أهمية الصيانة للجسور الهندسية

 الصيانة وتجنب تدهور الجسر:

وفقًا لـ (AASHTO) هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأحمال التي يجب أن يدعمها الجسر، ويجب أخذها في الاعتبار في عملية التصميم الإنشائي، تعتبر هذه الأحمال عوامل فيزيائية ويمكن وصفها على النحو التالي:

الأحمال الميتة:

يشير إلى الوزن الخاص بالهيكل، بما في ذلك التركيبات والتشطيبات وسطح الحمل وجميع الأحمال التي لن تتغير بمرور الوقت.

الأحمال الحية:

يشير هذا النوع من الأحمال إلى الاستخدام العام للجسر، وهذا يعني تدفق حركة المرور والأشخاص الذين يمشون، بما في ذلك الكبح والصدمات والاصطدام وأحمالهم الديناميكية. تشمل هذه الفئة العوامل البيئية مثل المطر والثلج.

أحمال عرضية:

يشير هذا النوع إلى حدث غير عادي يحتاج الهيكل إلى دعمه، والذي ينتج عادة عن طريق أحمال الرياح والزلازل، في بعض الحالات، قد يتم النظر في تصادم سفينة أو حدث فيضان، بالإضافة إلى الأحمال الجسدية، هناك عوامل أخرى يمكن أن تؤثر على العمر الإنتاجي، تسمى العوامل البيئية والموضحة على النحو التالي:

• الرطوبة: يؤثر هذا العامل البيئي على التركيب الكيميائي لمواد الحديد والصلب، والتي عند التلامس المباشر تخلق عملية تآكل وتؤدي إلى تدهور المواد.

• العوامل الكاشطة: يمكن أن تؤثر هذه العوامل على تكوين المواد بسبب التفاعلات الكيميائية عن طريق تعرض الهواء والماء والتربة، حيث يمكن أن يكون لكل مادة تفاعل كيميائي محدد وتعتمد على مستويات التعرض.

حيث تؤثر الأحمال الميتة والحيوية والعرضية على الخصائص الميكانيكية للهيكل نفسه، مما ينتج عنه ضغوط وتشوهات، إذا تجاوز الحمل سعة المادة، فسيحدث نوع من الضرر، من التشوه الدائم إلى نمو الشقوق، وسيتطلب العنصر الهيكلي إصلاحًا.

ترتبط العوامل البيئية بعملية تدهور المواد، والتي يمكن أن تؤدي إلى تقليل القصور الذاتي الفعال، حيث تشير جميع الحالات إلى تقليل مقاومة المواد وأحجام العناصر، مما يؤدي إلى زيادة الإجهاد والانفعال، وبالتالي حدوث فشل محتمل، وتتجنب الصيانة المناسبة الأضرار المحتملة على العناصر الهيكلية بسبب أي عوامل فيزيائية أو بيئية، وبالتالي زيادة العمر المتوقع للهيكل.

عملية التحلل للجسر:

نظرًا لوجود العوامل الفيزيائية والبيئية في كل هيكل، فقد تخضع جميع المواد لتغييرات في تركيبها الكيميائي، وتعديل الخصائص الميكانيكية والفيزيائية، وتقصير العمر الإنتاجي للهيكل وطلب أي نوع من المصلحين، يتم سرد هذه العوامل مع التغيير في هذا القسم.

 التدهور الناتج عن العوامل البيئية:

التآكل؛ حيث سيواجه الفولاذ الإنشائي وحديد التسليح الخرساني في وجود الرطوبة مشكلة التآكل، وهي عملية كيميائية تنطوي على تفاعلات كهروكيميائية تحدث بسبب التعرض المباشر للماء، مما يؤدي إلى حدوث الصدأ وتطوير عملية تدهور المواد.

بالنسبة إلى حديد التسليح في الهياكل الخرسانية، يمكن أن تكون مشكلة التآكل موجودة عند تعرض حديد التسليح، مما يؤدي إلى أكسدة المنطقة ويحدث مشاكل هيكلية.

عوامل فيزيائية ناتجة عن التدهور:

يحدث تدهور التآكل أثناء عمر الجسر بسبب استخدامه المستمر، حيث يوجد الاحتكاك بفعل القوى الفيزيائية، بما في ذلك مرور المركبات على السطح الرئيسي، حيث تولد هذه المركبات قوى احتكاك عند إجراء الفرملة والتسارع، مما يتسبب في تآكل الهيكل، بالنسبة للجسور التي تتلامس فيها الأرصفة مع تدفق المياه، يتسبب الاحتكاك في تدهورها.

عادةً ما يؤدي تدفق حركة المرور إلى انخفاض مستوى التآكل على السطح، ومع ذلك إذا كان الطريق به أي عيب، فسيؤدي إلى حدوث مطبات وسيزداد التآكل بسرعة، مما يؤدي إلى حدوث أضرار، سوف تتطلب الجسور التي تستخدم عوارض مدعومة ببساطة وصلات بناء بين الدعامات، هذه المفاصل هي أمثلة للأماكن التي يسهل فيها إنشاء المطبات بسبب إجراءات البناء السيئة.

الاختبار والمراقبة:

لضمان نجاح جميع الطرق المطبقة لتجنب تدهور الجسر، يجب وضع خطة اختبار ومراقبة كجزء من إجراءات الصيانة، يجب إدراج تكلفة خطة الصيانة في ميزانية الجسر.

