Мостовете на Томас Телфорд - Част ПЪРВА

Мостовете на Томас Телфорд

Развитието на металургията в Обединеното кралство в края на 18-ти и началото на 19 век стимулирало строителството на железни мостове. В света до този момент (с някои изключения на изпълнени верижните мостове в Азия) мостовете били строени или изцяло от камък или с каменни опори, върху които се изграждала дървена връхна конструкция. Построени в миналото от дървесина и камък, конструкциите били тежки и скъпи, а дървените конструкции били и нетрайни. В същото време, нито камъкът, нито дървесината, можели да се сравняват с якостните качества на чугуна и възможностите, които той давал за преодоляване на по-големи отвори, което правило мостовете по-евтини. С откриването на начини за евтино производство на чугун пред инженерите се отваря вратата към използването му в мостовото строителство. Чугунът позволява да бъдат премостени по-големи отвори. Затова строителите на мостове, след като се убедили в предимствата на чугуна, при строителството на първия мост, построен от чугун, станал известен като Железният мост, пристъпили смело към прилагането на новия материал. Инженерите започват да създават нови конструкции мостове, като проектирали и изпълнявали мостови конструкции с все по-големи отвори.

Чугунът е сплав на желязото с въглерод (повече от 2 %, обикновено 3 - 4,5 %), която съдържа също известно количество манган (до 1,5%), силиций (до 4,5 %) и вредни примеси от сяра и фосфор. Понякога за придаване на някои специални свойства на чугуна в него се добавят легиращи елементи, хром, никел, силиций, манган и др. Такъв чугун се нарича легиран.

Обаче и  чугунът има свои слаби страни. Когато се преминат границите на неговите якости,  той се разрушава изведнъж. Образуват се пукнатини или счупвания на претоварените елементи. По тази причина чугунът бил използван в мостовото строителство до появата на начини за по-евтино и масово производство на други два материала от желязо – кованото желязо и  стоманата.

Кованото желязо е нисковъглеродното желязо, със съдържание на въглерод - до 0,04%, което му придавало по-голяма еластичност и пластичност от чугуна. То е със  зърнеста структура, по-меко и много по-податливо на вторична обработка от най-ковкия чугун. Кованото желязо има висока граница на провлачване, т.е. то не се разрушава отведнъж като чугуна, и  е по-безопасно при използване в мостовете, където ако някой елемент бъде претоварен, в него настъпват деформации, които подсказват, че той ще се разруши. Кованото желязо може лесно да бъде обработвано, след отливане на детайли или листи, от които чрез нарязване, огъване, пробиване и нитоване, да бъдат произведени най-различни строителни елементи и конструкции. Освен това кованото желязо е много устойчиво на ръжда.

Макар че стоманата се произвежда по различни методи още от праисторически времена, тя започва да се произвежда масово след изобретяването през 1856 г. от Хенри Бесемер на по-ефективен начин за нейното производство, получил впоследствие неговото име – бесемеров конверторен процес. Последвалите подобрения в технологията, като основния конверторен процес, открит от Джилхрист Томас и създадения на негова основа кислородно-конверторен процес.  През 1863 г. френският учен Пиер Мартен изобретява мартеновия процес, а по-късно е изобретен електродъговият стоманодобивен процес, които понижават стойността на стоманата и повишават нейното качество. Но до производството на стоманата като материал за производството на мостове има да изтече повече от половин век. Първите мостове са произведени от чугун и ковано желязо.

Част ПЪРВА

Английският поет Робърт Саути (Robert Southey) нарича Томас Телфорд (Thomas Telford - 1757 –1834) „Колосът на пътищата“, а за моста му над река Спей (Uisge Spè – шотл.) казва "най-доброто нещо, което някога е било направено от Бог или човек". 
  Телфорд ръководил строежите на стотици километри пътища и канали в родината си и извън нея, в Шотландия - Caledonian Canal, в Швеция (Göta canal). Самоук инженер строител, овладял познанията за строителството не на учебната скамейка, а в процеса на строителство, започвайки работа като чирак на каменоделец (на 14 години) и обикновен зидар, той през целия си живот обикаля и приема предизвикателства, свързани с тежката и отговорна работа.  Великобритания дължи на него част от архитектурните си постижения през онази епоха, като аквадукта Понтисъл (Pontcysyllte), висящия мост над пролива Менай, Шотландския канал (Caledonian Canal) и много други сложни инженерни съоръжения изискващи блястящ технически усет, богато въображение и смелост за реализация.

Когато Телфорд умира през 1834 г., известността му, постигната благодарение на инженерните му постижения, му спечелва гробно място в Уестминстърското абатство, първият инженер, който ще бъде погребан там. Някои определят Телфорд като най-великия британски инженер, на което има и противни мнения, на хора, смятащи, че може би той е най-великия британски строителен инженер, но несъмнено изобретателят на парния двигател Джеймс Уат, е този, който заслужава това определение.

