Про Серебряный мост и глазастые стержни
В 1928м году, между городами Плезант (штат Зап. Вирджиния) и Галлиполис (штат Огайо), через реку Огайо было решено построить автомобильно-пешеходный мост. Мост этот был важен как для развития близлежащей местности, так и для беспрепятственного проезда с севера, Коламбуса и Детройта, на юг, в Чарльстон и дальше.
Инженерная комиссия рассматривала два варианта моста, оба подвесные, но существовало значительное отличие. Если в одном варианте дорожное полотно планировалось подвешивать на длинный толстый металлический трос, то в другом предлагалось использовать для подвеса конструкцию, изготовленную из так наз. eye-bars, буквально "глазастых стержней". Это вот что такое:
Плоский стальной стержень имеет с каждой из сторон проушину, которая соединяется с такой же проушиной следующего стержня через шпильку (вращающуюся в этой же проушине). Рядом, с другой стороны ролика крепится еще пара стержней. Можно на один ролик надеть три, четыре, да хоть десяток стержней. В ту же проушину вставляется регулируемый по длине подвес, который удерживает непосредственно полотно моста:
В принципе, по этой технологии строили уже несколько десятков лет, у нее много преимуществ перед тросами: не надо думать, как перевозить и подвешивать очень длинный трос, мост легче переносит переменные нагрузки, проще заменить элемент подвеса при необходимости, в конце концов такая конструкция дешевле.
Принципиально новым было то, что в предложенном проекте минимизировалось количество стержней в цепи, каждую сторону моста предполагалось вешать всего не на десяток, кка на фото наверху, а всего на два (как на пару огромных велосипедных цепей).
Комиссия засомневалась - хватит ли прочности у элементов конструкции, ведь в отличие от ранее строившихся мостов, у несущих стержней нет дублирования, дефект в одном приведет к разрушению? Хватит, отвечали проектировщики, ведь мы применим новый сорт закаленной стали, она в полтора раза более устойчива к нагрузкам, чем обычно применяющаяся. Проверили расчёты, и достаточно быстро, всего за 11 месяцев, построили.
На фото внизу Чарльз фогель (слева), главный инженер строительства моста и Джордж Кампсон, отвечавший за монтаж стальных конструкций, перед торжественным первым пересечением моста на автомобиле.
Мост общей длиной около 600м покрасили алюминиевой краской, той, что у нас в просторечии зовется серебрянкой, неудивительно, что местные стали называть его Серебряным мостом. После открытия мост длительное время был платным, в 1941 году был передан из частной собственности в собственность штата, в 1951м стал бесплатным. Каждое из этих изменений в судьбе моста сопровождалось тщательными проверками. К примеру проверка 1951 года содержит более десятка требований по ремонту, в том числе и существенному. Затем мост проверяли в 1955м, в 1961м, в 1965м, и тоже появлялись замечания, которые оперативно затем устранялись. Но к несущим конструкциям моста претензий не было.
А между тем, в 1929м, на момент открытия моста, средний вес легковой машины составлял около 680кг. К 1967 году этот вес приближался к двум тоннам. Пятитонные грузовики двадцатых сменились тридцатитонными. Да и количество машин увеличилось в разы. При постройке моста
это, естественно, не могло быть учтено.
15 декабря 1967 года Шарлин Вуд ехала домой после окончания работы в парикмахерской, она не торопилась и вела машину медленно и очень аккуратно, боясь повредить своему будущему ребенку. Подъехав к мосту, она увидела пробку на всём его протяжении - приближается Рождество и все устремились по магазинам. Как только Шарлин въехала на мост, то почувствовала сильную тряску. В панике она включила заднюю передачу, и стала пытаться отъехать назад. От тряски машина заглохла, но продолжала двигаться назад под уклон. Шарлин обернулась вперед и ужаснулась: прямо перед ней мост падал в реку. Казалось, что кто-то расставил огромные костяшки домино и затем толкнул их, и теперь эти костяшки подали с шумом в реку. Только фары падающих вместе с мостом машин подсвечивали происходящее.
