جسر قوسي مفصلي
الجسر القوسي المفصلي هو جسرٌ مُدمجٌ فيه مفصلاتٌ تسمح بالحركة. في الهندسة الإنشائية، تُعرَّف المفصلة بأنها "فتحة في الهيكل" قادرة على تحمُّل قوى الضغط. في القوس الفولاذي ، تسمح المفصلة بالدوران الحر، [ 2 ] وهو ما يُشبه إلى حدٍّ ما المفصلة العادية . أكثر أنواع الجسور القوسية المفصلية شيوعًا هي الجسر ذو المفصلتين، حيث توجد المفصلات عند نقاط الارتكاز، والجسر ذو الثلاث مفصلات، حيث توجد مفصلة إضافية عند قمة القوس؛ مع وجود أنواع ذات مفصلة واحدة فقط عند قمة القوس. تمنع المفصلات عند نقاط الارتكاز انتقال عزوم الانحناء إلى دعامات الجسر. الجسر ذو الثلاث مفصلات مُحدَّد استاتيكيًا ، بينما الأنواع الأخرى ليست كذلك.
وصف
يُمارس الجسر ذو القوس الثابت ، أي الجسر بدون مفصلات، عزم انحناء عند دعاماته، ويتعين على القوس تحمل الإجهادات الناتجة عن تغيرات درجة الحرارة أو انكماش الخرسانة. يحتوي القوس ذو المفصلتين على مفصلة عند قاعدة كل قوس (نقطة الارتكاز)، بينما يحتوي القوس ذو الثلاث مفصلات على مفصلة ثالثة عند قمة القوس . [ 3 ] وتكمن ميزة الأقواس الثابتة في انخفاض تكاليف إنشائها وصيانتها. [ 2 ]
في الجسور المقوسة ذات المفصلتين، لا تنتقل عزوم الانحناء إلى الدعامات، وذلك لوجود المفصلة. قد يؤدي تغيير الوضع النسبي للدعامات إلى تغيير في قوة الدفع التي يمارسها القوس عليها. إضافة مفصلة ثالثة عند قمة الجسر، والتي تسمح بدوران عناصر القوس، تعني أن قوى الدفع والقص المؤثرة على الدعامات لا تتأثر بالحركات الطفيفة في أيٍّ من الدعامات. لذلك، تُستخدم الجسور المقوسة ذات الثلاث مفاصل عند احتمال حدوث هبوط غير متساوٍ للدعامات. [ 3 ] كما بُنيت جسور مقوسة ذات مفصلة واحدة، بمفصلة عند قمة الجسر فقط، ولكن بأعداد قليلة نسبيًا مقارنةً بالأنواع الأخرى. [ 4 ]
الجسر ثلاثي المفصلات متساوي الاستاتيكية، أي أنه محدد استاتيكيًا ؛ أما الجسر ثنائي المفصلات فهو غير محدد استاتيكيًا في درجة حرية واحدة ، بينما الجسر ذو القوس الثابت غير محدد في ثلاث درجات حرية. [ 5 ] [ 6 ] كانت الأقواس ثلاثية المفصلات المحددة استاتيكيًا شائعة حتى الحرب العالمية الثانية . بعد الحرب، سمحت التطورات في أساليب الحساب بالاستخدام الواسع للمخططات غير المحددة استاتيكيًا. في نهاية القرن العشرين، عادت الأقواس ثلاثية المفصلات إلى الظهور مع استخدام الخشب المُهندس (" الخشب الرقائقي المُلصق ") في بناء الجسور: [ 7 ] يجب تصنيع بناء الخشب الرقائقي المُلصق مسبقًا، وباستخدام تصميم ثلاثي المفصلات، ينقسم القوس بشكل طبيعي إلى نصفين يسهل نقلهما. [ 8 ]
بينما تسمح المفصلات في الأقواس الفولاذية عادةً بالدوران الحر للأجزاء المتصلة، فإن التنفيذ النموذجي للمفصلات في الجسور الخرسانية المسلحة يتضمن ترقيق الهيكل الخرساني مع إضافة المزيد من التسليح محليًا. [ 2 ]
تاريخ
