Съвременни тенденции при пешеходните мостове

В последно време въпросите по дизайна и проектирането на пешеходните мостове все повече занимават умовете на водещите специалисти в областта на архитектурата и строителството. В това няма нищо необичайно, тъй като мостовете са един от символите на техническия и културен прогрес на всяка епоха, а всички инженерни съоръжения, в това число и транспортните, оказват своето естетично въздействие върху хората и градската среда.

За разлика от промишлените или гражданските здания мостовете представляват особен вид конструкция, при която архитектурният вид се определя основно от инженерната концепция, залегнала в проекта. Тъй като пешеходните мостове са неделима част от градската среда, не е чудно, че цялата мощ на съвременната наука взема активно участие в процесите по създаването им. Модерните методи за изчислителен анализ и моделиране поведението на конструкцията, позволяващи създаването на сложни пространствени форми, използването на нови високоякостни материали и решения, съобразени с въпросите на екологията, диктуват тенденциите при формообразуването на мостовите конструкции.

Пътят към съвършенството
Благодарение на интензивното развитие на компютърните технологии за изчисляване и моделиране поведението на мостовите конструкции, позволяващи анализирането на действащите сили, с отчитане на пространствения характер на тяхното влияние, появата на нови качествени материали, а също така и заради активната работа на архитектите по създаването на нови форми за мостовите схеми, се появяват и нови типове мостови съоръжения. Такива са многоелементните пространствени мостови конструкции, управляемите мостови конструкции и др.

Бионичният подход - вдъхновение от природата
Една от най-популярните тенденции, прилагани при разработката на нови конструктивни форми, е така нареченият “бионичен подход”, който разчита на идеи, взаимствани от природата за решаване на проблемите, свързани с мостостроенето.

В наши дни мостростроителството все още се нуждае от значителни подобрения в сферата на проектирането, строителството, мониторинга и т.н., а бионичният подход е способен да предложи редица интересни решения в тази насока.

Едно от качествата на бионичния подход е, че той е в пълна хармония с все по-популярното течение в проектирането, наречено “устойчив дизайн”. При него проектантът на какъвто и да е обект е длъжен да вземе под внимание свързващите звена на цялата създавана от него система, с цел максималното използване на природните ресурси и свеждането до минимум употребата на невъзобновяеми източници на енергия като нефт и газ. Целта на тази философия е създаването на иновативни, ефективни и материалоспестяващи конструкции.

Ето защо екологичното взаимодействие, изградено на нашата планета чрез милиони години еволюция, се явява ценно учебно пособие за съвременното общество във връзка с развитието на устойчиви технологии. При това дори едно бегло обръщане към света на биологията в търсене на идеи може да се окаже подходящ източник на вдъхновение за създаването на все по-усъвършенствани и хармонични мостови конструкции.

Макро и микронива на бионичния подход
Бионичният подход при проектирането на мостови съоръжения може да бъде разглеждан на няколко нива. На макрониво се използва външният вид на различни структури, съществуващи в природата, за да се създаде мост, чиято форма е максимално близка до тази на природните обекти. При това бионичният подход може да бъде приложен както при изграждането на цялото съоръжение, така и при разработката на отделни негови компоненти като фундаментите, опорите и т.н. Например при проектирането на външния вид и схемата на мостовото съоръжение може да се взаимства статичната или динамичната форма на растение или животно, с цел получаването на по-ефективен и естетичен дизайн.

Може да се каже, че на макрониво се изучава и използва информацията за външната форма на растения, животни, микроорганизми, риби. Също така под внимание се взимат и текстурата на различни повърхности, свойствата на биологичните материали, поведенческите закони на живите същества и много други.

На принципа на бионичния подход, през 2003г. в Мелбърн е построен змиевидният Webb Bridge. Конструкцията е вдъхновена от капаните за змиорки, които аборигените използват от незапомнени времена, а самият мост е предназначен за пешеходци и велосипедисти, като са предвидени и рампи за инвалиди.

