Featured image By Martha T (05-23-13 Skagit Bridge Collapse) , via Wikimedia Commons

Poruchy mostů mohou vést ke zraněním, ztrátám na životech a škodám na majetku v takovém měřítku jako letecké nehody, teroristické útoky a přírodní katastrofy. Proto berou projektanti mostů, inženýři, stavební dělníci, manažeři a inspektoři svou práci tak vážně. Nejlepším způsobem, jak mohou zabránit katastrofickým nehodám, je porozumět faktorům, které způsobují selhání mostů.

V tomto článku odhalíme hlavní důvody, proč dochází k vážnému ohrožení nebo zřícení mostů, spolu s poučením z těch, které selhaly kvůli těmto faktorům – nebo přežily navzdory nim.

Kombinace problémů

Hlavním důvodem selhání mostů je kombinace faktorů, které, pokud by se staly jednotlivě, by nezpůsobily zřícení mostu. Pokud však nastanou všechny najednou, vedou k ničivým následkům. Například silný vítr nemusí stačit k tomu, aby se konstrukce zřítila. Když však zasáhnou most, který je konstrukčně příliš pevný na to, aby jim odolal, vedou k selhání.

By Mike Wills (Flickr) , via Wikimedia Commons

Most I-35W Mississippi River Bridge v Minneapolis se náhle zřítil v srpnu 2007. Oficiální příčina byla připsána klínovým deskám, které byly příliš tenké a roztrhly se podél řady nýtů.

Problém: Desky vydržely těžký provoz po dobu 40 let. Poruchu vyvolal až druhotný faktor, dodatečná hmotnost stavební techniky, která v té době na mostě parkovala. K tomu přispěl i další faktor: Podle Americké společnosti stavebních inženýrů mají mosty ve Spojených státech průměrné hodnocení C+ z hlediska údržby a bezpečnosti.

Takže, i když byly za hlavní příčinu tohoto ničivého zřícení označeny klíny, ve skutečnosti se spojily tři samostatné faktory, které vedly ke katastrofě.

Problémy s infrastrukturou

Podle Americké společnosti stavebních inženýrů mají mosty ve Spojených státech průměrné hodnocení C+ z hlediska údržby a bezpečnosti. Skupina uvádí, že každý devátý most v zemi je považován za konstrukčně nevyhovující a průměrné stáří mostů v USA je více než 42 let. Stáří a stav mostů přispívá k mnoha nedávným zřícením.

Jedno pozitivum: Moderní vybavení usnadňuje kontrolu stárnoucích mostů a hledání potenciálních konstrukčních problémů.

Image By Martha T (05-23-13 Skagit Bridge Collapse) , via Wikimedia Commons

Zřícení mostu I-5 Skagit River Bridge v roce 2013 je připisováno problémům souvisejícím s infrastrukturou. Bezprostřední příčinou události byl nadměrný náklad přecházející přes most. Na vozidla přejíždějící přes most však bylo uvaleno mnoho hmotnostních omezení, protože most byl prohlášen za funkčně zastaralý. Toto označení znamená, že neměl nadbytečné konstrukce a systémy, které by byly nutné, kdyby se most stavěl dnes. Zřícení se dalo předejít, kdyby byl zastaralý most dříve zesílen nebo vyměněn s využitím dnešních bezpečnějších norem.

Povodně

Dnešní měnící se klima a s ním spojené extrémní povětrnostní jevy způsobují větší škody na mostech způsobené povodněmi. Většina těchto škod není způsobena pouze vodou. Během povodní řeky zvedají trosky, jako jsou stromy a budovy, a silou je tlačí na mosty, což způsobuje odplavání jejich základů a rozpad konstrukčních prvků.

Většina zřícení se odehrává na mostech, které byly postaveny před dávnými časy, kdy si projektanti nedokázali představit, jakým bouřím budou muset odolávat dnes. To je důležité poučení pro projektanty mostů. Musí plánovat konstrukce a odvodňovací systémy, které vydrží dnešní bouře i potenciálně extrémnější povětrnostní jevy v budoucnu.

Extrémní déšť v Louisianě v srpnu 2016 způsobil značné škody související s povodněmi na mostech Walsh Road a Stein Road v Tangipahoa Parish a vyžádal si jejich výměnu. Ačkoli se poškození dvou relativně malých místních mostů nemusí zdát jako velký problém, jejich uzavření na více než šest měsíců způsobilo značný ekonomický dopad na oblast, která se zotavuje z bouří. Lepší plánování, včetně instalace dešťové kanalizace nebo zpevnění mostů, mohlo těmto potížím předejít.

Neočekávané události

Pokud jde o stavbu mostů, inženýři prostě nevědí, co nevědí. K nesčetným nehodám na mostech dochází kvůli neočekávaným problémům souvisejícím s konstrukcí nebo návrhem.

Dobrá zpráva: Počítačové modelování a testování usnadňuje inženýrům zjistit, jak různé konstrukce mostů obstojí v široké škále a kombinaci neočekávaných podmínek. Přesto je pro ně v dnešním rychle se měnícím světě důležité zabudovat do konstrukcí redundance, aby pokryly neznámé možnosti.

Most Tsing Ma v Hongkongu patří mezi nejdelší visuté mosty na světě. Je postaven na místě, kde dochází k zemětřesením, extrémním větrům, rozbouřené vodě a tajfunům. Před dokončením v roce 1997 prošel významným testováním na zmenšeném modelu, v aerodynamickém tunelu a na počítači. To vedlo k inovacím, které zlepšily konstrukci tohoto mostu i dalších, které následovaly.