Все пак, на мен ми допада най-много квалификацията „най-добър инженер на всички времена“, дадена за Исамбарт Киндъм Брунел (Isambard Kingdom Brunel), проектант и строител на големи мостове и на най-големия кораб в онези времена  (SS Great Eastern).

Тясната специализация понякога води до невъзможност за комплексно решаване на инженерните задачи, особено на съвременните големи обекти.  Тясното специализиране  противоречи на заложените в думата понятия -  "ingeniare“ „измислям, изобретявам“ и „ingenium“ – „интелигентност, умение“, защото инженерът е такъв във всяка ситуация, дори и когато е по долни гащи.
  
  Аквадуктите на Томас Телфорд
  Съвсем естествено при строителството на огромната канална мрежа,  се е наложило кръстосването (т.е. пресичане на различни нива) на други канали, както и пресичането на речни корита и долини, разположени по-ниско от нивото на превежданите канали, което водело до изграждане на аквадукти. В миналото аквадуктите са били изграждани с каменна зидария.
   Аквадуктът над река Терн (Longdon-on-Tern)
  Каналите на Обединеното кралство са основна част от мрежата на вътрешни водни пътища. Те имат богата история. Първоначално са използвани само за напояване, а впоследствие и за транспортиране, като се превръщат в необходимост за индустриалната революция във Великобритания, до днешната им роля на развлекателни центрове за разходка с лодка и отдих.

Фрагмент от аквадукт над река Терн в Източен Шропшир (1795)

Фрагмент от аквадукт над река Терн в Източен Шропшир. В дясно се вижда част от тухлената зидария от първоначалния проект, на Клоус - 1 

Фрагмент от аквадукт над река Терн в Източен Шропшир. В дясно се вижда част от тухлената зидария от първоначалния проект, на Клоус - 2

Изглед от чугунения аквадукт на Томас Телфорд над река Терн в Източен Шропшир.

Детайл от чугунения аквадукт на Томас Телфорд над река Терн в Източен Шропшир (1795)

  Аквадуктът над река Терн в Източен Шропшир е първият аквадукт от чугун.

Смята се, че е прототип на великолепния аквадукт "Понтсисъл" (Pontcysyllt), изграден за канала Шрюсбъри. През 1793 г. е разрешено изграждането на канала Шрюсбъри от Тренш до Шрюсбъри. Главен инженер на канала е Йосия Клоус (1735-94), но той неочаквано починал, преди проекта да бъде завършен. Негов заместник става пътният инженер на Шропшър, Томас Телфорд.

На канала, преминаващ над река Терн (приток на река Севърн), Клоус бил проектирал аквадукт, прекосяващ река Терн  на около 8 км северозападно от град Уелингтън. Аквадуктът бил от пясъчник и тухли. Арките били все още в процес на изграждане, когато е разрушен от наводнението от 10-12 февруари 1795 година.

Телфорд решил да използва чугун за възстановяване на аквадукта. Това била пионерска стъпка, позвояваща конструкцията да бъде по-лека и по-бърза за издигане. 

    Аквадуктът  Понтсисъл
  Акведуктът Longdon-on-Tern бил прототип на аквадукта Понтсисъл (Pontcysyllte - уелски), който пренася канала на Ланголен (Llangollen) в долината река Дий (Dee), отворен за експлоатация през 1805 година.

Основни технически параметри на съоръжението:

Обща дължина        307 м  (336 yards);

Брой отвори             18;

Ширина                     3,4 м (4 yards);

Височина                  38 м (126 feet);

Долно строене          каменна зидария;

Горно строене           чугун

Аквадукт Понтсисъл (Pontcysyllte, 1805) - 1

Аквадукт Понтсисъл (Pontcysyllte, 1805) - 2

Аквадукт Понтсисъл (Pontcysyllte, 1805) - 3

Аквадукт Понтсисъл (Pontcysyllte, 1805) - 4

Аквадуктът Енджин арм (Engine Arm Aqueduct)

През двадесетте години на 19-ти век строителството на канала Birmingham New Main Line, прекъсва по-стария канал на Engine Arm (или както е известен Birmingham Feeder). Това наложило проектирането и изграждането на Engine House Aqueduct. Аквадуктът е завършен през 1825 година. 

Това е едноотворна конструкция от 16 метра (52 ft), състояща се от чугунено корито, поддържано от пет дъгови ребра, всяко от които се състои от четири секции, свързани с болтови връзки. Коритото се поддържа на три от ребрата, като теглещите пътеки (пешеходната част) се поддържа от чугунени готически арки и колони. Всички чугунени отливки са произведени в леярната „Хорслей“ (Horseley) в близкия Типтън. Водният път в акведукта е широк 2,4 м (8 ft), като теглещите отсечки от двете страни са с ширина 1,32 м (4 ft - 4 inches) всяка.

