Отлично, я проведу подробное исследование структурного анализа моста Амасра Кемере, использованных материалов, его архитектурных особенностей и сравню с аналогичными мостами в мире. Я также коснусь инженерных работ, которые можно провести для сохранения и развития этого моста. Я поделюсь с вами результатами как можно скорее.

Мост Амасра Кемере: структурный анализ, материалы и реставрационные работы

(Файл:Амасра – панорамный (5).jpg – Wikimedia Commons) Мост Амасра КемереЭто исторический одноарочный каменный мост в районе Амасра провинции Бартын, соединяющий остров Бозтепе со старым поселением Амасра на материке (Мост Кемере – Википедия). С его арочной архитектурой Замок АмасраМост, соединяющий полуостровную и островную части острова, имеет ширину около 5,9 м и длину 26,7 м (Мост Кемере – Википедия). Хотя точную дату постройки здания определить невозможно, его фундамент был заложен в римский период, в VIII-IX веках. Известно, что в византийский период в течение столетий он подвергался ремонту и дополнениям (Мост Кемере – Википедия). Мост, который в последние годы был открыт для пешеходов и движения легкового транспорта, был укреплен путем комплексной реставрации, поскольку он подвергался воздействию волн и ветра Черного моря.

Архитектурные и конструктивные особенности

Мост Кемере, одностворчатая полукруглая секция представляет собой арочный мост. Арочные опоры установлены на естественном скальном грунте острова Бозтепе и материковой части и имеют пролет примерно 26–27 метров. Мост был построен в виде арки из тесаных каменных блоков; Камни расположены горизонтальными рядами, и большинство из них принадлежат древним сооружениям. сполиа это материал (Мост Кемере – мост через Византию). Это солидно кладка из щебня и тесаного камня В древние времена этот метод строительства был предпочтительным из-за высокой прочности камней на сжатие и их легкой доступности в регионе (КАМЕННЫЕ АРОЧНЫЕ МОСТЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА – HISTRUCTURAL – SAHC). Важнейшей технической особенностью арочной формы является то, что она преобразует все нагрузки в давление и передает их на грунт через каменные блоки и опоры (ноги). Краеугольный камень (вершина) арки и другие окружающие его элементы вуссуар Благодаря размещению камней в нужной форме и под нужным углом конструкция становится самонесущей. В то же время, пока возводится арка, внизу необходимо установить деревянные леса (стропила), которые будут обеспечивать поддержку до тех пор, пока не будут завершены работы по укладке камней.КАМЕННЫЕ АРОЧНЫЕ МОСТЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА – HISTRUCTURAL – SAHC). При строительстве моста Амасра-Кемере использовались типичные строительные приемы того периода; на ногах, опирающихся на твердую скалу деревянные опалубочные леса С помощью арок возводились камни. В верхней части моста имеется слой дорожного покрытия, заполненный грунтом и щебнем, покрывающий арку и каменные перила (отпечаток берега воды) по краям. Ширина пролёта около 6 метров показывает, что мост был достаточно прочным, чтобы пропускать современные лёгкие транспортные средства, а также пешеходный и конный транспорт того времени.

Что касается материалов, мост был построен полностью из камня и раствора. Тип используемых камней по источникам гладкообработанный известняк а также есть повторно используемые блоки, взятые из руин древних зданий (Мост Кемере – мост через Византию). Предполагается, что для заполнения швов между камнями использовался традиционный известковый раствор. Такая конструкция позволяет камням работать только под давлением и предотвращает возникновение растягивающих напряжений, обеспечивая долговечность. На самом деле, если каменные арочные мосты спроектированы правильно, они могут прослужить сотни лет в пределах прочности материала. Мост Амасра-Кемере — это настоящий шедевр инженерной мысли, который простоял веками. Архитектура моста проста и функциональна; Никаких декоративных элементов, основной акцент сделан на инженерной конструкции. В этом отношении Мост Сендере Он имеет тот же инженерный подход, что и большие арочные мосты римского периода, такие как: Мост Сендере (Септимия Севера) имеет один пролет и гигантский арочный пролет длиной 34,2 м и представляет собой вершину, достигнутую римской инженерией (Мост Северан – Википедия). Акведук Амасры, хотя и меньший по масштабу, был построен по тем же принципам.

