Крушение Квебекского моста в 1907 году, несомненно, стало одной из самых катастрофических аварий в истории строительной отрасли. Ведь Квебекский мост рухнул не один раз, а позже, во время строительных работ, обрушился во второй раз. При первом крушении Квебекского моста погибло 75 человек. Рассмотрим строительство этого стального колосса немного подробнее. Как эта катастрофа изменила отношение к риску, ответственности и обеспечению качества в инженерном деле? Оставайтесь с нами!
Квебекский мост: Мостостроение на пределе
Канадский город Квебек в начале 20 века был важным торговым узлом. Благодаря индустриализации население быстро росло, и вскоре стало ясно: чтобы успевать за этим развитием, необходима соответствующая инфраструктура.
Была запланирована железнодорожная переправа через реку Святого Лаврентия. Это позволило бы подключить Квебек к региональной торговой сети, и товары больше не пришлось бы перевозить через реку на пароме. Для такой связи требовался мост – и не какой-нибудь!
Планируемый мост должен был достичь одного из самых длинных пролётов в мире и быть выполнен как консольный мост. Рискованно, но теоретически осуществимо. Таким образом, Квебекский мост установил бы новые стандарты в мостостроении. Хотя проект с таким замыслом балансировал на краю пропасти, на этот риск пошли сознательно.
В конце концов, в гражданском строительстве смелые проекты реализовывались и раньше. Например, многие коллеги считали Эжена Фрейсине безумцем, пока он не доказал, что его разработка, предварительно напряжённый бетон, может революционизировать строительство. Если вам интересна его история, рекомендуем эту статью: Эжен Фрейсине: Отец предварительно напряжённого бетона .
Квебекский мост: Ошибки в конструкции и дизайне
Итак, как именно выглядел план? Выбранная система была классическим консольным мостом. Пока ничего особенного. Две массивные консоли должны были нести центральную подвесную балку. Это означало: высокие сжимающие усилия в верхних поясах, растягивающие – в нижних. Мост, который строили много раз, только не в таком масштабе.
Ответственность за мегапроект нёс не новичок. Теодор Купер в то время был уважаемым инженером-мостостроителем. Значит, Квебекский мост был в надёжных руках? И да, и нет. Потому что в дизайне было несколько критических точек. При таком пролёте собственный вес чрезвычайно велик. И это не всё.
Одной из самых больших проблем Квебекского моста были изменения, вносимые в проект в ходе планирования. Эту тему мы уже не раз поднимали в блоге. Нередко крупные проекты сталкиваются с проблемами уже на этапе планирования. Или когда в разгар строительства вдруг требуется что-то изменить.
Это актуально и по сей день, особенно в немецкой строительной отрасли. Если вам интересны причины, почему крупные проекты часто заканчиваются настоящей катастрофой, рекомендуем эту статью: Крупные строительные проекты в Германии .
На Квебекском мосту, например, фактический вес конструкции значительно вырос в процессе планирования. Нужно было как-то достичь пролёта и по возможности обеспечить его надёжность. Главной проблемой были стройные сжатые стержни. Верхние пояса были подвержены разрушению при высоких критических нагрузках продольного изгиба.
.jpg?mw=760&hash=a0d3b1d522fa832b9ccb250937f220cad95302d1)
К тому же, отсутствовал итеративный перерасчёт, то есть последующие изменения в проекте не были переоценены. Видимо, думали так: «Это всего лишь самый большой мост нашего времени, как-нибудь выдержит». И он держался, по крайней мере, поначалу. Потому что уже на этапе строительства быстро стало очевидно, что конструкция Квебекского моста необычно деформируется.
Был зафиксирован растущий прогиб несущей структуры. Увидели, приняли к сведению. К сожалению, эти предупреждающие сигналы не были правильно интерпретированы, и поэтому просто продолжили строительство. Так, к сожалению, и произошло то, что должно было произойти.
