الجسر هو وسيلةٌ لاستمرارية ربط الطرق في حال وجود عقبةٍ ماديةٍ مثل المسطحات المائية، والفجوات، والحواجز، والسكك الحديدية، ووسيلةٌ لتقليل الإزدحام عند التقاطعات المرورية المزدحمة، بدلاً من إستخدام الإشارات الضوئية.
تختلف الجسور وفقاً لأنواعها ولتصنيفها، سنتحدث في مقالنا عن هذه الأنواع، وسنناقش أهم الأسباب التي تؤدي إلى فشل الجسور، وبعض الأمثلة على ذلك.
تصنيف الجسور
يمكن تصنيف الجسور بحسب:
1) الغرض من البناء
- الطرق
- السكك الحديدية
- المشاة
- خطوط الأنابيب
2) مواد البناء
- الخشب
- الحجر
- الآجرّ
- الخرسانة المسلحة
- الفولاذ
3) نوع الاستخدام
- إستخدام مؤقت
- إستخدام دائم
- إستخدام عسكري
4) الإمتداد
- قصير 6-15م
- متوسط 16-50م
- طويل 51-150م
- طويل جداً >150م
5) طريقة الدعم
6) التصميم الإنشائي للبنية الفوقية
- بلاطة
- جائز
- قوس
- تروس
- دعامة كبلية
- تعليق
بعض أنواع الجسور الشائعة
1) الجسر ذو البلاطة (Slab Bridge)
- العرض B يمكن مقارنته بطول الإمتداد L.
- تُطبق في حالة المساحات الصغيرة.
- السطح مصنوعٌ من فراغات.
2) الجائز ذو شكل حرف I ((I-BeamType Bridge
- عوارض(جوائز) مسبقة الصب عادةً، أو مصبوبةٌ في الموقع (نادرًا).
- العوارض عادة ًما يتم إجهادها مسبقًا.
- هنا كطرقٌ مختلفةٌ لوضع العوارض الجاهزة في موضعها مثل إستخدام الرافعة.
- يمكن أن تستخدم في ظروف الموقع الصعبة.
3) الجسور المقوّسة (Arch Bridges)
- تستخدم في حالات المسافات الطويلة.
- تتصف بصعوبة بنائها عادةً.
- لها أنواعٌ متعددةٌ.
- كان بناؤها شائعاً في العصور القديمة.
4) الجسور المعلّقة (Suspension Bridges)
- السطح معلّقٌ بواسطة كابلات.
- الكابلات المعلقة تتدلى من أبراجٍ تتخلل الجسر، وهي مثبتةٌ عند كل طرف من الجسر.
5) جسور مثبتة بالكابلات (Cable Stayed Bridges)
- تتكون من برجٍ أو أكثر تتخلل الجسر، مع كابلاتٍ تدعم سطح الجسر.
- تعتبر نوعاً من الجسور الكابولية المتوازنة، كل طرفٍ منها يحمل وزنه الخاص.
أسباب فشل الجسور
يُعرَّف فشل الجسر، الذي يرتبط عمومًا بخسائر إقتصاديةٍ وخسائر في الأرواح، على أنه عدم قدرة الجسر المُنشأ أو مكوناته على الأداء كما هو محددٌ في متطلبات التصميم والبناء.
السبب الرئيسي لفشل الجسور هو مزيجٌ من العوامل التي إذا حدثت بشكلٍ فردي، لن تتسبب في إنهيار الجسر، ومع ذلك، عندما تحدث دفعةً واحدةً، فإنها تؤدي إلى عواقب وخيمة. أهم هذه الأسباب:
1) مسائل البنية التحتية
المتعلقة بهيكلية الجسور وعمرها، الذي يعد من أهم العوامل المؤثرة على ديمومته وإستمراريته.
وفقًا للجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين، فإنّ واحداً من كل تسعة جسورٍ في البلاد يعتبر معيباً هيكلياً، ومتوسط عمر الجسور في الولايات المتحدة أكثر من 42 عامًا. يعد عمر الجسور وحالتها عاملاً مساهماً في العديد من الإنهيارات الأخيرة. ومن الأمور الإيجابية في عصرنا الحالي أن المعدات الحديثة أصبحت تسهّل فحص الجسور القديمة للبحث عن المشكلات الهيكلية المحتملة.
2) الفيضانات
يتسبب المناخ المتغير اليوم، والظواهر الجوية المتطرفة المرتبطة به في مزيد من الأضرار للجسور. معظم هذه الأضرار لا تأتي من الماء وحده، حيث تلتقط الأنهار في أثناء الفيضان الأنقاض مثل الأشجار والمباني، وتدفعها بقوةٍ نحو الجسور، مما يؤدي إلى تجريف أساساتها، وتفكك العناصر الهيكلية.
تحدث معظم الإنهيارات في الجسور التي تم بناؤها منذ وقتٍ طويلٍ، عندما لم يكن بوسع المصممين تخيل نوع العواصف التي سيتعين عليهم التعامل معها اليوم. وهذا درسٌ مهمٌ لمصممي الجسور، إذ يتوجب عليهم أن يخططوا الهياكل، وأنظمة الصرف التي يمكن أن تصمد أمام عواصف اليوم، وربما أحداث الطقس الأكثر شدةً في المستقبل.
3) الحوادث
سواءً أكانت شاحنةً تصطدم بمركز دعمٍ، أو قطارٌ يسقط عن القضبان،أو قاربٌ يصطدم بأساسٍ، فإن الحوادث هي أحد الأسباب الرئيسية المسببة لتلف الجسور أو سقوطها.
