كيف يتم تصميم الجسور؟
يُنظر إلى الجسور عمومًا على أنها هياكل ثابتة، الحقيقة هي أنهم في الواقع يتصرفون مثل الكائنات الحية الديناميكية، يتغيرون باستمرار، ويستجيبون للأحمال المختلفة وأنماط الطقس وأنواع الإجهاد الأخرى من أجل العمل، في بعض الحالات تمامًا مثل الشخص الذي يمر بصدمة، يجب أن “تتفاعل” الجسور مع الأحداث المجهدة للغاية مثل الحوادث والانفجارات والحرائق والزلازل والأعاصير من أجل البقاء على قيد الحياة.في هذه المقال، سنلقي نظرة على كيفية تصميم أنواع مختلفة من الجسور للتعامل مع الضغط، سنفحص أيضًا بعضًا من أكثر القوى شيوعًا التي تضغط على الجسور، يمكن أن يكون لهذه الضغوطات تأثير كبير على كيفية تقدم الجسور في العمر وسقوطها في الانهيار وربما فشلها.يمكن أن يساعد المهندسين على تطوير هياكل دائمة والمفتشين وموظفي الصيانة لجعل الهياكل الحالية تدوم لفترة أطول.
معضلة الجاذبية:
القوة الأكثر عمقًا التي تؤثر على الجسور هي الجاذبية، والتي تسحبها باستمرار في محاولة لسحبها إلى الأرض، الجاذبية ليست مشكلة كبيرة عندما يتعلق الأمر بالمباني، بما في ذلك المباني الكبيرة مثل ناطحات السحاب، لأن الأرض تحتها تتراجع دائمًا.
هذا ليس هو الحال عندما يتعلق الأمر بالجسور، التزيين الخاص بهم يمتد مساحة مفتوحة، لا يوفر “الفضاء” أي دعم ضد الجاذبية، حيث أن الجسور الأكبر التي تمتد لمساحات أطول أكثر عرضة للجاذبية من الجسور الأقصر، وبالمثل فمن المرجح أن تقع الهياكل الثقيلة ضحية للجاذبية أكثر من الهياكل الأخف.تعتبر حالات فشل الجسر نادرة الحدوث نسبيًا، إذاً ما الذي يمنعهم من الانهيار بسبب قوة الجاذبية؟
الإجابة هي نفسها إلى حد كبير بغض النظر عن نوع الهيكل:
- يتم موازنة الضغط (القوة التي تدفع أو تضغط إلى الداخل) بعناية مع الشد (القوة التي تمتد وتسحب إلى الخارج).
- يحدث هذا التوازن عن طريق توجيه الحمل (الوزن الإجمالي لهيكل الجسر) على الدعامات (الدعامات في أي من طرفي الجسر) والأرصفة (الدعامات التي تعمل تحت الجسر بطوله).
ما هو أقوى نوع جسر؟
إن جسر الجمالون هو أقوى أنواع الجسور،فهو يجمع بين المواد بطريقة بسيطة وفعالة تقلل الأحمال وتنشرها على مساحة كبيرة، حيث إنها تنثني أقل من الأنواع الأخرى من الجسور وتوفر قدرًا أكبر من الاستقرار حتى في الطقس القاسي أو حركة المرور.
تمتلك جسور تروس تصميمًا أساسيًا يتزاوج فيه مع التكتل الثلاثي المتكرر لإنشاء مصفوفة من الهياكل الداعمة، يتم تثبيت هذه الحزم في مكانها بدلاً من تثبيتها بشكل صارم للسماح للاهتزازات بالمرور عبر المثلثات المترابطة ونشر القوة بالتساوي من خلال التصميم، يساعد هذا في زيادة الاستقرار وتقليل الانثناء عند وجود رياح شديدة أو حركة مرور كثيفة على الجسر.
استقرار وقوة جسر الجمالون يجعله مثاليًا للاستخدام المتكرر للأحمال الثقيلة، إنه التصميم الأكثر شيوعًا في حوامل القطارات والجسور، هذا التصميم بارز أيضًا في جسور الركاب وفي المناطق التي تحتاج إلى عبور مسافات واسعة.
عادة ما يتم بناء جسور تروس باستخدام الفولاذ على الرغم من أن النماذج التقليدية مصنوعة أيضًا من الخشب، يسهل تصميمها وهندستها، مما يجعلها اقتصادية في التنفيذ في المجال، هذه الحقيقة إلى جانب متانة التصميم تجعله شائعًا لأسباب مالية وبنية تحتية.