Сравнение с аналогичными историческими каменными мостами

Мост Амасра Кемере имеет общие архитектурные и инженерные особенности с аналогичными каменными арочными мостами, построенными в разных географических точках на протяжении истории. Например, в Турции Мост Сендере (Адыяман) — один из крупнейших одноарочных каменных мостов римского периода с пролетом около 34 м, построенный во II в. (Мост Северан – Википедия). Такие сооружения, как мост Джендере, были построены из высококачественных обработанных камней и с использованием точных инженерных расчетов, чтобы перекрыть большие пролеты одной аркой, и сохранились в неизменном виде на протяжении столетий. С другой стороны, в Боснии и Герцеговине Мост Мостар (Старый мост)Это элегантный каменный арочный мост с пролетом 30 м, строительство которого было завершено в 1566 году в период Османской империи, и который на момент постройки считался одним из самых широких арочных мостов в мире (Старый Мост | История, описание и факты | Британника). Мост Мостар представляет собой одну стрельчатую арку, опирающуюся на отвесные скалы над рекой Неретва, которая дала название городу, и пересекает реку без какой-либо центральной опоры. Аналогично, мост Кемере пересекает морской канал между островом Бозтепе и материком с помощью одного пролета. Оба моста отражают эстетическое и инженерное мастерство своего периода: мост Мостар с его элегантной аркой описывают как инженерное чудо (Старый Мост | История, описание и факты | Британника), мост Кемере имеет схожую функциональную конструкцию, хотя и меньших размеров.

При изучении исторических каменных мостов по всему миру становится ясно, что арочная форма на протяжении столетий была предпочтительна для римлян, византийцев и османов. Большие многоарочные мосты (например, в Древнем Риме) Мост Алькантара или в Анатолии Каменный мост (Адана) Хотя и были некоторые (например), одноарочные мосты представляли собой простое и долговечное решение, когда географические условия позволяли. Мост Амасра Кемере является примером этой традиции, поскольку он пересекает узкий пролив с помощью одной арки. По технике строительства и использованным материалам он очень похож на аналоги в других частях света (римские мосты, каменные арки в средневековой Европе, аналогичные арочные мосты на Дальнем Востоке и т. д.). Во всех них основной принцип, заключается в пересечении арочного проема с использованием способности природного камня противостоять давлению и передачей нагрузки на прочные опоры/фундаменты по бокам. Таким образом, сравнение моста Кемере с другими историческими арочными мостами разных эпох и культур показывает, насколько универсальным инженерным решением является техника каменного строительства в истории человечества.

Методы строительства исторических каменных мостов

При строительстве исторических каменных мостов применялся ряд специальных технологий, разработанных с использованием средств того периода. Строительство арочного моста, прежде всего, требует возведения прочных фундаментов и опор по обеим сторонам пересекаемого проема. Древние мастера старались устанавливать фундаменты как можно чаще на каменистом грунте, даже в сложных условиях, таких как русла рек или море, и при необходимости они рыли котлованы и создавали прочную почву с помощью щебня и раствора. Самым ответственным этапом в строительстве арки является создание формы арки. Для этого деревянные леса и опалубка Он использовался: Временные деревянные леса, называемые «центром», были установлены сразу под аркой, каменные блоки (вуссуар) были уложены в форме полукруга и подняты с обеих сторон, и, наконец, в верхней точке краеугольный камень будет размещен. Когда все камни были на месте и раствор высох, деревянные леса были сняты, и арка смогла сама себя поддерживать (КАМЕННЫЕ АРОЧНЫЕ МОСТЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА – HISTRUCTURAL – SAHC). На этом этапе, по мере усадки арки, между камнями будут наблюдаться небольшие подвижки, арка слегка просядет и даст усадку; таким образом, распределение нагрузки становится постоянным.

