Broarna är inte förberedda för dagens enorma fartyg

I åratal har civilingenjörer förstått att broar har ett problem: många av dem är inte konstruerade för att tåla ett slag från den typ av lastfartyg som vanligtvis passerar genom deras vatten. Dessa farhågor kom till sin spets på tisdagen med den förödande kollapsen av Francis Scott Key Bridge i Baltimore, Maryland. Det är den typen av misslyckanden som ingenjörer har försökt förhindra i decennier, och även nu är de inte säkra på om de tillgängliga lösningarna räcker.

“Vi designade inte för den dödliga kraft som kommer med en sådan här påverkan: miljontals pund”, säger Atorod Azizinamini, professor i civil- och miljöteknik vid Florida International University. Kanten. “Kopsen har egentligen ingenting att göra med typen av bro…redundans eller inspektion.”

Key Bridge var den näst längsta sammanhängande trussbron i USA, bakom Astoria-Megler Bridge som förbinder Oregon med Washington. Men den här veckan kolliderade det massiva fraktfartyget MV Dali med Key Bridges stödpelare, vilket orsakade en total kollaps som inträffade på några sekunder. Två byggnadsarbetare dödades och fyra andra antas ha dött.

“Den kontinuerliga karaktären av tre spann innebär att när fartyget förstörde huvudspänndockan förlorade de två spännen som direkt påverkades ett av sina huvudstöd”, säger Douglas Schmucker, professor i civil- och miljöteknik vid University of Utah. Kanten. “När mittbenet kollapsade tog det i huvudsak det tredje benet med sig eftersom det var integrerat utformat för att fungera tillsammans, inte isolerat.”

Detta är inte den första katastrofala brokollapsen av denna typ. 1980, tre år efter färdigställandet av Key Bridge, kollapsade en stor del av Floridas Sunshine Skyway Bridge när ett fraktfartyg kraschade in i en av dess stödbalkar och dödade 35 människor. National Transportation Safety Boards olycksrapport identifierade avsaknaden av ett dockskyddssystem som kunde ha “absorberat en del av kraften från stöten eller omdirigerat fartyget” som en faktor i brofelet. Vid återuppbyggnaden av Sunshine Skyway bestämde sig ingenjörer för att installera delfiner (betongkonstruktioner placerade runt bropelarna) för att absorbera påverkan av en kollision samtidigt som de hindrade fartyget från att direkt träffa bron.

Som svar på Sunshine Skyway-tragedin introducerade American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) nya specifikationer för utformningen av fartygskollisioner på motorvägsbroar 1991. De nya standarderna säger att ingenjörer måste designa farbara vattenvägar “för att undvika kollaps av motorvägsbroar”. överbyggnad genom att ta hänsyn till storleken och typen av fartyg, vattendjupet tillgängligt, fartygets hastighet och strukturens reaktion.

Schmucker noterar dock att dessa nya regler vanligtvis tar några år att anta. “Det kunde lätt ha varit fram till 2000-talet som du faktiskt såg en bro designad för det”, säger Schmucker. ”Det beror på den långa process vi använder för stora broar över vattendrag. “De är dyra … och att integrera dem i miljön kan vara en utmaning.”

När brobyggare började anta AASHTO-riktlinjer för kollisioner för fartyg såg vi broar som Arthur Ravenel Jr. Bridge byggas i South Carolina. Den färdigställdes 2005 för att ersätta en äldre bro som ansågs strukturellt osunda och inte tillräckligt hög för att lastfartyg skulle kunna passera under. Ravenel Bridge har en tunnland stora klippöar som omger var och en av sina hamnar, så om ett lastfartyg tappar kontrollen nära bron kommer det att gå på grund innan det hamnar i kajen.

