Великолепное сочетание 38900 м3 бетона и 12067 т стали, а также красота и инновация – все это бразильский мост Жуселину Кубичека (Juscelino Kubitschek Bridge). Он пересекает озеро Параноа (Paranoá), когда то, до постройки плотины, бывшее рекой Гама.



Мост располагается неподалеку от дворца Алворада (Alvorada Palace), официальной резиденции президента Бразилии, начиная с президента Жуселину Кубичека, в честь которого и был назван этот мост. Также известный как: Президентский мост, мост JK, третий мост на юге озера (the Third Bridge Lake South), т.к. он соединяет южный жилищный сектор (SHIS) с центральной частью города (St. Sebastian Paranoá the Pilot Plan). И на сегодняшний день мост одно из популярнейших мест в Бразилии.



Необходимость строительства моста в данном месте возникла из-за того что, два уже существующих моста через озеро, не справлялись с возросшим количеством транспорта. Город развивался очень быстрыми темпами и постоянные пробки стали серьезной проблемой, а возможности расширить эти мосты не было. Второй целью размещения моста в этом месте было возврат приватизированных границ озера, площадь которых непосредственно занимали соседние области. Ввод в эксплуатацию данного пересечения означало, что территория становится общественной, а не частной.



Архитектор моста Александр Чан (Alexandre Chan) в тесном сотрудничестве с инженером Марио Вила Верди (Mario Vila Verde). Его проект был выбран из представленных работ на Национальном конкурсе предварительных исследований архитектуры в декабре 1998 года.



Мост Жуселину Кучека является важнейшей магистралью города. Ширина моста была определена с учетом как уже сложившегося движения, так и с его увеличением, так как конструкция моста уже не позволит расширить его. Так JK имеет 1200 м в длину и 24 м в ширину, трехполосное движение в каждую сторону и две дорожки для пешеходов и велосипедистов по бокам шириной 1,5 м.



Сама конструкция состоит из трех арок высотой 62,7 м, которые поддерживают вантами три пролетных строения длинной 240 м и опираются на четыре, погруженные в воду, опоры.



Безопасность конструкции была важным составляющим этого моста. Так подмостовой габарит составляет 18 м в высоту, позволяющий проходить судам с высокой мачтой. А также мост имеет строительный подъем к середине моста и уклон составляет 2.25‰ (от центрального пролета), это требование было сделано с целью уменьшения скорости.



В Бразилии основным строительным материалом является бетон, так как сталь воспринимается как более дорогой материал. И поэтому из-за редкого его использования и отсутствия практического опыта, стальные арки были сделаны в Дании инженерами консалтинговой компании COWI.
Отсутствие квалифицированных рабочих в стране по строительству металлических мостов, привело к тому, что в строительный процесс были привлечены иностранные специалисты, и стоимость строительства моста JK была выше, по сравнению с эквивалентным бетонным. Но, несмотря на это перевозка сегментов из металла, была намного легче и дешевле, чем, если бы перевозились точно такие же элементы из бетона. Поэтому бетон был применен только в опорах.



На начальном этапе проектирования было известно, что дно озера Paranoá представлено различными геологическим условиями, а так как там раньше было русло реки Гама, имелись геологические дефекты грунта вдоль всего русла реки, который не имели несущей способности для поддержки фундамента. Исследования показали, что глубина достижения твердого грунта в местах предполагаемого фундамента должна была быть в пределах 30м, а где то и до 50м.
Дно было сложено из 11 различных слоев грунта, меняющихся от очень мягких проседающих до очень твердых. Среди них был кварцит, который добавил огромные горизонтальные нагрузки, ставшие причиной значительного увеличения фундамента и строительства крупных опор. Для борьбы с горизонтальными усилиями были использованы комбинированные сваи. Так каждая из двух центральных опор опирается на 26 вертикальных и 58 наклонных свай. Глубина заложения свай достигла 65 м.
Сваи устанавливались с использованием системы сжатого воздуха.



Для фундаментных блоков (размерами 37,9×21,7×4,6 м для центральных опор) использовали металлическую опалубку, собранную под водой бригадой специализированных водолазов. После вода была удалена, и бетон наливался последовательно слоями в 75 см, во избежание высоких температур, которые могли повлиять на качество бетона. Все фундаментные блоки заканчиваются под водой, это создает видимость, как будто конструкция легко опирается на саму воду.