كانت الجسور المقوسة الأولى ذات أقواس ثابتة. طوّر المهندسان كوش وسال الجسر ذو المفصلتين عام 1858 لجسر من الحديد المطاوع يحمل خط سكة حديد باريس-كريل فوق قناة سان دوني . حاولا إضافة مفصلة ثالثة عند قمة الجسر، لكنهما لم ينجحا بسبب عدم كفاية سُمك القوس. [ 9 ] كان جسر أونترسبري في برلين ( يوهان فيلهلم شويدلر ، 1863) أول جسر بثلاث مفاصل، وقد بُني بعد عامين من العمل النظري الرائد لكلاوس كوبكه . [ 2 ] يُرجّح أن يكون جسر هراديكي (1866) أقدم جسر بثلاث مفاصل لا يزال يُستخدم حتى اليوم. [ 10 ]
كانت الجسور المفصلية شائعة لدى شركات السكك الحديدية، التي كانت تحتاج غالبًا إلى بناء جسور ضخمة. يُعد جسر القوس في بيلوز فولز في نيو إنجلاند، الذي بُني عام 1905، مثالًا بارزًا على جسر قوسي ثلاثي المفصلات. بطول 160 مترًا (540 قدمًا) ، كان الأطول في أمريكا عند بنائه. [ 4 ] تميز جسر هينيبين أفينيو في مينيابوليس، الذي بُني عام 1888، بكونه جسرًا ثنائي وثلاثي المفصلات. قُسّم الجسر طوليًا، حيث قامت شركتان مختلفتان ببناء نصفيه. أضلاع القوس الشمالية ثلاثية المفصلات، بينما أضلاع القوس الجنوبية ثنائية المفصلات. [ 11 ] لا تزال الجسور القوسية ثلاثية المفصلات شائعة في الهندسة المدنية الحديثة. [ 12 ]
مراجع
- ^ فرنانديز ترويانو، ليوناردو (2003). هندسة الجسور: منظور عالمي . توماس تيلفورد. ص. 287. ردمك 978-0-7277-3215-6.
- 1 2 3 4 سليفنيك 2013 ، ص. 1089.
- 1 2 رينولدز، تشارلز إي.؛ ستيدمان، جيمس سي.؛ ثريلفال، أنتوني جيه. (7 أغسطس 2007). دليل مصمم الخرسانة المسلحة، الطبعة الحادية عشرة . مطبعة سي آر سي. ص 41. ISBN 978-0-203-08775-6.
- 1 2 نوبلوك، جلين أ. (27 يناير 2012). الجسور الحديدية والفولاذية التاريخية في ولايات مين ونيو هامبشاير وفيرمونت . ماكفارلاند. ص 41. ISBN 978-0-7864-8699-1.
- ^ فرنانديز ترويانو، ليوناردو (2003). هندسة الجسور: منظور عالمي . توماس تيلفورد. ص. 272. ردمك 978-0-7277-3215-6.
- ↑ تشين، واي-فاه؛ دوان، ليان (24 يناير 2014). دليل هندسة الجسور، الطبعة الثانية: تصميم البنية الفوقية . مطبعة سي آر سي. ص 320. ISBN 978-1-4398-5221-7.
- ↑ Slivnik 2013 ، ص 1094.
- ↑ Slivnik 2013 ، ص 1095.
- ^ سينوبولي ، أ. (18 ديسمبر 2020). الجسور القوسية . الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. ص. 71. ردمك 978-1-000-15092-6.
- ↑ Slivnik 2013 ، ص 1091.
- ↑ استبدال جسر نهر المسيسيبي في شارع هينيبين، مينيابوليس: بيان الأثر البيئي . 1986. ص 106.
- ↑ كارنوفسكي، إيغور أ.؛ ليبيد، أولغا (14 مارس 2010). أساليب متقدمة في التحليل الإنشائي . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 77. ISBN 978-1-4419-1047-9.
مصادر
- سليفنيك، ل. (27-06-2013). "الهياكل ثلاثية المفصلات من منظور تاريخي" . الهياكل والعمارة . مطبعة سي آر سي . ص 1088-1095 . doi : 10.1201/b15267-153 . ISBN 978-0-429-15935-0.
- تصميم الجسر
- الجسور المقوسة