Мосты-гиганты. Инжиниринг как искусство | Техногеника 3 | Discovery Channel

Современная туристическая индустрия любит составлять рейтинги достопримечательностей. И в любом из них обязательно в числе первых фигурируют мосты. Бруклинский, Тауэрский, Золотые Ворота и Дворцовый, Перламутровый и Понте-Вьекко, Циньма и Мийо, Русский и Карлов. И это неудивительно, ведь помимо вызывающих восхищения инженерных и архитектурных решений, мосты во все времена ассоциировались с единением переменами к лучшему новому. Их назначали свидания, обменивались пленными. Мосты строили вскладчину и берегли как самое ценное. Так как же создаются самые впечатляющие мосты современности? Те, что сразу попадают на открытки, магниты, плакаты и селфи. Сегодня об этом в очередном фильме из нашего цикла «Техногеника». За последние четверть века в мире были построены десятки поражающих своими инженерными решениями и размерами уникальных мостов. Весомая часть этих проектов создана российскими разработчиками, причем авторство наиболее впечатляющих из них — Русского, Большого Обуховского, моста через Керченский пролив, через залив Золотой Рог и Петровский фарватер принадлежит Институту Гипростроймост Санкт-Петербург. Попробуем на примере этих и некоторых других сооружений рассказать, как создаются современные мосты. Возможно, теперь, делая селфи на их фоне, многие станут ценить эти снимки еще больше. Итак, начнем с того, что в начале было слово. Вернее, слова, формирующие техническое задание. Интересно, что слов в этих куда меньше, чем может показаться. Считаются транспортные потоки. Определяется, что некая эффективность, если появится сооружение, насколько оно будет эффективно пропускать транспорт, давать какую-то пользу. Бывают, конечно, исключения политические и всякие прочие. Считаются транспортные потоки. И дальше заказчик формулирует, примерно, задачу таким образом, что мне в этом месте нужно сооружение, настолько полос по результатам этих предварительных исследований, под какие-то такие нагрузки и так далее. Все остальное уже за проектировщиком. Все остальное – это геологические изыскания, сейсмические, социальные, экологические исследования. Для решения огромного комплекса задач проектировщик привлекает порой до 30-40 подрядчиков. Исходя из анализа проведенных изысканий, выбирается конструкция будущего моста. Балочная, арочная, подвесная, вантовая. Именно она и определяет облик сооружения. А вот откуда берется его неповторимость, изящность, попробуем проследить на первом нашем примере. Мост через Петровский фарватер на западном скоростном диаметре Санкт-Петербурга – одно из самых свежих решений проектировщиков гипростроймоста. В Санкт-Петербург сегодня можно приехать на автомобиль, на поезде, прилететь на самолете, но все равно он остается городом морским. А для морского города что важно? Фасад, тот вид, который открывается с приходящих кораблей. И здорово, что участок западного скоростного диаметра, мост через Петровский фарватер и зенит-арена стали вот такой своеобразной новой визитной карточкой. Этот вид уже вошел в пути водителя, он уже стал классическим. И во многом благодаря архитектурному решению вот этого вантового моста. И вот тут возникает вопрос, а как удается совместить изящные линии с решением практически утилитарной функциональной инженерной задачи? Другими словами, кто определяет облик будущей достопримечательности – инженер или архитектор? Как стоит задача перед инженером? Он должен сделать мост экономичным, потому что мы не можем ради какой-то архитектуры потерять эту экономику. С другой стороны, он должен быть прочным. Причем нагрузки очень разные бывают. Там бывают ветровые нагрузки, очень серьезные и прочее. Речь не идет только об автомобилях. Архитектор может двинуть эту грань в сторону такого нереального, запредельного совсем. Инженер при этом постоянно контролирует инженерные решения. И, собственно говоря, архитектура моста – это прежде всего инженерия. В каком-то смысле в сегодняшнем понимании архитектуры и красоты, и красота заключается в конструкции, на мой взгляд, конечно, это один момент. Второй момент, конечно, вписывание в ландшафт. Поэтому, когда все сделано хорошо, то особого конфликта между технологией и архитектурой нет. Так какие же были исходные данные, определившие этот футуристичный вид? Прежде всего, это ширина моста и его судоходный габарит, который мы пропускаем под мостом. Комбинация вот этих факторов, она и определила подобную схему сооружения. Схема необычна. Одиночные стойки пилонов высотой по 124 метра разделяют встречные потоки. Ванты от них расходятся веером, причем часть вант – это растяжки пилонов, и они уходят вниз к опорам. Выглядит легко, динамично, но очень гармонично