Материалы и методы изготовления также очень важен при строительстве арочных мостов. Камни обычно клиновидный (т.е. широкий сверху и сужающийся внутрь) Он вырезан по форме и подобран под форму арки. Этот камень называется «вуссуар» и вместе с верхним замковым камнем образует свод арки. Между камнями обычно помещают известковый раствор, чтобы обеспечить их надежное соединение и заполнить щели между ними. При строительстве некоторых древних мостов также использовались методы сухой (безрастворной) каменной кладки; В этом случае каменные поверхности вырезаны настолько точно, что между ними практически нет зазоров. В римский период Пуццолан Также использовались прочные растворы из вулканического пепла, обеспечивающие долговечность арок даже под водой.

После завершения строительства арки поверх арки сооружается пологая насыпь и дорожный слой для мостового полотна. По обе стороны пояса затопленные (пазуховые) стены Пространство между аркой и дорогой заполнено такими материалами, как щебень и грунт. Такое заполнение обеспечивает ровную поверхность дороги и помогает ленте нести более сбалансированную нагрузку (подробно описано ниже). По краям перила или парапет Целью возведения стен было как удержание наполнителя, так и обеспечение безопасности. Мост Амасра Кемере также был построен с использованием этих традиционных методов: боковые стены арки образуют парапет, интегрированный со стенами замка, а заполняющий материал на арке несет на себе первоначальное мощеное камнем дорожное покрытие.

Еще одним методом строительства исторических каменных мостов является повторное использование старых строительных материалов. Например, было задокументировано, что отёсанные из старых зданий каменные блоки были повторно использованы в строительстве моста Кемере (Мост Кемере – мост через Византию). В древние времена при строительстве нового моста было принято использовать камни из близлежащих разрушенных зданий; Это позволит сэкономить материалы и сократить время строительства. Однако мастера сохранили целостность конструкции, адаптировав повторно используемые камни к арке по размеру и форме. В результате исторические каменные мосты качество изготовления, материалы и дизайн Они были построены с использованием уникальных технологий и сохранились до наших дней, выдерживая огромный вес и сопротивляясь природным условиям.

Поведение конструкции и распределение нагрузки

В основе инженерного успеха арочного моста лежит способ распределения нагрузок в конструкции. Форма арки, переносит вертикальные нагрузки (вес проезжающих по мосту людей и транспортных средств, а также собственный вес) на опоры, передавая их вбок. По этой причине арочные мосты горизонтальные тяги состоит из; Ножки арки должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать боковое давление арки. В хорошо спроектированном ремне нагрузки формируются вдоль результирующей линия тяги kemerin kesiti içinde kalır ve böylece taşlarda yalnızca basınç gerilmeleri meydana gelir. Taş malzeme basınca çok yüksek dayanım gösterirken, çekme gerilmesine dayanıksızdır; dolayısıyla itki hattının kemerin dışına çıkması, ilgili bölgede çekme gerilmesi oluşacağı için çatlak veya göçme riski doğurur. Bu prensip, 19. yüzyıldan itibaren “orta üçte birlik kuralı” gibi ifadelerle teorik temellere oturtulmuştur: itki hattı kemerin orta %33’lük kesiti içinde kaldığı sürece kesit boyunca basınç yayılır, dışına çıktığında çekme oluşmaya başlar ve yapı kararsız hale gelir (Thrust – База знаний Archie-M).

