Ферменная конструкция. Большеохтинский мост в Петербурге

Ферма (в строительстве) — это прочная и легкая несушая металлоконструкция, предназначенная для перекрытия значительных пролетов с равномерным распределением нагрузок и без промежуточных опор. Такая конструкция в переводе с латыни означает «прочная». Это один из самых распространенных конструкций в строительстве и машиностроении.Основные направления применения: промышленное строительство (стропильные системы крыш, заводы, цеха, ангары), гражданское строительство (торговые и спортивные комплексы, бассейны, кинотеатры), сельское хозяйство (коровники, зернохранилища, теплицы), инфраструктурные объекты (мосты, эстакады, путепроводы, опоры линий электропередач (ЛЭП), телевизионные вышки, башни кранов), малые архитектурные формы (навесы, козырьки, террасы).

Достоинства строительных ферм: 1) Легкость и экономичный расход металла (фермы требуют примерно на 30-40% меньше материала, чем полностенные балки) 2) Высокая несущая способность (возможно перекрыть пролет более 18-24 метров без промежуточных опор) 3) Простота сборки и транспортировки (модульная конструкция ферм позволяет легко транспортировать и быстро устанавливать на месте) 4) Длительный срок службы (металлоконструкции не боятся влажности и сохраняют прочность при любых погодных условиях, при условии использования защиты поверхности металла + огнеустойчивость)К недостаткам можно отнести высокую трудоемкость изготовления и контроля узлов, чувствительность к точности расчета (паразитные изгибающие моменты при ошибках) и необходимость использования антикоррозионной защиты.

В конструкцию металлической фермы входят два пояса и решетка. Решетка состоит из стоек
и раскосов.Составляющие более подробно: 1) Пояса — верхний и нижний продольные элементы. Верхний пояс работает на сжатие, а нижний
— на растяжение. Они образуют жесткий контур в виде прямоугольника, треугольника, трапеции или арки.
 2) Стойки — вертикальные элементы, соединяющие пояса. Они работают на сжатие и передают нагрузку
на основание. 3) Раскосы — диагональные элементы, обеспечивающие жесткость конструкции, распределяя усилия внутри фермы. Подвергаются и сжатию,
и растяжению. 4) Узлы — места соединения верхнего и нижнего поясов с элементами решетки.

В качестве самых-самых или просто необычных объектов с использованием ферменных конструкций можно выделить, например, самый длинный непрерывный ферменный мост в Японии, мост Икицуки (Ikitsuki Bridge). Основной пролет этого моста составляет 400 метров в длину. Его строительство, анчавшееся в 1983 году, было завершено к 1991.Там же, в Японии, но уже в Токио, находится самая высокая телевизионная башня в мире на ферменных конструкциях — это Tokyo Skytree (Токийское небесное дерево или Небесное дерево Токио). А еще, это третье по высоте сооружение в мире после «Бурдж-Хали́фа» (небоскреб, 2010 г., 829,8 м.) в ОАЭ и «Merdeka 118» (небоскреб, 2023 г., 678,9 м.) в Куала-Лумпуре, Малайзия. Высота «Tokyo Skytree», построенного в 2012 году, составляет (вместе со шпилем) 634 метра. Проект основан на гиперболоидной технологии, запатентованной инженером Владимиром Шуховым.

Еще один крайне интересный пример — Национальный центр искусства и культуры Жоржа Помпиду
в Париже. Здание представляет собой стеклянный параллелепипед очень больших для центра Парижа размеров (166 метров в длину, 60 — в ширину и 42
— в высоту). Оригинальная идея архитекторов была
в расположении технических конструкций снаружи здания: несущих ферм, трубопроводов, лифтов
и эскалаторов. Это позволило высвободить максимум полезной площади в 40 тысяч м. кв. Несущие конструкции выкрашены белым цветом, вентиляционные трубы — синим, водопроводные — зелёным, электропроводка — жёлтым, а эскалаторы
и лифты — красным. Открытие центра состоялось
в 1977 году. Оригинальное решение в стиле хай-тек вызвало неоднозначные оценки современников.
Но, как это часто бывает, со временем Центр Помпиду стал одной из визитных карточек Парижа.

И тут нельзя не упомянуть про, пожалуй, самую известную ферменную конструкцию в мире, Эйфелеву башню в Париже. Она была спроектирована Гюставом Эйфелем и построена в 1887–1889 годах. Рекордным срокам возведения способствовали чертежи высокого качества с указанием точных размеров 18 038 металлических деталей, для сборки которых использовали 2,5 млн. заклепок. Включая антенну
на вершине, высота башни составляет 330 метров. Первоначально она задумывалась как временное сооружение, служившее входной аркой парижской Всемирной выставки 1889 года, а стала самой посещаемой платной и самой фотографируемой достопримечательностью мира. На протяжении более чем 40 лет Эйфелева башня была высочайшим сооружением в мире (выше пирамиды Хеопса, Кельнского и Ульмского соборов), пока в 1930 году
её не превзошёл Крайслер Билдинг в Нью-Йорке.

