По всему миру в настоящее время эксплуатируются сотни мостовых сооружений из алюминиевых сплавов.
В настоящее время в России только начинает внедряться опыт применения мостовых сооружений из алюминиевых сплавов: так в 2017-2018 годах было построено шесть пешеходных мостов, а в настоящее время ведется работа над автодорожным мостом из алюминиевых сплавов.
Первый опыт применения алюминиевых сплавов в мостах датируется 1969 годом, когда в Ленинграде был введен в эксплуатацию Коломенский мост через канал имени Грибоедова. Это сооружение успешно эксплуатируется и по сей день с минимальными затратами на эксплуатацию.
В рамках круглого стола «Алюминий в транспортной инфраструктуре: мосты и ТПУ» обсудили проблемы и перспективы строительства мостов в нашей стране.
Модератор дискуссии Григорий Ярлыков, генеральный директор ООО «Институт «Мориссот», обрисовал плачевную ситуацию, назревшую в сфере мостового хозяйства.
– В 2018 году за неполный год по России произошли аварийные ситуации более чем на 100 мостах, из них более 10 – сопряженные с частичным или полным обрушением конструкций, – сообщил Григорий Ярлыков.
Одна из главных причин, по мнению выступающего, – недостаточное количество мостов, а также низкие темпы строительства новых сооружений, и исходя из этого – вынужденная необходимость эксплуатации дефектных и аварийных мостов в условиях отсутствия альтернатив.
– Из года в год темпы строительства и количество ввода новых сооружений падают: так, по итогам 2017 года в стране было возведено или реконструировано 154 моста. Это меньше, чем в 2015 или 2016 году, когда речь шла о 186 и 213 конструкциях соответственно, – добавил Ярлыков.
В этой связи одним из решений сложившихся проблем может стать внедрение в мостостроительную отрасль конструкций из алюминиевых сплавов.
По словам Ольги Хохловой, генерального директора ЗАО «МЕТАКОН ЦЕНТР», из алюминиевых сплавов возможно изготавливать как пролетные строения полностью, так и их отдельные элементы, например, проезжую часть в виде ортотропных плит замкнутого сечения, лестничные сходы и ограждающие конструкции.
– Применение алюминиевых сплавов в несущих конструкциях позволяет существенно сократить затраты на строительстве и эксплуатации (до 30%) за счет сокращения затрат на фундаменты, грузоподъемную технику, а также отсутствия эксплуатационных затрат на устройство антикоррозионно покрытия, – отметила Хохлова. – При реконструкции автодорожных мостов применение алюминиевых пролетных строений в подавляющем большинстве позволяет на существующих опорах сохранить и в некоторых случаях повысить грузоподъемность моста (за счет меньшего веса: до трех раз меньше стальных, до шести раз – меньше железобетонных). При этом следует понимать, что затраты на новые фундаменты и опоры могут достигать до 50-65% от сметной стоимости сооружения.
Дискуссию продолжил Антон Луговцов, руководитель проектов «Мосты» Алюминиевой Ассоциации, который сообщил что ряд российских металлургических заводов (КрАМЗ, СИАЛ, Арконик России, Алюминий металлург Рус) уже освоили широкую номенклатуру прокатной и экстракционной продукции, которая в настоящее время покрывает потребность в проектировании несущих мостовых алюминиевых конструкций.
– Переработка профильной и прокатной продукции в готовые мостовые изделия возможна практически на любом заводе по изготовлению металлоконструкций. Для этого необходимо лишь обеспечить производство сварочным оборудованием по алюминию и провести переквалификацию сварщиков, – добавил Антон Луговцов.
Григорий Ярлыков провел экскурс в историю строительства мостов из алюминиевых сплавов в нашей стране и за рубежом и озвучил основные причины, по которым первые алюминиевые мосты в России построены только во втором десятилетии XXI века, в то время как за рубежом построено уже свыше 300 таких конструкций.
– Во-первых, на заре плановой экономики никто не рассматривал алюминий как строительный материал, он слишком мягкий, пластичный в чистом виде. Для строительства подходят только его сплавы с прочими металлами – цинком, медью, марганцем и т.д. Поэтому этот материал не попал в нормативные документы по мостам в 30-е годы.