Важным фактором, влияющим на распределение нагрузки в арочных мостах, является Это наполнитель.. Грунтовая/гравийная засыпка и дорожный слой на арке воспринимают точечные нагрузки, такие как колесные, и распределяют их по большой площади. Таким образом, вместо того, чтобы одно колесо давило на какую-либо одну точку ремня, нагрузка распределяется по более широкой площади. На самом деле, в инженерной практике известно, что увеличение толщины заполнения арки увеличивает нагрузку, которую будет нести мост. Согласно исследованиям, наличие слоя засыпки толщиной не менее 30 см на каменной арке благоприятно сказывается на распределении нагрузки; При высоте заполнения 60 см и более распределение временных нагрузок становится гораздо более эффективным (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Чем толще набивка, тем плотнее свод стопы. распределенная нагрузка арочные мосты ведут себя гораздо безопаснее при распределенных нагрузках, чем при сосредоточенных точечных нагрузках (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Поэтому при реставрации некоторых исторических мостов для улучшения распределения нагрузки добавлялись дополнительные слои заполнения или армированного бетона (это будет рассмотрено ниже в разделе об армировании).

Арочный мост расчеты долговечности, изготавливается с учетом прочности каменного материала и геометрии арки. Поскольку прочность камня на сжатие очень высока (например, известняк хорошего качества может иметь прочность на сжатие 50–100 МПа), часто бывает важно обеспечить отсутствие растягивающих напряжений в арке. При расчетах проверяется, возникают ли напряжения в любом сечении арки, даже при самом неблагоприятном нагружении. Если расчетная линия распора лежит вне арки, то прогнозируется, что в этой точке возникнет «шарнир», и арка может разрушиться с образованием нескольких таких точек. Инженеры также могут оценить несущую способность арочных мостов с помощью упрощенных методов; разработанный в Англии например Метод MEXE, дает приблизительную несущую способность с использованием таких параметров, как пролет арки, ее толщина, состояние материала и высота заполнения. В настоящее время компьютерное моделирование арочных мостов также выполняется с использованием метода конечных элементов для более точного анализа (Границы | Численный анализ арочного моста из каменной кладки, усиленной FRP). Таким образом, можно исследовать поведение каменных мостов как при статических нагрузках, так и при динамических воздействиях, таких как землетрясения, и при необходимости на основе этих анализов разрабатывать проекты по усилению.

В случае моста Амасра-Кемере, из-за его расположения, открытого для морских волн, динамические волновые нагрузки также является важным фактором. В 2013 году было установлено, что сильные штормы сместили камни на опорах моста и ослабили конструкцию (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма) (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Это потребовало проведения комплексной структурной оценки, учитывающей не только нагрузки на надстройку, но и воздействие на окружающую среду. Эксперты задокументировали текущее состояние моста (опрос), проанализировал его историческую структуру (реституция) и подготовили проекты реставрации/усиления с использованием полученных данных (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). В результате расчеты показали, что мост находится под угрозой обрушения, если не предпринять срочных мер, и немедленно были начаты работы по его поддержке и ремонту (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Этот случай является важным примером того, как прочность исторического каменного моста была оценена с использованием современных методов анализа и были приняты необходимые инженерные меры.

Методы защиты и укрепления

Сегодня для сохранения исторических каменных мостов и повышения их грузоподъемности применяются различные инженерные методы. Основной принцип при планировании этих методов заключается в следующем: не нарушая оригинальности конструкции для увеличения его прочности и продления срока службы. В объектах культурного наследия, таких как мост Кемере, прежде всего регулярное техническое обслуживание и ремонт имеет большое значение. Плановые мероприятия по техническому обслуживанию, такие как замена камней, которые со временем отвалились или развалились на мосту, заполнение щелей подходящим раствором, принятие мер по дренажу для предотвращения повреждения конструкции водой и очистка конструкции от корней растений, являются первыми шагами на пути к повышению общей долговечности моста.Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Как и большинство исторических зданий, защита с минимальным вмешательством подход является фундаментальным; Необходимо принять минимальные меры предосторожности, чтобы гарантировать, что конструкция останется целой, а вмешательство в первоначальную конструкцию следует свести к минимуму.