Крупнейшим в мире сферическим сооружением
и самым большим в мире сферическим концертным комплексом является «Сфера» (MSG Sphere) — развлекательная арена в Парадайсе, штан Невада, США, построенная в 2023 году. Внешняя оболочка (экзосфера) представляет собой сетчатый фасад,
на котором закреплены LED-экраны, выполненный
в виде пространственной решетчатой структуры (пространственной фермы). Она состоит из стальных труб и соединительных узлов, образующих жесткую самонесущую сетку из треугольников. Отдельные элементы этих ферм весили до 91 тонны. Их собирали прямо на площадке и поднимали при помощи самых мощных в мире гусеничных кранов. Размер «Сферы» составляет 112 метров в высоту и 157 метров в ширину, а площадь — 81 300 кв. метров. В экзосфере здания установлен светодиодный дисплей площадью 54 000 кв. м, который покрывают 1,2 млн. светодиодных блоков размером с хоккейную шайбу.

Не отходя от темы пространственных ферменных конструкций, хочется привести в пример то, что можно назвать самой большой теплицей в мире — ботанический комплекс «Проект Эдем» (Eden Project)
в графстве Корнуолл, Великобритания, открывшийся
в 2001 году. Это оранжерея, состоящая из нескольких соединенных между собой геодезических куполов площадью 22 000 кв. метров. Комплекс занимает 1,559 га, достигая 55 метров в высоту, 100 метров в ширину
и 240 — в длину (пространство, достаточное, чтобы разместить под куполом лондонский Тауэр). Каждый купол имеет пространственный каркас с двумя слоями. Диаметр стальных трубок, из которых он состоит, всего 193 мм. Они практически ничего не весят.

Мост я выбрала очень быстро. Я вспомнила, что была, кажется впервые пешком около месяца назад
(в сентябре) на Большеохтинском мосту в Петербурге. Тогда я, наверное впервые, обратила внимание именно на мост, а не на Смольный собор, который обычно приковывает внимание, когда проезжаешь мимо. Мост меня тогда очень впечатлил своим масштабом
и «узорчатыми» элементами, которые, как выяснилось позже, являются элементами ферменной конструкции. Выяснилось, что Большеохтинский мост — самый известный мост с применением ферм в Петербурге,
а еще — объект культурного наследия России регионального значения.

Итак, Большеохтинский мост — автодорожный металлический разводной мост через Неву. Первый 
из петербургских мостов через Неву с ездой понизу
и разводным пролетом в середине реки. Соединяет исторический центр города (Центральный район)
с Большой Охтой (Красногвардейский район).Мост трехпролетный с центральным разводным пролетом и боковыми металлическими пролетами, перекрытыми арочными фермами с ездой понизу. Длина моста 334 -339 м. (по разным замерам). Размер боковых проемов 136 м. каждый, разводного — 48 м. Ширина моста между перилами 26,5 метров. Общий вес металлоконструкций моста составляет 8920 т. Разводной пролет центральный, двукрылый, раскрывающийся вверх. Крылья примерно по 24 метра. Все металлоконструкции моста собраны при помощи клепки. На мосту установлены две башни высотой 36 метров, внутри которых размещены механизмы разводного моста. Опоры моста и спуск
к воде облицованы гранитом.

Основные вехи в истории Большеохтинского моста:1) Первые проекты постоянной переправы в этом районе появились еще в первой половине XIX века, но долгое время сообщение осуществлялось
с помощью плашкоутного (наплавного) моста. 2) В 1901 году был объявлен международный конкурс на проект моста. Толчком к ускорению строительства послужила гибель пассажирского парохода «Архангельск», столкнувшегося с опорой старого плашкоутного моста в 1907 году.
В результате погибло 39 человек. 3) Торжественная закладка моста состоялась 9 июля 1909 года — в день 200-летия победы в Полтавской битве. Тогда же переправе присвоили имя императора Петра Великого. 4) Строительство шло в 1909–1911 годы.

5) Официальное открытие и пуск моста
в эксплуатацию состоялись 26 октября 1911 года. 6) После революции 1917 года мост стали называть Большеохтенским или Большой Охтенский.

7) В 1923 году по мосту началось трамвайное движение. 8) В 1956 году мост стал называться Большеохтинским в соответствии с новыми правилами орфографии.

9) Реконструкции и изменения. Крупные ремонтные работы и реставрации проходили в 1983 году (капитальный ремонт разводного пролета) и с 1993 по 1997 год. В 2000 году на мосту установили художественную подсветку. 10) 2005 году на мосту прекращено трамвайное движение, а к 2010 — демонтированы трамвайные пути. 11) В 2017 года на мосту ввели реверсивное движение для разгрузки транспортных потоков.