Мосты высоких технологий
Алюминиевые мосты в России начали строить недавно. Сначала появились пешеходные мосты, теперь пришло время автомобильных
С просьбой разрешить строительство первого в Восточной Европе автодорожного моста с пролетными строениями из алюминиевых сплавов к главе Минстроя России Иреку Файзуллину обратились ведущие научно-исследовательские институты, обладающие уникальными компетенциями в области мостостроения. Речь в обращениях к министру от экспертов МАДИ, ЦНИИС и НИУ МГСУ идет о пилотном проекте автомобильного моста в Нижегородской области.
Напомним, что с 2017 года в России построено уже восемь алюминиевых пешеходных мостов: два — в Нижегородской области, два — в Красноярске, два — в Москве и один — в Туле, построенный в рамках нацпроекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». Эти высокотехнологичные инфраструктурные объекты созданы российскими предприятиями из отечественного алюминия. По сути, они являют собой пример внедрения инноваций в целом ряде отраслей — и в металлургии, и в мостовом строительстве.
Развитие алюминиевого мостостроения стало возможным благодаря утверждению в 2019 году Минстроем России свода правил СП 443.1325800.2019 «Мосты с конструкциями из алюминиевых сплавов. Правила проектирования». Значение этого СП трудно переоценить. «Длительное время строительство мостов из алюминиевых сплавов сдерживалось отсутствием нормативно-правовой базы. Проектирование объектов происходило по разработанным и утвержденным в Минстрое России специальным техническим условиям, что в значительной мере увеличивало стоимость и сроки проектирования, а также являлось негативным фактором при выборе госзаказчиками и проектировщиками решения в пользу алюминиевых сплавов», — отмечает руководитель проектов транспортной инфраструктуры Алюминиевой ассоциации Евгений Васильев
Принятый свод правил пока распространяется только на пешеходные мосты. Впрочем, успешный опыт эксплуатации пешеходных мостов в различных регионах страны, а также реализация пилотного проекта автомобильного моста создает возможность для расширения свода правил. Именно такой вариант развития событий обсуждался два года назад с Минстроем России и аппаратом правительства РФ.
Результаты серии натурных и лабораторных испытаний, проведенных специалистами МАДИ и МГСУ, легли в основу специальных технических условий (СТУ) на проектирование пилотного проекта мостового сооружения с пролетным строением из алюминиевых сплавов в Нижегородской области. В феврале профессиональное сообщество ждет утверждения в Минстрое России СТУ на проектирование первого алюминиевого автомобильного моста в стране.
О необходимости скорейшего рассмотрения и утверждения этих СТУ пишут в Минстрой России представители экспертного сообщества из МАДИ, ЦНИИС и НИУ МГСУ. Эксперты отмечают уникальные и достаточные для строительства пилотного проекта свойства алюминиевых конструкций. Проведенные ими теоретические и экспериментальные исследования показали высокие прочностные, деформативные и усталостные показатели для ортотропных плит и соединительных узлов мостовых сооружений. В ходе серии тестов была подтверждена возможность использования конструкций из алюминиевых сплавов в пролетных строениях как новых автодорожных мостов, так и при реконструкции эксплуатируемых мостовых сооружений для приведения их в нормативное состояние по грузоподъемности и долговечности.
Проверка на прочность и не только
Теперь о том, как проводились испытания, о которых говорится в обращениях в министерство. К слову, видеоролик с записью испытаний опубликовал в своем Инстаграме заместитель главы Минстроя Дмитрий Волков, сопроводив его одобрительным комментарием.
Испытания основных конструкций автодорожного моста, алюминиевых ортотропных плит — часть программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. К испытаниям были привлечены высококвалифицированные специалисты МАДИ, МГСУ и ЦНИИС с многолетним опытом практической работы в области научных исследований и разработки нормативных документов на проектирование и строительство транспортных сооружений.