Первое крушение Квебекского моста в 1907 году
29 августа 1907 года прогибы стали критическими. Произошло внезапное разрушение несущей структуры, и Квебекский мост обрушился. Что именно произошло и что послужило спусковым крючком? Кратко рассмотрим это. Потому что уже в этот момент становится ясно, что это не была одна единственная ошибка.
Всё началось с локальной неустойчивости. Один сжатый стержень южной консоли не выдержал значительного собственного веса наполовину построенного Квебекского моста. Нагрузка перераспределилась на окружающую несущую структуру, но та не смогла воспринять дополнительные силы. Произошёл полный коллапс моста, трагическая цепная реакция.
В течение 15 секунд весь Квебекский мост, самый длинный консольный мост в мире на тот момент, рухнул в реку Святого Лаврентия. В этой катастрофе погибли 75 из 86 рабочих. Крушение Квебекского моста считается крупнейшей инженерной катастрофой 20 века, а расследование выявило ужасающие факты.
Разрушение Квебекского моста в 1907 году: Технические причины
Разрушение столь большой центральной части моста не могло быть компенсировано окружающей структурой. Здесь была значительно превышена критическая нагрузка продольного изгиба. И никто заранее не подумал о необходимости определённой избыточности, то есть аварийного плана на случай, если Квебекский мост станет неустойчивым в какой-либо точке во время строительства.
Так кто же был виноват? Инженеры? На самом деле нет, потому что несколько из них сообщали о деформациях на месте. Однако руководство либо вообще не реагировало на это, либо реагировало слишком поздно. Надеялись, что в конце концов всё сработает так, как должно.
Для расследования точных причин крушения Квебекского моста была создана Королевская комиссия. В неё вошли, в частности, внешние эксперты, которые исследовали планирование и строительство Квебекского моста на предмет ошибок. И они быстро их нашли.
Нагрузки на несущую структуру Квебекского моста после изменений в проекте не были пересчитаны. Это привело к ошибочному расчёту фактического собственного веса и его воздействия на конструкцию моста. Дополнительные нагрузки не были учтены, что привело к неустойчивости сжатых стержней. Возникающие эффекты продольного изгиба также не были учтены, хотя их значение в тогдашнем гражданском строительстве уже было известно.
Ещё одним важным моментом было отсутствие избыточности, о котором мы уже кратко упомянули. Разрушение одного элемента напрямую привело к полному коллапсу. Такого, конечно, не должно происходить на крупном строительном проекте. Но к разрушению Квебекского моста привели не только технические моменты.
Крушение Квебекского моста: Человеческие ошибки
Основной проблемой при строительстве Квебекского моста была плохая организация всего проекта. Одно единственное лицо принимало все решения. Всё должно было утверждаться Теодором Купером, и он полагался прежде всего на свой собственный опыт и своё, по-видимому, недостаточное, чутьё.
Выяснилось, что вся строительная площадка была организационной катастрофой. Куда ни глянь – недостаточная коммуникация. В конце концов, были некоторые предупреждения от разных инженеров, работавших на Квебекском мосту, но реакции на них было мало или не было вовсе. Ни независимая экспертиза, ни второе мнение по окончательным расчётам не рассматривались.
Так что же, рыба гнила только с головы? Не совсем. Потому что решения сверху почти не подвергались сомнению, а все указания на проблемы с несущей структурой в конечном итоге интерпретировались так, чтобы они вписывались в существующую картину. Таким образом, создавалась собственная реальность. Потому что огромная нехватка времени, в условиях которой работала команда, и высокие ожидания от проекта Квебекского моста в итоге привели к тому, что прогресс ставился выше безопасности. Результат: печальная груда стальных балок и множество напрасных жертв.
Квебекский мост: Второе крушение в 1916 году
Что было дальше после этого несчастья? Страна не отказалась от моста через реку Святого Лаврентия. Проект Квебекского моста был скорректирован, расчёты проверены. После планирования строительство Квебекского моста было продолжено. Он должен был иметь тот же пролёт, но с изменённой конструкцией.