Мост JK включал три типа опор, которые поддерживают крайние пролеты (4×48 м и один 52 м), центральные опоры и временные опоры. Опоры на крайних пролетах построены из бетона. Они имеют полую форму, с продольной стенкой толщиной 25см, внешние размеры 11 м на 2,5м. Короткие крайние опоры имеют большую толщину стенки, так как они поддерживают наиболее весовую плиту в этом месте.



Четыре центральных опоры, каждая содержит два бетонных элемента толщиной 2м, прикрепленные к одним и тем же фундаментным блокам. Один элемент имеет наклон под тем же углом, что и начальная арка, другой – вертикальный.



Опоры, использованные для временной поддержки в начале строительства, были металлической конструкции, представленные системой ферм.



Плита пролетного строения состоит из двух основных частей, крайних пролетов (240 м каждый) и центральной части (720 м), в строительстве которой используются различные соединения материалов. Конструкция крайних пролетов состоит из металлического корыта, которое имеет сверху бетонную плиту. Этот метод исключает необходимость предварительного напряжения в бетоне. Центральный пролет состоит из ортотропной металлической плиты, которая на концах конструкции в 20 м друг от друга имеет выступающие участки для крепления вант. Сама ортоторпная плита состоит из пластин толщиной 12,5 и 1,6 мм с продольными ребрами Y формы, расположенными на расстоянии 60см друг от друга, а также через каждые 4,0 м имеется решетка из ферм.





Пролетное строение возводилось методом продольной надвижки. Этот метод был выбран, потому что он такой же как и при строительстве бетонных мостов, с технологией которых строители были хорошо знакомы. Крайние пролеты поддерживались на бетонных опорах, в то время как центральный пролет поддерживался тремя временными опорами пока шел строительный процесс.



Существует два вида систем, которые могут использоваться при продольной надвижке моста подъемно-толкательная система и тяговая система. Так как мост JK имеет строительный подъем как в плане, так и в профиле, то для его возведения была использована подъемно-толкательная система: собранные плиты поднимались гидравлическими домкратами и толкались наружу над опорами.



Арки радиусом 3150 м, состоят из 69 металлических элементов в форме трапеции, с изменяющимися размерами от 6,5×5,0 м в начале арки до 5,0×3,0 м в ее середине. На внутренних стенках, через каждые 3 м имеются Т-образные ребра жесткости.



Часть арки, которая выступает прямо из водной поверхности, построена из высокотехнологичного бетона. Такой выбор материала был выбран по ряду причин. Во-первых, так как бетон, наиболее широко используемый строительный материал в Бразилии он являлся наиболее надежным материалом. Во-вторых, бетон менее подвержен воздействию воды, чем был бы подвержен стальной участок; поэтому проблему с коррозией удалось избежать.



Для предотвращения больших горизонтальных усилий в опорах, арки необходимо было сооружать одновременно, поэтому для их формирования были изготовлены и собраны вспомогательные металлические конструкции, поддерживающие каждую из них во время сборки. Было возведено девять временных опор по три на каждую арку, опирающихся прямо на плиту проезда. Общий их вес составил 1309 т.



Первой частью конструкции арки, установленной на место, были соединительные звенья непосредственно в бетонной секции, которые выступали из законченного фундамента чуть ниже уровня плиты. Эти начальные части были установлены на место раньше сборки, поддерживающей опалубки, использованной при возведении арки, и поэтому консоли выступали непосредственно из бетонной опоры.





Для соединения бетонной части с металлической, было использовано предварительное напряжение арматурой Dywidag ST85/105 (в количестве 24 шт, с диаметром 32мм, с усилием 10т на каждую) заанкеренную в бетон и прикрепленную к концу элемента металлическими пластинами.



Все металлические части арки были предварительно собраны в штате Минас-Жерайс (Minas Gerais) и уже на строительной площадке сварены по 2 или 4 части, имея ограничения по весу конструкции до 40 т. После готовые элементы перемещались к месту строительства моста на плашкоутах. Далее кранами поднимались в их местоположение, и поддерживались опалубкой до тех пор, пока не была установлена замковая часть.