и устойчиво одновременно. Очевидно, что для реализации такой необычной схемы нужно было что-то еще. Что-то не от чистой математики, но от искусства. Проектирование моста – это всегда поиск оптимального решения в точке зрения конструкции моста. Оптимального как по стоимости, так и по технологии его сооружения. Другое дело, что в данном случае удалось найти, при поиске этого оптимального решения удалось найти достаточно интересную форму конструкции, которая, естественно, заинтересовались архитекторы и позволили воплотить. Впрочем, любой самый оригинальный проект ничего не стоит, если его невозможно реализовать в бетоне и металле. И вот здесь грамотный проектировщик всегда думает еще и о технологичности возведения будущего сооружения. У строителей действительно были вопросы, но их интересовало прежде всего соблюдение сроков строительства и технологичность сооружения данного моста. И когда мы смогли показать им, что они смогут построить данный мост в заданные сроки и сооружение данного моста не вызывает каких-то особенных сложностей технологических, то они согласились. 580-метровый мост через Петровский фарватер был построен за три года и уже в декабре 2016 по западному скоростному диаметру было открыто движение. Контроль за движением осуществляют 800 с лишним камер. И сейчас более десятка из них устремлены в том числе и на меня. Более того, при помощи этих же камер и дополнительных датчиков в диспетчерскую поступает информация о состоянии дорожного полотна, о температуре, обледенении, о силе ветра, о температуре воздуха вокруг объекта. И это позволяет принимать правильные оперативные решения относительно регулирования скоростного режима, скажем, на этом отрезке. А вот что касается самого моста, его пилонов, ванн, балок, то для контроля за состоянием этих конструкций существует отдельная система мониторинга. О системах мониторинга мы поговорим чуть позже на примере русского моста во Владивостоке. Тоже спроектированного институтом «Гипростроймост». А сейчас еще об одном мостовом переходе, определившем новый облик приморского города. Это мост через бухту «Золотой Рог». Он позволит нам продолжить тему поиска необычных решений для реализации функциональной задачи. Необходимость моста во Владивостоке через залив «Золотой Рог» стала очевидной еще в конце 19 века. Тогда же появились первые предложения и первые проекты на уровне эскизов. Но строительству помешала сначала русско-японская война, затем революционные события 1905 года, потом Первая мировая, после февраля и тем более октября 1917-го стало и вовсе не до мостов. К теме вернулись в конце 50-х. В 1959-м Никита Сергеевич Хрущев предложил мост все-таки построить. Более того, через 10 лет в 1969-м пока еще виртуальное сооружение было обозначено в генеральном плане развития Владивостока. Но и тем планам не суждено было сбыться. Местные шутят, если бы не саммит ОТЭС, может быть, и до сих пор бы ездили из одной части города в другую вокруг залива. Но лидеры решили встретиться именно во Владивостоке. И в 2008 году началась стройка, которая уже в 2012-м завершилась ударными темпами. И буквально моментально парящая на 65-метровой высоте над водой конструкция стала не только одной из достопримечательностей Владивостока, но и одним из его символов. Город сам по себе очень интересный. Он по топографии своей очень интересный. Мы понимали, что нужно сделать сооружение, которое действительно на современном фоне выглядело бы таким вот выдающимся, чтобы оно действительно стало доминантой в этом городе. Как-то к известному авиационному конструктору Андрею Николаевичу Туполеву пришел его молодой коллега и принес чертежи перспективного самолета. Андрей Николаевич посмотрел на эти чертежи и сказал, а вы знаете, любезный, ваш самолет никогда не полетит. Почему же, изымился специалист, у меня вот все расчеты есть? Да потому что ваш самолет некрасивый. Возможно это байка, но байка очень хорошо говорящая о том, что именно красота в конце концов представляет оптимальное инженерное и конструкторское решение. И вот Золотой мост во Владивостоке прямое тому подтверждение. Когда проект только поднимался, нашлось немало скептиков, которые утверждали, что такое сооружение построить просто невозможно. Прошло с тех пор 10 лет, и тот самый спорный проект сегодня стал хрестоматийным примером элегантного, точно выверенного конструкторского решения. Более того, это решение с наклонными пилонами нашло сегодня немало последователей во всем мире. Существуют формы пилонов, они известны. Эти все конструкции работают, то есть они обеспечивают то равновесие конструкции, которое ей необходимо. В то же время, когда ты приходишь и пытаешься найти уникальный облик, ты пытаешься найти, допустим, еще