Imaginea principală de Martha T (05-23-13 Prăbușirea podului Skagit) , via Wikimedia Commons

Avariile podurilor pot duce la răniri, pierderi de vieți omenești și daune materiale la o scară egală cu cea a accidentelor de avion, a atacurilor teroriste și a dezastrelor naturale. Acesta este motivul pentru care proiectanții de poduri, inginerii, muncitorii din construcții, managerii și inspectorii își iau munca atât de în serios. Cel mai bun mod pentru ei de a preveni accidentele catastrofale este să înțeleagă factorii care cauzează cedarea podurilor.

În acest articol, vom dezvălui principalele motive pentru care podurile se compromit grav sau se prăbușesc, împreună cu lecțiile învățate de la cele care au cedat din cauza – sau au supraviețuit în ciuda – acestor factori.

O combinație de probleme

Primul motiv pentru care podurile cedează este un amestec de factori care, dacă s-ar întâmpla individual, nu ar cauza prăbușirea unui pod. Cu toate acestea, atunci când au loc toți deodată, au ca rezultat consecințe devastatoare. De exemplu, este posibil ca vânturile puternice să nu fie suficiente pentru a face ca o structură să se prăbușească. Cu toate acestea, atunci când lovesc un pod care este structural prea rigid pentru a le rezista, se ajunge la prăbușire.

By Mike Wills (Flickr) , via Wikimedia Commons

Podul I-35W Mississippi River Bridge din Minneapolis s-a prăbușit brusc în august 2007. Cauza oficială a fost atribuită plăcilor de burduf care erau prea subțiri și s-au rupt de-a lungul unei linii de nituri.

Problema: Plăcile suportaseră un volum mare de trafic timp de 40 de ani. A fost nevoie de un factor secundar, greutatea suplimentară a echipamentelor de construcție parcate pe pod în acel moment, pentru a declanșa defecțiunea. Un alt factor care a contribuit: Uzura și ruperea gleturilor nu a fost identificată înainte de începerea construcției, deoarece inspecțiile podului au fost ratate.

Acum, în timp ce gleturile au fost identificate ca fiind cauza principală a acestei prăbușiri devastatoare, au fost de fapt trei factori separați care s-au unit și care au dus la dezastru.

Probleme de infrastructură

Potrivit Societății Americane a Inginerilor Civili, podurile din Statele Unite au un rating mediocru C+ pentru întreținere și siguranță. Grupul raportează că unul din fiecare nouă poduri din țară este considerat deficitar din punct de vedere structural, iar vârsta medie a podurilor din SUA este de peste 42 de ani. Vechimea și starea podurilor este un factor care contribuie la multe dintre prăbușirile recente.

Un aspect pozitiv: Echipamentele moderne facilitează inspectarea podurilor îmbătrânite pentru a căuta potențiale probleme structurale.

Imagine de Martha T (05-23-13 Prăbușirea podului Skagit) , via Wikimedia Commons

Eșecul podului I-5 Skagit River Bridge din 2013 este pus pe seama unor probleme legate de infrastructură. O încărcătură supradimensionată care traversa podul a fost cauza imediată a incidentului. Cu toate acestea, numeroase restricții de greutate fuseseră impuse vehiculelor care traversau podul, deoarece acesta fusese declarat învechit din punct de vedere funcțional. Această desemnare înseamnă că nu avea structurile și sistemele redundante care ar fi fost necesare dacă podul ar fi fost construit în prezent. Prăbușirea ar fi putut fi evitată dacă podul învechit ar fi fost consolidat sau înlocuit mai devreme, valorificând standardele mai sigure de astăzi.

Inundații

Clădirile climatice din zilele noastre și fenomenele meteorologice extreme asociate cu acestea cauzează mai multe daune podurilor cauzate de inundații. Cele mai multe dintre aceste daune nu sunt cauzate doar de apă. În timpul unei inundații, râurile adună resturi, cum ar fi copaci și clădiri, și le împing cu putere împotriva podurilor, ceea ce face ca fundațiile acestora să fie spulberate și elementele structurale să se rupă.

