لمحة سريعة عن الجسور وأنواعها

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
|شكل 1||جسر جملوني|أنواع الجسور الجملونية(4)|جسر جمالوني|جسر قوسي|جسر قوسي.|جسر معلق|جسر معلق|الجسر الكابولي|الجسر الكابولي|الجسر المدعوم بالكوابل|الجسر المدعوم بالكوابل|

نتعرض يوميًا لرؤية الجسور، ونستخدمها أيضًا. هل فكرت يومًا بتصنيف هذه الجسور حسب أشكالها المختلفة؟ أم تكتفي فقط بنعتِها باسم (جسر)؟!
وهل بمجرد ذِكرها يتطرق إلى ذِهنك الجسور الخرسانية فقط أمْ جسور من مواد أُخرى؟ و هل هي مُخصصة للسيارات فقط أم لا؟ كل هذا سيتم عرضُه هُنا.

سنتعرف على 6 أنواع مِن الجسور واستخداماتهم والمواد المستخدمة في بنائهم، ولكن قبل هذا دعونا نشرح ماهو الجسر ومعايير اختيار نوعه.
الجسر عبارة عن هيكل يمتد أفقيًا بين ركائِز (دُعامات-Supports)، وظيفتها نقل الأحمال الرأسية، أي أن الشكل النمطي لأي جسر هو دعامتين و كَمرة (Beam) ترتكِز عليهما. يجب أن تكون الدعامات قوية بشكلٍ كافٍ لتحمل الأحمال، وتكون المسافة بين الركيزتين قصيرة بقدر الإمكان(3).

أما بالنسبة لاختيار نوعه وتصميمه فيعتمد على(3):
1- وظيفة الجسر (مُشاة، سيارات،… إلخ)
2- تضارييس موقع الجسر
3- المواد المُستخدمة لبنائه
4- الأموال المتاحة لبنائه
إذا قمنا بتصنيف الجسور حسب (الشكل البنائي-Superstructure)، فنجد أن هناك ستة أنواع هُم: (ذو كمرات، جملوني، قوسيّ، مُعلق، كابولي، مدعوم بالكوابِل).

أولًا الجسر ذو (الكمرات-Beams):

هو الأكثر شيوعًا، به كمرة تحمل الأحمال الرأسية عن طريق (الانحناء-Bending)، أي أن الكمرة تنحني، فإنها تخضع لقوة ضغط أفقية في أعلاها وفي الوقت نفسه تخضع لقوة شد أفقية أسفلها. وتقوم الركائز بنقل الأحمال عن طريق الضغط العمودي على الأساسات. كما هو موضح بالشكل(1) .

شكل 1
شكل 1

ويكون هذا الجسر بسيطًا عندما يستند على ركيزتين فقط، ويكون مُستمرًا عندما يرتكز على أكثر من ركيزتين.
تُعرف الدُعامة الموجودة عند الأطرف بـ (دُعامة طرفية-Abutment) والدُعامة الموجودة في المنتصف بـ (دُعامة وسيطة-Pier).
يتكون هذا الجسر أيضًا من نوعين هما (I-Beam و Box Beam)(3).

جسر ذو كمرات
جسر ذو كمرات

ثانيًا الجسر (الجملوني-Truss):

الجسر الجملوني هو عبارة عن أعضاء متصلة ببعضها لتكوين وحدات على شكل مثلث، ويشبه الجسر ذو الكمرات البسيط في طريقة حَمل الأحمال الرأسية (بالانحناء)، حيثُ أن الانحناء يؤدي إلى قوة ضغط في الأوتار العُليا (أو الأعضاء الأفقية)، وقوة شد في الأوتار السُفلى، وقوة شد أو ضغط أيضًا في الأعضاء الرأسية والقُطرية وطبيعة القوة تعتمد على اتجاه هذه الأعضاء(1)، (2).

جسر جملوني
جسر جملوني

يحظى هذا النوع من الجسور بشعبية كبيرة لأن تحمل حمولات كبيرة على الرغم من أنها لا تتكلف الكثير من المادة المكوِّنة، وتمتد لمسافات أكبر، ويُعتبر تصميمها وتصنيعها وتركيبها بسيطًا.
يتكون الجسر الجملوني مِن أكثر مِن نوعٍ، سواء بسيط أو مستمر أو (متساوي الأضلاع-Warren)، والذي يعتبر أكثرهم شُهرة.

أنواع الجسور الجملونية(4)
أنواع الجسور الجملونية(4)
جسر جمالوني
جسر جمالوني

ثالثًا الجسر (القوسي-Arch):

على الأرجح هذا النوع هو أقدم أنواع الجسور، ويقوم بحمل الأحمال أولًا عن طريق الضغط ومِن ثَم تُنقل إلى الأساسات بقوة رأسية وقوة أفقية، لذلك يجب أن تكونْ أساسات هذا الجسر تمنع الحركة الأفقية (الانزلاق) والحركة الرأسية (الهبوط). على الرغم من صعوبة تصميم أساسات هذا الجسر، إلا أنَّ هيكل الجسر نفسه يحتاج مواد أقل مما يحتاجها الجسر ذو الكمرات بنفس (البحر-Span). دائمًا يقع القوس تحت الجسر القوسي وليس فوقه(1).

