الجسور الهندسية المتكاملة

لماذا نريد بناء جسور متكاملة؟

تشتمل طريقة البناء المتكاملة على اتصال مباشر متآلف للمكونات الفردية للجسر: البنية الفوقية والأرصفة/الإنشاءات الفرعية والدعامات.

 ما هي خصائص الجسور المتكاملة؟

أحد الحوافز الرئيسية لبناء جسور متكاملة هو الطموح لإنشاء هياكل جسور رفيعة وشفافة من خلال التصميم الحكيم، إذا كانت الأرصفة والدعامات لا تتطلب محامل الجسر، فيمكن تبسيط الهياكل الفرعية وتصميمها للحصول على مظهر أكثر تخريماً، حيث لم يعد من الضروري توفير مساحة تخزين وأرضية للرافعات، ويسمح بتصميم أكثر رشاقة للأرصفة، لأنه لا يجب ضمان إمكانية الوصول إليها، بصرف النظر عن المزيد من المرونة في عملية التخطيط، فإن ترك المحامل والمفاصل له مزايا أخرى، لا سيما فيما يتعلق بصيانة المباني:

• بناء قوي ومستدام، بسبب القضاء على التكنولوجيا المعرضة للفشل.

• صيانة منخفضة، سهولة فحص المباني.

• انخفاض تكلفة البناء، بسبب التوفير في المحامل واستخدام مكونات أبسط للبناء (مثل الجدران مقابل الأرصفة المجوفة).

هناك تمايز بين طريقة البناء المتكامل وشبه المتكامل:

1- طريقة البناء المتكاملة: تصميم الهيكل الحامل ككل، اتصال مباشر “متكامل” بين البنية الفوقية والتركيبات الفرعية والدعامات على التوالي.

2- طريقة البناء شبه المتكاملة: مكونات الجسر منفصلة هيكلياً، يتم فصل الدعامات على سبيل المثال بواسطة المحامل والمفاصل.

خصائص البناء:

الأرصفة المتكاملة وجدران الأرصفة:

تتميز الجسور المتكاملة بوصلة متجانسة من الهياكل الفرعية والدعامات والأرصفة إلى البنية الفوقية، يشكلون معًا إطارات صلبة بدون محامل ومفاصل، والتي من شأنها فصل المكونات عن بعضها البعض، حيث يمكن استخدام المواد الحديثة، مثل الخرسانة عالية القوة لبناء جدران رصيف تخريمية، بسبب التخلص من المحامل، حيث أنه ليس من الضروري توفير الوصول إليها لغرض الفحص والصيانة والاستبدال، عدم الاضطرار إلى توفير إمكانية الوصول والمساحة الأرضية للمرافعات يبسط بشكل كبير بناء الأرصفة، وبالتالي يمكن تصنيع الرصيف (الجدران) مسبقًا ثم تركيبه، بالإضافة إلى ذلك فإن جهود الصيانة والمحافظة أقل بكثير لذلك يمكن تخفيض التكاليف.

الدعامات:

الدعامات المتكاملة يمكن بناء الدعامات المتكاملة في تصميم أبسط، مما يجعلها أقل عرضة للتلف، ويؤدي ترك المفاصل إلى تقليل جهود الصيانة بشكل كبير، نظرًا لعدم وجود المزيد من الوصلات التي يجب تجاوزها، فإن هذا الهيكل يقلل الضوضاء، وبالتالي فقد ثبت أنه مفيد أيضًا في المناطق الحضرية.

تصميم جسور متكاملة:

تتميز الجسور المتكاملة ببعض الخصائص الخاصة، والتي تتطلب اهتمامًا خاصًا أثناء تصميمها، حيث يتميز السلوك الهيكلي للجسر المتكامل بخصائصه الهيكلية، والتي تتغير بمرور الوقت (على سبيل المثال تكييف الصلابة والشكل بسبب الزحف والانكماش) ​​مع تفاعله مع الظروف الخارجية، مثل التربة التحتية، اعتمادًا على طبيعة الجسر، بحيث يجب حساب الظروف والمعلمات المحددة عن طريق المحاكاة.

تفاعل الهيكل الحامل:

يعتمد سلوك الجسر كنظام شامل بشكل كبير على توزيع الصلابة، في معظم الحالات يشمل هذا أيضًا تأثير صلابة التربة التحتية على عناصر الأساس، لذلك يجب محاكاة قيود النهاية المرنة في باطن الأرض، ويجب أن يؤخذ تأثيرها على النظام في الاعتبار من أجل تقييم قوة القطع بالكامل وأبعاد المكونات.

تنص حالات البناء التي تؤثر على المسار الزمني لظروف الإجهاد (مثل الزحف والانكماش) ​​في الحسابات ودمجها مع التأثيرات المجدولة، ويشمل ذلك أيضًا حالات البناء الناتجة عن التصنيع في الأقسام (مثل التصنيع في الأحجار للبنية الفوقية)، في كثير من الأحيان، يجب أيضًا مراعاة حالات البناء المؤقتة، مثل ظروف التحمل المتغيرة والتغييرات الهندسية المخطط لها في الشكل أو الموضع (على سبيل المثال، تحريك أو سحب البنية الفوقية).

التأثيرات المادية:

يجب مراعاة تأثير الخصائص الملموسة المتغيرة في تقييم قوة القطع وأبعاد المكونات، من ناحية أخرى فإن تغيير الخصائص مؤقتًا (زحف وانكماش الخرسانة) يؤثر على البناء، كما يجب أيضًا مراعاة التغييرات الناتجة عن ردود الفعل المستقلة، مثل تكسير الخرسانة (الانتقال إلى المرحلة الثانية) وما يرتبط بذلك من فقدان الصلابة الذي يؤدي عمومًا إلى إعادة توزيع قوى القطع.

تدفق القوة:

من السمات الأساسية للجسور المتكاملة النقل الواضح والمباشر للقوى، وخاصة للأحمال الأفقية، مثل قوى الكبح على جسور السكك الحديدية، تؤدي الأحمال الأفقية عمومًا إلى تفاعلات تعتمد على الصلابة في الإنشاءات الفرعية.

ينطبق هذا أيضًا على التأثيرات المباشرة، مثل قوى الفرامل، عن طريق الألواح المائلة، أو الأعمدة المقوسة يمكن نقلها مباشرة إلى باطن الأرض، بشكل فعال دون تشوه، ومع ذلك فإن التأثيرات غير المباشرة ذات صلة أيضًا بالتصميم، مثل القيود المفروضة في ظل ظروف التشوه المقيد بسبب تأثيرات درجة الحرارة على سبيل المثال، أو التقصير نتيجة الزحف والانكماش.