Cele mai multe prăbușiri au loc pe poduri care au fost construite cu mult timp în urmă, când proiectanții nu-și puteau imagina tipul de furtuni la care ar trebui să reziste astăzi. Aceasta este o lecție importantă pentru proiectanții de poduri. Aceștia trebuie să planifice structuri și sisteme de drenaj care pot rezista la furtunile de astăzi și, potențial, la fenomene meteorologice mai extreme în viitor.

Ploile extreme din Louisiana din august 2016 au provocat daune semnificative legate de inundații la podurile Walsh Road și Stein Road din Tangipahoa Parish, ceea ce a necesitat înlocuirea acestora. Deși deteriorarea a două poduri locale relativ mici poate să nu pară o problemă majoră, închiderea acestora timp de peste șase luni a provocat un impact economic semnificativ într-o zonă care se reface în urma furtunilor. O planificare mai bună, inclusiv instalarea unor sisteme de drenaj pentru furtuni sau consolidarea podurilor, ar fi putut evita aceste greutăți.

Evenimente neașteptate

Când vine vorba de construcția de poduri, inginerii pur și simplu nu știu ce nu știu. Nenumărate incidente la poduri se întâmplă din cauza unor probleme neanticipate legate de structură sau de proiectare.

Veste bună: Modelarea și testarea pe calculator fac mai ușor pentru ingineri să vadă cum rezistă diferite proiecte de poduri la o gamă largă și o combinație de condiții neașteptate. Cu toate acestea, este important ca aceștia să integreze redundanțe în structuri pentru a acoperi posibilitățile necunoscute în lumea în schimbare rapidă de astăzi.

Podul Tsing Ma din Hong Kong este unul dintre cele mai lungi poduri suspendate din lume. Este construit pe un loc care se confruntă cu cutremure, vânturi extreme, ape agitate și taifunuri. Înainte de a fi finalizat în 1997, a fost supus unui model la scară, unui tunel de vânt și unor teste computerizate semnificative. Acest lucru a dus la inovații care au îmbunătățit proiectarea acestui pod și a altora care au urmat.

Accidente

Dacă este vorba de un camion care lovește un stâlp de susținere, un tren care cade de pe șine sau o barcă care se ciocnește de o fundație, accidentele sunt unul dintre principalele motive pentru care podurile sunt deteriorate sau se dărâmă. Inginerii de poduri trebuie să planifice toate tipurile de incidente, inclusiv cele cauzate de vehiculele care există în prezent și cele precum mașinile fără șofer, petrolierele oceanice mai mari și navele de croazieră, împreună cu dronele fără pilot care ar putea avea impact asupra podurilor în viitorul apropiat și îndepărtat.

În 1982, un avion a decolat de pe Aeroportul Național din Washington și, 30 de secunde mai târziu, s-a prăbușit pe podul de pe strada 14 peste râul Potomac. Șapte vehicule care circulau pe pod au fost lovite de avion și au ajuns în apa înghețată. Patru dintre persoanele aflate în ele au pierit. În mod uimitor, au fost smulse doar câteva sute de metri de balustradă și de zid de pe marginea podului. Aceasta este o dovadă a rezistenței și durabilității structurii construite în apropierea centrului capitalei națiunii.

Incidente de construcție

Câteva poduri nu reușesc niciodată să fie finalizate. Ele cedează în timpul construcției. O lecție învățată din aceste incidente este că este la fel de important ca proiectanții și inginerii să planifice pas cu pas toate aspectele construcției podurilor, analizând impactul pe care noile faze îl vor avea asupra celor anterioare.

În 1907, un eșec epic al unui pod a avut loc în timpul construcției în orașul Quebec. Proiectanților li s-a adus la cunoștință că podul cântărea cu opt milioane de kilograme mai mult decât se estimase la un moment dat în procesul de construcție. Cu toate acestea, ei nu au considerat că aceasta era o problemă suficient de importantă pentru a face ajustări. La scurt timp după aceea, un inginer de pe șantier a observat că rama podului începea să se îndoaie. Cu toate acestea, alții nu au luat în serios observația, susținând că grinzile au fost îndoite atunci când au fost livrate. Nu după mult timp, structura s-a prăbușit, ucigând 75 de muncitori. În cele din urmă, s-a stabilit că grinzile nu erau adecvate pentru a face față încărcăturii suplimentare de opt milioane de lire sterline.

