Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2019

Katastrofa w Genui. Zawiniła konstrukcja czy człowiek?

Autor:  Konstrukcje stalowe  |  16-02-2019 06:00  |  aktualizacja: 15-02-2019 22:45
Zawalenie części Ponte Morandi w Genui była to jedna z największych katastrof komunikacyjnych w najnowszej historii Włoch. O tym, na ile zawiniła konstrukcja, na ile człowiek mówi prof. dr. hab. inż. Jan Biliszczuk z Zakładu Mostów Instytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej.
Most Morandiego w Genui, który uległ tragicznej katastrofie w sierpniu 2018 r., miał ponad 50 lat.
fot. Shutterstock
  • Most (wiadukt Polcevera) w Genui projektu Morandiego powstał w czasach burzliwego rozwoju konstrukcji z betonu sprężonego i obrazuje jakie możliwości dało wykorzystanie tego materiału.
  • - Myślę, że katastrofa w Genui będzie impulsem do weryfikacji zasad projektowania i utrzymywania mostów o konstrukcji z betonu sprężonego - mówi prof. Jan Biliszczuk.
  • Jego zdaniem, zachodnio-europejska infrastruktura drogowa powstała 50 lat temu. Dlatego problemem Niemiec, Francji czy Włoch nie jest budowa nowych obiektów, a utrzymanie starych, często niespełniających współczesnych wymagań. 

    Most Morandiego w Genui, który uległ tragicznej katastrofie w sierpniu 2018 r., miał ponad 50 lat. Prasa doniosła, że most "od początku sprawiał kłopoty" i był kilkakrotnie naprawiany. Zwraca uwagę względna smukłość elementów żelbetowych filara z pylonem. Czy można więc uznać, że tego typu konstrukcja z natury rzeczy nie może być trwała? Czy istnieją sposoby na tyle skutecznego zabezpieczenia żelbetu, by nie tracił on z czasem na nośności? Podobna konstrukcja Morandiego, o 5 lat starsza stoi w o wiele trudniejszych warunkach - na jeziorze Maracaibo w Wenezueli.
Fot. Shutterstock
Fot. Shutterstock

- Most (wiadukt Polcevera) w Genui projektu Morandiego powstał w czasach burzliwego rozwoju konstrukcji z betonu sprężonego i obrazuje jakie możliwości dało wykorzystanie tego materiału.

Projekt tego mostu został zrealizowany zgodnie z ówczesnym stanem wiedzy i był wielkim sukcesem inżynieryjnym. Morandi zaprojektował kilka mostów tego typu, np. most przez jezioro Maracaibo w Wenezueli (1962), wiadukt Polcevera w Genui (1967), czy most Wadi al-Kuf w Libii (1971). Były to największe obiekty mostowe z betonu sprężonego na świecie w tamtym czasie.

Wadą ich było (jak się okazało z czasem) zastosowanie obetonowanych cięgien podwieszających, które na skutek drgań konstrukcji ulegały zarysowaniom, szczególnie intensywnie w strefach zakotwień. Powstające zarysowania i wykruszenia betonu powodowały odsłonięcie kabli i ich intensywną korozję. Nawiasem mówiąc, most nad Maracaibo jest zbudowany bardzo podobnie jak wiadukt Polcevera - też ma betonowe pylony.

Zapewne projekt mostu przewidywał określone natężenie ruchu, obciążeń dynamicznych. Ruch samochodowy nieco się zmienił w ciągu 50 lat. Czy mogło to mieć wpływ na stan konstrukcji mostu?

- Zachodnio-europejska infrastruktura drogowa powstała 50 lat temu. Dlatego problemem Niemiec, Francji czy Włoch nie jest budowa nowych obiektów, a utrzymanie starych, często niespełniających współczesnych wymagań. Mosty eksploatowane nawet z niewielkim przeciążeniem podlegają szybszej degradacji.

Zniszczeniu w Genui uległ akurat segment posadowiony w korycie rzeki Paltavera. Czy przyczyną mogła być utrata stateczności fundamentu na słabym gruncie? Katastrofa nastąpiła w trakcie silnych deszczów, a więc rzeka wezbrała. Czy mogło dojść do podmycia fundamentu?

- Myślę, że to spekulacje, ale zawsze jest ta "ostania kropla", która przepełniła kielich. Przyczyny katastrofy poznamy po opublikowaniu raportu specjalnej komisji, niemniej na filmach widać, że pylon nie zawalił się pierwszy.

Czy można powiedzieć, że poznaliśmy zalety konstrukcji statycznie wyznaczalnej? Gdyby była belka ciągła, to być może zniszczeniu uległaby cała estakada z o wiele gorszym skutkiem.

