Виды деревянных мостов (тирольская классификация)

Деревянный мост с самонесущей проездной поверхностью

Основные балки из древесины располагаются под настилом моста и таким образом защищены от атмосферного воздействия. Для обеспечения максимальной защиты финишное покрытие моста делается под уклоном, с применением защитной мембраны или металлического покрытия. В качестве покрытия моста можно использовать настил из древесины или слой асфальтобетона. Ограждение устанавливается выше мостовой конструкции. Пролет обычно до 25 м.

Мост неподалеку от Лютерна (Швейцария, 2010 год) был построен на месте железобетонного моста, возведенного еще в 1933 году. Предпочтение древесине при строительстве моста отдали по экономическим соображениям. Конструкции моста выполнены из клееного бруса GL24, GL28+LVL. Общая нагрузка сооружения - 40 т. Вертикальную нагрузку несут клееные BSH-балки в продольной оси с учетом разгонных и тормозных воздействий. В поперечном направлении - стальные балки, расположенные в двух осях. Верхнее строение дорожного пути моста представляет собой деревянную конструкцию, которая закрыта по бокам защитной бетонной оболочкой с перилами ограждения.

В поперечном сечении опорная часть конструкции моста состоит из шести панелей, склеенных в блоки, и пяти слоев широкоформатных панелей LVL Kerto (2 продольных толщиной 66 мм и 3 продольно­-поперечных - 36 мм), которые приклеены к статическому носителю BSH. Листы LVL несут нагрузки в продольном и поперечном направлениях.

Для сведения к минимуму изменений вертикальной высоты из­-за усадки, расширения и сжатия деревянного основания оно опирается на амортизационные стальные подушки, закрепленные фиксирующими винтовыми стержнями к BSH-носителям. Краевые элементы, граничные ограждения выполнены из монолитного бетона и служат ограждением асфальтового покрытия, защищающего деревянные конструкции, и в качестве крепления перил.

Коробчато-балочный деревянный мост

Несущая мостовая конструкция моста представляет собой блок клееных балок в виде полого короба. Достоинство такой конструкции - экономичность строительства: короб поступает на стройплощадку в готовом виде. Кроме того, в его пустотах можно разместить различные дополнительные коммуникации. Несущая конструкция оптимально работает с использованием толстого слоя литого асфальта или металлическим защитным просечно-вытяжным листом. Поручень устанавливается по основной опоре с боковых сторон с обшивкой из палубной доски. Пролет может быть до 35 м.

Мосты-близнецы в г. Снек (Нидерланды, 2008-2010 годы). В этом городе развит рыболовецкий промысел, он и подсказал архитектору Хансу Ахтербошу идею конструкции мостов: они напоминают перевернутые рыбацкие лодки. Через Снек проходит автострада A7, которая соединяет Голландию с Германией. Именно по этой трассе в начале и конце города и были построены эти мосты. В качестве основного строительного материала использовали деревянные балки из высокотехнологичного ацетилированного древесного материала аккойя, так как он оказался весьма долговечным. Дело в том, что по законам Нидерландов не разрешается строить мосты со сроком эксплуатации менее 80 лет. Были проведены исследования, которые показали, что стальной мост прослужил бы 55 лет, мост из древесины азобе - 45 лет. А вот конструкции из аккойи будут служить не менее 80 лет. На постройку одного моста ушло 1200 м³ древесины. У мостов две полосы автомобильного движения и одна велосипедная (пешеходная) дорожка.

Вогнутый мост (корыто)

Мост Моисея, Голландия

Основные несущие элементы этой конструкции расположены на уровне перил. Чтобы защитить от атмосферных воздействий основную несущую конструкцию, ее верхнюю сторону покрывают оцинкованным или цинк-титановым листом. U­-образная конструкция в поперечине соединяется со стальным каркасом, расположенным снизу. Шаг между стальными рамами поперечины - примерно 2,5 м. Палуба может быть открытой или покрытой слоем асфальтовых материалов. Перила из стального полого профиля крепятся скобками к поперечной раме. Пролет может быть до 35 м.