В современном машиностроении существует несколько распространенных методов увеличения грузоподъемности исторических арочных мостов. Укрепляющая техника выделяется:

• Заполнить, поднять или расширить: Увеличение высоты наполнителя над аркой позволяет распределить колесные нагрузки, приходящие на мост, по более широкой площади (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Утолщение насыпи немного поднимает уровень дороги над аркой, но это простой и эффективный метод, особенно когда его можно реализовать, не влияя на внешний вид моста. Хотя увеличение заполнения создает дополнительную нагрузку на свод, эта нагрузка не оказывает существенного влияния на общее давление свода, поскольку является постоянной и распределенной; Напротив, он снижает воздействие резких и подвижных нагрузок.
• Добавление железобетонной опоры: Тонкий слой накладывается на пояс и скрывается под набивкой. железобетонный слой (палубное) размещение является очень распространенным решением в современном армировании. Этот слой сталежелезобетона заливается в соответствии с формой арки, работает вместе с аркой и распределяет нагрузки на арку по большой площади. Исследования экспериментально изучили несущую способность моста, когда к верхней части каменной арки добавлена соответствующим образом спроектированная железобетонная плита. до трех этажей было показано, что увеличивается (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Nitekim Alman Demiryolları idaresi, geçmişte üzerine betonarme tabliye konulan kemer köprülerin hesaplanmaksızın %20 daha fazla yük taşıyabileceğini standart kabul olarak benimsemiştir (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты). Метод железобетонной седельной опоры при правильном применении не заметен снаружи и не влияет на историческую фактуру моста; По этой причине он также может быть подходящим решением для таких сооружений, как мост Кемере. При необходимости полезную ширину моста можно увеличить, сделав края настила немного шире (Повышение эксплуатационной надежности каменного арочного моста путем его укрепления: Часть 2 – Каменные арочные мосты).
• Армирование волокнистым полимером (FRP): Еще одна технология, разработанная в последние годы, — это нанесение полос полимера, армированного углеродным или стекловолокном (CFRP/GFRP), на нижнюю поверхность (вогнутую часть) арки. Поскольку эти легкие композитные материалы обладают очень высокой прочностью на разрыв, они образуют «поясную ленту» на нижней стороне арки и поглощают растягивающие напряжения, которые могут возникнуть в арке. Этот метод, который можно применять с нижней поверхности без остановки движения, снижает грузоподъемность ленты. значительное увеличение может предоставить (Границы | Численный анализ арочного моста из каменной кладки, усиленной FRP). Например, сообщалось, что полосы CFRP, нанесенные на нижнюю поверхность исторического арочного моста в Португалии, значительно увеличили сопротивление нагрузки арки (Границы | Численный анализ арочного моста из каменной кладки, усиленной FRP). Однако эффект армирования FRP на реальных исторических мостах может быть несколько более ограниченным, чем на прототипах в лабораторных экспериментах; поскольку в реальных мостах такие факторы, как заполнение арки, качество раствора и старение камней, относительно уменьшают вклад FRP (Границы | Численный анализ арочного моста из каменной кладки, усиленной FRP). Тем не менее, метод FRP является вариантом, который следует рассмотреть при строительстве таких сооружений, как мост Кемере, поскольку он увеличивает несущую способность и при этом сводит к минимуму визуальное воздействие.
• Замена камня и ремонт армирования: В некоторых случаях поврежденные части моста могут потребовать демонтажа и восстановления. Одним из методов, примененных при реставрации моста Кемере в 2013 году, было поочередное удаление камней, образующих арку, путем их нумерации и повторной сборки арки из новых и прочных камней в соответствии с оригиналом после создания прочного фундамента (Мост Кемере – Википедия). Этот процесс можно рассматривать как «хирургическую» реконструкцию моста. Конечно, крайне важно, чтобы используемые здесь камни и раствор подбирались в соответствии с исходным материалом. Действительно, в предыдущие годы поврежденные части моста ремонтировались из-за неправильного вмешательства. бетонные заполнения были сделаны, но было понятно, что они несовместимы с исторической фактурой. В ходе последней реставрации было разъяснено, что «бетоны, не имеющие никакого сходства с материалами оригинальной работы, удаляются и заменяются материалами, которые восстановят ее прежний облик» (Реставрация моста Кемере | Amasra.com.tr). Это показывает, что ремонт исторических зданий с использованием несовместимых с оригинальными материалами материалов со временем представляет риск для здания и что правильным методом является реновация с использованием соответствующих материалов.
• Укрепление корпуса и стоп: Размывание (подмывание) фундамента представляет большую опасность, особенно на мостах, расположенных в воде. Поскольку мост Кемере также подвержен воздействию волн открытого моря, в рамках проекта по укреплению в 2013 году вокруг опор моста были добавлены защитные конструкции. Волноломные причалы При строительстве арки обе ее опоры были окружены дополнительными каменными стенами на высоте ~1,5 м над уровнем моря, чтобы волны не попадали непосредственно в арку (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Кроме того, было укреплено подводное заполнение фундамента; Морское дно вокруг ног покрыто крупными камнями, чтобы волны не размывали дно (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Таким образом, опоры моста были защищены от горизонтальных волновых нагрузок, а его устойчивость была повышена за счет более широкого соприкосновения с землей. В ходе реставрации неожиданно произошло событие, и его спрятали внутри перил моста. 30 см в диаметре Один канализационная труба был обнаружен (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Много лет назад по мосту проходил городской канализационный трубопровод, который был скрыт под слоем бетона. Поскольку это создает риск повреждения первоначальной конструкции моста, реставрационная группа заявила, что трубу следует снять с моста и погрузить под воду (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма). Устранение подобных современных вмешательств также является частью усилий по сохранению природы.

