Toen het containerschip MV Dali, 300 meter lang en ongeveer 100,000 ton zwaar, de kracht verloor en tegen een van de steunpijlers van de Francis Scott Key Bridge in Baltimore botste, stortte de brug binnen enkele ogenblikken in. Er wordt aangenomen dat zes mensen dood zijn, verscheidene anderen gewond, en de stad en de regio verwachten een maandenlange logistieke nachtmerrie bij gebrek aan een cruciale transportverbinding.
Het was een schokkende gebeurtenis, niet alleen voor het publiek maar ook voor brugingenieurs zoals ik. We werken er heel hard aan om ervoor te zorgen dat bruggen veilig zijn, en over het algemeen blijft de kans om gewond te raken of erger bij het instorten van een brug zelfs kleiner dan de kans om door de bliksem getroffen te worden.
De beelden uit Baltimore herinneren ons er echter aan dat veiligheid niet vanzelfsprekend is. We moeten waakzaam blijven.
Waarom stortte deze brug in? En, net zo belangrijk: hoe kunnen we andere bruggen veiliger maken tegen een dergelijke instorting?
Een brug uit de 20e eeuw ontmoet een schip uit de 21e eeuw
De Francis Scott Key Bridge werd halverwege de jaren zeventig gebouwd en in 1970 geopend. De hoofdstructuur boven het vaarkanaal is een "doorlopende vakwerkbrug" in drie secties of overspanningen.
De brug rust op vier steunen, waarvan er twee aan weerszijden van de bevaarbare waterweg liggen. Het zijn deze twee pieren die van cruciaal belang zijn om te beschermen tegen scheepsinslagen.
En inderdaad, er waren twee beschermingslagen: een zogenaamde “dolfijn”-structuur gemaakt van beton, en een spatbord. De dolfijnen bevinden zich ongeveer 100 meter stroomopwaarts en stroomafwaarts van de pieren in het water. Ze zijn bedoeld om te worden opgeofferd in het geval van een eigenzinnig schip, waarbij ze de energie absorberen en daarbij vervormen, maar voorkomen dat het schip de brug zelf raakt.
Het spatbord is de laatste beschermingslaag. Het is een structuur gemaakt van hout en gewapend beton die rond de hoofdpijlers is geplaatst. Nogmaals, het is bedoeld om de energie van elke impact te absorberen.
Stootwillen zijn niet bedoeld om schokken van zeer grote schepen op te vangen. En dus toen de MV Dali, die meer dan 100,000 ton woog, voorbij de beschermende dolfijnen kwam, was hij simpelweg veel te massief om door het spatbord te kunnen weerstaan.
Op video-opnamen is te zien dat er een stofwolk verscheen vlak voordat de brug instortte. Mogelijk was dit het spatbord dat uiteenviel toen het door het schip werd verpletterd.
Toen het enorme schip zowel de dolfijn als het stootblok was gepasseerd, was de pier – een van de vier hoofdsteunen van de brug – eenvoudigweg niet meer in staat de impact te weerstaan. Gezien de grootte van het schip en de waarschijnlijke snelheid van ongeveer 8 knopen (15 kilometer per uur), zou de impactkracht ongeveer 20,000 ton zijn geweest.
Bruggen worden veiliger
Dit was niet de eerste keer dat een schip de Francis Scott-brug raakte. In 1980 vond er opnieuw een botsing plaats, waarbij een spatbord zo ernstig werd beschadigd dat het moest worden vervangen.
Volgens een rapport uit 35 van de World Association for Waterborne Transport Infrastructure zijn er wereldwijd tussen 1960 en 2015 2018 grote instortingen van bruggen met dodelijke slachtoffers tot gevolg. Aanvaringen tussen schepen en bruggen in de jaren zeventig en begin jaren tachtig leidden tot een aanzienlijke verbetering van de ontwerpregels voor het beschermen van bruggen tegen botsingen.
Verdere impacts in de jaren zeventig en begin jaren tachtig zorgden voor aanzienlijke verbeteringen in de ontwerpregels voor impact.
De Ship Collision with Bridges-gids van de International Association for Bridge and Structural Engineering, gepubliceerd in 1993, en de American Association of State Highway and Transporation Officials' Guide Specification and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridges (1991) veranderden de manier waarop bruggen werden ontworpen.
In Australië vereist de Australian Standard for Bridge Design (gepubliceerd in 2017) dat ontwerpers nadenken over het grootste schip dat waarschijnlijk in de komende 100 jaar langs zal komen, en wat er zou gebeuren als het op volle snelheid op een brugpijler zou afvaren. Ontwerpers moeten rekening houden met het resultaat van zowel frontale botsingen als zijdelingse, blikkende slagen. Als gevolg hiervan beschermen veel nieuwere bruggen hun pieren met hele door de mens gemaakte eilanden.
Uiteraard kwamen deze verbeteringen te laat om het ontwerp van de Francis Scott Key Bridge zelf te beïnvloeden.
Lessen uit een ramp
Dus welke lessen zijn er in dit vroege stadium duidelijk te trekken?
Ten eerste is het duidelijk dat de beschermingsmaatregelen voor deze brug niet voldoende waren om de impact van dit schip op te vangen. De huidige vrachtschepen zijn veel groter dan die uit de jaren zeventig, en het lijkt waarschijnlijk dat de Francis Scott Key Bridge niet is ontworpen met een aanvaring als deze in gedachten.
Eén les is dus dat we moeten overwegen hoe de schepen in de buurt van onze bruggen veranderen. Dit betekent dat we de constructie niet zomaar kunnen accepteren zoals deze is gebouwd, maar ervoor kunnen zorgen dat de beschermingsmaatregelen rond onze bruggen mee evolueren met de schepen eromheen.
Ten tweede moeten we, meer in het algemeen, waakzaam blijven bij het beheer van onze bruggen. Ik heb eerder geschreven over het huidige veiligheidsniveau van Australische bruggen, maar ook over hoe we het beter kunnen doen.
Deze tragische gebeurtenis benadrukt alleen maar de noodzaak om meer geld uit te geven aan het onderhoud van onze verouderende infrastructuur. Dit is de enige manier om ervoor te zorgen dat het veilig en functioneel blijft voor de eisen die we er vandaag de dag aan stellen.