Defecte de proiectare și erori de fabricație

Chiar dacă este din ce în ce mai puțin frecvent decât în trecut, unele poduri cedează aproape imediat după finalizare din cauza unor erori semnificative de proiectare sau a unor probleme asociate cu materialele folosite în procesul de construcție. Inspecțiile frecvente pe parcursul procesului de construcție pot oferi „ochii proaspeți” necesari pentru a identifica problemele și defectele. Noile tipuri de ascensoare și echipamente facilitează accesul inspectorilor în zonele greu accesibile ale podurilor.

Podul original Tacoma Narrows a fost construit pentru a traversa sunetul Puget în statul Washington în 1940. La aproape patru luni de la deschiderea pentru public, acesta s-a prăbușit în apă.

Problema: Un defect de proiectare a făcut ca acesta să se scuture violent în bătaia vântului. Acest pod, poreclit „Galloping Gertie”, este încă citat în manualele de inginerie ca exemplu de cum să NU se construiască poduri în zone cu vânturi extreme.

Incendii

Incendiile obișnuiau să contribuie mult mai mult decât în prezent la eșecurile podurilor. Motivul? Mai multe poduri obișnuiau să fie construite din lemn foarte inflamabil. Cu toate acestea, incendiile încă mai pot dărâma un pod, în special atunci când coliziunile cu camioane sau cisterne sau incidentele de construcție conduc la incendii extrem de fierbinți care pot topi componentele infrastructurii din oțel.

Un pas pe care proiectanții de poduri îl pot face pentru a evita conflagrațiile supraîncălzite: protejați infrastructura de utilități de pe poduri, astfel încât conductele de gaz, electrice și alte linii de utilități să nu cauzeze sau să contribuie la incendii.

Podul Liberty din Pittsburgh, în vârstă de 88 de ani, a fost deteriorat semnificativ din cauza unui incendiu legat de construcție în septembrie 2016. O scânteie de la o unealtă de sudură a aprins o țeavă de plastic extrem de inflamabilă și o prelată. Focul a ars atât de tare, încât a îndoit o grindă de oțel critică de 30 de picioare lungime cu 15 centimetri. Grinda a fost proiectată să susțină 2,4 milioane de kilograme de presiune. Au fost necesare contravântuiri și tratamente termice pentru a o readuce în alinierea structurală.

Tremure

Deși rare, prăbușirile de poduri cauzate de cutremure pot fi devastatoare. Podurile care se balansează sau secțiunile prăbușite ale acestora sunt adesea imaginile video și foto iconice pe care oamenii le asociază cu aceste evenimente naturale puternice. Inginerii de poduri au găsit modalități de a construi poduri mai ușoare și de a adăuga flexibilitate și rigiditate în locurile potrivite, ceea ce le face mai susceptibile de a supraviețui chiar și celor mai violente cutremure și replici.

Cine poate uita imaginile cu secțiunea podului San Francisco – Oakland Bay Bridge care s-a prăbușit în timpul cutremurului Loma Prieta din 1989? Din fericire, prăbușirea devastatoare a costat doar o singură viață. După incident, au fost aduse îmbunătățiri semnificative podului, inclusiv înlocuirea niturilor existente cu altele mai rezistente, tratate termic și adăugarea de grinzi diagonale de tip box care asigură o mai mare stabilitate atunci când podul se balansează dintr-o parte în alta.

Concluzie

Cel mai bun mod de a evita căderile de poduri este să te aștepți să se întâmple și să le planifici. Este singura modalitate de a proteja publicul de răniri, pierderi de vieți omenești, pagube materiale și distrugeri. Sunteți interesați să aflați despre modalitățile de îmbunătățire a calității proiectării și construcției podurilor? Contactați un furnizor cu experiență pentru a afla mai multe.

.