Алюминий в строительстве 

Алюминиевые мосты

Первый алюминиевый мост

Первый алюминиевый настил моста был установлен в городе Pittsburgh (США) в 1933 году.

Однако первый полностью алюминиевый мост был построен вблизи города Massena в американском штате Нью-Йорк в 1946 году. Этот железнодорожный мост первоначально был построен как двухколейный стальной мост. В 1946 году пролет длиной 30,5 м был заменен на клепаную пластинчато-балочную алюминиевую конструкцию из сплава 2014. Нужно отметить, что эта железная дорога не была магистральной, а служила для местного завода по выплавке алюминия.

Всего в Северной Америке в период между 1946 и 1963 годом было построено 9 мостов, 8 из которых еще стоят.

alyuminievyy-most-arvideРисунок 1 – Алюминиевый мост Arvida (Квебек, Канада), построенный в 1950 году

Алюминиевые мосты в Европе

В Европе первый алюминиевый мост датируется 1949 годом (Sutherland, Великобритания). Еще 35 мостов было построено между 1949 и 1986 годом, большинство из них – между 1950 и 1970 годами.

В Нидерландах первый алюминиевый мост был сооружен в Амстердаме в 1955 году и еще один вблизи города Anna Paulowna в 1961 году. Кроме того, на двух мостах старый настил был заменен на алюминиевый, один в Амстердаме в 1958 году и один в Роттердаме в 1985 году.

1995 – год возрождения алюминиевых мостов

История алюминиевых мостов показывает, что во всем мире всего лишь несколько алюминиевых мостов было построено между 1970 и 1995 годами. Однако, начиная с 1995 года в Соединенных Штатах, а также в Европе и Японии, были предприняты новые инициативы по разработке и продвижению конструкций алюминиевых мостов. В Европе, в частности, в Норвегии и Швеции, было установлено около 80 алюминиевых настилов мостов, которые заменили старые деревянные или бетонные настилы.

Преимущества алюминиевых мостов

Причинами, которые вызвали повышение интереса к алюминиевым мостам, являются следующие.

1) Коммерческая выгода применения более легких конструкций, чтобы:

  • увеличить переменную нагрузку на мост, что важно для обновления существующих мостов, например, таких, как мост вблизи города Lyon (Франция) (рисунок 2);
  • снижение стоимости механизированных (например, подъемных) мостов и мостов с длинными пролетами, у которых вес конструкции является основной нагрузкой;
  • расширение существующих мостов путем добавления легких конструкций;
  • упрощение сборки и строительства;
  • снижение транспортных расходов.

2) Выгода с точки зрения принципа устойчивого развития:

  • минимизация потребления материалов;
  • снижение стоимости и влияния на окружающую среду от операций технического обслуживания.

3) Возможность поставки прессованных алюминиевых профилей с большим разнообразием поперечных сечений, обычно высотой до 600 мм и шириной до 400 мм.

4) Значительный рост понимания алюминия как конструкционного материала, который произошел за последние десятилетия.

5) Конкурентная стоимость алюминиевых конструкций. При правильном конструировании начальная стоимость алюминиевых конструкций может конкурировать со стальными, тогда как анализ полного жизненного цикла обычно показывает преимущество применения алюминиевых конструкций за счет меньших затрат на техническое обслуживание и более длительный срок службы.

alyuminievyy-most-lyonРисунок 2 – Алюминиевый мост вблизи города Lyon (Франция)

Еврокоды для алюминиевых мостов

В Европе при конструировании алюминиевых мостов опираются на следующие нормативные документы – Еврокоды:

  • Расчетные нагрузки для алюминиевых мостов:
    EN 1991-1-3 (Еврокод 1): Воздействия на конструкции, часть 1-3: Конструкции, подверженные усталостным нагрузкам.
  • Расчет статической прочности алюминиевых мостов:
    EN 1999-1-1, (Еврокод 9), часть 1-1: Общие правила проектирования.
  • Расчет усталостной прочности алюминиевых мостов:
    EN 1999-1-3 (Еврокод 9), часть 1-3: Конструкции, подверженные усталостным нагрузкам.

Алюминиевыми сплавами, которые в настоящее время применяют для мостов, являются сплавы серий 5ххх, например, 5083, и 6ххх, например, 6061 и 6082. Эти сплавы имеют достаточную прочность, как статическую, так и усталостную, хорошую свариваемость и хорошее сопротивление коррозии.

Важные особенности алюминиевых мостов

1) Низкий модуль упругости алюминия:

  • повышенные прогибы,
  • увеличение риска вибрации и
  • склонность к потере устойчивости.

2) Склонность к усталостным разрушениям:

  • переменные нагрузки имеют высокие значения по сравнению с постоянными нагрузками;
  • усталостная прочность алюминия примерно в два раза ниже, чем у стали.

3) Риск гальванической коррозии при прямом контакте между алюминием и сталью.

Источник:

  1. Aluminium Bridges – Past, Present and Future /T. Siwowski – Structural Engineering International 4/2006