ما هي الجسور الخرسانية؟
منذ استخدام أول جسور بسيطة مصنوعة من مجرى واحد كان عليه أن يتحمل جميع قُوى التوتر والضغط والالتواء والقص بنفسه، حاول المهندسون والمعماريون تطوير تقنيات جديدة وأفضل لتوسيع الفجوات بين نقطة واحدة من التضاريس إلى آخر. في النهاية، تم تشكيل المجال الهندسي بأكمله، وتم إنشاء العشرات والعشرات من تصاميم الجسور باستخدام العديد من المكونات والأجزاء والمصطلحات الجديدة التي تصفها.
يتم وضع جميع المكونات الأساسية داخل ثلاث مناطق رئيسية للجسر. الأساس (الذي يحمل القاعدة الضحلة أو العميقة للجسر وينقل حمولته إلى طبقات تحمل، وهذا يشمل الأساسات الموجودة أسفل الامتداد الرئيسي للجسر والدعامات الموجودة أسفل نقاط انطلاق الجسر)، والبنية التحتية (الأرصفة والدعامات والأغطية والمحامل والمكونات الأخرى التي تحمل الهيكل العلوي).
بالاضافة إلى البنية الفوقية (جميع أجزاء الجِسر التي يتم تركيبها أَعلى نظام البنية التحتية الداعمة، وهي تُغطّي عناصر مثل التزيين، العوارض، البلاطة، وكل شيء يوضع فوق السطح الرئيسي مثل الأعمد، ونظام الجمالون الفولاذي وعارضة الجسور ونظام الكابلات وأنظمة تعليق الكابلات والمزيد). سيتم مناقشة المكوّنات والأجزاء المختلفة للجسر مثل البنية الفوقية والبُنية التحتية ومحامل الجسور الخرسانية والفولاذية وأنواعها وأهميتها ووظائفها.
المكونات الأساسية وأجزاء هياكل الجسور:
يتكون هيكل الجسر من المكونات التالية:
- مكونات البنية التحتية.
- البنية الفوقية أو مكون التزيين.
- المحامل في الجسور.
أولاً: مكونات البُنية التحتية للجسور
المكونات التي تدخل في البنية التحتية للجسور هي:
- الأرصفة.
- الدعامات.
- جدران الجناح والعودة.
- الأساسات.
1- الأرصفة المستخدمة في البُنية التحتية للجسور:
الأرصفة: عبارة عن هياكل عمودية تستخدم لدعم السطح أو المحامل المقدمة لنقل الأحمال إلى التربة تحت الأرض من خلال الأساس. تعمل هذه الهياكل كدعامات للجسور المُمتدة في النقاط الوسيطة. هيكل الرصيف له وظيفتان رئيسيتان هما:
- نقل الحمل لِأساس الجسر.
- مقاومة القوى الأفقية.
في مُعظم الحالات، تم تصميم الأرصفة لمقاومة الأحمال الرأسية وحدها. في المناطق التي تقع في المنطقة الزلزالية، يوصى بتصميم رصيف للأحمال الجانبية أيضًا. تم بناء مُعظم الأرصفة باستخدام الخرسانة. يتم استخدام الحديد لبناء الرصيف في حالات قليلة جدًا حتى الآن.
يتم استخدام الأعمدة المركّبة، أيّ الأعمدة الفولاذية المملوءة بالخرسانة كتكنولوجيا جديدة لبناء الرصيف. الرصيف هو عضو رأسي يقاوم القوى بواسطة آلية القص. هذه القوى هي في الأساس قوى جانبية. يسمى الرصيف الذي يتكون من عدة أعمدة بأنه منحني.
* أنواع أرصفة بناء الجسور:
هناك أنواع مختلفة من الأرصفة بناءً على التوصيل الهيكلي وشكل القسم وتكوين الإطار.
- بناءً على التوصيل الهيكلي، يمكن تصنيف الرصيف على أنه متجانسة أو ناتئة.
- بناءً على شكل رصيف القسم يمكن تصنيفها على أنها صلبة أو مجوفة، سداسية، دائرية أو مثمنة أو مستطيلة.
- بناءً على تكوين الإطار، يمكن تصنيف الرصيف على أنه نوع واحد أو متعدد الأعمدة، أو نوع رأس المطرقة أو جدار الرصيف.
2- دعامات البُنية التحتية للجسور:
الدعامات: هي هياكل عمودية تستخدم للاحتفاظ بالأرض خلف الهيكل. يتم دعم الحمل الميت والأحمال الحية من البُنية الفوقية للجسر بواسطة دعامات الجسر. تتعرّض الدعامات أيضًا لضغوط جانبية بشكل رئيسي من جسر الاقتراب. تعتمد أحمال التصميم على الدعامة بشكل أساسي على:
- نوع الدعامة المختارة.
- تسلسل البناء.