Аквадуктът Енджин арм  (Engine Arm Aqueduct,1825) - 1

Аквадуктът Енджин арм  (Engine Arm Aqueduct,1825) - 2

Аквадуктът Енджин арм  (Engine Arm Aqueduct,1825) - 3

Аквадуктът Енджин арм  (Engine Arm Aqueduct,1825) - 4 

    Мостовете на Томас Телфорд 
    Мостът в Билдуоз 

  Първият мост над река Севърн, в Билдуоз (Buildwas), бил средновековен каменен мост с голяма централна арка, заобиколена от два по-малки арки. Той бил построен около 1318 година от монасите на близкия манастир (основан през 1135г, разпуснат през 1536г). Севърн е бурна река и каменният мост претърпял поредица от повреди и ремонти, последният от началото на 1790-те - под надзора на окръжния геодезист на Шропшир (Shropshire) Томас Телфорд. През януари и февруари 1795 г. мостът бил отнесен при наводнението, в което придошлата река отнесла всички мостове в района, с изключение на Железния мост (Iron Bridge) в Колбрукдейл (Coalbrookdale).
  Томас Телфорд проектирал мост над река Севърн в Билдуоз с връхна конструкция от чугун. Това е вторият голям железен мост, построен в района, след като пионерският железен мост (1781) в Колбрукдейл (Coalbrookdale), който е само на 3 километра по-надолу по течението.

Мостът на Томас Телфорд в Билдуоз (Buildwas, 1796) - 1

Мостът на Томас Телфорд в Билдуоз (Buildwas, 1796) - 2

Мостът на Томас Телфорд в Билдуоз (Buildwas, 1796) - 3

Мостът на Томас Телфорд в Билдуоз (Buildwas, 1796)  - 4

Мостът на Томас Телфорд в Билдуоз (Buildwas, 1796)  - 5

 До април същата година (1795) Телфорд проектирал нов мост. Използвал един отвор, избягвайки използването на междинни опори, които ще възпрепятстват водния поток. Неговият проект бил предназначен да се противопостави на тенденцията на скатовете на речното дефиле да се свличат навътре. Това движение можело да увреди моста, както се получило с Железния мост в Колбрукдейл (Coalbrookdale), където устоите се свличали към реката и свивали дъгите на връхната конструкция. Ширината на горното строене на моста на Телфорд била 5.5 метра, а дължина 39.6 м. Имало две арки – основна и второстепенна. Основната била по сплескана, като имала за цел, не само да понесе натоварването, но и да се противопостави на евентуален натиск от склоновете от двете страни на моста, а второстепенната арка, имала за задача да помогне в поемането на натоварването.

  Телфорд пише за моста си: "Направих арка с дължина 130 фута. Мостът си състоеше от много плоска арка, изчислена да се съпротивлява на опорите, ако има възможност за приплъзване навътре, като в Колбрукдейл. Плоската дъга беше поддържана и укрепена от външното дъгообразно ребро от двете страни на моста, стъпващо по-ниско от първото, а също издигащо се по-високо (в средата), като по този начин се въвеждат повече дърводелски принципи, отколкото зидарски".

  Мостът на Телфорд е бил с отвор, който е с 9,1 м по-широк от Железния мост (Iron Bridge), въпреки че съдържал само 181 тона желязо (под обобщаващото понятие „желязо“ се има предвид чугун), докато Железопътният мост имал повече от два пъти повече - 385 тона.

  Договорът за моста в Buildwas е подписан на 17 април 1795 година, за сума от 3 700 лири. Договореният период е определен като девет месеца, като за всеки допълнителен месец се задържат 5 паунда плюс гаранция за пет години след изграждането.
  Мостът бил завършен за малко повече от 14 месеца, на 24 юни 1796 година, а крайната цена е била около 6 500 лири.

  Проектът на Телфорд, имащ за задача да се противопостави на движението на речните брегове не могъл да спре свлачищните процеси. През 1818 г. той съобщава, че са необходими ремонтни работи по стените на опорите на крилата. През 1876 г. са открити някои повреди в желязото. През 1885 г. част от единия каменен устой се провалила поради земното движение.

  През 1889 г. основната арка се счупва откъм източната страна и е ремонтирана през 1890 г. През 1901 г. се появява нова фрактура. Консултациите на сър Бенджамин Бейкър (1840-1907 г.) съдържат препоръката, да бъде изградена нова конструкция, тъй като непрекъснатото постоянно движение на бреговете постоянно компресират крехката чугунена дъга.

  През 1905 г. арката била заменена с греди.

Край на част Първа

към част Първа
към част Втора
към част Трета

→  Начало