некую форму этого равновесия, но таким образом найти, чтобы это не повторялось, чтобы это не было похоже на что-то уже сделанное. Подобные экстравагантные лаконичные решения нашли, например, создатели Эрисунского моста, связавшего Швецию и Данию. Между стойками пилонов по обеим сторонам моста нет связи. Но к проезжей части пришлось приделать длинные массивные консоли, чтобы от нагрузки пилоны не клонились внутрь. Вот мы стали делать золотую руку. Мы подумали, а можно ли мы сделать две стойки без связи, но при этом не терять этот материал на этих консолях. И выяснилось, что такое решение есть. Для этого нужно наклонить пилон наружу, и тогда собственный вес пилона уравновешивает те горизонтальные составляющие атлантов, которые идут к пролету, и мы находим другую форму равновесия, которая не требует нам устройства таких консолей и затрат таких материалов. Казалось бы, это очень простая мысль. Но до нас это почему-то никто ни разу не сделал. Сейчас стало очень популярным. И вот такая изящная инженерная идея, а не фантазия архитектора, определила безошибочно узнаваемый облик моста. Кстати, интересно, а как бы выглядел этот мост, будто он построен тогда, в конце 19 века? Ведь здесь уместна именно вантовая конструкция. И вот почему. Именно вантовый мост позволяет за один, как говорят строители, пролет преодолеть большое расстояние. Здесь от пилона до пилона 737 безопорных метров. Ну и кроме того, именно вантовая конструкция обеспечивает максимально большую высоту в проезжей части пролета моста на два доль, чтобы могли проходить полноценные морские суда. Здесь 64 с половиной метров. На взгляд обывателя вантовый мост, да еще и с несвязанными между собой пилонами, выглядят куда более хлипким, чем балки и массивные опоры. Но это впечатление обманчиво. Достаточно просто подняться по пилону наверх. Мощные крепления вант и крепкий металлический каркас пилона вызывают ассоциации с броненосцами и внушают уважение. Здесь на высоте 226 метров изрядно дует, хотя внизу почти полный штиль. И, честно говоря, когда лезли сюда, предвкушали, что вся эта конструкция будет немножко покачиваться. Ведь не секрет, что любые высотные сооружения имеют определенную амплитуду. Но все стоит в прямом переносном смысле слова железобетонно. И вообще мост рассчитан на силу ветра свыше 47 метров в секунду и на 8-бальные земледресения. Большие мосты уникальны. Каждый имеет свою особенность. На первый взгляд неискушенные, конечно, те же вантовые, может быть, похожи друг на друга пилонами, опорами, но на деле ни один проект другой не повторяет. Поскольку все они, эти мосты, вписаны в природу, а природа не любит дублировать сама себя, самокопироваться. Но в случае с Большим Обуховским мы имеем некоторые исключения. Даром, что он произносится в единственном числе. Большой Обуховский мост. Но на деле это два параллельных моста, которые, по сути, копируют друг друга. Это редчайший случай в истории мостостроения, поскольку с точки зрения науки аэродинамики так строить не рекомендуется. Но специалисты сознательно пошли на это очень сложное и неоднозначное решение, поскольку у них было несколько весьма веских аргументов. Один из них – это сроки. Да, мост, как и яичко, дорог Христову Дню. Так что сроки сдачи приходится учитывать наравне с геологией локации, условиями судоходства и особенностями течения. В случае с Большим Обуховским, частью кольцевой дороги Санкт-Петербурга, все эти факторы были непросты. Во-первых, здесь река изгибается, и рядом находится еще речной порт. И по условиям судовождения, наличие бы опор в русле реки серьезно бы затрудняло судоходство. Именно поэтому и было принято решение о том, чтобы перекрыть все русло реки одним пролетом, пролетом более 300 метров. Почему два параллельных моста рядом? Дело все в том, что были определенные директивные сроки строительства. Нужно было этот мостовой переход построить за три года. И для одного общего моста не получалось списаться в эти сроки. Поэтому было такое принято решение, что будем строить два параллельных моста рядом, потому что это, по крайней мере, удваивает фронт производства работ. Сегодня по Большому Обуховскому мосту в день проезжают 100 тысяч автомобилей. Рекорд зафиксированный — 230 тысяч машин за сутки. И, наверное, далеко не каждый из водителей вспоминает тот 2004 год, когда в Петербурге случилось чудо. Появился не только первый вантовый, первый неразводной мост. По этому поводу в 2004-м, после открытия моста на одном из пилонов на высоте 126 метров даже выдрузили новогоднюю елку. Она стала самой высокой новогодней елкой в городе. Но это уж, простите за каламбур, вершина айсберга. Поскольку главное, что дал Большой Обуховский мост, это принципиально новые