- Jeszcze raz podkreślam, że most powstał w erze "przedkomputerowej" i schemat statycznie wyznaczalny dawał możliwości szybkiej oraz wiarygodnej analizy statycznej. Pierwsze polskie mosty z betonu sprężonego, jak most Cłowy w Szczecinie (1960) czy most pokoju we Wrocławiu (1959), to belki gerberowskie. Oczywiście konstrukcje statycznie niewyznaczalne są na ogół bezpieczniejsze, ale wymagają bardziej zaawansowanych metod obliczeniowych.

Co może upoważniać do przypuszczenia, że przyczyną katastrofy był stan podwieszeń oraz ich konstrukcja? Podwieszenia na pozostałych pylonach wyglądają na nieuszkodzone.

- Z analizy istniejących publikacji i dostępnych filmów wynika, że przyczyną katastrofy najprawdopodobniej było przerwanie cięgna w module (sekcji) zachodniej mostu. Cięgno o masie ok. 300 t zerwało się w zakotwieniu górnym i spadło na pomost. Upadek cięgna to uderzenie w pomost z siłą 300 t pomnożoną przez przyspieszenie ziemskie i współczynnik dynamiczny (ok. 2), czyli 5-6 MN.

Obciążenie użytkowe na przedmiotowym ramieniu wspornika (wahadła) w trakcie katastrofy to 0,5 MN. Na filmach widać, że pylon wali się wówczas, gdy nie ma już ustroju nośnego.

Cięgna w sekcji wschodniej wymieniono w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, gdyż w miejscu zamocowania cięgna w pylonie powstała "dziura" i wówczas stwierdzono zniszczenie korozyjne wielu kabli. Tak więc hipoteza o zerwaniu kabla ma mocne podstawy.

Czym różnią się podwieszenia stosowane obecnie od tych, jakich użyto na moście w Genui?

- Po pierwsze - poza nielicznymi wyjątkami koncepcja mostów podwieszonych Morandiego nie znalazła naśladowców. Przeważała koncepcja niemiecka (Dischingera-Leonhardta) mostów podwieszonych o pomoście ciągłym, podwieszonym wieloma wantami.

W mostach takich jak Świętokrzyski, Siekierkowski w Warszawie czy Rędziński we Wrocławiu, awaria jednej czy nawet dwóch want nie powoduje katastrofy.

Współcześnie stosowane są wanty z lin o potrójnym zabezpieczeni antykorozyjnym: warstwa cynku, wosk i osłona PEHD. Niemniej firmy dostarczające systemy podwieszenia dają na nie gwarancję tylko na 50 lat. Czy wiedzą o tym zarządzający mostami podwieszonymi w Polsce?
Fot. Shutterstock
Fot. Shutterstock

Czy w Polsce istnieją mosty o elementach z podobnego betonu sprężonego? Czym różni się beton sprężony stosowany 50 lat temu od obecnego?

- W Polsce nie ma mostów podwieszonych typu "Morandi", ale większość polskich mostów ma statycznie wyznaczalne schematy ustrojów nośnych. Idea mostów sprężonych na przestrzeni ostatnich 60 lat niewiele się zmieniła. Niemniej w krajach zachodnich monitoruje się sytuację i eliminuje źle skonstruowane konstrukcje niegwarantujące wystarczającej trwałości. Myślę, że katastrofa w Genui będzie impulsem do weryfikacji zasad projektowania i utrzymywania mostów o konstrukcji z betonu sprężonego.

Czy konstrukcja zespolona żelbet-stal byłaby w tym przypadku bardziej odporna?

- Stal jest materiałem "symetrycznym", czyli ma podobną wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie. Pod tym względem jest materiałem lepszym od betonu. Lepiej znosi też działanie nieprzewidzianych przez projektanta obciążeń np. innego znaku. W odróżnieniu od betonu sprężonego, w przypadku przeciążenia, nie ulega kruchemu zniszczeniu, a dosypuje energię dzięki odkształceniom plastycznym.

Czy uderzenie pioruna jest w stanie zniszczyć lub uszkodzić podwieszenie? Czy w Polsce odnotowano kiedykolwiek uszkodzenia elementów mostu od pioruna?

- Taki przypadek miał miejsce na moście Rion-Antirion w Grecji.

Po uderzeniu pioruna przepalona wanta spadła na pomost, ale jej masa to 8-10 t. W pylon mostu Rędzińskiego kilkakrotnie uderzył piorun. Istniejąca tam instalacja odgromowa spełniła swoje zadanie i nie zanotowano żadnych uszkodzeń.
Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2019