По программе НИОКР ортотропные плиты подвергались трем видам статических и усталостных испытаний — без дорожного покрытия и с двумя видами покрытий, традиционного асфальтобетонного и современного — полимерного, на эпоксидной основе. Испытания, в том числе сложнейшее на огнестойкость, прошли успешно, что говорит о высокой безопасности объекта. Максимальная статическая нагрузка составила 85 тонн, что многократно превышает планируемые эксплуатационные требования. При циклическом нагружении плиты (также без образования трещин) выдержали нормативные 2 млн циклов.
«Автомобильные мосты из алюминиевых сплавов — это пример развития современных строительных технологий, — говорит заведующий научно-исследовательской лабораторией НИУ МГСУ, д. т. н., профессор Андрей Коргин. — Конструкция получается легкая, фактически в два с лишним раза легче, чем стальная, поэтому может быть целиком и качественно изготовлена на заводе. Последующая сборка и установка занимает всего несколько часов. Это экономия времени и средств. А далее такой мост практически не требует эксплуатационных затрат».
Мосты здесь и там
К сожалению, применению инноваций и, в частности, огромного потенциала алюминиевых решений нередко мешали инертность, консервативность мышления и отсутствие опыта применения новейших технологий. Но ситуация меняется буквально на глазах.
Обратимся к зарубежной практике. В индустриально развитых странах алюминиевое мостостроение давно не экзотика. Например, в Швеции и Норвегии с 1990 года построено уже 80 алюминиевых мостов, а в Германии ежегодно строится около 70. Парадокс в том, что зачастую устанавливаемые в Европе мосты произведены на российском предприятии — Красноярском металлургическом заводе (КраМЗ).
В 2021 году КраМЗ заключил экспортный контракт на поставку 50 алюминиевых мостов в Германию. В январе мостовые конструкции длиной 13 м были уже отгружены заказчику. В 2020 году в немецком городе Раштатте (земля Баден-Вюртемберг) установили произведенный на красноярском заводе пешеходный мост через приток Рейна реку Мург.
Как тут не вспомнить о том, что в 2020 году Россия увеличила несырьевой экспорт на 4% — до 161,3 млрд долларов США. Как сообщили в Российском экспортном центре, это новый рекорд экспорта неэнергетических товаров — в 2018 году показатель составлял 154,3 млрд долларов, в 2019 году — 155,1 млрд долларов.
Действительно, в России внедряются инновации и имеются компетенции в мостостроении мирового уровня. Так, в ходе недавнего Российско-Японского форума по архитектуре и строительству японская сторона высоко оценила успехи российских коллег, достигнутые всего за три-четыре года. Любопытно, что в самой Стране восходящего солнца автодорожные мосты из алюминиевого сплава признаны наследием гражданского строительства. К слову, японцы широко применяют алюминий в мостостроении: помимо пешеходных и автомостов, они строят технические мосты и велодорожки, возводят новые крупные мостовые сооружения и реконструируют старые. Учитывая японский опыт, мы понимаем, что нам есть куда стремиться.
«Зеленые» проекты
Но вернемся в Россию. Перед нами стоит насущная задача реконструкции инфраструктурных объектов: мосты постепенно приходят в негодность, создавая порой аварийные ситуации. В 2019 году на заседании Госсовета по вопросам развития сети автомобильных дорог и обеспечения безопасности дорожного движения отмечалось, что более 3,5 тыс. мостов и других искусственных сооружений находится в аварийном или предаварийном состоянии. Вот тут для замены и реконструкции аварийных мостов и пригодились бы отечественные наработки. «Уже сейчас российские компании могут ежегодно выпускать конструкции для 20 пешеходных и 2 автомобильных мостов — с длиной пролета до 50 м, то есть малые и средние», — отмечает Евгений Васильев.
Конечно, никто не призывает к тому, чтобы абсолютно все мосты строить из алюминия. Да это и невозможно, поскольку спрос на российский «зеленый» алюминий велик. Но есть ниши, где алюминиевые конструкции незаменимы по критериям агрессивности среды, низких/высоких температур и высокой сейсмостойкости.