технологии в отечественном мостостроении. Наличие двух параллельных мостов, вантовых рядом, это очень редкая история, редкий случай. Потому что, безусловно, это усложняет аэродинамическое поведение каждого из мостовых переходов. И для этого мостового перехода был произведен подробнейший комплекс аэродинамических исследований в Датском морском проектном институте, потому что тогда у нас таких еще труп аэродинамических не было. Еще одна особенность моста – металлические пилоны. Традиционно пилоны строят железобетонные, потому что железобетон – материал, который хорошо работает на сжатие. В данном случае именно сроки продиктовали конструкцию пилонов металлическую. Стоит вспомнить, что Большой Обуховский был рожден на стыке цифровых и аналоговых эпох. Проект нас очень обогатил. Мы получили большой багаж знаний. Одним из таких разделов, где мы как бы чему-то научились новому, было как раз моделирование. Для металла это очень сложная форма пилона. И у нас не было ни одной ошибки в геометрии. Но если продолжить тему аэродинамики, то, пожалуй, самой сложной задачей в этой связи для специалистов из Института «Гипростроймост» оказался переход на остров Русский во Владивостоке. Именно этот мост является мировым рекордсменом по длине безопорного пролета. А любой рекорд – это вторжение в область неизведанного, туда, где не был еще никто. Когда мы делали мост на остров Русский, мы детальнейшим образом изучили все, что было за ним. Те мосты, которые чуть меньше – это Сутон китайский мост, это Сутон, Катар, Гонконг и Нормандия. Мосты такого класса пролета. Но рекорд есть рекорд, потому что даже если ты хоть немного превышаешь то, что было сделано, для тебя ты попадаешь в некую область тех знаний, которых еще нет. В чем это выражалось в мосте на остров Русский? Он для этого пролета узкий мост. Это очень сильно влияет на аэродинамику, то есть на возможность колебания этого моста под различными видами ветровых воздействий. Первая аэродинамическая труба была создана еще в 1871 году, но строители обратили внимание на необходимость учитывать воздействие ветра на их конструкции только в 40-х годах 20-го века. 1 июля 1940 года в штате Вашингтон, в США, через залив Токомо-Нерроу был открыт невиданный мост. Подвесной, длиной километр 800 метров. И сегодня эта конструкция произвела бы впечатление. Однако праздник был недолгим. Уже буквально через несколько дней мост получил прозвище «Галлопирующая Герта». Потому что внезапно начинались необъяснимые, на первый взгляд, колебания. Умные люди говорили, добром это не кончится. Но кто же мог предположить, что все случится так быстро? И с 7 ноября того же 40-го года мост рухнул. И именно эта катастрофа дала мощнейший толчок к принципиально новым методам исследований при проектировании мостов. До недавнего времени отечественные мостостроители пользовались в том числе и европейскими мощностями для аэродинамических исследований своих проектов. Но сегодня большинство российских мостов продуваются здесь, в стране. В том числе и в Крыловском государственном научном центре в ландшафтной аэродинамической трубе. У любого тела, которое обладает длиной, упругостью и массой, возникают колебания. Частота этих колебаний зависит от соотношения длины, упругости и массы. А колебание является для мостов в какой-то определенный момент при определенном соотношении частот. Вот мы возьмем вот так вот колебаться. Это первая частота. А вот какие-то более высокие частоты могут возникать крутильные частоты. Поэтому нам нужно выполнять аэродинамические испытания, чтобы убедиться не только теоретически, но и практически на модели, что взаимодействие между мостом и потоком ветра не приведет к нежелательным эффектам, что мост не раскачает и не сдует. Логично предположить, что аналоговых исследований будут уменьшаться. Неужели нельзя доверить машине аэродинамические расчеты? Оказывается, такую машину еще не создали. Программы расчетные известные во всем мире и так далее. Они все ими пользуются. Мы сейчас ими пользуемся. В этом смысле для нас все открылось. Но до сих пор не все просчитывается. Вот в чем заключается искусство инженера? Инженер, конечно, важен, когда он приходит и назначает основные параметры очень близко к тому, что будет потом. А тогда расчет он просто уточняет. Потому что если вы совсем в этом ничего не понимаете, а имеете только программные комплексы, начинаете пытаться что-то считать, то это очень сложный профиль. Тут важно заметить, что не любая аэродинамическая труба подходит для продувки мостов. Именно ландшафтная позволяет максимально приблизить исследование к реальным условиям. Наверху ветер дует сильнее, чем на земле. Это и обывателю любому известно. Вот этот профиль ветра, вот