Мост Моисея (Голландия, 2011 год) был возведен в ходе реконструкции форта Де Роовер, который был построен в XVII столетии как часть Брабантской линии сооружений, охраняющей Голландию от вторжений со стороны Франции и Испании. Перед проектировщиками была поставлена задача: перебросить через крепостной ров мост для туристов, сделав его, по сути, невидимым. Реализовывали эту задачу специалисты архитектурного бюро RO&AD. Идею архитекторы взяли из Библии, а именно из книги Исход, которая рассказывает о том, как пророк Моисей заставил воды Красного моря расступиться перед евреями. Чтобы мост не затапливался в дождливое время, на обеих сторонах рва соорудили дополнительные валы, которые отводят лишнюю воду. Таким образом, уровень воды во рве остается неизменным. Мост Моисея построен из древесины аккойя, прошедшей ацетилирование в сочетании с инновационными технологиями обработки лесоматериалов, и красного ангелима. Благодаря таким инновациям срок службы моста в воде составляет около 50 лет. Площадь сооружения - 50 м², а обошлось это чудо архитектуры в 250 тыс. евро. Союз голландских архитекторов присвоил Мосту Моисея титул «Лучшее сооружение 2011 года».

Висячий мост

Несущая конструкция - это две балки, каждая из которых состоит из двух деревянных диагональных и горизонтальных ферм с нижней затяжкой. В качестве материала для строительства используется клееный брус. Поскольку опорная конструкция находится на уровне перил и ниже, палуба опирается на нижние хорды. В качестве дополнительного армирования может быть использована U-образная стальная рама. Чтобы защитить древесину, в местах опирания применяют оцинкованное или цинк-титановое покрытие. Настил - доска или слой асфальтового покрытия. Перила монтируются с упорами на боковых фермах ниже уровня верхней поверхности настила. Пролет может быть до 30 м.

Мост в Нахабино

Мост в Нахабино (Россия, 2001 год). Висячий пешеходный мост длиной 29 м с жесткими нитями построен через р. Нахабинка у Волоколамского шоссе. Схема строения - традиционная для мостов с металлическими вантами, но все конструктивные элементы (пилоны, оттяжки, жесткие нити, балки жесткости) выполнены из клееной древесины. Мост трехпролетный: 4 + 20 + 4 м, шириной 3,5 м. Крайние пролеты из-за отсутствия необходимости в подвесках устроены с прямолинейными деревянными оттяжками. Средний пролет на стальных подвесках через каждые 3 м подвешен к растянуто­-изгибаемым неразрезным жестким нитям. Стрела подъема гнутоклееных нитей составляет около 4 м при радиусе изгиба 15 м. Это позволило изготовить и перевезти элементы целиком, без стыков по длине. Балки жесткости пролетного строения также неразрезные, со строительным подъемом в середине пролета.

Деревянные пилоны из клееной древесины служат опорами для оттяжек и нижних нитей, которые шарнирно присоединены к верхнему ригелю пилона. Нижний ригель обеспечивает его жесткость.

Оттяжки и жесткие нити по концам оснащены стальными проушинами, приваренными к закладным деталям на верхних и нижних гранях каждого деревянного элемента. Анкеровка закладных деталей в древесине вант осуществлена на вклеенных V-образных анкерах по системе ЦНИИСК. Гнутоклееные жесткие нити, кроме того, снабжались проушинами по нижним граням на вклеенных V-образных анкерах для крепления стальных подвесок в пролете. Все операции по устройству закладных деталей по концам и в пролете всех вант выполнялись в заводских условиях. Конструкции доставлялись к месту монтажа в готовом виде, включая защитную отделку.

У балок жесткости пролетного строения имелись проушины на вклеенных анкерах для крепления подвесок. В средней части пролета балки жесткости и жесткие нити соединялись непосредственно на болтах. Опирание балок на железобетонные фундаменты выполнено традиционно - с помощью цилиндрических шарниров на вклеенных стержнях и противоветровых шайб, приваренных на монтаже к закладным деталям железобетонных ростверков.

Интерес представляют узлы крепления крайних оттяжек к балкам жесткости на опорах. Поскольку все основные элементы моста поставлялись в готовом виде и не допускали рихтовки, а сборные пилоны также представляли собой жесткую конструкцию, компенсация допусков при сборке моста осуществлялась в крайних опорных узлах. С этой целью закладные пластины на верхних гранях балок жесткости выполнялись с учетом возможных неточностей сборки и анкерились наклонно вклеенными стержнями в направлении деревянных оттяжек. Крепление оттяжек в опорных узлах выполнялось в последнюю очередь, путем сварки проушин, принадлежащих оттяжкам, по месту к закладным деталям балок жесткости. Окончательное натяжение и рихтовка вантовой системы осуществлялись муфтами на подвесках с контролем усилий в них.

Диск жесткости в горизонтальной плоскости устроен по балкам жесткости, распоркам между ними через 3-4 м, неразрезными прогонами в продольном направлении и настилом.