Мостът се състои от две секции - фрагменти от бивш железопътен мост, представляващи тръби с дължина 145m, и нова извита конструкция, дълга 80m, укрепена със стоманени тръби с квадратно сечение. Цялата конструкция е обхваната от елипсовидни обръчи с височина от 4m до 8,9m и ширина от 5m до 8,7m. В северната си част мостът е прав и покрит с кръгли обръчи, но близо до южната страна дизайнът става по-сложен, а конструкцията рязко се извива. След залез мостът оживява с разноцветни светлини, открояващи силуета му на фона на нощния град. Осветлението обаче не служи само за украса. То има и функционален характер - да осветява пътя на минувачите.

Следващото ниво на бионичния подход е микронивото. При него, в качеството на източник на нови идеи при създаването или оптимизацията на мостовите съоръжения, се разглеждат функциите и механизмите на взаимодействие в различните микроорганизми. Тоест, използва се информацията за вътрешната структура и особеностите при функционирането на живите същества. От особено значение е изучаването на вътрешния строеж на микроорганизмите, както и работата на редица основни системи като сърдечно-съдовата и нервната. Процесите по преобразуване на енергията в организмите, включително невронните реакции, възможността за регулиране на поведението и способността за адаптация в околната среда също се взимат под внимание.

Всичко това е от значение например при разработката на конструктивни системи, способни ефективно да се справят с действието на ветровите и сеизмичните натоварвания. В този ред на мисли при проектирането на подводните части на моста от значение може да бъде информацията за хидродинамичните характеристики на подводните обитатели.

Както вече казахме, съвременните тенденции в мостостроенето са тясно свързани с максималната икономия на използваните ресурси и влиянието им върху околната среда. Ето защо бионичният подход е подходящ за прилагане на всички стадии от създаването и експлоатацията на мостовото съоръжение. От разработката на концепцията, проектирането, изграждането, експлоатацията, мониторингът на поведението, чак до предупреждаване за настъпване на аварийни ситуации, смекчаване последствията от тях и последвалата утилизация.

Взаимствайки идеи от природата, инженерите могат да получат надеждна база за своето творчество, тъй като и растенията, и животните нагледно демонстрират концепцията за максимална ефективност при минимален разход на материал и енергия. В крайна сметка чрез принципите на бионичния подход се върви към създаването на интелигентни съоръжения, превръщащи мостовете от мъртва структура в жива конструкция.

Уникалният пешеходен мост Helix Bridge в Сингапур е нагледен пример за използването на бионичния подход на микрониво. Съоръжението, напомнящо двойната ДНК спирала, е създадено през 2010г. и е с дължината от 280m, а масата му достига 1700t.

Интересното тук е, че създателите на Helix Bridge се сблъскват с трудна задача, допълнително усложнена от наличието на вече съществуващ автомобилен мост. Новото съоръжение трябва да притежава достатъчно извита форма, така че краищата му плавно да се вливат в пешеходната зона от двете страни на реката, а средата му плътно да се приближава към другия мост, без обаче да го докосва.

За да решат тези проблеми, проектантите черпят вдъхновение именно от двойната спирална структура на ДНК и по този начин успяват да впишат двете съоръжения в единен ансамбъл. Към това архитектите прибавят няколко допълнителни щрихи, като четирите овални наблюдателни площадки, отстрани на новопостроения мост, а също и стъклени панели и листове от перфорирана стомана, от вътрешната страна на спиралата, които изпълняват контролираща климата функция.

Вечер синьо светодиодно осветление подчертава взаимната връзка между двете преплитащи се спирали, а допълнителни червени и зелени лампи осветяват буквите С, G, A и T (елементите от четирите аминокиселинни вериги в ДНК - цитозин, гуанин, аденин и тимин).

Принципът тенсегрити - напрегнато лаконично единство
През 1955г. американският архитект Бъкминстър Фулър въвежда в употреба един непознат до този момент термин - “тенсегрити”. Това странно название е образувано от сливането на английските думи за обтягане - tension и цялостност - integrity. С него се обозначават предварително напрегнати пространствени фермови конструкции, съставени от взаимно уравновесяващи се опънни и натискови елементи. Многообразието и големият потенциал, който се крие в този тип конструкции, са причина все повече инженери да се обръщат към тях. Те намират широко приложение в строителството - можем да ги срещнем като елементи от интериора и екстериора на различни типове сгради, но също така се използват за създаването на покривни покрития и мостови конструкции.

