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

Bridge failures can lead to injuries, loss of life, and property damage on a scale equal to plane crashes, terrorist attacks, and natural disasters. Ezért veszik olyan komolyan munkájukat a hídtervezők, mérnökök, építőmunkások, menedzserek és ellenőrök. A katasztrofális balesetek megelőzésének legjobb módja számukra az, ha megértik azokat a tényezőket, amelyek a hidak meghibásodását okozzák.

Ebben a cikkben feltárjuk a hidak súlyos károsodásának vagy összeomlásának legfőbb okait, valamint az olyan hidak tanulságait, amelyek e tényezők miatt – vagy azok ellenére – meghibásodtak.

A problémák kombinációja

A hidak meghibásodásának legfőbb oka olyan tényezők kombinációja, amelyek, ha külön-külön történnének, nem okoznák a híd összeomlását. Ha azonban egyszerre következnek be, pusztító következményekkel járnak. Például a heves szél nem feltétlenül elegendő ahhoz, hogy egy szerkezet leomoljon. Ha azonban egy olyan hídra csapódnak, amely szerkezetileg túl merev ahhoz, hogy ellenálljon nekik, akkor ez csődhöz vezet.

By Mike Wills (Flickr) , via Wikimedia Commons

A minneapolisi I-35W Mississippi River Bridge 2007 augusztusában hirtelen összeomlott. A hivatalos okot a túl vékony és egy szegecssor mentén elszakadt kötőlemezeknek tulajdonították.

A probléma: A lemezek 40 éven keresztül nagy forgalmat bírtak el. A meghibásodáshoz egy másodlagos tényezőre, a hídon akkoriban parkoló építőipari berendezések többletsúlyára volt szükség. Egy másik hozzájáruló tényező: A gerendák kopását és elhasználódását nem észlelték az építkezés megkezdése előtt, mert elmulasztották a híd ellenőrzését.

Azaz, bár a gerendákat azonosították a pusztító összeomlás kiváltó okaként, valójában három különböző tényező együttesen vezetett a katasztrófához.

Infrastruktúra problémák

Az American Society of Civil Engineers szerint az Egyesült Államokban a hidak közepes C+ minősítést kapnak karbantartás és biztonság tekintetében. A csoport jelentése szerint az országban minden kilencedik hídból egy szerkezetileg hiányosnak minősül, és az amerikai hidak átlagéletkora meghaladja a 42 évet. A hidak kora és állapota számos közelmúltbeli összeomláshoz hozzájárult.

Egy pozitívum: A modern berendezések megkönnyítik az öregedő hidak vizsgálatát a lehetséges szerkezeti problémák keresése érdekében.

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

Az I-5 Skagit River Bridge 2013-as összeomlásáért az infrastruktúrával kapcsolatos problémákat okolják. A hídon áthaladó túlméretes rakomány volt a közvetlen oka az incidensnek. Ugyanakkor számos súlykorlátozást vezettek be a hídon áthaladó járművekre, mivel a hidat funkcionálisan elavultnak nyilvánították. Ez a kijelölés azt jelenti, hogy nem rendelkezett azokkal a redundáns szerkezetekkel és rendszerekkel, amelyekre szükség lenne, ha a hidat ma építenék meg. Az összeomlás elkerülhető lett volna, ha az elavult hidat megerősítik vagy hamarabb kicserélik, kihasználva a mai biztonságosabb szabványokat.

Özönvíz

A mai változó éghajlat és a hozzá kapcsolódó szélsőséges időjárási események egyre több árvízzel kapcsolatos kárt okoznak a hidakban. E károk nagy része nem csak a víz miatt keletkezik. Árvíz idején a folyók felkapják a törmeléket, például fákat és épületeket, és erőteljesen nekinyomják a hidaknak, aminek következtében az alapjaik elmosódnak, és a szerkezeti elemek széttörnek.

A legtöbb összeomlás olyan hidakon történik, amelyeket régen építettek, amikor a tervezők még nem tudták elképzelni, hogy milyen viharoknak kell ma ellenállniuk. Ez fontos tanulság a hídtervezők számára. Olyan szerkezeteket és vízelvezető rendszereket kell tervezniük, amelyek képesek ellenállni a mai viharoknak és a jövőben esetleg még szélsőségesebb időjárási eseményeknek.