Арочный мост

Несущими конструкциями являются арки или своды, изготовленные из деревянных ламелей, связанных вместе. Устанавливаются на дорогах, где имеется значительный уклон рельефа. Поскольку опорная конструкция находится выше уровня перил, перекрытие устанавливается на нижних затяжках. U-образный стальной каркас придает жесткость. Древесина покрывается цинк­-титановыми крышками из листового металла. Перекрытие может быть как открытым, так и покрытым асфальтом. Перила установлены с внутренней стороны, между верхней аркой и затяжкой. Пролет может быть до 50 м.

Пешеходный мост Леонардо, Норвегия

Пешеходный мост Леонардо (Норвегия, 2001 год) построен через автотрассу Е­-18, связывающую Осло и Стокгольм, вблизи местечка Аас. В 1502 году Леонардо да Винчи разработал для турецкого султана Баязета II проект каменного моста через бухту Золотой Рог общей длиной 360 м, с одним арочным пролетом длиной 240 м. Султан счел проект «ненаучной фантастикой», и он был надолго забыт. Спустя 500 лет норвежский художник Вебьорн Санд увидел небольшой рисунок и модель этого моста на выставке, посвященной архитектурным и дизайнерским работам Леонардо да Винчи. Санд был настолько впечатлен этим проектом, что стал инициировать создание моста Леонардо. Сооружение состоит из трех несущих арок, широких в основании и тонких в месте соединения с полотном перехода. Мост изготовлен по уникальной технологии «слоистой древесины» из особым образом клееной норвежской сосны. Длина сооружения - 110 м, ширина - 3 м. Три крепких арки, сделанные из клееной древесины, простираются над дорогой и, поддерживая друг друга, служат опорой для четвертой - пешеходного полотна. Сам мост был изготовлен на заводе, а затем собран на строительной площадке, причем всего за несколько дней.

Кабельно-вантовый мост

Роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов. Ванты прикреплены к пилонам, монтируемым непосредственно на опорах. Пилоны располагаются в основном вертикально, но не исключено и наклонное расположение. К вантам крепится балка жесткости, на которой располагается мостовое полотно. Пролет может быть до 70 м.

Пешеходный мост в Анкалии, Грузия

Деревянный пешеходный мост в Анкалии (Грузия, 2012 год). Это самый длинный деревянный мост в Европе: 505 м. Изначально он задумывался как вантовый из стальной конструкции, но из экономических соображений строить его решили из древесных материалов.

Несущая конструкция моста представляет собой триангулированную ферму - пространственную каркасную конструкцию, состоящую из двух рядов диагональных балок, которые расположены под углом 45° к горизонтальной панельной конструкции. Панельная же конструкция состоит из ригелей и панели LVL. Клееные ригели соединены с помощью обычных перфорированных пластин и болтовых соединителей. В качестве соединителей балок и укосин использованы шурупы, а панель LVL закреплена на верхнем поясе с помощью гвоздевой машины. Боковые стороны фермы плакированы прозрачным поликарбонатом, что сделало конструкцию видимой.

Все остальные соединители фермы состоят из стандартных пластинчатых стальных соединительных разъемов и снабжены дополненными фиксирующими болтовыми соединениями. Кабели подвешиваются из центральной стальной мачты, расположенной на бетонном основании. Остальные части мостовой конструкции опираются на бетонные пилоны.

В проектировании и строительстве моста принимали участие несколько компаний из США, Германии и Чехии.

Мост-ферма

Верхние и нижние затяжки и связи выполнены из дерева. Для горизонтальных связей используются стальные диагонали. Отдельные компоненты соединяются между собой с помощью перфорированных пластин и болтов. Кровля защищает древесину. Листовые материалы, плитка или деревянная черепица используются в качестве кровельного материала. Покрытие - асфальтовое или в виде открытых настилов. Перила устанавливаются со стороны ферм. Пролет может быть до 70 м.

Мост через р. Вихантасалми, Финляндия

Мост через р. Вихантасалми (Финляндия, 1999 год) в муниципалитете Мянтухарью, на магистрали № 5 считается одним из самых широких автодорожных мостов в мире. Сооружение заменило старый стальной мост.

Конструкция моста представляет собой одностоечную ферму с металлическими соединениями. Для проезжей части использованы составные деревянные, бетонные и стальные конструкции. Мост состоит из пяти пролетов. Шаги пролетов: 21 + 42 + 42 + 42 + 21 м. Длина пролета этого моста вдвое превышает длину пролетов самых длинных деревянных дорожных мостов, строившихся в Финляндии до этого. Ширина проезжей части - 11 м, тротуара и велосипедной дорожки - 3,0 м. Общая длина моста - 182 м.

В проекте были использованы традиционные инженерные решения, но размеры объекта делали задачу крайне сложной. Расстояние от поверхности озера до самой высокой точки моста составляет около 31 м.
По площади рабочей поверхности это крупнейший деревянный мост в мире, построенный на шоссе.

