リッカルド・モランディ：橋の建設者と彼の警告

1979年、70代後半のイタリア人エンジニアが、意図的に無味乾燥なタイトルの技術論文を発表した。「交通量の多い環境に置かれた高架橋の長期挙動」というものだった。それは彼自身がジェノヴァのポルチェヴェーラ渓谷に設計した橋に関するもので、構造体が予想よりも速く腐食していると述べていた。リッカルド・モランディ (Riccardo Morandi) は1970年代初頭からこの問題を提起していた。その報告書から39年後、雨の降る8月の朝、橋の250メートル区間が谷に落下し、43人が死亡した。

ローマ、そして瓦礫の中のコンクリート

モランディは1902年9月1日にローマで生まれ、1927年にエンジニアとして卒業した。彼の形成期の仕事はカラブリア州にあり、地震の被害の中で鉄筋コンクリートを使って再建した。これはまだ新しい素材であり、不注意に使う者を罰する地域での修行であった。その後、彼はローマで自身の事務所を開き、同時代のほとんどの人が可能だと考えていた以上のことをコンクリートで実現するために60年を費やした。

彼は建設だけでなく教育にも携わり、フィレンツェ大学とローマ大学で橋梁設計の教授職を務めた。1963年には王立芸術協会 (Royal Society of Arts) のフェローに選出され、1979年にはミュンヘン工科大学から建築学の名誉博士号を授与された。

アイデア：コンクリート・ケーブル

モランディを理解するには、斜張橋 (cable-stayed bridge) とは何かを知る必要がある。走行する道路であるデッキは、塔に向かって伸びる斜めのケーブルから吊り下げられている。今日建設されるほとんどの斜張橋では、これらのケーブルは多数で細く、鋼鉄製であり、それぞれが荷重のわずかな分担を担う多くのステイの扇状になっている。

モランディはその逆を行った。彼は非常に少ないステイを使用し、スパンごとに2本しか使わないことが多かった。そしてそれらを裸の鋼鉄のままにするのではなく、プレストレスト・コンクリートのスリーブで包み込んだ。その理由は剛性だった。コンクリートで覆われたステイは、鋼鉄単体よりも約5倍剛性が高いため、重い交通下でもデッキのたわみや振動がはるかに少ない。これは高速道路の高架橋にとって真の利点だった。プレストレスト・コンクリートのテンドンを斜張ケーブルとして使用したのはこれが史上初だった。

経済性は並外れていた。ポルチェヴェーラ高架橋は、当時のドイツのベンドルフ橋 (Bendorf Bridge) と比較して、平方メートルあたりのプレストレスト鋼の消費量が約3分の1だった。モランディは、エレガンスだけでなくコストとスピードも重視し、プレハブ要素と一時的なテンドンを使用した片持ち建設法を採用した。

その欠点は今では明白だが、当時はそうではなかった。鋼鉄をコンクリートで包むと、見えなくなる。検査は推測に頼らざるを得なくなる。コンクリートにひびが入ったり、ダクトに注入されたグラウトが不完全だったりすると、水と塩分が鋼鉄に達し、見えないところで腐食させる。そして1スパンにつき2本しかステイがないため、冗長性が全くない。1本を失えば、荷重を支えるものは何も残らない。

マラカイボ

彼の最大の作品は、ベネズエラのマラカイボ湖にかかるジェネラル・ラファエル・ウルダネータ橋 (General Rafael Urdaneta Bridge) であり、1962年に完成した。これは8,678メートルの斜張コンクリート橋で、40か月という記録的な期間で建設された。これにより彼は国際的な名声を得て、その後のモデルとなった。

また、最初の警告も与えた。マラカイボ橋の露出したケーブルは急速な腐食により断裂し、建設から18年後にすべての斜張ケーブルを交換しなければならなかった。モランディのもう一つの主要な橋であるリビアのワディ・エル・クフ橋 (Wadi el Kuf bridge) は、検査で潜在的な亀裂が特定されたため、2017年10月に閉鎖された。彼は他にもローマのフィウミチーノ空港 (1970年)、トリノの地下駐車場、映画館、メッシーナ海峡の送電線横断工事など多くのものを建設したが、橋が彼の遺産であり、橋は腐食した。