этот график условий зависимости, как он нарастает по высоте, необходимо воспроизвести. Здесь это воспроизводится. Благодаря такой большой ландшафтной трубе это можно воспроизвести. В других трубах такого, может быть, сделать нельзя. Кроме того, здесь можно воспроизвести фрагменты ландшафта. Это тоже очень важно для оценки аэродинамической устойчивости моста. Но перейдем от теории к конкретному примеру, русскому мосту. Это очень похоже на крыло самолета. И оно подвержено всем тем же явлениям, каким подвержены крыло самолета. Для такого пролета, для таких частот в пролетном строении критически важно обеспечить его аэродинамическую устойчивость. Потому что уже не раз бывало и в истории, и в авиации, и в мостостроении, когда и мосты, и самолеты разрушались от игрения, например, флаттера. Моста на остров Русский, боковая часть выполнена из железобетона. Вот эта вот часть. А эта выполнена из металла. Хороший ландтовый мост всегда представляет из собой весы, где центральная ось это пилон. И мост должен быть уравновешен относительно пилона. И боковая часть должна быть противовесом центральной части. Вот что и было сделано для моста на остров Русский. Тогда объясните мне, почему все говорят специалисты о том, что главная проблема была как раз в том, что он очень узкий. Да, это была одна из основных проблем. Мост узкий и имеет очень низкую жесткость в поперечном направлении. Но размеры поперечного сечения были достаточны, чтобы воспринимать ветровую нагрузку без каких-либо последствий для моста. А ведь скорость ветра в том месте, где стоит мост, может достигать 50 метров в секунду. Но сильный порывистый ветер не единственная проблема, потому что по сравнению со州ми часто мост находится еще и в зоне сейсмической активности. Центральное повреждение наогревается squat в ветровую частоту. На 80 оборотах мы сделали провода вопросы. Это выписывается пройти вот где-то посередине, чтобы обеспечить и то, и другое. Конечно, вся эта нетривиальная конструкция требует постоянного и тотального контроля. Русский мост как раз то самое место, где нужно подробно остановиться на системах мониторинга, которые применяются для контроля состояния подобных грандиозных сооружений. Рекордному мосту уникальную систему мониторинга. Действительно, специфическая конструкция русского требует постоянного внимания. Информация с датчиков, которые оценивают текущее состояние конструкции моста, стекается сюда, в комнату мониторинга. И диспетчеры в круглосуточном режиме следят за этими показаниями. Вот при помощи таких приборов оценивается скорость и сила ветра. Вот эти GPS-датчики оценивают колебания моста. Ну, а кроме того, несколько сотен датчиков оценивают напряжение металлических и бетонных конструкций. Всего таких датчиков 585. Это рекордный показатель для российских объектов. Для сравнения, в уже упоминавшемся нам Большом Обуховском таких датчиков всего 130. Решение целого комплекса беспрецедентных задач, которые возникли при проектировании русского моста, исходя из ТЗ и локации, невозможно было бы без оптимального подбора и качества, и количества материалов. Вот это не просто пример разумной достаточности, это пример того, как каждый килограмм стали и бетона работает. И именно поэтому конструкция, возвращаясь к тому, о чем я уже говорил, кажется такой легкой. Даже когда оказываешься под мостом, под его опорами и пилонами, и смотришь на эти гигантские конструкции снизу вверх, невозможно поверить в то, что высота пилона 324 метра. Это второй показатель в мире. Для сравнения, до этого роста Эйфелева башня дотянулась только в 2010 году, когда обзавелась новой антенной. В силу того, что это самый большой пролёт, и самый большой пилон, и самые длинные ванты. Дело в том, что для длинных вант существуют некие ограничения, то есть нельзя делаться больше, больше и больше, потому что там тоже с вантами связаны определённые динамические эффекты, которые, в принципе, не всегда вообще можно погасить. Для вантового моста, особенно такого пролёта, основная нагрузка решающая – это ветер. В этой связи тоже стало ясно, что чем длиннее ванты, чем они толще, тем их больше, тем больше мост хватает на себя ветром. И мы поставили тогда перед форсированием ту же задачу, и они решили, поставщики вантов, сделать ванты несколько меньшего, насколько это можно, диаметра, при той же прочности. Они разработали так называемую компактную прядь для этого моста. Однако, если посмотреть на все ноу-хау в технологиях и материалах, что применяются даже при строительстве рекордных мостов, то всё это эволюция и правильное применение проверенных временем решений. Если не брать железобетонные пилоны и опоры, то в остальном конструкция моста в основном металлическая. Вот