Nehody

Ať už jde o náraz nákladního automobilu do podpěrného sloupu, pád vlaku z kolejí nebo náraz lodi do základu, nehody jsou jednou z hlavních příčin poškození nebo zřícení mostů. Mostní inženýři musí plánovat všechny typy nehod, včetně těch způsobených vozidly, která existují dnes, a těmi, jako jsou auta bez řidiče, větší zaoceánské tankery a výletní lodě, spolu s bezpilotními drony, které by mohly mít dopad na mosty v blízké i vzdálené budoucnosti.

V roce 1982 vzlétlo z Washingtonského národního letiště letadlo a po 30 sekundách narazilo do mostu 14. ulice přes řeku Potomac. Sedm vozidel jedoucích po mostě bylo letadlem zasaženo a sjelo do ledové vody. Čtyři lidé v nich zahynuli. Kupodivu se utrhlo jen několik set metrů zábradlí a zdi z boku mostu. To svědčí o pevnosti a odolnosti konstrukce postavené nedaleko centra hlavního města země.

Nehody při stavbě

Některé mosty se nikdy nepodaří dokončit. Dochází k jejich selhání během výstavby. Z těchto incidentů plyne poučení, že je stejně důležité, aby projektanti a inženýři plánovali všechny aspekty výstavby mostu krok za krokem a analyzovali dopad nových fází na ty předchozí.

V roce 1907 došlo během výstavby v Quebecu k epickému selhání mostu. Projektanti byli upozorněni, že most váží o osm milionů kilogramů více, než se v určité fázi výstavby odhadovalo. Nepovažovali to však za dostatečně významný problém, aby provedli úpravy. Brzy poté si inženýr na místě všiml, že se rám mostu začíná ohýbat. Ostatní však toto pozorování nebrali vážně a tvrdili, že nosníky byly ohnuté již při dodání. Nedlouho poté se konstrukce zřítila a zabila 75 dělníků. Nakonec se zjistilo, že nosníky nestačily zvládnout dodatečné osmimilionové zatížení.

Chybný návrh a výrobní chyby

Ačkoli je to stále méně časté než v minulosti, některé mosty selhávají téměř okamžitě po dokončení kvůli významným konstrukčním chybám nebo problémům spojeným s materiály použitými při výstavbě. Časté kontroly v průběhu celého procesu výstavby mohou poskytnout „čerstvé oči“ potřebné k odhalení problémů a nedostatků. Nové typy výtahů a zařízení usnadňují inspektorům přístup do těžko přístupných míst mostů.

Původní most Tacoma Narrows Bridge byl postaven v roce 1940 pro překonání Puget sound ve státě Washington. Téměř čtyři měsíce po otevření pro veřejnost se zřítil do vody.

Problém: Konstrukční vada způsobila, že se most ve větru prudce otřásal. Tento most, přezdívaný „Galloping Gertie“, je dodnes uváděn v učebnicích inženýrství jako příklad toho, jak NEstavět mosty v extrémních větrných oblastech.

Poháry

Poháry se dříve podílely na poruchách mostů mnohem více než dnes. Důvod? Dříve se více mostů stavělo z vysoce hořlavého dřeva. Požáry však stále mohou most zničit, zejména když kolize nákladních automobilů nebo cisteren nebo stavební události vedou k extrémně horkým požárům, které mohou roztavit ocelové součásti infrastruktury.

Jedním z kroků, které mohou projektanti mostů učinit, aby se vyhnuli požárům způsobeným přehřátím: ochraňte inženýrskou infrastrukturu na mostech tak, aby plynové, elektrické a jiné inženýrské sítě nezpůsobily požár nebo k němu nepřispěly.

V září 2016 byl 88 let starý Liberty Bridge v Pittsburghu značně poškozen kvůli požáru souvisejícímu se stavbou. Jiskra ze svářecího nástroje zapálila vysoce hořlavé plastové potrubí a plachtu. Oheň se rozhořel natolik, že ohnul kritický 30 stop dlouhý ocelový nosník o šest centimetrů. Nosník byl navržen tak, aby unesl tlak 2,4 milionu liber. Bylo nutné provést vyztužení a tepelné úpravy, aby byl opět konstrukčně vyrovnán.

Zemětřesení

Ačkoli jsou zřídkavé, zřícení mostů způsobené zemětřesením může být ničivé. Kymácející se mosty nebo jejich zřícené části jsou často ikonickými videozáznamy a fotografiemi, které si lidé spojují s těmito silnými přírodními událostmi. Mostní inženýři našli způsoby, jak stavět mosty, které jsou lehčí a na správných místech jim dodávají pružnost a tuhost, díky nimž mají větší šanci přežít i ta nejsilnější zemětřesení a následné otřesy.

Kdo může zapomenout na obrázky části mostu San Francisco – Oakland Bay Bridge, která se zřítila během zemětřesení Loma Prieta v roce 1989? Ničivé zřícení si naštěstí vyžádalo pouze jeden lidský život. Po této události byla na mostě provedena významná vylepšení, včetně výměny stávajících nýtů za pevnější, tepelně zpracované a přidání diagonálních skříňových nosníků, které zajišťují větší stabilitu, když se most kýve ze strany na stranu.

Závěr

Nejlepším způsobem, jak se vyhnout poruchám mostů, je očekávat, že k nim dojde, a plánovat je. Je to jediný způsob, jak ochránit veřejnost před zraněními, ztrátami na životech, škodami na majetku a zničením. Máte zájem dozvědět se o způsobech, jak zlepšit kvalitu návrhu a výstavby mostů? Obraťte se na zkušeného dodavatele a zjistěte více.