Катастрофа на мосту Тэй 1879 года: как штормовой ветер изменил мировую инженерию

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | История

28 декабря 1879 года шотландский пассажирский поезд въехал на только что построенный мост через залив Ферт-оф-Тэй. Сооружение длиной свыше трёх километров считалось главным инженерным чудом Викторианской эпохи, а его создатель Томас Бауч за полгода до этого получил рыцарский титул лично из рук королевы Виктории. Через несколько минут после того, как красные кормовые огни поезда скрылись в непроглядной тьме штормовой ночи, центральная часть моста вместе со всеми вагонами рухнула в ледяную воду. Не выжил никто из находившихся на борту. Официальные источники подтверждают 59 жертв, хотя по первым спискам их число оценивалось в 75 человек. И самое пугающее в этой трагедии выяснилось только тогда, когда эксперты изучили чертежи главного инженера.

Невидимый враг, о котором «забыл» рыцарь

Томас Бауч был признанным гением железнодорожного строительства своего времени. Проект моста через широкое устье реки Тэй должен был срезать путь между Эдинбургом и Данди, сэкономив пассажирам почти два часа пути. Однако уже во время строительства начались проблемы: дно залива оказалось не таким прочным, как показывали первые изыскания. Чтобы не сорвать сроки и сэкономить бюджет, Бауч решил уменьшить количество опор, увеличив длину центральных пролётов с 60 до 74 метров. Но за это решение пришлось заплатить устойчивостью всей конструкции, о чём создатель даже не догадывался.

Автор: Great Britain / Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Главный просчёт заключался в том, как британские инженеры той эпохи относились к ветру. В XIX веке считалось, что тяжёлые чугунные конструкции способны выстоять перед любой бурей за счёт собственного веса. Подавая проект на утверждение, Бауч вообще не включил в расчёты боковую ветровую нагрузку. Он опирался на письменные рекомендации Королевского астронома сэра Джорджа Эйри, который заявлял, что среднее давление ветра на длинных пролётах в эстуариях не превышает 10 фунтов на квадратный фут. Но шторм 28 декабря развил скорость ветра свыше 110 километров в час, превратив проходящий поезд в гигантский парус.

Когда вагоны въехали на высокую центральную ферму, шквалистый ветер начал давить на них с боковой силой в десятки тонн. Поезд передал это мощное усилие на металлические конструкции моста, и вся ферменная надстройка, поднятая на 27 метров над водой, начала буквально раскачиваться в такт порывам. Однако разрушила мост вовсе не только сила ветра, а бытовая деталь, на которую долго закрывали глаза.

Хрупкий чугун и клинья вместо ремонта

За несколько месяцев до катастрофы машинисты поездов уже замечали странности: при проезде по центральным пролётам мост издавал оглушительный металлический скрежет. А обходчики путей регулярно находили под опорами выпавшие болты и стальные клинья. Вместо того чтобы остановить движение и забить тревогу, линейный мастер просто забивал ослабшие клинья обратно молотком и прокладывал между деталями металлическую стружку. Газеты хвалили мост за длину, а под его основанием уже накапливалась усталость металла.

Конструктивно опоры моста состояли из чугунных колонн, соединённых между собой коваными раскосами — диагональными железными тягами. Чугун отлично работает на сжатие, когда на него давят сверху, но катастрофически плохо переносит растяжение и динамические удары. Когда ветер и движущийся поезд раскачали центральные пролёты, наветренные колонны начали испытывать сильное растягивающее усилие. Чугунные проушины, за которые крепились диагональные связи, начали трескаться одна за другой.

Автор: Great Britain / Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Цепочка разрушений заняла считанные секунды. Одно лопнувшее чугунное ушко перегрузило соседние элементы, запустив эффект домино. Поезд под управлением паровоза No 224 штурмовал мост на низкой скорости, но в момент, когда под ним начали лопаться чугунные крепления, 13 центральных пролётов общей длиной почти в километр вместе со своими опорами просто рухнули в кипящую штормовую воду. И когда наутро наступил штиль, страна увидела не просто обломки, а полный крах старой инженерной школы.