сейчас надо мной больше 25 тысяч тонн металла центрального пролёта. Из них только 23 тысячи приходится на основную несущую балку. Огромная масса. Но если бы этот пролёт был бы железобетонным или каменным, он весил бы на порядок больше. С другой стороны, человечество уже давно идёт по пути создания новых, современных, крепких и в то же время лёгких материалов. Но в отличие от авиастроения или автомобильной отрасли, где возможно создать опытный образец, обкатать его, облетать, а потом принять решение, годная идея или нет, с мостами так не выйдет. Мост строится один раз и навсегда. В мостах материалы очень медленно меняются. Мы за всю историю изменений строительства мостов буквально можем назвать 3-4 основных материала вообще. Металл начал применяться в мостостроении только тогда, когда был определённый взлёт металлургии. То есть что это означало? Это означало следующее, что металлургии сумели добиться постоянства свойств этого металла. Вот, например, если мы говорим сегодня о композите, я первый раз услышал о том, что, например, Ванты будут делать композиты в 1985 году. Прошло больше 30 лет, и композиты в серьёзных несущих конструкциях мостов не используются. Почему? Потому что выясняется пока, что выясняется, куда это придёт, что композит, который сделали на этом заводе, отличается от композита, который сделали на этом заводе в полтора раза по своим свойствам. Вот этого нельзя. Мы этого делаем. Значит, мы, пока это не будет сделано, пока не будут достигнуты результаты, прописаны нормы, и все будут отвечать за эти свойства, мы в мостах их не применяем. Уверенность в материалах крайне важна, ведь мост строится минимум на 100 лет при условии правильной эксплуатации и своевременном обслуживании. Однако в реальности, если вовремя отслеживать естественную усталость элементов и принимать меры, сооружение может простоять значительно дольше. И часто мост прекращает своё существование не из-за изношенности, а из-за того, что пропускная способность его становится ниже интенсивности движения. Столетнюю гарантию специалисты Института гиперостроймост дают и на свой объект, на первый взгляд, не имеющий прямого отношения к мостам. Говорят, в старину существовала такая традиция. Когда строители заканчивали возведение моста, они становились под него, а сверху начинали ходить люди, ездить телеги. Это была своеобразная гарантия того, что всё сделано на совесть, и мост не рухнет. Я не знаю, был ли кто-то из проектировщиков крыши «Зенит-арена» во время первого матча, который здесь состоялся, прямо у меня, фактически, под ногами. Но ответственность нереальная. Ведь, образно говоря, мостом, который построил ты, находишься не сам, а сидят 60 тысяч человек, а над ними 20 тысяч тонн металла. И всё-таки эта уникальная задача была реализована, причём реализована именно теми людьми, которые строят мосты. Пожалуй, самым ярким элементом всей конструкции стала, несмотря на свой молодой возраст, уже знаменитая раздвижная часть крыши «Зенит-арены». Две половинки, каждая по тысяче тонны весом. Эти половинки приводятся в действие 28 электромоторами с суммарной мощностью 420 киловатт. Вся раздвижная часть полностью контролируется автоматикой, которая может регулировать скорость движения створок в зависимости от силы ветра и иных погодных условий вплоть до полной экстренной остановки. И именно эта часть стала наиболее сложной при расчётах всей конструкции, поскольку крыши находятся в движении, а значит, меняются нагрузки. В мостах нагрузка подвижная, поэтому история с движущейся нагрузкой это для нас естественная вещь. В мостах есть всегда место и железобетону, и металлу. Опоры это в основном всегда железобетон. Пролётное строение тут 50-50. Бывает и в зависимости от условий и металл, и железобетон, и стали железобетон. Поэтому, в принципе, опыт работы с тем и с другим материалом он у нас есть, он достаточно большой, поэтому реализация металлической крыши, как наше металлическое пролётное строение, в принципе, знакомая истории. Так же, как и в случае с мостами, на крышу воздействует ветер, так что модель стадиона со сдвинутой и раздвинутой крышей продували в уже знакомом нам Крыловском центре. Но в отличие от мостов, на крыше воздействуют и особые нагрузки. Скажем, снег с них не убирают. Стадион и вообще такие сооружения, они проектируются на нагрузки наши, расчётные, которые учитывают повторяемость 100 лет, иногда даже больше. То есть повторяемость нагрузок практически нереальные такие. Но и для таких уникальных сооружений даже немножко больше вводятся ещё дополнительные коэффициенты. По ответственности моделировались, как снеговые мешки будут образовываться, где с какой стороны снег накапливается больше, где меньше. Учтя всё