إنّ الدعامات لها متطلّبات تصميم مماثلة للجدران الاستنادية وكذلك في بناء الرصيف. تم تصميم الدعامات بشكل أساسي لمقاومة الانقلاب والانزلاق. مزيد من التركيز على استقرار النظام بأكمله. يجب توفير رعاية خاصة لأساسات الدعامات. يجب أن تتغلّب مؤسسة الدعامة على مشاكل التسوية التفاضلية والحركات المفرطة الناتجة عن القوى أو الأحمال الجانبية.
3- جدران الجناح والعودة للبُنية التحتية للجسور:
تُسمّى الهياكل التي تم إنشاؤها كإمتداد للدعامات للاحتفاظ بالأرض الموجودة في ضفة الاقتراب بجدران الجناح. هذا الجزء سيكون له زاوية طبيعية للراحة. هذه هي الجدران الاستنادية التي شُيّدت بجوار الدعامات. يعتمد استقرار جدار الجناح بشكل أساسي على مقاومته لضغوط الأرض النشطة. تم تصميم وبناء العناصر الهيكلية للجسور لمقاومة ضغوط الأرض عند السكون. يمكن بناء هذا الجدار إمّا بشكل متكامل أو مستقل مع الجدار الداعم. يجب أن يأخذ الجزء الخلفي من الجدار في الاعتبار ثلاثة أحمال تصميمية أثناء التصميم. هذا يتضمن:
- ضغط الأرض من الردم.
- التكلفة الإضافية من الأحمال الحية أو عامل الضغط.
- الأحمال الهيدروليكية من ظروف التربة المشبعة.
* حواجز ودرابزين الحماية للجسور:
هذه المكونات من الجسور ليست ذات أهمية هيكلية، ولكنها مخصصة لمخاوف السلامة. يتم توفير هذه فوق الطوابق. سيساعد هذا في منع السيارة من السقوط من الجسر في المُسطّح المائي أدناه أو كوسيلة لفصل تيارات حركة المرور.
4- أساسات الجسور الخرسانية:
الأساس: عبارة عن هياكل يتم إنشاؤها لنقل الحمل من الأرصفة والدعامات وجدران الجناح والعوائد بالتساوي على الطبقات. الأساس المُقدم لهياكل الجسور عميقة بطريقة كافية لتجنب التجريف بسبب حركة المياه أو لتقليل فرص التقويض.
ثانياً: المحامل في الجسور الخرسانية
يتم نقل الأحمال التي تتلقّاها الأسطح بشكل صحيح وآمن إلى البُنية التحتية بمساعدة المحامل. هذه هي مكونات الجسر التي تتيح التوزيع المتساوي للحِمل على مادة البنية التحتية. يُعتبر هذا النقل ضروريًا جدًا في المواقف التي لا يتم فيها تصميم البنية التحتية لاتخاذ إجراء التحميل مباشرة. تسمح المحامل في الجسور بالحركة الطولية للعوارض. يتم إنشاء هذه الحركة بسبب القوى التي تعمل في الاتجاه الطولي.
تُعتبر القُوى الناتجة عن الأحمال المتحركّة والتغير في درجة الحرارة من الأسباب الرئيسية للقوى الطولية. يعتمد اختيار المحمل على معايير معينة، وهي: تأثير الأحمال ومدى الصيانة والتخليص المتاح والإزاحة وسياسة الدوران والانحراف والتوافر وتفضيل المصمم وتحمل البناء والتكلفة المعايير.
بالنسبة لتصميم الجسر، يتم أخذ جميع الجوانب المذكورة أعلاه في الاعتبار للتصميم واختيار المحامل. يجب على المُصمّم النظر في ترتيب المحمل في بناء الجسر كنظام منفصل. في مُعظم ممارسات البناء، يتم اختيار المحمل أو يتم اتخاذ قرار المحمل في اللحظة الأخيرة. يؤدي هذا إلى زيادة الصيانة في المستقبل، وهو ما يجب تجنبه.
ثالثاً: مكونات البُنية الفوقية للجسور
تتكون البُنية الفوقية لهيكل الجسر من لوح السطح والعارضة والجمالون وما إلى ذلك. تختلف هذه المكوّنات بناءً على نوع الجسر (سواء كان خرسانيًا أو صلبًا أو مركّبًا). البنية الفوقية للجسر تتحمل العبء المار فوقها. هذا يساعد في نقل القوى التي تشكلها الأحمال إلى الهياكل الأساسية أدناه.
1- الطوابق المستخدمة في البُنية الفوقية للجسور:
يُعتبر التزيين بمثابة الطريق أو سطح سكة حديد الجسر. يتم دعم الطوابق بواسطة عوارض أو عوارض ضخمة مدعومة بدورها بواسطة أرصفة. الترتيب الكامل مدعوم بأساس عميق أساس بايلات وترتيب غطاء.
