορούσε να είναι γέφυρα ζευκτών. Μπορεί να είναι μια καλωδιακή γέφυρα που έχει έναν πολύ μεγάλο πύργο που μπορεί να αναλάβει αυτό το φορτίο.

Εάν δεν μπορείτε να σχεδιάσετε για αυτό το φορτίο, τότε πρέπει να εξετάσετε άλλες εναλλακτικές λύσεις. Και αυτό λένε οι προδιαγραφές. Είναι πολύ ξεκάθαροι για αυτό. Και αυτές οι εναλλακτικές λύσεις θα μπορούσαν να είναι να χτίσετε ένα νησί γύρω από την προβλήτα ή ένα βράχο, ή να τοποθετήσετε δελφίνια - αυτόνομες κατασκευές στην κοίτη - δίπλα σε αυτό, ή να τοποθετήσετε φτερά που απορροφούν την ενέργεια ώστε το πλοίο να μην μπαίνει τόσο γρήγορα . Όλα αυτά είναι τρόποι με τους οποίους μπορείτε να μειώσετε τον αντίκτυπο.

Οι μηχανικοί σχεδιάζουν κατασκευές – και οι γέφυρες δεν αποτελούν εξαίρεση – για μια ορισμένη πιθανότητα αστοχίας, γιατί αν δεν το κάναμε, το κόστος θα ήταν απαγορευτικό. Θεωρητικά, θα μπορούσατε να φτιάξετε μια δομή που δεν θα αποτύγχανε ποτέ, αλλά θα έπρεπε να βάλετε άπειρα χρήματα σε αυτήν. Για μια κρίσιμη γέφυρα αυτού του τύπου, θα θεωρούσαμε μια αποδεκτή πιθανότητα αποτυχίας να είναι 1 στα 10.000 χρόνια.

Με βάση τις δημοσιευμένες πληροφορίες, προσπάθησα να υπολογίσω ποια θα ήταν η πιθανότητα αυτού του γεγονότος, και αποδεικνύεται ότι είναι 1 στα 100.000 χρόνια περίπου. Το πλοίο έκανε ένα beeline απευθείας στην προβλήτα που ήταν ευάλωτη. Ήταν απλά συγκλονιστικό να βλέπεις να εκτυλίσσεται ένα τόσο σπάνιο γεγονός.

Η αρχή της γέφυρας πρέπει να είχε σκεφτεί να την προστατεύσει και η μικρή πιθανότητα να συμβεί αυτό πρέπει να έπαιξε ρόλο στο αν θα επένδυαν ή όχι σε προστατευτικά μέτρα. Γιατί κάθε είδους κατασκευή στο νερό ή στο νερό είναι πολύ ακριβή.

Είναι εφικτή η προστασία παλαιότερων γεφυρών;

Ετσι νομίζω. Για μερικούς από αυτούς μπορεί να είναι χαμηλότερης τεχνολογίας όπως η ιδέα του νησιού. Και θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ίσως βράχους ή εξαρτήματα από σκυρόδεμα που θα εμπόδιζαν το πλοίο να φτάσει καθόλου στην προβλήτα.

Ήταν ένα ογκώδες πλοίο με φουντωτό τόξο. Το κάτω μέρος του πλοίου, που εκτείνεται πέρα από την πλώρη, πιστεύω ότι χτύπησε το σύστημα θεμελίωσης, αλλά η πλώρη έφτασε στην προβλήτα. Η προβλήτα ήταν σαν ένα σχήμα Α, οπότε η πλώρη έσπασε τη μία πλευρά της γέφυρας. Η άλλη πλευρά δεν μπορούσε να αντέξει το βάρος της γέφυρας και έτσι το όλο πράγμα κατέρρευσε. Αν κάποιος κλωτσάει τα πόδια σου από κάτω σου, απλά θα πέσεις. Αυτό ακριβώς συνέβη.

Πόσες γέφυρες είναι ευάλωτες σε συγκρούσεις πλοίων;

Δεν ξέρω τον αριθμό, αλλά ξέρω ότι οι γέφυρες που ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία, που έχουν μεγάλο άνοιγμα, μεγάλες γέφυρες όπως αυτή, είναι πιθανώς λιγότερο από το 0,1% των γεφυρών στις ΗΠΑ και μερικές από αυτές δεν διασχίζουν απαραίτητα πλωτές οδούς , άρα αυτό είναι ένα υποσύνολο που είναι ακόμη χαμηλότερο ποσοστό. Είναι λοιπόν ένα σπάνιο γεγονός που συμβαίνει σε ένα σπάνιο είδος γέφυρας.

Τα φορτηγά πλοία μεγαλώνουν και είναι αυτό ένα ζήτημα για την προστασία των γεφυρών;

Το περιμένω γιατί υπάρχει οικονομία κλίμακας. Τα μεγαλύτερα πλοία θα ήταν φθηνότερα για τη μεταφορά εμπορευμάτων. Αλλά δεν μπορώ να φανταστώ ότι ο σχεδιαστής αυτής της γέφυρας πριν από 50 περίπου χρόνια θα πίστευε ότι ένα πλοίο αυτού του μεγέθους θα μπορούσε να επηρεάσει τη γέφυρα. Είμαι βέβαιος ότι θα είχαν λάβει μέτρα για να το αντιμετωπίσουν. Απλώς δεν τους πέρασε από το μυαλό.

Αν αυτή η γέφυρα είχε σχεδιαστεί με τις τρέχουσες προδιαγραφές, πιστεύω ότι θα είχε επιβιώσει. Υπάρχουν δύο λόγοι για τους οποίους ένα πλοίο θα παρέχει αυτό το είδος δύναμης: Κινείται πολύ γρήγορα ή είναι πολύ βαρύ. Και αυτοί οι δύο παράγοντες λαμβάνονται υπόψη στη δύναμη κρούσης για την οποία σχεδιάζουμε. Επομένως, εάν τα λαμβάνουμε ρητά υπόψη, τότε ένα μεγαλύτερο πλοίο, ναι, είναι μεγαλύτερη δύναμη, και θα σχεδιάζαμε γι' αυτό.

Αλλά ας προχωρήσουμε άλλα 50 χρόνια και ας φανταστείτε ότι έχετε ένα πολύ μεγαλύτερο πλοίο που δημιουργείται. Εκείνη την εποχή, οι γέφυρες θα έχουν σχεδιαστεί για μικρότερα πλοία και έχετε το ίδιο πρόβλημα ξανά. Είναι δύσκολο να προβλέψεις πόσο μεγάλα θα γίνουν αυτά τα πράγματα. Μπορείτε να σχεδιάσετε για τα τρέχοντα πλοία, αλλά καθώς εξελίσσονται, είναι δύσκολο να προβλέψετε πολλά χρόνια στο μέλλον.

Υπάρχουν άλλα αποσπάσματα από αυτήν την καταστροφή;

Η απώλεια αυτής της γέφυρας, πέρα από την τραγική απώλεια ζωής, θα είναι αισθητή για πολλούς μήνες, αν όχι χρόνια. Δεν είναι μια απλή διαδικασία να αντικαταστήσετε μια γέφυρα αυτού του μεγέθους, αυτής της απόστασης. Είναι κάτι που θα απαιτήσει πολύ προγραμματισμό και πολλούς πόρους για να επιστρέψουμε ξανά εκεί που ήμασταν πριν.

(Πηγή: The Conversation )