Słynny charakterystyczny punkt miasta przekształcił się w poskręcaną kupę złomu
Dwadzieścia parę lat temu przeszło 5000 fanów hokeja z Nowej Anglii zebrało się na stadionie w Connecticut, aby obejrzeć mecz. Ostatecznym zwycięzcom pogratulowano, przegranych pocieszono i wszyscy udali się do domów w śnieżną noc. Następnego ranka stadion wyglądał zupełnie inaczej – stracił mniej niż połowę swojej poprzedniej wysokości.
Miejsce zbrodni
Dach się załamał, a jego zniszczona konstrukcja opadła, dotykając w wielu miejscach wierzchołków siedzeń. Zrządzeniem opatrzności budynek był w tym czasie pusty i nie wybuchł w nim pożar. Gdyby załamanie i pożar miały miejsce podczas meczu, mogłoby zginąć ponad tysiąc ludzi, co stałoby się największą katastrofą w historii USA – w czasie pokoju.
Dach był wsparty na tak zwanej przestrzennej kratownicy, która przypominała gigantyczną pajęczynę. Kratownica jest spawaną konstrukcją stalową wykonaną z płyt, kątowników, teowników oraz innych kształtowników. Jej zaletą jest to, że nie utrudnia widoku – zupełnie inaczej niż w starym Boston Garden.
Na skutek załamania stal o grubości jednego cala została poskręcana i porwana niczym papier i, co ważniejsze, wiele spawów zostało zerwanych.
Stadion stanowił własność miasta i władze były zakłopotane, gdy słynny charakterystyczny punkt ich miasta przekształcił się w… poskręcaną kupę złomu. Miasto doprowadziło do postawienia przed sądem wszystkich zamieszanych w katastrofę, a oni z kolei powołali ekspertów. Ja zostałem wynajęty przez ubezpieczyciela architekta. Wcześniejsze analizy wskazywały, że załamanie spowodowały błędy projektu, więc architekt i jego ubezpieczyciel znajdowali się w trudnej sytuacji.
Śledztwo
Specjaliści spędzili kilka dni, pełzając nad i pod załamanym dachem, a także wokół niego. Eksperci od projektowania wraz z moim klientem sugerowali, że załamanie spowodowane było skrzywieniem elementów, wywołanym naprężeniami ściskającymi. Lecz dlaczego elementy miałyby się wykrzywić? To prawda, że był śnieg, lecz dach został zaprojektowany z uwzględnieniem obciążenia śniegiem. Czy panujące niskie temperatury mogły zwiększyć kruchość stali? Czy spoiny były nieodpowiednie? Zbadałem te kwestie w laboratorium w Cambridge.
Udarność stali jest powszechnie mierzona poprzez udarowy test Charpyego z karbem V. Wytrzymała udarnościowo stal pochłania przed złamaniem dużo energii. W niskich temperaturach stal staje się krucha i pochłania mniej energii niż ceramika. Stal najlepiej sprawdza się w temperaturach, w których podczas przełamywania pochłania dużo energii.
Dymiąca lufa
Badanie ciągliwości przeprowadzono w temperaturze 0°C, która odpowiadała warunkom w czasie katastrofy. Próbki stali wykazały dużą ciągliwość. Poszukałem pomocy ekspertów spawalnictwa z MIT. Metalurgiczna jakość spoin była do przyjęcia, lecz zaskoczyły nas zbyt małe wymiary, biorąc pod uwagę grubość stali. Zakłada się, że spoiny powinny być mocniejsze niż spawany materiał.
Poinformowałem, że stal miała odpowiednią wytrzymałość. Nie była to dobra wiadomość, gdyż ubezpieczyciel miał nadzieję obarczyć winą producenta stali. Zwróciłem uwagę na zbyt lekkie spoiny, lecz mój klient nie wydawał się tym zainteresowany. W każdym razie moja praca skoncentrowała się na jakości spoin. To, by spoiny były wystarczające wymiarowo, aby spełniać swoje zadania, należy do konstruktorów. W tym miejscu zaprzestałem badań.
Ubezpieczyciel miasta zapłacił za straty 14 milionów dolarów. Koszt nowej budowy z konwencjonalnym dachem wyniósł 27 milionów dolarów. Nigdy nie dowiedziałem się, jak zakończyła się ta sprawa, chociaż podejrzewam, że wszystkie zamieszane strony miały w niej swój udział.
Po mniej więcej dziesięciu latach pracowałem z adwokatem architekta nad innym przypadkiem. Powiedział mi, że ekspert odkrył oznaki zmęczenia na powierzchniach złamań. Tego typu raport musiał być fałszywy. Sprawdziłem powierzchnie wielu złamań i nie znalazłem żadnych połysków ani prążkowania, które pojawiają się w usterkach zmęczeniowych. Złamania były szorstkie, włóknistego rodzaju, charakterystyczne dla plastycznych złamań po wpływem nagłego przeciążenia. Zmęczenie, które pojawia się tylko przy powtarzalnym obciążaniu, po prostu nie było tym czynnikiem.
Ken Russell (kenruss@mit.edu) jest emerytowanym profesorem metalurgii i techniki jądrowej na MIT. Specjalizuje się w metaloznawstwie, metalurgii sądowej oraz analizach przypadków defektów, awarii i uszkodzeń.