это, мы с уверенностью можем сказать, что любой снег там не страшен. Моделирование понадобилось и для адаптации имеющихся навыков проектирования к более сложной пространственной конструкции, нежели фермы моста. Сложность таких элементов, если посмотреть на крышу, сходится разного сечения элементы под разными углами. Такое пространственное моделирование. Вся крыша была сделана в трёхмерных моделях именно для того, чтобы увязать эти узлы. Это, безусловно, очень полезный опыт, потому что это надо уметь делать для сложных конструкций. И теперь мы, обладая этим навыком, нам любую геометрически сложную конструкцию можно будет реализовать. Новые решения, пополнившие опыт не только отечественного, но и мирового мостостроения, пришлось искать и при возведении моста через Керченский пролив. Мост через Керченский пролив уже причислен к категории самых-самых. Во-первых, длина обязывает 19 километров. Это самый большой мост в России и, по определённым критериям, самый большой мост в Европе. Во-вторых, это технология. Вот вся эта конструкция колоссальная покоится на трёх тысячах свай, забитых в дно Керченского пролива. Ну, и, конечно, середина моста, арочные пролёты, автомобильный весом в 5000 тонн, железнодорожный в 6000 тонн, каждый длиной по 227 метров, подняты на высоту 35 метров от воды. Так что самое интересное здесь, в конструкции этого моста, либо скрыто от нас под водой, либо поднято на огромную высоту. Условия строительства, в основном на зыбком грунте и на воде, и капризная погода вдобавок, заставили искать решения, которые бы позволили уложиться в очень жёсткие сроки, в три года. Хороший, полноценный проект всегда нацелен не только на то, чтобы построенный объект выполнял свои функции надёжно и долго, но и на то, чтобы строительство его велось максимально эффективно. И вот строители моста через Керченский пролив не устают благодарить проектировщиков за то, что они предусмотрели все необходимые технологические возможности для непрерывного ведения строительных работ. Здесь очень ветрено. Плюс довольно мелко. Поэтому работа с плавучего крана это всегда работа на грани фола. А вот такие технологические дороги и рабочие мосты, которые были специально наведены для того, чтобы на них можно было загонять краны, тяжёлую технику. Именно они дают возможность непрерывно собирать конструкцию моста. Но ветра и волнения — полбеды. Местная геология — вот самое страшное напасть. Конечно, с точки зрения фундаментов этот мост — одна из самых сложных в истории последнего времени. Потому что там действительно очень большие толщины слабых грунтов. Более того, разжижаемых грунтов. Это вообще очень редкий случай. То есть разжижаемые — это означает в случае динамического воздействия, а это имеется в виду землетрясение. Они полностью теряют всю прочность, всю структурную прочность. Нужно было найти уникальное и вместе с тем экономически оправданное решение. Им стали металлические сваи. То, что мы сделали металлические сваи такой глубины, это в общем в мостостроении в первый раз. И целый модуль комплексных расчётных методов был сделан. Мы практически в каждой свае померили её несуществоподобность. Это тоже беспрецедентный случай для мостостроения. То есть мы, забивая сваю, оценивали, сколько она несёт приборными методами. Учитывая огромную протяжённость моста, пришлось на разных участках подстраиваться под особенности грунта. На первом участке у нас были использованы буровые сваи. Дальше на втором участке применялись сваи на забивных трубах с заполнением железобетона. И это был второй, третий, четвёртый, пятый, шестой и седьмой участок. То есть основная масса. А на восьмом участке, на Кельчинской стороне, как раз при выходе уже на материк, там было применено два типа сваев. Там были и буровые столбы устроены, то есть и забивные призматические сваи. Чем ближе к форматору, тем больше свай забито под каждой опорой моста. Сейчас они еле-еле выступают из-под воды, но если приглядеться, видно, что крайние стоят под углом. Кстати, отсюда непонятно, какая длина каждой сваи, но в зависимости от того, каково было состояние грунта под водой, их длина колебалась от 16 до 105 метров. Большинство свай, в частности на воде, как гвозди забивались специально созданными установками. У нас были специально сделаны устройства для погружения свай, которые сами передвигались по мере сооружения свайного основания. И как раз вот это обеспечило нам определенный успех в сокращении сроков сооружения опор. Вот эти устройства, которые мы использовали, создали, уже к нам обращались по их применению и при строительстве причалов, пирсов, то есть в потовых сооружениях. Ну, надеемся, что, наверное, дальше получится в построении и в мостостроении. Переменчивая