Во-вторых, мостостроение – очень консервативная отрасль. Уровень ответственности для мостов выше, чем для других сооружений, так скажите, зачем заказчикам, проектировщикам и подрядчикам брать на себя ответственность и делать то, что не предусмотрено нормами и опытом применения? Лучше мы наверняка применим известные материалы – сталь, бетон, дерево, в конце концов.
В-третьих, известно, что алюминиевый прокат дороже стального примерно в 3-4 раза. Наверное, этот аргумент был самым веским при принятии, а точнее, непринятии решения о строительстве алюминиевых мостов. Только он же является и самым ошибочным. Да, одна тонна алюминиевого сплава дороже одной тонны стали. Но удельный вес алюминиевой конструкции значительно ниже стальной. Меньший вес пролетного строения снизит нагрузку на опоры – значит их можно сделать легче и дешевле. Логистические расходы по доставке конструкций из алюминия также будут снижены. И самое важное. Эксплуатация алюминиевых конструкций дешевле – их не надо красить и регулярно перекрашивать. Кроме того, алюминий, как известно, отличается повышенной холодостойкостью – его прочность растет при понижении температуры. Это снимает необходимость ревизии сооружений в условиях эксплуатации при температурах ниже –35°С, то есть на большей части территории России.
Таким образом, если сравнивать не только стоимость проката, а жизненный цикл сооружения в целом, алюминиевые конструкции окажутся по стоимости сопоставимы со стальными, а в некоторых случаях – даже дешевле, – завершил свой доклад Григорий Ярлыков.
Андрей Коргин, профессор НИУ МГСУ, подтвердил, что применение алюминиевых сплавов в мостостроении было ограничено не только в рамках действующих СНиП, но и методиками расчета конструкций на усталость, что было возможно только при длительных испытаниях на реально эксплуатируемом объекте.
– Однако современные программные комплексы по расчету строительных конструкций позволяют на основе математических моделей с высокой точностью спрогнозировать поведение алюминиевых конструкций под нагрузкой, в том числе под циклическими, – сообщил Андрей Коргин. – Современный подход в проектировании и конструировании, а также накопившиеся компетенции в алюминиевых конструкциях позволили приступить к разработке нормативного документа, регламентирующего применение алюминия в несущих мостовых конструкциях. С 2016 года НИУ МГСУ ведет разработку свода правил «Мосты с конструкциями из алюминиевых сплавов. Правила проектирования», в настоящее время документ разработан и проходит рассмотрение в Минстрое России и профильных учреждениях.
Максим Васильев, заместитель директора ГАУ «Институт Генплана Москвы», отметил проблемы, связанные с внедрением нового материала.
– На протяжении многих десятилетий компетенции в алюминиевых конструкциях среди специалистов, занятых в мостовой отрасли, были недостаточными, алюминиевые сплавы в качестве несущих элементов мостов воспринимаются в штыки. Кроме того, государственная экспертиза обладает аналогичными недостаточными компетенциями, что существенно затрудняет разработку проектной документации и прохождение ее в государственной экспертизе, – отметил Максим Васильев. – В результате разработчикам и проектировщикам не только бывает сложно провести необходимые полноценные испытания новых материалов, но и добиться приемки мостов, созданных с использованием более современных технологий, в ходе государственной экспертизы, ориентированной на во многом устаревшие официальные стандарты.
Между тем именно использование алюминиевых сплавов могло бы продлить срок службы возводящихся мостов и повысить их надежность, – отметил Игорь Пинаев, директор ГС Резерв. – А наряду с созданием работающей системы подготовки профильных специалистов, тщательным анализом возможных причин уже случившихся обрушений и более активным переходом на современные системы мониторинга — хотя бы на федеральном уровне — всё это, возможно, помогло бы решить хотя бы часть накопившихся в отрасли проблем.
Участники круглого стола пришли к выводу, что алюминий, как конструкционный материал для мостостроения, находится в самом начале своего пути. Но преодолев «детские болезни», у алюминиевых сплавов есть все предпосылки в обозримом будущем занять свое достойное место среди материалов для строительства мостов.