Описвани от собствения си създател като “острови от натиск в океан от разпъване”, конструкциите, създадени на принципа тенсегрити, се характеризират с рационално използване на материала, от който са изградени и с факта, че всички елементи работят максимално ефективно по време на експлоатация.

Трябва да се отбележи обаче, че механизмът за преразпределение на натоварванията между опънните и натисковите елементи не винаги е очевиден и често не може да бъде разбран интуитивно. Ето защо този клас свръхикономични пространствени структури тепърва започва да се прилага в строителната практика.

Първият мост, изграден на принципа тенсегрити, е пешеходният Kurilpa Bridge в Бризбейн, Австралия. Построен е през 2009г. като дължината му е 470m, а ширината 6,5m. Мостът се състои от 72 бетонни плочи и 17 стоманени основи, върху които са закрепени 20 структурни мачти и 16 хоризонтални греди, работещи на натиск.

Конструкцията на този мост включва в себе си такива елементи като мачти (стойки от стоманени тръби с дължина до 30m и напречно сечениe от 610-905mm); Основни въжета (високоякостни спиралноусукани и поцинковани, с диаметър 30-80mm), прикрепени към мачтите; Кръгли кухи елементи с дължина до 23m и диаметър на напречното сечение 457-508mm; Високоякостни въжета от неръждаема стомана с диаметър 19-32mm.

Освен това на моста е инсталирана светодиодна система, черпеща енергия основно от слънчеви батерии, но когато времето е облачно, тя се захранва от електрическата мрежа на града. Вечер LED осветлението създава разнообразни по форма и цвят светлинни ефекти.

Освен пешеходци, на моста се допускат също така и велосипедисти, а съоръжението е снабдено и с две специално оборудвани за отдих места и навес, пазещ сянка по цялото му протежение.

Многофункционалните мостове - естетика и практичност в едно
В еволюцията на пешеходните мостове можем да забележим различни тенденции като мостове-улици, при които пешеходната част представлява открито пространство в средната част на съоръжението, покрай което са разположени обекти с разнородно предназначение; Мостове-булеварди, при които освен пешеходна част и допълнителни обекти са обособени и зелени площи; Мостове-здания, чиято пешеходна част и допълнителни обекти са разположени в единно закрито пространство; Мостове-площади, с пешеходна част с достатъчно широко пространство за придвижване и допълнителни обекти, разположени или по периметъра, или в средата; Мостове-атракциони, използвани не само за преминаване на пешеходци, но и за организирането на различни развлечения.

Един прост, но същевременно достатъчно красноречив пример за потенциала на многофункционалните мостове, е Henderson Waves Bridge в Сингапур. Съоръжението е построено през 2008г. и по външния си вид напомня на змия, увила се около дълъг клон. В структурно отношение мостът е съставен от 7 полувълни, виещи се над и под пешеходната част и изградени от стоманени ребра. Металната носеща конструкция на моста е облицована с дъски от дървото Балау, растящо в Югоизточна Азия, което еднакво добре понася влагата и високите температури, характерни за Сингапур.

Говорейки за многофункционални мостове не можем да не разгледаме и Aiola Island в Грац, Австрия. Характерна особеност на съоръжението, дело на американския архитект Вито Аконси е плаващият остров, разположен в средата му. Островът е във формата на огромна раковина, с размери 50x20m, в която се помещават бар, кафене, солариум, детска площадка и дори амфитеатър. Мостът е изработен от стъкло и стомана. Островната му част пък представлява понтон, придържан от котви към позицията си. Тази част от носещата конструкция на съоръжението, която преминава през раковината, се опира в единия си край върху нея, а в другия върху устои.

Всички тези примери показват, че днес, повече от всякога, пешеходните мостове се превръщат в символ на прогреса, въплътил в себе си достиженията както на науката, така и на изкуството.