Для возведения арок использовалось пять кранов грузоподъемностью 220 т с вылетом стрелы 75 м, кроме центральной арки там использовался кран грузоподъемностью 350т с вылетом стрелы 90 м. Замковая часть каждой арки была смонтирована ночью; это позволило контролировать температурные условия.




После того как арки были построены, они могли полностью сами поддерживать свой вес, передовая всю нагрузку на постоянные опоры и не рассчитывать на поддержку опалубки, но плита проезда все еще оставалась на временных опорах.



Каждая арка содержит 16 вант распределенных попарно на расстоянии 20 м, поддерживающих пролеты по 240м. Нагрузка переносится на ванты различно над пролетом моста, и соответствует их изменению угла и длины. Ванты состоят из семи стальных оцинкованных проволок диаметром 15,7 мм, защищенные воском и заключенные в полиэтиленовую оболочку высокой плотности (ПЭВП), который устойчив к солнечному ультрафиолетовому излучению.



Чтобы гарантировать соответствующее точное положение длины каждого кабеля был использован термоплавкий процесс, гарантирующий равную прочность в узлах при растяжении. Кабели имеют различные типы соединений на каждых концах, фиксированные и регулируемые. Это позволяло скорректировать напряжения во время строительства, а так же – во время мониторинга обслуживания моста, делало последовательную замену вант гораздо проще. Кабели прикреплялись в соответствующие ниши, имеющиеся внутри стальной арки. Процесс установки начинался с ближайших вант к арочным опорам и выполнялся симметрично, предотвращая деформации плиты. Во время крепления производилось отслеживание деформаций в конструкции, чтобы они совпадали с ожидаемыми. После того как кабели были установлены временные опоры были убраны.



На мосту было применено дорожное покрытие Dermasfalt. Это уникальный тонкий полимерный слой для укладки дорожного покрытия, который впервые был использован в Бразилии в 1984году. И не удивительно, что проектировщики выбрали этот продукт, так как он имеет много преимуществ над обычными материалами мостовых покрытий, и широко используются в Бразилии, особенно для мостового полотна стальных мостов. Его использование значительно снижает собственный вес конструкции, т.к. он применяется виде тонкого слоя (в среднем 8 мм). Он может быть применен непосредственно к конструкции без необходимости добавления дополнительных связующих материалов. Dermasfalt увеличивает срок службы конструкций, чем другие поверхности. Его полимерные составляющие имеют высокую устойчивость к заносу, что делает эту поверхность безопасной.
Во время строительства были установлены датчики (из них 48 на вантах и 3 на вершине арок), чтобы следить за прогибами и напряжениями, как в ходе строительства, так и во время эксплуатации моста.



Ночью мост имеет три вида освещения. Проезжую часть освещает 41шт разрядных ламп мощностью 400 Вт, для безопасности пешеходов и велосипедистов на мосту установлены 162 лампы мощностью 150 Вт. Арки освещены 164 прожекторами мощностью 150, 400 и 1500 Вт, создающие специальных световые эффекты, которые подчеркивают легкость конструкции. Все это делает мост прекрасным местом для ночной прогулки и поездки.



Стоимость работ составила 16млн. долларов.
Открытие моста состоялось 15 декабря 2002года, но мост уже имел успех до того как он был готов.



После ввода в эксплуатацию, он получил в 2002 году звание "самый красивый мост в мире" во время Международной конференции по мостам, которая состоялась в Питтсбурге (США) под эгидой Общества инженеров Пенсильвании, в сотрудничестве с журналом «Дороги и Мосты». На той же конференции, архитектор Александр Чан был награжден медалью Gustav Lindenthal, присуждаемая ежегодно за необычайные проекты мостов, которые характеризуется технической инновацией или использованными материалами, эстетическими аспектами, взаимодействием с окружающей средой или становится общественно значимым местом. Мост также получил премию ABCEM (Бразильская ассоциация стальных конструкций) в 2003году – в номинации лучшая работа года со сталью в категории мостов и виадуков.
Факты про мост Жуселину Кубичека:
• Количество стали, использованное при строительстве моста в два раза больше, чем было использовано при строительстве Эйфелевой башни в Париже (Франция).
• Количество бетона, использованного в мостовых опорах, хватило бы на застройку целого жилого квартала с двумя тысячами квартир.
• Мост был построен менее чем за год.
• Были использованы бурильные машины того же типа, как и при строительстве моста Рио-Нитерой.