В 12 сотнях метров выше реки Колорадо мост над Гранд – Каньоном кажется просто парит в воздухе. Но не обманывайте себя – это тонны стали и стекла. Это прочнейшая смотровая площадка, созданная специально, чтобы противостоять силам природы, которые создали то чудо, что лежит под ним. Этот проект стоимостью более 30 миллионов долларов и сроком постройки более четырех лет.
Это достижение объединяет в себе современный инженерный успех и древнюю технологию. Перед застройщиками стояли множество проблем: разрешение племен на строительство, множество допусков и погодные условия.
Мост расположен в двухстах километрах к востоку от Лас-Вегаса. В одной пустынной местности США. Причиной этому является жесткий климат. Разбег температур составляет от +46 до -2 градусов. Ветра достигают скорости 160 километров в час.
Этот каньон является домом для народа уалапай. Их главный коммерческий проект – рафтинг по реке приносит слабую прибыль. Один из туроператоров предложил народу уалапай построить что – то новое, чтобы привлечь туристов. Он предложил мост со стеклянным полом или смотровую площадку. Для народа уалапай такое предложение грозит нарушить тонкий баланс между коммерческим проектом и сохранением природы. После нескольких лет обсуждений племя приняло предложение с несколькими условиями: никаких подземных построек, никакого бурения с лицевой стороны склона, цвет и текстура строения должна соответствовать природной гамме каньона.
Объект оказался очень сложным для строительства, ведь никто и никогда не строил ничего подобного. Место, выбранное для строительства, является священным для уалапай. Место дает прекрасный вид на Гранд – Каньон и реку Колорадо.
Первой проблемой при строительстве была удаленность стройки от населенных пунктов. Здесь нет электричества, которое придется получать при помощи генераторов, здесь нет воды, которую придется привозить. Так же нет инфраструктуры для обеспечения людей, так что придется создать временные условия для питания и проживания рабочих. Ближайший город находится на расстоянии ста километров. Вся строительная техника должна проходить по сложной нетореной дороге.
Площадка предлагает вид на одно из самых посещаемых мест в Америке. Но, такие сильные ветра никогда не испытывали в данной области. Поэтому перед строительством пришлось собрать данные о нагрузке, которая возникает от ветра. Ветра скоростью 160 километров в час создают серьезные проблемы при строительстве.
Для закрепления площадки на краю утеса строители встроили фундамент в скалу при помощи кессонов и свай. Четыре кессона являются усиленными бетонными колонами. Сваи – это инженерная система из балок, которые входят в кессоны и добавляют им прочности. Каждая свая имеет 6,5 сантиметров в диаметре и уходит вглубь скалы на 14 метров. Этот метод усиления фундамента называется свайным натяжением.
Работа начинается при помощи буров с алмазной насадкой. Одного бура хватает на 5 -10 минут работы. Но возникает огромная проблема. Отверстие, проделанное одним из буров, ведет к пересечению двух геологических разломов в скале. Если трещина разойдется, то весь проект окажется под угрозой срыва. Команда решила употребить внутри кессона систему по укреплению породы, чтобы стабилизировать и укрепить разлом. Используя сетку из горизонтальных и вертикальных прутьев, строители буквально связывают скалу по трещине. Это позволяет снять нагрузку с трещины.
После установки сваи и анкера будут закованы в бетон вместе с остальными колоннами, по две над каждым кессоном. Все это станет точками крепления для структурной рамы площадки моста. Через полтора года начала строительства подрядчики заканчивают заливку бетонного фундамента. Фундамент испытывается на способность удержать расчетную нагрузку. Оказывается, он способен выдержать 32 миллиона килограммов.
Впереди еще постройка в виде подковы, спуск ее за край обрыва и преодоление сил гравитации. Главные опорные балки подковы называются коробчатыми балками – это гигантские изогнутые полые балки, специально разработанные, чтобы выдерживать огромную статическую и динамические нагрузки. Эти балки имеют высоту два метра. Внутри этих балок можно пройти в полный рост. Другая функция этих балок поглощать вибрацию и предотвращать галопирование при сильном ветре.
Галопирование – это движение железных балок, вызываемое ветром. Что приводит к дестабилизации конструкции. По худшему сценарию галопирование вызывает разрушение конструкции. Чтобы избежать галопирования над каньоном опорные балки были выполнены из стали толщиной 5 сантиметров. Пустоты внутри буду гасить вибрацию.
Для безопасности сборка конструкции происходит на земле. Конструкцию опустят вниз немного позже. Вначале к восьми бетонным колоннам крепятся нависшие балки, которые буду выполнять функцию крепления площадки. После этого собираются леса и опоры для поддержки балок нужных для сварки. Далее балки опускают на нужное место при помощи строительного крана. После соединения всех секций начинается сварка конструкций. Для сборки рамы в форме подковы ушел один месяц.
Следующая проблема при постройке – это безопасность передвижения туристов на подкове. Ведь люди будут смотреть вниз с высоты 1000 метров. Вместе ветер и неравномерная нагрузка от людей может вызвать вибрацию моста. А это может напугать посетителей. Эта проблема решилась устройством, регулирующим колебания. Как амортизатор в автомобиле он противостоит вибрации, прикладывая эквивалентное давление и силу в противоположном направлении. Груз, установленный на пружинах, противостоит ветру и вибрации конструкции, уравновешивая ее и уводя энергию в форме тепла и возникающую от трения при передвижении. Три таких устройства, весом около двух тонн специально откалиброваны, чтобы соответствовать ветру и нагрузкам этого места. После установки этих устройств рама подковы считается готовой.
Затем к раме был добавлен стеклянный пол. Строители выбрали стекло состоящее из пяти слоев, общей толщиной 8 сантиметров. Слои соединены между собой и ламинированы специальным клеящим слоем. Это необходимо для того, чтобы усилить открытые зоны стекла. Каждое стекло выдерживает вес до 440 килограммов на квадратный метр стекла. Это превышает максимальное число посетителей допускаемых на мост одновременно, 120 человек.
Посетители обязаны при выходе на подкову надевать тканевые бахилы. Но даже при этом небольшие царапины и помутнения стекла неизбежны. Поэтому приходиться проводить регулярную замену одного из пяти слоев стекла.
После установки стекла подкову моста скатили за край каньона. Вначале поднимали раму с временных опор. Потом раму переместили на передвижные домкраты, которые доставили груз до точки назначения. Две автолебедки использовались для передвижения моста. Тросы крепятся к временной поперечине на раме. Пройдя через шкивы тросы, возвращаются к машинам. Когда лебедки принимаются сматывать трос, мост начинает свое движение к краю каньона.
Затем мост основательно закрепили: домкраты опустили мост на основание. Как только опорные балки были установлены над восемью колоннами, началась срочная сварка. Сварщики не останавливались, пока работа не была сделана. Теперь мост закреплен и готов к открытию.
Так был построен мост — инженерное чудо для демонстрации природы готово.