كخطوة أولى، يجب إجراء مراجعة مرئية للعناصر الهيكلية للجسر في وقت محدد، يجب ألا تظهر العوارض والأرصفة والتوصيلات والكابلات والسطح والمواد المستخدمة أي تلف، مثل الشقوق أو التآكل أو التشوهات المرئية أو أي متغير يشير إلى وجود مشكلة، تُستخدم تقنيات المراقبة كوسيلة لقياس دورات التحميل أو الشقوق أو التآكل ومنع أي ضرر على الجسر.

للتخفيف من التآكل والوقاية منه، يجب أن يكون لعملية الصيانة خطة تأخذ في الاعتبار الميزات التالية:

• العمر الإنتاجي المتوقع للجسر.

• التعرض البيئي.

• تصنيف الجسر.

• تفاصيل طرق التخفيف والوقاية من التآكل.

• برامج الصيانة.

إذا لم تكن هناك ميزانية لإجراءات المراجعة والمراقبة، فلن تكون الصيانة إجراءً وقائيًا وستصبح تصحيحية، مما يعني ارتفاع تكاليف الإصلاح وإغلاق جزئي أو كلي للجسر.

الخلاصة والتوصيات:

يشمل تعريف البنية التحتية مجموعة متنوعة من الهياكل، لكل منها غرض محدد ووظيفتها تخدم تنمية المجتمع، جميع عناصر البنية التحتية متصلة وأي مشكلة في جزء فردي ستؤثر على النظام بأكمله، مما يؤدي إلى إبطاء النمو الاقتصادي.

تهدف البنية التحتية للنقل إلى ربط مكانين باستخدام الأساليب الجوية والبرية والبحرية، وتطوير مجموعة واسعة من الهياكل لتتوافق مع هدفها، تعتبر الجسور جزءًا من البنية التحتية للأرض وتستخدم كحلقة وصل بين مكانين يصعب الوصول إليه باستخدام طرق فردية أو طرق سريعة، هذه الأنواع من الهياكل لها تكاليف بناء أعلى لكل ميل إذا ما قورنت بالطرق الفردية؛ لذلك، يجب أن تكون هناك خطة كاملة لتطوير المشروع، والتي يجب أن تتضمن عدد الخطوط المطلوبة لتلبية تدفق حركة المرور وحمل السيارة والموقع والمتطلبات الهندسية والميزانية.

توجد جسور كبيرة منذ مئات السنين، حيث اقتصر استخدامها على قنوات المياه والعربات ووصلات الطرق للمسافرين، باستخدام الحجر والخشب كمواد بناء، بدأ إدخال القطارات والمركبات في الصناعة مع تطوير الفولاذ الإنشائي والأسمنت البورتلاندي وبدأت الجسور الحديثة وزيادة سعة الحمولة وطول الامتداد للتغطية.

لا توجد صيغة محددة لاختيار أفضل خيار للجسور، نظرًا لوجود كمية كبيرة من العوامل التي تعتمد على الهيكل، مثل هندسة الجسر وخبرة شركات البناء والمواد والأحمال التي يتعين تنفيذها والعمالة المتاحة والميزانية وقيود الموقع المحلي، يجب إنشاء عملية كاملة تتضمن تخطيط وتصميم وبناء وصيانة الهيكل.

أفضل خيار اقتصادي للجسر هو الجمع بين التفاعل الفعال للهندسة والمواد، مع الاستفادة من عناصر التوتر باعتبارها الهيكل الرئيسي، حيث إن الجسر المثبت بالكابلات والجسر المعلق هما أفضل خيار اقتصادي لأطوال الامتدادات التي تزيد عن 1800 قدم (550 مترًا)، وقدرة التوتر الناتجة عن الكابلات الفولاذية.

أثناء التخطيط والتصميم والبناء يتم دراسة مراحل الجسر بعناية لضمان وظائفه، يتم إعطاء الصيانة أهمية أقل للاعتقاد بأن الهيكل سيكون له عمر مفيد دون أي مشاكل، عندما ينطوي الواقع على عملية تدهور، بسبب استخدامه والعوامل البيئية، هناك حاجة إلى خطة الصيانة لتجنب التكاليف الزائدة خلال عمر الجسر.

يمكن دراسة وتحليل تدهور التآكل والإرهاق بعناية أثناء عملية إجراء التصميم، والتي ستكون موجودة في جميع الهياكل، ومع ذلك فإن التدهور الناتج عن التآكل يعتمد على بيئة الموقع المحلية، وخاصة الرطوبة والتلامس مع المياه، والتي تعتبر تلقائيًا خطة صيانة، في بعض الحالات لا يتم تطوير خطة الصيانة هذه أثناء عملية التصميم، وبالتالي لا يتم تنفيذها في الوقت المطلوب.

خطة الصيانة مطلوبة دائمًا لفترة طويلة الأمد لأي هيكل، لأن عملية التدهور موجودة طوال الوقت، هناك قضايا يجب حلها في حالة وجود عامل بيئي ناتج عن الضرر ولم يتم تطوير خطة الصيانة أثناء عملية التصميم، بما في ذلك الميزانية والتكلفة العالية لعمال الإصلاح للعناصر التالفة وإغلاق الجسر، في الختام يمكن تجنب هذه الصادرة إذا تم تطوير خطة الصيانة المناسبة أثناء عملية التصميم.

من أجل تطوير جسر ناجح، يجب النظر في خطة كاملة في عملية التصميم بأكملها، بما في ذلك اقتراح الجسر وعملية التصميم وطرق البناء وبرنامج الصيانة، ستؤدي جميع المتغيرات معًا إلى عمر مفيد طويل الأجل لأي هيكل.