Äldre broar byggdes inte för att stå emot kollisioner med lastfartyg av storleken Dali. Baltimores Key Bridge stod färdig 1977 och kostade omkring 110 miljoner dollar att bygga vid den tiden. Den sträckte sig över Patapscofloden, intill den livliga hamnen Baltimore, och cirka 11,3 miljoner fordon korsade den varje år. Förutom att hjälpa till att leda trafiken från Baltimore Harbour Tunnel, fungerade Key Bridge också som en kritisk väg för fordon som transporterade farligt material, vilket inte är tillåtet i de närliggande tunnlarna.

a:hover]:text-gray-63 [&>a:hover]:shadow-underline-black dark:[&>a:hover]:text-gray-bd dark:[&>a:hover]:shadow-underline-gray [&>a]:shadow-underline-gray-63 dark:[&>a]:text-gray-bd dark:[&>a]:shadow-underline-gray”>Bild: Apelbaum via Wikipedia

Tjänstemän säger The New York Times att Key Bridge hade betongbarriärer installerade i floden som var “avsedda att avleda eller bromsa ett utom kontroll fartyg.” De är dock placerade långt från brons stödbalkar, vilket innebär att de inte erbjöd något riktigt skydd i händelse av en direkt kollision.

Även om Key Bridge hade betongöar runt sina balkar, kanske de inte räckte till för att minska effekterna av en kollision från ett så massivt lastfartyg som MV Dali. “Jag är inte säker på om något praktiskt system (eller ens en modernisering av bron) skulle ha varit effektivt eller till och med praktiskt för att förhindra denna katastrof”, säger Khalid M. Mosalam, en byggnadsingenjör och professor i civilingenjör vid University of Kalifornien. Berkeley, konto Baltimores flagga.

Den nästan 1 000 fot långa MV Dali var bara halvfull när den kraschade in i Key Bridge. Den väger cirka 95 000 ton, om man inte räknar de 4 700 containrar som den hade ombord. Fartyget, chartrat av Maersk-rederiet, är nästan lika långt som Eiffeltornet och är långt ifrån det enda av den storleken.

Under de senaste två decennierna har den genomsnittliga storleken på lastfartyg vuxit enormt i takt med att rederier står inför global efterfrågan på varor. Enligt Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling reser mer än 90 procent av de omsatta varorna på vatten och sjöfartshandelsvolymerna förväntas tredubblas till 2050. Anledningen till att rederier har börjat välja större “megafartyg” är det enkelt: ju större fartyget är, desto mer varor kan det frakta på en enda resa från återförsäljare som Amazon, Target och Walmart.

Men större fartyg bär också sina egna risker. 2021 gick den 1 312 fot långa Ever Given på grund i Suezkanalen och var instängd där i nästan en vecka. Hamnar har varit tvungna att göra justeringar för att möta den ökande storleken på fartyg. 2017 avslutades Panamakanalens expansionsprojekt för att “möta den växande efterfrågan på sjöfartshandel med större fartyg.” 2019 höjdes Bayonne-bron som förbinder New York och New Jersey 64 fot så att fartyg kunde passa under den.

Under en presskonferens denna vecka erkände USA:s transportminister Pete Buttigieg att vissa moderna broar är “designade med olika funktioner för att mildra stötar och skydda sina bryggor.” Men han påpekar också att det råder osäkerhet kring dess effektivitet. “Just nu tror jag att det finns en hel del debatt bland ingenjörssamfundet om huruvida någon av dessa funktioner kunde ha spelat någon roll i en situation som denna.”

Kollapsen av Key Bridge kommer sannolikt att få vissa städer att omvärdera de skyddsåtgärder som deras broar har på plats. Förra året startade New Castle, Delaware, ett projekt på 93 miljoner dollar för att installera delfiner runt pirerna på Delaware Memorial Bridge. Medan staden tog initiativet till att proaktivt förstärka bron, kunde federala myndigheter snart tvinga andra städer att göra detsamma.

Azizinamini hoppas att National Transportation Safety Board kommer att “ta en ordentlig titt” på nuvarande regler för att se om det finns bättre sätt att skydda landets broar. “Det första vi lär oss som ingenjör är att allmän säkerhet är den främsta frågan”, säger Azizinamini.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *