Риккардо Моранди: строитель мостов и его предупреждение

В 1979 году 77-летний итальянский инженер опубликовал техническую статью с намеренно сухим названием: «Долгосрочное поведение виадуков, подверженных интенсивному движению и расположенных в агрессивной среде». В ней говорилось о мосте, который он спроектировал сам через долину Польчевера (Polcevera) в Генуе, и утверждалось, что конструкция корродирует быстрее, чем он ожидал. Риккардо Моранди (Riccardo Morandi) поднимал эту проблему с начала 1970-х годов. Через тридцать девять лет после этого отчета, дождливым августовским утром, 250-метровый участок моста рухнул в долину, унеся жизни сорока трех человек.

Рим и бетон в руинах

Моранди родился в Риме 1 сентября 1902 года и получил диплом инженера в 1927 году. Его профессиональное становление проходило в Калабрии, где он занимался восстановлением зданий из железобетона после землетрясения — это было обучение работе с материалом, который был еще молод, в регионе, который не прощал ошибок. Затем он открыл собственное бюро в Риме и шесть десятилетий расширял возможности использования бетона за пределы того, что считали достижимым большинство его современников.

Он не только строил, но и преподавал, занимая должности профессора проектирования мостов в университетах Флоренции и Рима. В 1963 году он стал членом Королевского общества искусств, а в 1979 году получил почетную докторскую степень по архитектуре в Техническом университете Мюнхена.

Идея: бетонные кабели

Чтобы понять Моранди, нужно понять, что такое вантовый мост. Пролет моста — дорога, по которой вы едете, — подвешен на диагональных кабелях, идущих к опоре (пилону). Почти в каждом современном мосте такого типа кабелей много, они тонкие и сделаны из стали: веер из множества вант, каждая из которых несет умеренную долю нагрузки.

Моранди поступил наоборот. Он использовал очень мало вант, часто всего две на пролет, и вместо того, чтобы оставлять их как оголенную сталь, он заключил сталь в оболочку из предварительно напряженного бетона. Причина заключалась в жесткости. Ванты в бетонной оболочке примерно в пять раз жестче, чем сталь сама по себе, поэтому полотно моста гораздо меньше прогибается и вибрирует при интенсивном движении — это реальное преимущество для автомагистрального виадука. Это был первый случай использования предварительно напряженной арматуры в качестве вантовых кабелей.

Экономия была необычайной. На виадук Польчевера ушло примерно в три раза меньше предварительно напряженной стали на квадратный метр, чем на современный ему мост Бендорф (Bendorf) в Германии. Моранди проектировал с учетом стоимости и скорости, используя сборные элементы и консольное строительство с временными тросами.

Минус сейчас очевиден, но тогда он таковым не казался. Как только вы заключаете сталь в бетон, вы не можете ее видеть. Осмотр превращается в гадание. Если бетон трескается или если раствор, впрыснутый в каналы, заполняет их не полностью, вода и соль достигают стали и незаметно разъедают ее. А при наличии всего двух вант на пролет нет никакого резервирования: если одна выйдет из строя, ничто не удержит нагрузку.

Маракайбо

Его самая масштабная работа — мост генерала Рафаэля Урданеты (General Rafael Urdaneta Bridge) через озеро Маракайбо в Венесуэле, завершенный в 1962 году. Это 8678-метровый бетонный вантовый мост, построенный за рекордные сорок месяцев. Он принес ему международную известность и послужил шаблоном для последующих проектов.

Он также стал первым предупреждением. Открытые кабели на мосту в Маракайбо лопнули из-за быстрой коррозии, и через восемнадцать лет после строительства все ванты пришлось заменить. Другой крупный переход Моранди, мост Вади-эль-Куф в Ливии, был закрыт в октябре 2017 года после того, как инспекции выявили потенциальные трещины. Он строил и другие объекты — аэропорт Фьюмичино (Fiumicino) в Риме в 1970 году, подземный автосалон в Турине, кинотеатры, линии электропередачи через Мессинский пролив, — но мосты остаются его наследием, и эти мосты корродировали.

