Инновационному мосту — зеленый свет Эксперты настаивают на строительстве первого автодорожного алюминиевого моста в России

Эксперты ведущих научно-исследовательских институтов — МАДИ, АО ЦНИИС и НИУ МГСУ обратились к руководству министерства строительства России с просьбой запроектировать первый в Восточной Европе и России автодорожный мост с пролетными строениями из алюминиевых сплавов. Проект предлагается реализовать в Нижегородской области. По мнению специалистов, для того чтобы построить инновационный мост, необходимо утвердить специальные технические условия (СТУ). Эксперты ссылаются на результаты комплекса натурных и лабораторных испытаний элементов автомобильного моста (ортотропных плит), а также зарубежный опыт, который со всей очевидностью доказывает — алюминиевые конструкции способны успешно выдерживать эксплуатационную нагрузку. Новые СТУ в дальнейшем будут способствовать развитию российского мостостроения с применением конструкций из алюминиевых сплавов. О подробностях инновационного проекта, — в материале «Ленты.ру».

Начало

В России, согласно нацпроекту «Безопасные и качественные автомобильные дороги», к настоящему времени построено 8 алюминиевых пешеходных мостов, в том числе в Нижегородской области, Красноярске, Москве, а также — в Туле. Важно заметить, что эти инновационные мосты созданы отечественными предприятиями из российского алюминия. Таким образом, строительство алюминиевых мостов способствует внедрению импортозамещающих технологий в строительной отрасли.

В 2019 году Минстрой России утвердил свод правил СП 443.1325800.2019 «Мосты с конструкциями из алюминиевых сплавов. Правила проектирования». Этот документ и положил начало развитию алюминиевого мостостроения в стране. «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», — прокомментировал значение инициативы руководитель проектов транспортной инфраструктуры Алюминиевой Ассоциации Евгений Васильев.

Но все дело в том, что пока существующий свод правил регулирует только пешеходные мосты. Хотя успешный опыт эксплуатации пешеходных мостов в различных уголках России дал повод говорить и о расширении свода правил и на автомобильные мосты. Тем более, что такая перспектива обсуждалась два года назад в Минстрое и правительстве России.

Специалисты МАДИ и НИУ МГСУ провели серию натурных и лабораторных испытаний. Эти результаты легли в основу специальных технических условий (СТУ) на проектирование пилотного проекта мостового сооружения с пролетным строением из алюминиевых сплавов в Нижегородской области. В феврале 2021 года специалисты отрасли ждут утверждение СТУ на проектирование первого алюминиевого автомобильного моста в стране в Минстрое России.

Прочность

Эксперты МАДИ, АО ЦНИИС и НИУ МГСУ отмечают уникальные для строительства пилотного проекта в Нижегородской области свойства алюминиевых конструкций. Исследования показали высокие прочностные, деформативные и усталостные показатели алюминиевых конструкций. В ходе испытаний 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.

Основные конструкции автодорожного моста — алюминиевые ортотропные плиты — подвергались трем видам статических и усталостных испытаний без дорожного покрытия и с двумя видами покрытий: традиционного асфальтобетонного и полимерного, на эпоксидной основе. Все испытания завершились успешно. Поэтому можно с уверенностью говорить о высокой безопасности объекта.

«Автомобильные мосты из алюминиевых сплавов — это пример развития современных строительных технологий. 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», — подчеркнул заведующий научно-исследовательской лабораторией НИУ МГСУ, профессор Андрей Коргин.

Опыт

По мнению российских ученых, сегодня есть все предпосылки для расширения применения алюминиевых решений в мостостроении. Например, за рубежом мосты строят из алюминия уже десятилетиями. В странах ОЭСР — в Швеции и Норвегии — построено уже 80 алюминиевых мостов. Причем начало этой практике было положено еще в 1990 году. А в Германии каждый год появляется около 70 мостовых конструкций из алюминия.

Но самый главный, и весьма обидный для России нюанс — европейские мосты часто сделаны на отечественном предприятии — Красноярском металлургическом заводе (КраМЗ). В 2021 году КраМЗ заключил контракт на экспорт 50 алюминиевых мостов в Германию. В январе 2021 года мостовые конструкции длиной 13 метров были отправлены заказчику. Годом ранее, в мае 2020 года в немецкой земле Баден-Вюртемберг был установлен произведенный на КраМЗе пешеходный мост через реку Мург — приток Рейна.

Тут стоит напомнить, что в 2020 году Россия увеличила несырьевой экспорт на 4 процента — до 161,3 миллиарда долларов США, что стало новым рекордом экспорта неэнергетических товаров. В 2018 году этот показатель составлял 154,3 миллиарда долларов, а в 2019 году — 155,1 миллиарда долларов.