Вместо изогнутых поясов в консолях они теперь были прямыми, а подвесная балка, своего рода сердце проекта, была немного короче. В целом новая конструкция моста была значительно массивнее предыдущей. Монтаж же должен был проходить так же. Снова, под постоянным надзором нового главного инженера Ральфа Моджески, консоли возводились над рекой методом навесного монтажа. На этот раз проблем не возникло.
В 1916 году настал решающий момент. Подвесная балка была предварительно собрана на берегу и ждала там своего применения. Три лихтера, несамоходных плавучих грузовых контейнера, были использованы для её транспортировки к мосту. Затем подвесную балку весом 5 000 т предстояло поднять на место в несколько этапов.
При этом 11 сентября 1916 года произошло новое несчастье. Снова мост, по крайней мере его часть, рухнул в воду. До завершения Квебекского моста оставалось рукой подать. Команда потерпела неудачу на, пожалуй, самом сложном этапе всего монтажа. Когда балку подводили в её окончательное положение между двумя консолями, она внезапно рухнула в реку. При этом погибло 13 человек.
Позже, при расследовании несчастного случая, выяснилось, что одна из опорных частей при подъёме была спроектирована и закреплена неоптимально. Страховка при подъёме была недостаточной. До сих пор обломки подвесной балки лежат на дне реки на глубине около 60 м. А мост?
Завершение строительства Квебекского моста
После завершения расследования работы на мосту были продолжены. Была построена новая подвесная балка и на этот раз смонтирована с большим запасом по времени. Через четыре дня всё было на своих местах. В 1919 году, после окончания Первой мировой войны, Квебекский мост был торжественно открыт.
Весь проект показывает, что такие крупные строительные проекты несут с собой особые вызовы, которые ни в коем случае нельзя игнорировать. Особенно в процессе строительства безопасность – не опция, а самая важная вещь. Сложность временных стадий строительства часто недооценивается.
Когда сооружение ещё не полностью завершено, оно зачастую ещё сложнее, чем в конечном состоянии. На этапе строительства от таких рисков нередко отмахиваются с безразличием. Во многих случаях это проходит хорошо, в других – стоит, как на Квебекском мосту, человеческих жизней.
Заключение: Крушение Квебекского моста
Гражданское строительство постоянно развивается и учится на ошибках, какими бы трагическими они ни были. Крушение Квебекского моста оставило следы и по сей день. Мы собрали для вас семь выводов, которые мы можем извлечь из этой катастрофы для сегодняшней строительной отрасли.
- Номер 1: Запасы прочности не являются опциональными, неопределённости должны активно закладываться в план
- Номер 2: Независимые проверки как стандарт, третье или четвёртое мнение в сложных проектах спасает жизнь – и сооружению, и команде
- Номер 3: Последовательный мониторинг данных измерений и внедрение систем раннего предупреждения
- Номер 4: Учёт всех случаев нагрузки, особенно во время стадии строительства
- Номер 5: Конструктивная коммуникация друг с другом, независимо от иерархии
- Номер 6: Ответственность выходит за рамки заказчика, строительство для общества
- Номер 7: Безопасность важнее временных ограничений и прибыли
Дело Квебекского моста до сих пор используется для обучения новых инженеров-строителей. В конце концов, крушение Квебекского моста было не просто вычислительной ошибкой, а отказом на нескольких уровнях. Оно ясно показывает, что одной технической осуществимости недостаточно для создания монументальных сооружений. Организация и коммуникация в таких крупных проектах просто должны быть слаженными, иначе пострадать могут не только конструкции, но и, в худшем случае, люди.
Ещё один мега-проект, в котором были большие проблемы, был так называемым восьмым чудом света: Панамский канал. Здесь столкнулись ошибочные представления, большое эго и человеческая жадность. Почитайте, если вам интересна эта тема: Панамский канал: восьмое чудо света и его кровавая цена .