В России идет работа над правилами применения алюминиевых сплавов в пролетных строениях

Когда-то давно алюминий был почти так же дорог, как золото, и никому не могла прийти в голову мысль строить из него мосты. Но с открытием промышленного способа получения металла сменилась и его «специализация». Алюминий покинул столы августейших особ, но зато нашел себе применение в строительстве и промышленности. Среди прочего, сплавы этого металла стали применяться для изготовления мостовых конструкций.

Как все начиналось

Родиной алюминиевых мостов можно считать США. Первый мост из алюминия был железнодорожным. Его построили в маленьком городке Массена в штате Нью-Йорк в 1946 году. А первое мостовое сооружение для автотранспорта длиной 153 м появилось в провинции Квебек в Канаде в начале 50-х. Всего до 1963 года на территории Северной Америки было построено девять алюминиевых мостов, восемь из которых действуют и поныне. В 70-е годы интерес мостостроителей к алюминию упал, но с середины 90-х проектировщики и строители снова обратились к этому материалу. Помимо США и Канады, алюминиевые мосты появились в Европе и Японии.

В нашей стране технология не прижилась. Первым и до недавнего времени единственным алюминиевым мостом в стране был Коломенский пешеходный мост через канал Грибоедова в Петербурге. Он был построен в 1969 году в качестве эксперимента, по инициативе инженеров ЛИСИ. Кстати, опыт это можно признать вполне успешным — мост действует и сейчас. Сплав, из которого изготовлен пролет, обладает хорошей стойкостью к коррозии, но недостаточно прочен, чтобы применить его в более серьезных сооружениях.

Однако были и неудачи. Пролет автодорожного моста через реку Рузу в Подмосковье был изготовлен из дюралюминия достаточно прочного, но значительно менее стойкого к коррозии сплава. В итоге меньше чем за год под воздействием антигололедных реагентов сооружение пришло в полную негодность.

Еще одной причиной отказа от использования алюминиевых конструкций стала их высокая стоимость по сравнению со сталью. «Стремление к экономии при капитальных затратах фактически остановило развитие технологии, и вопросы использования алюминия в несущих конструкциях искусственных сооружений оказались практически неизученными, — считает сопредседатель Алюминиевой ассоциации России Ирина Казовская. — В результате сейчас в стране отсутствует необходимая нормативная база, что не позволяет широко применять такие конструкции».

Полвека спустя

Спустя почти 50 лет с момента строительства первого алюминиевого моста в России появились два пешеходных моста из этого металла. Они были открыты в середине минувшего лета недалеко от Нижнего Новгорода в деревне Афонино. Сооружения представляют собой две практически идентичные арочные конструкции с длиной пролетного строения 38 м, шириной 6,5 м и массой 22 тонны (к слову, в три раза легче стального аналога) и расчетными нагрузками 400 кг/кв. м. Сооружения скромные, но сам факт их строительства примечателен. Появление таких сооружений стало результатом серьезного труда. Чтобы проекты мостов прошли экспертизу, понадобилась разработка специальных технических условий. Но уже скоро подготовка СТУ для каждого последующего сооружения из алюминия не потребуется — специалисты МГСУ работают над сводом правил применения и проектирования алюминиевых сплавов в пролетных строениях. С вступлением в силу этого норматива технология будет легализована в России.

Как отмечает руководитель проекта СП «Мосты из алюминиевых сплавов», профессор МГСУ Андрей Коргин, работу по развитию нормативно-технической базы необходимо продолжать и далее. «Так, необходимы стандарты на изготовление современных строительных алюминиевых сплавов, включающие в себя данные по усталостной прочности, хладостойкости, чувствительности к концентрации напряжений», — говорит Коргин.

Преимущества и недостатки

Среди преимуществ алюминиевых сплавов — высокая удельная прочность и легкость конструкций. Пролетные строения из алюминия могут достигать длины 90 м, что позволяет без дополнительных опор перекрывать значительные препятствия. Поэтому особенную популярность снискали надземные пешеходные переходы над многополосными магистралями, которые можно построить без промежуточных опор.

Малый вес конструкций значительно упрощает транспортировку и ускоряет сборку. Например, при строительстве нижегородских мостов время перекрытия движения на трассе составило не более двух часов, а непосредственно монтаж пролетов был выполнен всего за 17 минут! Это также снижает требования к несущей способности опор. Еще одно важное преимущество алюминиевых мостов заключается в их долговечности и коррозионной устойчивости.

«Эксплуатация Коломенского моста дешевле, чем стального, потому как не требуется регулярной защиты от коррозии, — комментирует Елена Лебедева, начальник сектора южных районов СПб ГБУ «Мостотрест». — Алюминиевый сплав не ржавеет. В последний раз пролетное строение было покрашено в 2008 году. Прошло почти десять лет, и сейчас наблюдаются лишь незначительные разрушения окрасочного слоя».

Главный же недостаток заключается в высокой стоимости алюминиевых конструкций, которые на 10-15% дороже стали. Впрочем, специалисты утверждают, что, если рассматривать весь жизненный цикл сооружения, то относительно высокая стоимость материала нивелируется.

Однако существенным ограничением становятся некоторые физико-механические свойства алюминиевых сплавов. Поскольку модуль упругости этого металла значительно меньше, чем у стали, конструкции из него более склонны к деформациям, вибрациям и потере устойчивости при приложении динамических нагрузок. Усталостная прочность алюминия примерно в два раза ниже, чем у стали. Это обстоятельство делает конструкции из алюминия неподходящими для больших автомобильных и железнодорожных сооружений.

Показания к применению

Подводя черту под вышесказанным, можно сказать, что сегодня лучшие перспективы применения алюминиевых конструкций связаны со строительством пешеходных переходов. «На сегодняшний день запланировано строительство ряда таких сооружений в Москве, Красноярске, на Черноморском побережье и на Дальнем Востоке, — рассказывает Ирина Казовская. — Алюминиевые конструкции особенно актуальны для агрессивного морского климата, который способствует быстрому разрушению стальных пролетов.

Сейчас прорабатывается проектное решение по Строительству трех пешеходных мостов в Сочи. Кроме того, в сотрудничестве с властями Камчатского края мы готовим типовой проект для алюминиевых пролетных строений автомобильных мостов длиной 12, 15 и 18 м». Пешеходными переходами из алюминия всерьез заинтересовались в ОАО «РЖД». Железнодорожники планируют построить два путепровода над путями, сейчас готовится технико-экономическое обоснование. Результаты пилотного проекта должны подтвердить заявленные качества алюминия в несущих конструкциях: коррозионную и сейсмостойкость, низкую металлоемкость. В любом случае, технология может найти свою нишу в отечественном строительстве. А с появлением норматива возводить алюминиевые конструкции будет значительно проще.__

Цитата в тему

Профессор МГСУ Андрей Коргин: «Одним из перспективных направлений работы с автомобильными мостами является реконструкция сооружений с заменой старой сталежелезобетонной плиты проезжей части на полотно из алюминиевого сплава, ведущее к значительному увеличению грузоподъемности»