يجب أن يتوقع مهندسو الجسر جميع أنواع الحوادث، بما في ذلك تلك التي تسببها أنواع المركبات الموجودة اليوم، مثل السيارات بدون سائق، وناقلات المحيط الكبيرة، وسفن الرحلات البحرية، جنبًا إلى جنب مع الطائرات بدون طيار التي يمكن أن تؤثر على الجسور في المستقبل القريب، والبعيد.
4) حوادث البناء
التي تحدث في الموقع، والتي نتيجةً لها لا تكتمل بعض الجسور أبداً، وتفشل في أثناء البناء.
5) عيوب التصميم وأخطاء التصنيع
على الرغم من أن هذا أصبح أقل شيوعاً مما كان عليه في الماضي، إلا أن بعض الجسور تفشل على الفور تقريباً بعد الإنتهاء من تشييدها، بسبب أخطاء التصميم الكبيرة، أو المشكلات المرتبطة بالمواد المستخدمة في عملية البناء. يمكن أن توفر عمليات التفتيش المتكررة خلال عملية البناء "عيوناً جديدةً"ضروريةً لتحديد المشكلات، والعيوب، كما تسهل الأنواع الجديدة من المصاعد، والمعدات على المفتشين الوصول إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها من الجسور.
6) الحرائق
كانت الحرائق مساهماً كبيراً في تدمير الجسور أكثر مما هي عليه اليوم، والسبب في ذلك هو أن أغلب الجسور كان يتم تشييدها بالكامل من الخشب شديد الإشتعال.
ومع ذلك، لا يزال بإمكان الحرائق تدمير الجسر، خاصةً عند إصطدام الشاحنات أو الصهاريج بها أو في حال حوادث البناء، حيث تتعرض لحرارةٍ شديدةٍ يمكن أن تذوّب مكونات البنية التحتية الفولاذية.
يمكن لمصممي الجسور أن يهتموا بحماية البنية التحتية للمرافق في الجسور، حتى لا تتسبب خطوط الغاز، والكهرباء، وغيرها من المرافق في نشوب حرائق.
7) الزلازل
على الرغم من ندرتها، إلا أن إنهيار الجسور الناجم عن الزلازل يمكن أن يكون مدمراً. وغالباً ما تكون صور الجسور المتذبذبة، أو الأقسام المنهارة منها، هي الصور الثابتة التي يتذكرها، ويربطها الأشخاص بهذه الأحداث الطبيعية القوية. اكتشف مهندسو الجسور طرقًا لبناء جسور أخف وزناً، وإضافة المرونة، والصلابة في الأماكن الصحيحة، التي تجعلها أكثر عرضةً للنجاة حتى من أعنف الزلازل، والتوابع.
أمثلة على حوادث فشل الجسور
كما بات واضحاً فإن فشل الجسر له عواقب وخيمةٌ على نظام النقل في كل دولة، ويمكن أن يؤدي إلى خسائر عديدةٍ في الأرواح. كما يؤدي الإضطراب في خدمة النقل هذه إلى آثارٍ سلبيةٍ هائلةٍ على النمو الاقتصادي. من أهم الأمثلة العالمية على ذلك:
- تسبب الإنهيار الأول لجسر كيبيك (كندا) في عام 1907 في وفاة 75 شخصًا أثناء البناء، أما الإنهيار الثاني فكان عام 1916 مخلفاً 13 ضحية. وكانت السبب في إنهياره أخطاءٌ في الحسابات الهندسية.
- أدى فشل جسر Silver Bridge (الولايات المتحدة) نتيجة ضغط حركة المرور في عام 1967، إلى مقتل46 شخصًا.
- خلال الفترة بين 1980 و2012، تم الإبلاغ عن 1062 حالة فشلٍ في الجسور في الولايات المتحدة، مما تسبب في خسائر فادحةٍ على جميع الأصعدة.
- قام بعض المهندسين بتحليل أسباب فشل 63 جسراً في كولومبيا، ليجدوا أن الهجمات الإرهابية تسببت في حوالي 32 ٪ من فشل الجسور، تليها الفيضانات وأخطاء التصميم.
لا شك أن مجال تصميم الجسور يخضع لنموٍ مستمرٍ في عصرنا الحالي، وخاصة مع التطور الدائم للتكنولوجيا التي تقدم بإستمرار حلولاً جديدةً، تسعى إلى تفادي الأخطاء، وتقليل الأخطار قدر الإمكان؛ حيث تبقى أفضل طريقةٍ لتجنب فشل الجسور، هي توقع حدوثها، والتخطيط لها؛ لحماية الجمهور من الإصابات، والخسائر في الأرواح، وتلف الممتلكات، والدمار.
مكونات شعاع الجسور
على وجه الخصوص، بالنسبة لنوع جسر الشعاع، يمكن أن تظهر المكونات التالية:
1) البنية الفوقية:
الجزء العلوي المرئي من الجسر، ويحتوي على الطريق (الطريق السريع) لنقل الأحمال المتحركة فوق العائق. تتكون من:
- بلاطة (سطح الجسر).
- الحزم الرئيسية (العوارض أو الجوائز).
- الحزم المستعرضة (أغشية).
2) البنية التحتية:
نظامٌ داعمٌ لنقل الأحمال الخارجية، وكذلك الوزن الخاص بالبنية الفوقية إلى التربة، وهي تتكون من:
- دعامات.
- الأعمدة (أرصفة).
- الأساس (الركائز).
- المحامل: هو نظام تخميدٍ عند مناطق التلامس بين البنية الفوقية، والهيكل السفلي.
- وصلات التمدد: وهو نظام تحكمٍ لإزالة تأثيرات الإجهاد الحراري من السطح.
.svg){kind=small}
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)