A 2016 augusztusában Louisianában lezúduló szélsőséges esőzések jelentős árvíz okozta károkat okoztak a Tangipahoa Parish-i Walsh Road és Stein Road hidakban, ami miatt ki kellett cserélni őket. Bár a két viszonylag kis helyi híd károsodása nem tűnik nagy problémának, a hidak több mint hat hónapra történő lezárása jelentős gazdasági hatást gyakorolt a viharokból lábadozó térségre. Jobb tervezéssel, beleértve a viharelvezető rendszerek vagy hídmegerősítések telepítését, elkerülhető lett volna ez a nehézség.

Váratlan események

Amikor hídépítésről van szó, a mérnökök egyszerűen nem tudják, amit nem tudnak. Számtalan hídbaleset történik előre nem várt szerkezeti vagy tervezéssel kapcsolatos problémák miatt.

A jó hír: A számítógépes modellezés és tesztelés megkönnyíti a mérnökök számára, hogy lássák, hogyan bírják a különböző hídtervek a váratlan körülmények széles skáláját és kombinációját. Mégis fontos, hogy redundanciákat építsenek be a szerkezetekbe, hogy a mai gyorsan változó világban fedezzék az ismeretlen lehetőségeket.

A hongkongi Tsing Ma híd a világ leghosszabb függőhídjai közé tartozik. Olyan helyen épült, ahol földrengések, szélsőséges szelek, viharos víz és tájfunok sújtják. Mielőtt 1997-ben elkészült volna, jelentős méretarányos modell-, szélcsatorna- és számítógépes teszteken ment keresztül. Ez olyan újításokhoz vezetett, amelyek javították a híd és az azt követő hidak tervezését.

Balesetek

Függetlenül attól, hogy egy teherautó nekiment egy tartóoszlopnak, egy vonat leesett a sínekről vagy egy hajó az alapzatnak ütközött, a balesetek az egyik fő ok, amiért a hidak megsérülnek vagy leomlanak. A hídmérnököknek mindenféle balesetre tervezniük kell, beleértve a ma létező járművek által okozott eseményeket és az olyanokat, mint a vezető nélküli autók, a nagyobb óceánjárók és a tengerjáró hajók, valamint a pilóta nélküli drónok, amelyek a közeli és távoli jövőben hatással lehetnek a hidakra.

Még 1982-ben egy repülőgép szállt fel a washingtoni nemzeti repülőtérről, és 30 másodperccel később a Potomac folyó feletti 14. utcai hídnak ütközött. A hídon közlekedő hét járművet a repülőgép eltalálta, és a jeges vízbe hajtott. A bennük utazók közül négyen életüket vesztették. Meglepő módon csak néhány száz méternyi szalagkorlát és fal szakadt le a híd oldaláról. Ez a nemzet fővárosának központja közelében épült szerkezet szilárdságát és tartósságát bizonyítja.

Építési incidensek

Néhány híd soha nem készül el. Építés közben meghibásodnak. Az ilyen incidensek tanulsága, hogy a tervezők és mérnökök számára ugyanolyan fontos, hogy a hídépítés minden aspektusát lépésről lépésre tervezzék meg, elemezve, hogy az új fázisok milyen hatással lesznek az előzőekre.

Régebben, 1907-ben, Quebec Cityben egy epikus hídösszeomlás történt az építkezés során. A tervezők tudomására jutott, hogy a híd nyolcmillió fonttal többet nyom a becsültnél az építési folyamat egy bizonyos pontján. Ezt azonban nem érezték elég jelentősnek ahhoz, hogy kiigazításokat eszközöljenek. Nem sokkal később egy helyszíni mérnök észrevette, hogy a híd váza hajladozni kezdett. Mások azonban nem vették komolyan az észrevételt, azt állítva, hogy a gerendák már akkor meghajlottak, amikor leszállították őket. Nem sokkal később a szerkezet leomlott, 75 munkás halálát okozva. Végül megállapították, hogy a gerendák nem voltak alkalmasak a további nyolcmillió fontos terhelés elviselésére.