погоды, утвержденный проект двух параллельных мостов потребовали еще одного смелого решения – собирать арки центральных пролетов на берегу и доставлять эти громады по воде на фарватер. Когда составили график производства работ, то есть выяснилось то, что у нас вообще есть только два месяца для того, чтобы мы смогли смонтировать одну и вторую арку. То есть это выпадало август-сентябрь, октябрь – как раз такой сжатый период, иначе дальше начинались большие волнения, и монтаж арки, то есть сплав уже был невозможен. Вот здесь применялись у нас домкраты с подъемностью 650 тонн. При подъеме железнодорожной арки там использовалось 16 домкратов. При подъеме автодорожной арки использовалось 12 домкратов. На все про все отводилось 72 часа. При этом это должны были быть 72 часа абсолютного штиля, а здесь погода очень переменчива, и нужно было ловить так называемое окно. Но в результате все удалось с первого раза. Железнодорожный пролет поставили с опережением на 6 часов. При этом сам подъем занял 12 часов. А вот что касается автомобильного, то накопленный опыт позволил завершить операцию на 18 часов раньше запланированного. А подъем и установка самой арки заняли всего лишь 5 часов. А еще мост через Терченский пролив – повод поговорить о том, как учитывается при проектировании конкретная окружающая среда. На пути строительству моста через Терченский пролив стал вот этот мыс. Естественно, был бы велик соблазн использовать его как лишнюю точку опоры, чуть срыть и таким образом мост спрямить. Однако пришлось делать вот такой поворот для того, чтобы спасти уникальный фортификационный объект – Терченскую крепость инженера Татлебина, которая находится как раз вот на этом мысу. Сотни метров подземных ходов казематов чуть было не кануло в лету. Но вовремя было спасено, и сейчас потихоньку превращается в полноценный туристический объект. Вот так и будет соседствовать история и современность. Еще один пример возведения моста в исторически сложившейся среде – это новый Южный мост в Риге. Новый Южный мост в Риге стал крупнейшим инфраструктурным объектом не только латвийской столицы, но и всей республики. Он позволил серьезно разгрузить сам город, направив транзитный транспорт в объезд. Но это еще и новая архитектурная достопримечательность. Правда, для тех, кто понимает. Выглядит он, может быть, не так пафосно, не так помпезно, как старый Вантовый мост, но это сооружение по-своему уникальное не только в латвийских или европейских, но и в мировых масштабах. Потому что так строят очень редко. Так – это очень специфично по экстрадозной конструкции. И сейчас попробуем объяснить, как это работает. Экстрадозный мост – это смесь балочного и вантового моста. Есть высокопрочная арматура – это те самые ванты, про которые мы говорим. Выносится высокопрочная арматура из тела балки на небольшую высоту, тем самым увеличивая эффективность использования этой арматуры. Чем дальше она от сечения балки, тем эффективнее она работает. Если мы попробуем убрать из картинки пилоны и ванты, то у нас получится классическая конструкция с пролетами и опорами. Но поверьте, вот этот металл, то, что сверху, он работает. И благодаря пилонам и вантам удалось, во-первых, пролеты сделать более длинными, во-вторых, опоры менее массивными и, в-третьих, мост приподнять повыше над водой. Таким образом удалось вписаться и в местную непростую геологию и обеспечить условия судоходства по Дугаве. Реализация этого проекта позволила российским проектировщикам не только продемонстрировать нестандартное мышление, но и активнее интегрироваться в мировой, не знающей границ, инжиниринг. Есть такое сообщество инженерное, оно есть. Оно объединяется вокруг каких-то организаций, журналов даже, да, специальных, которые читают. Поэтому они читают, они видят то, что могут. И, конечно, когда они видят сооружение уровня, там, моста на остров Русский или Золотого Рога, или даже этого Петровского, вот, они понимают, что это сделано очень профессионально, что это сделаны люди, которые действительно относятся к топу. Потому что такие сооружения не сделать, если ты не набрал достаточно большой объем знаний, методов, умений, а тем более еще и в такие сроки, как мы все это делаем. Но самое главное, это умение инженерными методами создавать архитектуру, творить искусство. Хотя самим инженерам это кажется вполне естественным. Мы пользуемся правилами механики, на самом деле. Потому что все, что мы делаем, это механика. Это или строительная механика, или механика грунтов, это прикладная математика, или консервы-выпрыгачи. Пользуемся механикой. Другое дело, что пользуясь всем известными правилами механики, одни могут сделать что-то более гармоничное, условно говоря, а другие нет.