چرا پل بالتیمور خیلی سریع فروریخت؟

وقتی برق کشتی کانتینری ام دی دالی با طول ۳۰۰ متر و وزنی درحدود ۱۰۰ هزار تن قطع شد و به یکی از ستون‌های پشتیبانی پل فرانسیس اسکات کی برخورد کرد، پل در عرض چند لحظه فروریخت. گفته می‌شود در این حادثه ۶ نفر کشته و چند نفر مجروح شدند و شهر و منطقه در پی از دست دادن یک خط ارتباطی مهم، کابوس لجستیکی چندماهه را پیش رو خواهد داشت.

فروریختن پل نه تنها برای مردم، بلکه برای مهندسان پل هم تکان‌دهنده بود. آن‌ها بسیار سخت در تلاش هستند که اطمینان حاصل کنند پل‌ها ایمن هستند و احتمال آسیب دیدنشان در ریزش پل حتی کم‌تر از احتمال برخورد صاعقه باشد. اگرچه، تصاویر بالتیمور یادآوری می‌کنند ایمنی را نمی‌توان امری مسلم دانست و باید هوشیار باشیم. پس چرا پل بالتیمور فروریخت و چگونه می‌توانیم پل‌های دیگر را دربرابر چنین فروریزشی ایمن‌تر کنیم؟

پل فرانسیس اسکات کی طی اواسط دهه ۱۹۷۰ ساخته شد و در سال ۱۹۷۷ به بهره‌برداری رسید. ساختار اصلی روی کانال کشتیرانی، پل خرپایی پیوسته‌ای بود که سه دهانه داشت. پل روی چهار ستون استوار بود که در هر سمت آبراهه کشتیرانی دو ستون قرار داشتند. این دو ستون برای محافظت در برابر ضربه کشتی‌ها حیاتی بودند. ساختار محافظ دیگری نیز وجود داشت: ساختار معروف به «دلفین» که از بتن و فندر تشکیل شده است.

دلفین‌ها درحدود ۱۰۰ متری بالادست و پایین دست ستون‌ها در آب قرار دارند. کالین کاپرانی، استاد مهندسی عمران از دانشگاه مانش در وب‌سایت کانورسیشن می‌نویسد، هدف از استقرار دلفین‌ها این است که در صورتی که کشتی سرگردانی به آن‌ها برخورد کند، انرژی ضربه را بگیرند و در این فرایند تغییر شکل پیدا کنند، اما مانع از برخورد کشتی با خود پل شوند.

فندر آخرین لایه محافظ است که ساختاری متشکل از چوب و بتن مسلح است که در اطراف پایه‌های اصلی قرار گرفته است. در اینجا هم هدف، جذب انرژی حاصل از هر گونه برخورد احتمالی است.

فندرها نمی‌توانند ضربه حاصل از برخورد کشتی‌های بسیار بزرگ را جذب کنند. بنابراین، وقتی کشتی ام وی دالی با وزن بیش از ۱۰۰ هزار تن از دلفین‌های محافظ رد شد، این ساختارها تاب مقاومت دربرابر آن‌ها را نداشتند. فیلم‌های ضبط‌شده نشان می‌دهند ابری از گرد و غبار درست پیش از فروریختن پل ظاهر شد که احتمالا ناشی از متلاشی شدن فندر براثر برخورد کشتی بود. هنگامی که کشتی عظیم از دلفین و فندر رد شد، ستون پل قادر به تحمل ضربه نبود.

با توجه به اندازه کشتی و سرعت احتمالی آن که در حدود ۸ گره بود (۱۵ کیلومتر بر ساعت)، نیروی ضربه درحدود ۲۰ هزار تن برآورد می‌شود.

اولین باری نبود که کشتی با به پل فرانسیس اسکات برخورد می‌کرد. در سال ۱۹۸۰ برخورد دیگری رخ داد که طی آن فندر به قدری آسیب دید که باید عوض می‌شد.

طبق گزارش سال ۲۰۱۸ انجمن جهانی زیرساخت‌های حمل‌ونقل آبی، بین سال‌های ۱۹۶۰ تا ۲۰۱۵، در سراسر جهان ۳۵ ریزش پل ناشی از برخورد که موجب مرگ‌ومیر انسان‌ها شده است، رخ داده است.

برخورد بین کشتی‌ها و پل‌ها در دهه ۱۹۷۰ و اوایل دهه ۱۹۸۰ به بهبود قابل‌توجه در قوانین طراحی برای محافظت از پل‌ها دربرابر برخورد منجر شد. برای مثال، در استرالیا در سال ۲۰۱۷ استانداردی برای طراحی پل‌ها منتشر شد که طراحان را ملزم می‌کند به بزرگ‌ترین کشتی که ممکن است در ۱۰۰ سال آینده ظاهر شود، فکر کنند و اینکه اگر با سرعت کامل به سمت پایه‌های پل حرکت کند، چه اتفاقی می‌افتد.

طراحان باید نتیجه‌ی هر دو برخورد احتمالی و ضربه‌های جانبی را درنظر بگیرند. درنتیجه، بسیاری از پل‌های جدیدتر با جزایر ساخته‌شده به دست انسان از ستون‌های خود محافظت می‌کنند. البته این پیشرفت‌ها خیلی دیر انجام شد و بر طراحی پل فرانسیس اسکات کی تاثیری نداشت.

واضح است که اقدامات محافظتی موجود برای محافظت از پل دربرابر این کشتی کافی نبود. کشتی‌های باری امروزی بسیار بزرگ‌تر از کشتی‌های دهه ۱۹۷۰ هستند و به‌نظر می‌رسد پل فرانسیس اسکات کی برای برخورد احتمالی با چنین کشتی‌هایی طراحی نشده بود.

هنگام طراحی پل‌ها باید این موضوع را در ذهن داشته باشیم که کشتی‌ها در آینده چه تغییراتی خواهند کرد. این بدان معنا است که نمی‌توانیم سازه را همان‌طور که ساخته شده است، بپذیریم بلکه باید اطمینان حاصل کنیم اقدامات محافظتی پیرامون پل‌ها همگام با کشتی‌های اطراف آن‌ها تکامل پیدا کند.

همچنین باید در مدیریت پل‌های خود هشیار باشیم. این رویداد غم‌انگیز بر نیاز به هزینه بیشتر برای حفظ زیرساخت‌های قدیمی پل‌ها تاکید می‌کند. این تنها راه برای اطمینان از ایمن ماندن و کارآیی آن برای تامین نیازهایی است که امروز بر آن تحمیل می‌کنیم.