Это сооружение было награждено премией Wood Award в 2000 году.

Жесткая рама-мост

Несущая плита образована из единого клееного блока или отдельных клееных балок, имеющих дополнительное опирание на промежуточные наклонные опоры в нижней части основной конструкции. По форме рамы могут быть Т­-образными, П­-образными, а также иметь две наклонные стойки и консольные свесы. Достоинства этой конструкции в уменьшении поперечного сечения и равномерном распределении статической нагрузки. Несущая конструкция оптимально защищена асфальтовым покрытием или металлическими просечно­-вытяжными листами. Перила устанавливаются по обе стороны основной балки. Пролет может быть до 40 м.

Преднапряженный мост

Настоящей революцией в массовом деревянном мостостроении стало появление технологии механического поперечного соединения бруса из массива (досок из обычного пиломатериала) или клееных балок. Концепция предварительно напряженных мостов впервые была разработана в Канаде в середине 1970­-х годов.

Напряжение задается стальными стержнями, которые формируют основу системы поддержки. Метод устройства несущей части мостовой конструкции (палубы), когда она выполняется из отдельных клееных балок или блоков клееных ламелей, позволяет, во­-первых, создавать палубы как блочного типа, так и Т­-образные или коробчатые, а во­-вторых, применять разнообразные статические схемы от балочного однопролетного до многокилометровых мостовых конструкций. Оптимальной защитой несущей конструкции является асфальтовое покрытие, просечно­-вытяжные листы или композитные износостойкие материалы. Перила устанавливаются по сторонам пролетного строения. Пролет может быть до 70 м.

Законы физики нам не писаны

Что касается норм и правил строительства деревянных мостов, то в нашей стране до сих пор руководствуются нормативами, разработанными в 1950-е годы.

«Например, дорожники требуют, чтобы ограждения мостов были выполнены из металла, хотя и в Европе, и в Америке уже давно доказали, что деревянные ограждения более безопасны, - говорит директор ООО HolzProektBuro Евгений Крупин. - Сейчас даже на гоночных трассах ограждения делают из дерева. Если сравнивать наши нормативы с европейскими, то за рубежом они намного жестче. Там столько нюансов учитывается, о которых у нас ни слова. Один из таких нюансов - волновой фактор. То есть при конструировании моста рассчитывают не только нагрузку, но и то, как будут вести себя элементы сооружения во время движения авто. Колесные пары образуют волну, двигаясь вперед, автомобиль гонит эту волну, прогибая поверхность моста. Динамические нагрузки возникают не только в элементах несущей конструкции моста, но и в полотне мостовой конструкции. Этот фактор учитывают при выполнении расчетов. Есть специальные компьютерные программы, которые помогают смоделировать ситуацию. Но нам, увы, законы физики не писаны...»

Какими должны быть деревянные мосты на автомобильных дорогах, прописано в СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы», их сооружение регламентируется СНиП 3.06.04­-91 и СНиП 3.03.01­-84. Если кратко, то требования такие. На дорогах общего пользования, дорогах сельскохозяйственных предприятий, кроме мостов дорог V категории, класс нагрузки принимают А 11 и НК­-80, на дорогах V категории и внутрихозяйственных дорогах (II с и III с) категорий А 8 и НГ-60.

В балочных мостах простейших систем, как правило, принимают пролеты длиной до 8 м. Мосты с пролетами до 6 м обычно строят с однорядными прогонами, а с пролетами 7-8 м - с двухрядными. Расчетная длина пролета составляет 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0 м.

Согласно требованиям СНиП 2.05.03­-84, растянутые изгибаемые элементы пролетных строений должны выполняться из древесины 1­-го сорта, остальные элементы конструкций мостов могут быть из древесины 2­-го сорта. Влажность применяемой древесины должна быть: бревен - не выше 25%, пиломатериалов - не выше 20%. Влажность древесины для свай не ограничивается. Минимальный размер поперечного сечения брусьев принимают 16 см, бревен в тонком конце - 18 см; толщина доски должна быть не менее 4 см. Диаметр свай в тонком конце - 22 см, диаметр гвоздей - 0,4 см. Бревна диаметром 18 см (в тонком конце) допускается использовать только для настила проезжей части, связей, схваток. Глубина врубок и врезок в соединениях должна быть не менее: 2 см - в брусьях (окантованных бревнах), 3 см - в бревнах; 1/5 толщины бруса - в брусьях, 1/4 диаметра бревна - в бревнах, 1/3 толщины элемента - в опорных частях.

Подготовлено по материалам ООО HolzProektBuro