ポルチェヴェーラ高架橋

1963年から1967年にかけて建設されたポルチェヴェーラ高架橋は、A10高速道路を工場とアパートが立ち並ぶ谷の上に1キロメートル以上、高さ約40メートルで通していた。高さ90メートルの3つのA型パイロンと約220メートルの主スパンで構成されていた。それは紛れもなく壮観な建造物であり、ジェノヴァのシンボルだった。行政上の遅延がなければ、モランディは23か月で完成させることができただろう。

2016年までに、維持費の高騰により工学的な失敗と評されるようになっていた。3つのパイロンのうち2つは1993年に補強されていた。西側のパイロンである第9橋脚は、腐食被害が記録されていたにもかかわらず、補強されていなかった。

2018年8月14日

第9橋脚が崩落した。技術的な原因は、ダクト内のグラウト注入が不十分で、場所によっては完全に欠落していたことによる深刻な腐食を受けた斜張ケーブルの破断だった。鋼鉄はコンクリートのスリーブの中で、何十年もの間、目に見えないまま錆びていた。43人が死亡した。

工学的な批判は具体的で公平なものである。モランディはコンクリートのクリープ現象の影響を過小評価しており、それがプレストレスの損失とひび割れを引き起こした。彼が指定したダクトの直径は、注入を確実に行うには狭すぎた。鋼鉄上のコンクリート被りは小さく、防食性能は低かった。そして、この構造には堅牢性が全くなく、1本のケーブルの破断だけでスパン全体を崩落させるのに十分だった。

なぜリッカルドは天才と呼ばれるのか

モランディの才能は、概念的な独創性と厳格な材料規律の組み合わせにあった。彼は他人の橋を改良するのではなく、コンクリートで覆われたステイという全く異なる構造システムを提案し、鋼鉄の使用量を同等の構造物の3分の1に抑え、予想以上の速さで建設するという課題を解決した。ETHチューリッヒの構造工学教授であり、崩落事故を詳細に調査したヴァルター・カウフマン (Walter Kaufmann) は、当時の文脈から判断すれば、モランディはジェノヴァの悲劇以前に認められていた通り、橋梁設計のパイオニアであり続けると結論づけた。カウフマンの議論は、1960年代には堅牢性は設計目標ではなく、コンクリートのクリープによる力学的再配分は当時十分には研究されていなかったというものだ。その基準において、モランディは不注意だったわけではなく、既知の限界で働いていたのだ。

反論の余地はない。彼が設計した構造物のせいで43人が亡くなった。後の時代の基準を脇に置いたとしても、彼の選択の2つは彼自身のものであり、結果を伴うものだった。検査不能な場所に張力鋼を埋め込んだこと、そして構造に第二の防衛線を設けないほど少ないステイしか提供しなかったことである。検査不能で非冗長な設計は、安全性の全負担を維持管理に転嫁するが、維持管理は失敗した。所有者は25年前に他のパイロンを補強したように第9橋脚を補強することはなかった。1970年代初頭からのモランディ自身の警告や1979年の報告書は、エンジニアとしての彼の功績であり、同時に彼が脆弱性を理解しており、設計したシステムが劣化し始めると余裕がないことを認識していたという証拠でもある。彼の少ないステイというアプローチは、多ステイ橋よりも経済性が低く、他のエンジニアに与えた影響も限定的だったことは注目に値する。専門家たちは彼を称賛したが、その後は異なる道を歩んだ。正直な結論は、彼が真の実力を持った独創的な人物であり、そのシグネチャーアイデアには人々を死に至らしめる欠陥が含まれていたということであり、この文の両方の側面が維持されなければならない。

遺産

モランディは崩落の29年前、1989年12月25日に亡くなった。20世紀の偉大なコンクリートエンジニアの一人としての彼の評価は無傷のままだった。ジェノヴァは彼の高架橋を新しい橋に架け替えた。ポルチェヴェーラの惨事は、それ以来、現代構造工学において最も研究される事例の一つとなっており、検査のための設計、冗長性のための設計、維持管理は不完全であるという前提といった教訓が、現在では基本として教えられている。これらをこのような形で学ばなければならなかったことは悲劇だが、それらが学ばれたことこそが、そこから救い出せる唯一のことである。