جسر قوسي
جسر قوسي
جسر قوسي.
جسر قوسي.

رابعًا الجسر (المُعلق-Suspension):

هذا الجسر يقوم بحمل الأحمال الرأسية بواسطة الكابلات الشدَّادة، والتي تقوم بنقلها إلى الأبراج، التي تقوم بنقلها بواسطة ضغط رأسي إلى الأرض (عبارة عن سلسلة متتالية لنقل الأحمال في النهاية للأرض) وذلك للحفاظ على توازُنه(1)، (2).
هذا النوع يُشبه الجسر القوسي ولكن مقلوبًا.

جسر معلق
جسر معلق
جسر معلق
جسر معلق

خامسًا الجسر (الكابولي-Cantilever):

يشبه الجسر الكابولي في مظهره الجسر القوسي، ويتكون عمومًا من ثلاث بحور، يرتكز البحرين الخارجين على الضفتينِ، ويرتكز البحر المركزي على ذراعين كابوليين مُمتدين من الامتدادات الخارجية، وتحمل أحمال رأسية كالكمرة البسيطة. ينقل الجسر الكابولي الأحمال بالشد في الأوتار العُليا و بالضغط في الأوتار السُفلى. وتنقل الأبراج الداخلية هذه القوى بالضغط إلى الأساسات، ومِنْ ثَم تنقل الأبراج الخارجية القوى بالشد للأساسات البعيدة(1),(2).

الجسر الكابولي
الجسر الكابولي
الجسر الكابولي
الجسر الكابولي

سادسًا الجسر (المدعوم بالكوابِل-Cable Stayed):

يتم نقل الأحمال الرأسية من البحر الرئيسي بواسطة الكابلات بالشد، وتقوم (الأبراج-Piers) بنقل هذه القوى للأساسات بواسطة الضغط الرأسي. لا ننسى أن قوى الشد في الكابلات تضع سطح الجسر في ضغط أفقي (يُمكن التأكد منها من تحليل القُوى في نقطة)(1).

الجسر المدعوم بالكوابل
الجسر المدعوم بالكوابل
الجسر المدعوم بالكوابل
الجسر المدعوم بالكوابل

أما عن مواد البناء التي يُمكن أن يُبنى بها فهي(2):
1. الخشب (تُستخدم (للمسافات القصيرة-Short Span) والجسور المؤقتة لغرض مُعين).
2. الأحجار (تُستخدم أيضًا للمسافات القصيرة وعلى قنوات المياه ذات العُمق المنخفض).
3. الفولاذ (مُناسب للأحمال الثقيلة).
4. خرسانة مُسلحة (مُنتشرة بشكل كبير في الوقت الحاضر ومُناسبة أيضًا للأحمال الثقيلة).
5. خرسانة سابقة الإجهاد (هذا النوع يُصب ويتم تركيبه في موقع الجسر).
بالنسبة لاستخدام هذه الجسور(2):
1. للمشاة (تُستخدم لعبور الأفراد من فوق الطرق أو القنوات المائية).
2. للسيارات (يُمكن بناؤها على الأنهار أو الطرق السريعة).
3. للسكك الحديدية (يُفضل هُنا استخدام النوع الجمالوني).
4. قناة (ليس سوى جسر يحمل المياه لنقلها).
5. طريق وسكة حديدية (يُفضل أن يكون الطريق أعلى السكة).
تسهل الجسور علينا الحركة، وهي في تطور مستمر سواء في أشكالها أو في المواد المستخدمة بها.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
إعداد: سارة محمد 
مراجعة: إسلام سامي
تدقيق لغوي: محمد غنيم

المصادر:
1. bridge | engineering [Internet]. Encyclopedia Britannica. [cited 2017 Sep 13]. Available from: https://www.britannica.com/technology/bridge-engineering

2. Anupoju S. Types of Bridges Based on Span, Materials, Structures, Functions, Utility [Internet]. The Constructor. 2016 [cited 2017 Sep 13]. Available from: https://theconstructor.org/structural-engg/types-of-bridges/13195 /
3. Different Types of Bridges | CivilDigital | [Internet]. CivilDigital. 2013 [cited 2017 Sep 13]. Available from: http://civildigital.com/different-types-bridges-criteria-site-selection/

4. Common types of truss bridges [Internet]. MSNBC. 2013 [cited 2017 Sep 13]. Available from: http://www.msnbc.com/rachel-maddow-show/common-types-truss-bridges

فريق الإعداد