В России накоплен большой опыт проектирования и строительства мостов из крылатого металла. Так, японские специалисты в ходе состоявшегося в декабре 2020 года Российско-японского форума высоко оценили успехи российских коллег в мостостроении, достигнутые всего за три-четыре года. Интересно, что в Японии алюминиевые автодорожные мосты признаны наследием гражданского строительства. Вообще, японская промышленность широко применяет алюминий в мостостроении. Кроме пешеходных и автомобильных мостов, там строят технические мосты и велодорожки, возводят новые крупные мостовые сооружения и реконструируют старые.

Реконструкция и экологичность

Перед Россией стоит важная задача реконструкции инфраструктурных объектов, так как мосты постоянно приходят в негодность, создавая часто аварийные ситуации. Более 3,5 тысячи мостов и других искусственных сооружений в нашей стране находятся в аварийном или предаварийном состоянии. Об этом говорилось на заседании Госсовета по вопросам развития сети автомобильных дорог и обеспечения безопасности дорожного движения в 2019 году.

Для кардинального исправления этой непростой ситуации как нельзя лучше подходят российские разработки. «Уже сейчас российские компании могут ежегодно выпускать конструкции для 20 пешеходных и 2 автомобильных мостов — с длиной пролета до 50 метров, то есть малые и средние», — отмечает Евгений Васильев.

При этом эксперты уверены, что нет необходимости все мосты строить из алюминия. Но существуют ниши, где алюминиевые конструкции незаменимы по критериям агрессивности среды, перепадам низких и высоких температур, а также высокой сейсмостойкости.

Функциональность и эстетика

Эксперты ведущих научных учреждений России в письме в Минстрой уточняют — алюминиевые решения могут сделать инфраструктуру страны не только функциональной, но экологичной, безопасной и эстетичной.

Низкий удельный вес алюминиевых мостов позволяет существенно экономить на фундаментах и опорах до 30 процентов от общей стоимости, так как алюминий в три раза легче стальных конструкций и в шесть раз легче железобетона при сходных характеристиках прочности. При этом срок службы алюминиевых пролетных строений — более 70 лет. Другой значимый бонус — низкие эксплуатационные затраты на всем жизненном цикле изделия. Вот далеко не все преимущества инновационных мостов.

Фото: Пресс-служба КраМЗа

«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 России. Проблем с надежностью и безопасностью данных объектов нет», — комментирует заместитель директора АО ЦНИИС по научной работе, главный научный сотрудник, кандидат технических наук, доцент, почетный транспортный строитель России Юрий Новак.
Мировая практика со всей очевидностью свидетельствует — с алюминием работают легенды мировой архитектуры: архитектурные бюро Zaha Hadid из Великобритании, MVRDV из Нидерландов и Volker Giencke & Company ZT из Австрии. Алюминием серьезно занимаются и ведущие российские архитекторы — Борис Бернаскони, Никита Явейн, Андрей Асадов, Филипп Никандров, Антон Надточий, Амир Идиатулин.

Алюминий используется для строительства и типовых и эксклюзивных зданий. В целом, применение этого металла своего рода высший пилотаж для современной архитектурной мысли. Наша страна не должна отставать от общемирового тренда, тем более что у России есть все возможности для этого.

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 самых смелых творческих идей и архитектурных форм.

Мировая практика

Впервые в мире алюминий применили при реконструкции мостового настила в США в городе Питсбург в 1933 году. Первый алюминиевый мостовой пролет был построен в 1946 году — тогда был модернизирован мост через железнодорожную линию к американскому алюминиевому заводу Алкоа в городе Массена. Первый полностью алюминиевый мост построили в канадском городе Арвида в 1950 году.

В Японии, Нидерландах и многих других индустриально развитых странах в течение многих лет разрабатывали ортотропные плиты из экструдированного алюминия, которые широко применяются для реконструкции существующих и строительства новых мостов. В Норвегии построен в 1996 году автодорожный мост длиной 39 метров. В России первым алюминиевым мостом стал пешеходный Коломенский мост через канал Грибоедова в Ленинграде. Это случилось еще в 1969 году. И главное — все эти мосты находятся в эксплуатации по сей день.

Самый длинный пролет у алюминиевого моста во Франции — 173 метра. В России пока результаты не такие впечатляющие — у нижегородского моста стандартная балка 37-38 метров, а в Красноярске 43-44 метра. Но, при этом, красноярский мост будет еще долго держать первое место среди российских мостов — все его элементы, даже лестничные сходы, сделаны из алюминия.