Почему алюминий
Алюминиевые решения позволяют сделать инфраструктуру функциональной, экологичной, безопасной и эстетичной. Преимущества алюминиевых мостов очевидны — низкий удельный вес, что позволяет существенно экономить на фундаментах и опорах (до 30% от общей стоимости, поскольку алюминий в 3 раза легче стальных конструкций и в 6 раз легче железобетона), при том, что срок службы алюминиевых пролетных строений — более 70 лет. Другой существенный плюс — низкие эксплуатационные затраты на всем жизненном цикле изделия.
Как говорит заместитель гендиректора ЦНИИС по научной работе, главный научный сотрудник, кандидат технических наук, доцент, почетный транспортный строитель РФ Юрий Новак: «Алюминиевые сплавы перспективный материал. Низкий вес, коррозионная стойкость, высокий декремент колебаний делает его перспективным для мостов. В 2019-2020 годах усилиями лабораторий ЦНИИС и МАДИ были обследованы все эксплуатируемые пешеходные мосты из алюминиевых сплавов на территории РФ. Проблем с надежностью и безопасностью данных объектов нет».
Если обратиться к мировой практике, мы увидим, что с алюминием работают звезды мировой архитектуры, этот металл применяют для строительства как типовых, так и эксклюзивных, знаковых объектов. В целом, применение крылатого металла — своего рода высший пилотаж для современных архитекторов и строителей. Россия не должна отставать от общемирового тренда. Более того, у нее есть все возможности — и развитие алюминиевого мостостроения служит тому подтверждением.
О развитии алюминиевого мостостроения рассказывает сопредседатель Алюминиевой ассоциации Ирина КАЗОВСКАЯ:
«Еще пять лет назад фразу «Алюминиевых мостов не бывает» я слышала очень часто. Но мы доказали, что бывают. Тема мостостроения возникла после досконального изучения мирового опыта по применению алюминия в гражданских сферах, в том числе в строительстве, где доля мирового потребления алюминия составляет 26%, а в России эта доля была значительно меньше.
Алюминиевые сплавы широко используются в мире при строительстве пешеходных переходов, автомобильных мостов, реконструкции старых аварийных мостов. И эти конструкции поразили нас своей функциональностью, легкостью, эстетикой. А главное — низкой металлоемкостью и конкурентной стоимостью на всем жизненном цикле. Это понравилось и Минстрою России, который направил нас в свой базовый институт — МГСУ. Несколько лет серьезной работы и сложных испытаний дали результаты — наша страна, производящая «зеленый» алюминий, теперь обладает уникальными компетенциями в проектировании и строительстве мостов. Мы сегодня экспортируем наши мостовые конструкции в Европу. Не только сырье, а конечную высокотехнологичную продукцию из алюминиевых сплавов. Все новое внедряется с огромным трудом, усилиями, преодолением сопротивления. Это практика любых изменений. И мы не исключение. Совещания на площадке Минстроя России и МГСУ, а их было множество, показали нам, что путь от полного отрицания до принятия долгий. И мы благодарим коллег за терпение и желание внедрять инновационные решения в строительстве. Безусловно, нужно создавать механизмы быстрого внедрения инноваций, как в Китае, иначе сложно будет говорить собственно об инновациях.
В рамках реализации национальных проектов в сфере строительства инфраструктуры и «зеленых» проектов ВЭБа, нацеленных на повышение качества и экологичности инфраструктуры и городской среды, безусловно, алюминиевые решения займут свое достойное место. Ведь алюминий, по мнению ведущих архитектурных бюро России и мира, материал уникальный — и с точки зрения прочностных характеристик, и с точки зрения пластичности для воплощения любых задумок и архитектурных форм».
Справочно:
Впервые в мире алюминий был применен при реконструкции мостового настила в 1933 году в Питтсбурге (США). Первый алюминиевый мостовой пролет был возведен в 1946 году при модернизации моста через железнодорожную линию к алюминиевому заводу Алкоа в Массена (США). Полностью алюминиевый мост был построен в 1950 году через реку Сагеней в канадском городе Арвида. В России первым алюминиевым стал пешеходный Коломенский мост через канал Грибоедова в Ленинграде (1969 год).
www.stroygaz.ru (Владимир ТЕН)