Виадук Польчевера

Построенный между 1963 и 1967 годами, виадук Польчевера нес автомагистраль A10 более километра через долину с заводами и жилыми домами на высоте около сорока метров на трех 90-метровых А-образных пилонах с основными пролетами около 220 метров. Это был впечатляющий объект и символ Генуи. Моранди мог бы закончить его за двадцать три месяца, если бы не административные задержки.

К 2016 году проект называли инженерным провалом, а расходы на обслуживание росли. Два из трех пилонов были усилены в 1993 году. Западный пилон — опора 9 — усилен не был, несмотря на задокументированные повреждения от коррозии.

14 августа 2018 года

Опора 9 рухнула. Технической причиной стал разрыв вантового кабеля, пострадавшего от сильной коррозии из-за недостаточного, а местами полностью отсутствующего заполнения каналов раствором. Сталь ржавела внутри бетонной оболочки десятилетиями, оставаясь невидимой. Погибли сорок три человека.

Инженерная критика конкретна и справедлива. Моранди недооценил эффекты ползучести бетона, что привело к потере предварительного напряжения и растрескиванию. Заданные им диаметры каналов были слишком узкими для надежной инъекции раствора. Бетонный защитный слой над сталью был слишком мал, обеспечивая слабую защиту от коррозии. И у конструкции не было никакой живучести: отказ одного кабеля был достаточен, чтобы обрушить пролет.

Почему Риккардо называют гением

Талант Моранди заключался в сочетании концептуальной оригинальности со строгой дисциплиной материалов. Он не совершенствовал чужие мосты; он предложил принципиально иную структурную систему — ванты в бетонной оболочке — и решил проблему жесткости, использовав треть стали от аналогичных конструкций и построив объект быстрее, чем кто-либо ожидал. Вальтер Кауфман (Walter Kaufmann), возглавляющий кафедру структурной инженерии в ETH Zurich и подробно изучивший обрушение, пришел к выводу, что в контексте своей эпохи Моранди, несомненно, остается пионером проектирования мостов, каким его признавали до трагедии в Генуе. Аргумент Кауфмана в том, что живучесть конструкции в 1960-х годах просто не была проектной целью, а перераспределение усилий из-за ползучести бетона в то время еще недостаточно изучалось. Исходя из этого, Моранди не был небрежен; он работал на грани известных знаний.

Контраргументы нельзя смягчить. Сорок три человека погибли из-за конструкции, которую он спроектировал. Даже если отбросить стандарты более поздней эпохи, два его решения были личными и имели серьезные последствия: захоронение растянутой стали там, где никто не мог ее осмотреть, и использование такого малого количества вант, что у конструкции не было второго эшелона защиты. Проект, который невозможно проверить и в котором нет резервирования, перекладывает все бремя безопасности на обслуживание, а обслуживание не справилось — владельцы так и не укрепили опору 9, как они укрепили остальные двадцать пять лет назад. Предупреждения самого Моранди начала 1970-х годов и его отчет 1979 года говорят в его пользу как инженера, но они также, как ни прискорбно, служат доказательством того, что он понимал уязвимость и что спроектированная им система не оставляла шансов на ошибку. Стоит также отметить, что его подход с малым количеством вант оказался менее экономичным, чем вантовые мосты с множеством тросов, и имел ограниченное влияние на других инженеров; профессиональное сообщество восхищалось им, но затем пошло другим путем. Честный вердикт состоит в том, что он был оригиналом крупного масштаба, чья коронная идея содержала дефект, который привел к гибели людей, и обе части этого утверждения должны оставаться в силе.

Наследие

Моранди скончался 25 декабря 1989 года, за двадцать девять лет до обрушения, сохранив репутацию одного из величайших инженеров-строителей XX века. Генуя заменила его виадук новым мостом. Катастрофа Польчевера стала одним из самых изучаемых случаев в современной структурной инженерии, а ее уроки — проектируй для возможности осмотра, проектируй с запасом живучести, исходи из того, что обслуживание будет несовершенным — теперь преподаются как фундаментальные. То, что их пришлось усвоить таким образом, — трагедия; то, что они были усвоены вообще, — единственное, что можно извлечь из этого опыта.