Tervezési hibák és gyártási hibák

Bár egyre ritkábban fordul elő, mint a múltban, egyes hidak szinte közvetlenül a befejezés után meghibásodnak jelentős tervezési hibák vagy az építési folyamat során felhasznált anyagokkal kapcsolatos problémák miatt. Az építési folyamat során végzett gyakori ellenőrzések biztosíthatják a problémák és hibák azonosításához szükséges “friss szemeket”. Az új típusú emelők és berendezések megkönnyítik az ellenőrök számára, hogy eljussanak a hidak nehezen hozzáférhető területeire.

Az eredeti Tacoma Narrows hidat 1940-ben építették a Puget Soundon való átkeléshez Washington államban. Csaknem négy hónappal azután, hogy megnyílt a nagyközönség előtt, a vízbe omlott.

A kérdés: Egy tervezési hiba miatt hevesen rázkódott a szélben. Erre a “Galoppozó Gertie” becenévre hallgató hídra még ma is hivatkoznak a mérnöki tankönyvekben, mint arra, hogyan NEM szabad hidakat építeni szélsőséges széljárta területeken.

Tüzek

A tűz régebben sokkal nagyobb szerepet játszott a hidak meghibásodásában, mint manapság. Az ok? Régebben több hidat építettek erősen gyúlékony fából. A tüzek azonban még mindig tönkretehetnek egy hidat, különösen akkor, ha teherautók vagy tartálykocsik ütközése vagy építési incidensek rendkívül forró tüzekhez vezetnek, amelyek megolvaszthatják az acél infrastrukturális elemeket.

A hídtervezők egy lépést tehetnek a túlhevült tűzesetek elkerülésére: védjék a hidak közmű-infrastruktúráját, hogy a gáz-, elektromos és egyéb közművezetékek ne okozzanak tüzet vagy ne járuljanak hozzá a tüzekhez.

A 88 éves pittsburghi Liberty híd 2016 szeptemberében egy építéssel kapcsolatos tűz miatt jelentős károkat szenvedett. Egy hegesztőszerszámból származó szikra meggyújtott egy erősen gyúlékony műanyag csövet és ponyvát. A tűz olyan forrón égett, hogy egy kritikus, 30 láb hosszú acélgerendát hat hüvelykkel meghajlított. A gerendát úgy tervezték, hogy 2,4 millió font nyomást bírjon el. Megerősítésre és hőkezelésre volt szükség ahhoz, hogy a szerkezetet helyreállítsák.

Földrengések

A földrengések okozta hídösszeomlások, bár ritkák, pusztítóak lehetnek. A megingó hidak vagy összeomlott hídszakaszok gyakran azok az ikonikus video- és állóképek, amelyeket az emberek ezekhez az erőteljes természeti eseményekhez társítanak. A hídmérnökök megtalálták a módját annak, hogy a hidakat könnyebbé tegyék, és a megfelelő helyeken rugalmasságot és merevséget adjanak hozzá, ami nagyobb valószínűséggel teszi lehetővé, hogy még a legerősebb rengéseket és utórengéseket is túléljék.

Ki tudná elfelejteni a képeket a San Francisco – Oakland Bay Bridge hídnak az 1989-es Loma Prieta földrengés során leomlott szakaszáról? Szerencsére a pusztító összeomlás csak egyetlen emberéletet követelt. Az eset után jelentős fejlesztéseket hajtottak végre a hídon, többek között a meglévő szegecseket erősebb, hőkezelt szegecsekre cserélték, és átlós dobozgerendákat építettek be, amelyek nagyobb stabilitást biztosítanak, amikor a híd oldalirányban meginog.

Következtetés

A híd meghibásodásainak elkerülésének legjobb módja, ha számítunk rájuk, és felkészülünk rájuk. Ez az egyetlen módja annak, hogy megvédjük a lakosságot a sérülésektől, az életek elvesztésétől, a vagyoni károktól és a pusztulástól. Érdekli a hídtervezés és -építés minőségének javítási módjainak megismerése? Vegye fel a kapcsolatot egy tapasztalt beszállítóval, hogy többet megtudjon.