Как одна катастрофа переписала законы физики в строительстве

Британское общество пережило шок, который по масштабу сравнивали разве что с будущей гибелью «Титаника». Королева Виктория была в ярости, а специальная судебная комиссия провела первое в истории масштабное расследование инженерной катастрофы. Инженера Томаса Бауча признали виновным в трагедии. Здоровье его не выдержало позора, и он скончался спустя 10 месяцев после катастрофы (четыре месяца после вердикта суда). Но главным итогом расследования стали новые, суровые правила, по которым мир строит мосты и по сей день.

Во-первых, правительство Великобритании впервые официально ввело обязательную норму ветровой нагрузки для всех крупных сооружений — не менее 2,7 килопаскаля (56 фунтов на квадратный фут). Во-вторых, чугун был навсегда запрещён как основной материал для длинных железнодорожных пролётов. Его место заняла вязкая и прочная сталь. Когда несколькими годами позже началось строительство знаменитого моста через залив Ферт-оф-Форт южнее по той же магистрали, первоначальный проект Бауча выбросили в архив, а вместо него возвели монументальный стальной консольный мост с огромным запасом прочности, который стоит до сих пор.

Train on the Tay Rail bridge
Автор: Val Vannet / CC BY-SA 2.0 Источник: commons.wikimedia.org

Уроки шотландского шторма 1879 года заложили основу расчётов ветровых нагрузок, а последующие катастрофы XX века привели к современным продувкам в аэродинамических трубах и компьютерному моделированию. Мы ездим по безопасным мостам именно потому, что шотландская трагедия обнажила страшную цену инженерной самоуверенности. А на дне залива Ферт-оф-Тэй до сих пор виден ряд старых кирпичных быков — как молчаливое напоминание о том, что происходит, когда человек забывает о законах физики.

Изображение в превью:
Автор: Val Vannet / CC BY-SA 2.0
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

2 комментария

k
Что-то мне подсказывает, что всякий там ветер и прочность были глубоко вторичны.
Проблема началась в момент, когда «чтобы не сорвать сроки и сэкономить бюджет...»
V
Имхо, проблема там была в высокой самоуверенности, связанной с отсутствием предшествующего негативного опыта

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Стоит ли носить Кроксы? Мнение ортопедов, плюсы и минусы

Я не раз видел в больницах, как врачи носят на работе кроксы, но можно ли их использовать в повседневной жизни? Ответ есть, и он может вызвать некоторые споры у фанатов и критиков бренда....

Почему называть все хвойные деревья «ёлками» — большая ошибка

Почему называть все хвойные деревья «ёлками» — ошибка? Ель, сосна, пихта и лиственница — разные роды с уникальной хвоей, шишками и древесиной. Три простых признака, чтобы больше не путать их.

Первые тесты нового мини-ПК Ninkear L20 226V: Lunar Lake пришёл в народ

Я тайком пробрался на завод компании Ninkear и получил возможность протестировать новый мини-ПК, который компания планирует начать продавать уже в следующем месяце. Покажу внешний вид устройства,...

«Там нет никаких черных дыр»: как «исчезновение» красных точек «Джеймса Уэбба» заставило ученых переписать историю Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) предназначен для изучения самых ранних этапов существования Вселенной. При исследовании объектов, сформировавшихся через 500-800 миллионов лет после...

Когда лучше принимать душ — утром или вечером? Наука и факты

Многие считают, что выбор между утренним и вечерним душем является исключительно делом привычки, но это не совсем так. Дело в том, что с точки зрения физиологии, дерматологии и даже сомнологии...

С 27 июля мы забудем о бесплатной безлимитной «Яндекс Почте»

Неделю назад все пользователи «Яндекс Почты» получили от компании письма счастья с интригующей темой «Письма тоже будут занимать место». Событие понятное, не неожиданное, но всё равно неприятное