Биллу Нидэму повезло меньше. Он вел грузовик через мост, когда тот рухнул и сбросил его в реку. Билл смог выскочить через открытое окно и зацепился за какой-то плавающий ящик. Его вытащили из реки через пятнадцать минут. Его партнер, Роберт Тоу, спал привязанный к кровати сзади в кабине, и не смог выбраться.
Говард Боггс ехал пассажиром в машине со своим 17-месячным ребенком и 18-летней женой Марджори, которая была за рулем. Когда машина остановилась в пробке на середине моста, Марджори спросила Говарда: "Обрати внимание, как дрожит мост. Что мы будем делать, если он сломается?" Когда спасатели вытаскивали Говарда в лодку, он сказал им: "Надеюсь, с Марджори и ребенком всё хорошо". Их нашли в машине на дне реки через шесть недель.
Тридцать один автомобиль упал в реку Огайо. Спастись, удержавшись в холодной воде (6 градусов) на обломках грузовиков, смогли только пять человек. Еще шесть машин упали на берег, в них пострадали девять человек.
Дополнительной сложностью, осложнившей поиск пострадавших было то, что сразу после катастрофы зашло солнце. Всего погибло сорок четыре человека.
Естественно, такая катастрофа прогремела на всю страну.
Комиссия национального бюро стандартов рыла землю носом, были предложено десятки причин произошедшего, включая и теракт, и саботаж, и неверные инженерные расчеты. На рисунке ниже представлена блок-схема, по которой комиссия работала:
Была создана в масштабе модель моста, со всеми автомобилями, которые находились на ней в момент обрушения.
На поле неподалеку от обрушения были выложены все обломки, поднятые изз реки. Комиссия пыталась понять, какие из обломков образовались в результате обрушения, а какие сами были причиной этого обрушения.
Причина обрушения моста была напрямую связана с технологией его постройки. При креплении через ролик двух стержней, проушины стержня, которые находились внутри крепления (отмечены розовым) , оказывались скрыты от глаз и никакого способа проверить целостность этой детали без демонтажа всей конструкции ни в 1929м ни в 1967м не существовало.
Обвал моста был вызван трещиной в нижней части проушины в одом их стержней. Трещина развивалась в течение всего срока службы моста в результате коррозии металла а также постоянных разнонаправленных нагрузок. Поскольку во время строительства свойства примененного сорта стали не были достаточно изучены, никто не знал, что её взаимодействие с содержащимися в выхлопных газах соединениями приведёт к тому, что сталь станет более хрупкой и склонной к растрескиванию. Трещины росли в металле много лет, пока одна из них не стала 2.5мм шириной. Когда длина трещины достигла четверти глубины стерня, тот лопнул.
Комиссия пыталась понять, не был ли этот конкретный стержень бракованным, не отличался ли он чем то от других стержней. Лабораторные исследования показала, что вся сталь была одного качества, во многих других стержнях тоже успели появиться трещины, рано или поздно не этот, так другой стержень лопнул бы.
Было установлено, что в то время, когда мост был спроектирован, не было известно, что коррозия в подобных условиях может появиться в материале, использованном для моста. Мост был построен в соответствии с действующими в тот момент стандартами и строился максимально качественно, насколько это было возможно в тех условиях. Все - и инженеры, и подрядчики, и контролирующие органы - все работали ответственно. Потенциальные недостатки схемы, оказавшиеся очевидными после катастрофы, не было возможно предсказать во время строительства из-за незнания свойств материала.
Самым важным для будущего был следующий вывод комиссии: при данной конструкции моста не существует никакого способа обнаружить дефект моста без полной разборки всех, одно за другим, его соединений. Поэтому аналогичный рухнувшему мост в Сент-Мэри, в сотне километров, был выведен из эксплуатации и снесен в 1971м.
Теперь любой мост с более чем шестиметровым пролетом должен инспектироваться с использованием всех доступных методик не реже, чем раз в два года, а при наличии замечаний - и чаще, вплоть до их устранения.
PS Сегодня в Италии рухнул виадук, конструкция которого очень похожа на ту, что описана здесь. Но причины катастрофы в корне отличны - об изношенности виадука на автостраде А10 знали все, но никто не решался его закрыть.
