Парящий мост в Зарядье делает петлю над Москвой-рекой, вынося пешеходов на 70 метров от опор. Люди фотографируют Кремль, а под нависающим краем нет ни одной подпорки.
Перед открытием конструкцию испытали нагрузкой в 240 тонн. Она выдержала. Но что удерживает тяжёлую бетонную петлю над водой? И почему инженерам пришлось позаботиться о том, чтобы у берега мост не начал… подниматься?
За что держится мост
Парящий мост открыли в сентябре 2017 года. Маршрут длиной 244 метра возвращает посетителей в тот же парк. Зато по дороге можно постоять примерно в 15 метрах над рекой и посмотреть на Кремль, набережные и проходящие суда.
Выступающая часть работает как консоль — балка со свободным, ничем не подпёртым концом. Простейший пример — полка на стене. Вес книг через крепления передаётся стене, хотя под самой полкой пусто.
У моста эту работу выполняют четыре береговые опоры. Нагрузка стремится опустить край над рекой и приподнять противоположную часть конструкции. Поэтому две опоры ближе к дороге принимают давление сверху, а две задние удерживают мост от подъёма и опрокидывания.
Через фундамент усилия передаются на сваи, уходящие в грунт глубже 20 метров. Человек стоит над водой, но его вес принимает земля на берегу.
Во время строительства бетонную конструкцию поддерживали временные опоры. Эффект «парения» появился после их демонтажа.
Сначала проектировщики собирались добавить опору на набережной, совместив её с шахтой лифта. Позже от этого решения отказались — проход под мостом остался свободным.
Сам мост весит 3700 тонн — это в 15 раз больше, чем заявленные «более 240 тонн» толпы, которые идут сверху, так что главный груз для консоли не туристы, а её собственный бетон. А если набить настил плотно, как вагон метро в час пик, по 4–5 человек на квадратный метр, то, по моим прикидкам, на мост влезет 4,5–7,5 тысячи человек общим весом 350–600 тонн. Проектировщики такую давку предусмотрели: в расчёт заложено 400 кг на каждый квадратный метр настила.
Бетон сжали заранее
Надёжного крепления мало. Нужно, чтобы длинная балка выдержала изгиб.
Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но гораздо хуже — растяжению. Когда край консоли нагружают, он стремится опуститься. При этом возле опор верхняя часть балки растягивается и может треснуть.
Поэтому бетон заранее сжали.
Оба конца маршрута находятся в Зарядье. Мост выводит посетителей над рекой и возвращает в парк.
Внутри балки проложили каналы со стальными канатами. Когда бетон набрал прочность, канаты натянули домкратами и закрепили на концах анкерами. Натянутая сталь стремится укоротиться и через крепления сжимает бетон. Затем каналы заполнили раствором.
Представьте ряд книг, который нужно поднять целиком. Если крепко сдавить его ладонями с двух сторон, книги не выпадут. Предварительное сжатие помогает и бетонной балке: нагрузке сначала приходится ослабить это сжатие, прежде чем возникнет растяжение.
В Зарядье канаты собраны в пучки по 31 штуке. Устройство балки специалисты ЦНИИС, участвовавшие в работе над мостом.
Снаружи канатов не видно. Они спрятаны внутри бетона, поэтому площадка кажется просто длинной лентой над рекой.
Почему у опор больше бетона
Чем дальше от опоры приложена нагрузка, тем сильнее она пытается согнуть балку у основания. Это легко почувствовать, удерживая тяжёлую сумку на вытянутой руке.
У мостовой балки высота меняется от 1,4 до 4,7 метра: больше материала приходится на участки, где изгибающие усилия выше. Делать всю конструкцию одинаково массивной незачем — лишний бетон сам увеличивал бы нагрузку.
Стройка в разгаре
Прогулочную часть расширяют металлические консоли, поверх которых уложен настил из лиственницы. Под ногами у посетителей дерево, а основную работу выполняет железобетонная балка рядом с ними.
Как проверяли «парение»
Под нагрузкой мост немного прогибается. Инженеры заранее рассчитывают допустимые деформации и колебания: конструкция должна выдерживать вес людей, ветер и собственный вес.
Ещё до строительства модель моста испытывали в аэродинамической трубе. Готовое сооружение проверили статическими и динамическими нагрузками — измерили, как оно деформируется и колеблется, и сопоставили результаты с расчётами.
После открытия наблюдение продолжили. Датчики измеряют напряжения в бетоне, деформации и колебания, передавая информацию на сервер.
Во время стройки мост выглядел гораздо привычнее: снизу стояли временные опоры. Их сняли, когда бетон набрал прочность, а стальные канаты были натянуты. Только после этого под краем смотровой площадки появилась та самая пустота, которую теперь фотографируют с набережной.