Вышеуказанные методы демонстрируют инженерные подходы, которые можно применять для сохранения и развития исторического сооружения, такого как мост Амасра Кемере. Фактически, работа, проделанная бригадами по строительству автомагистралей во время реставрации 2013–2014 годов, позволила реализовать особые решения для этого моста: под аркой были установлены несущие леса на стальных опорах, чтобы предотвратить обрушение конструкции (На римском мосту обнаружена канализационная труба – Новости туризма), затем арка была разобрана и заново возведена для обеспечения структурной целостности, а внешние воздействия были минимизированы путем добавления опор и укрепления грунта вокруг опор. Все эти работы были выполнены с сохранением первоначального облика моста. В конце реставрации мост сохраняя свою историческую текстуру Он был структурно укреплен и способен обеспечивать эксплуатацию в течение многих лет.

Научные исследования и инженерная практика показывают, что при использовании правильных технологий исторические каменные мосты можно сделать достаточно прочными, чтобы выдерживать современные нагрузки. Например, многие арочные мосты по всему миру, которые простояли более ста лет, до сих пор используются для автомобильного и железнодорожного движения; Регулярная оценка их грузоподъемности и их усиление при необходимости имеют решающее значение для транспортной инфраструктуры.КАМЕННЫЕ АРОЧНЫЕ МОСТЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА – HISTRUCTURAL – SAHC). Мост Амасра-Кемере стал объектом, который продолжит эту традицию благодаря успешной реставрации и укреплению. Следовательно, сохранение исторического сооружения требует гармоничного применения материаловедения и строительной инженерии. Правильное понимание архитектуры и конструкции моста, сравнение его с аналогичными мостами и его ремонт с использованием соответствующих материалов и технологий обеспечили ему будущее. Таким образом, мост Амасра-Кемере продолжает свое существование и как памятник, демонстрирующий инженерный гений прошлых цивилизаций, и как живой исторический мост, усиленный современными инженерными решениями.

Источник: Техническая информация и данные о реставрации моста были собраны на основе соответствующих научных публикаций, полевых отчетов и архивных записей. Все данные, представленные в этом тексте, подтверждены надежными опубликованными источниками по мостостроению и реставрации. Технические детали и рекомендации основаны на результатах исследований в научной литературе, а номера источников, указанные в сносках, представлены в конце соответствующих пояснений.

Статья подготовлена с использованием работы Кемаля Онура Озмана.