سطح مقوس

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
تصنيع مقطع سطح متعامد الخواص

الجسر المتعامد الخواص أو سطح الجسر المتعامد الخواص هو عادةً جسر يتكون سطحه المصنّع من صفيحة فولاذية هيكلية مُدعّمة إما طوليًا بأضلاع أو عرضيًا، أو في كلا الاتجاهين. يسمح هذا للسطح المصنّع بتحمّل أحمال المركبات مباشرةً، بالإضافة إلى المساهمة في سلوك تحمل الأحمال العام لهيكل الجسر . قد يكون سطح الجسر المتعامد الخواص جزءًا لا يتجزأ من شبكة عناصر هيكل الجسر، مثل عوارض الأرضية العرضية والعوارض الطولية، أو مدعومًا عليها . يمكن استبدال جميع هذه الخيارات المتنوعة لعناصر التدعيم، كالأضلاع وعوارض الأرضية والعوارض الرئيسية، مما ينتج عنه مجموعة واسعة من الألواح المتعامدة الخواص.

تُسمى الأسطح ذات الصلابة المختلفة في الاتجاهين الطولي والعرضي "أورثوتوبيك". أما إذا كانت الصلابة متشابهة في كلا الاتجاهين، فإن السطح يُسمى " إيزوتروبيك ". [ 1 ]

يمكن اعتبار نظام الألواح والأضلاع الفولاذية مثالياً لأغراض التحليل كلوحة متعامدة - غير متجانسة ، ومن هنا جاء الاسم المختصر "متعامد الخواص".

مناقشة

تؤدي عناصر التقوية وظائف متعددة في آن واحد. فهي تعزز مقاومة الصفيحة للانحناء ، مما يسمح لها بتحمل أحمال العجلات الموضعية وتوزيعها على العوارض الرئيسية. كما أنها تزيد من مساحة المقطع العرضي الكلية للفولاذ في الصفيحة، مما يزيد من مساهمتها في قدرة الانحناء الكلية للسطح (أي أن صفيحة السطح تعمل كحافة علوية في عارضة صندوقية أو عارضة على شكل حرف I ). وأخيرًا، تزيد عناصر التقوية من مقاومة الصفيحة للانبعاج .

وينطبق نفس التأثير الهيكلي أيضًا على البلاطة الخرسانية في جسر العوارض المركبة ، ولكن سطح الجسر الفولاذي المتعامد يكون أخف وزنًا بشكل ملحوظ، وبالتالي يسمح بتصميم جسور ذات امتدادات أطول بكفاءة أكبر.

يرجع سبب مقاومة استخدام الأسطح المتعامدة الخواص بشكل رئيسي إلى تكلفة تصنيعها، نظرًا لكثرة عمليات اللحام المطلوبة. إضافةً إلى ذلك، يجب تصنيعها مسبقًا بدلًا من تجميعها في الموقع، مما يقلل من مرونتها مقارنةً بالأسطح الخرسانية المصبوبة في الموقع. وقد عُرضت الأسطح المتعامدة الخواص لمشاكل الإجهاد وانفصال طبقات سطحها، الذي غالبًا ما يكون، كالسطح نفسه، مصنوعًا من مادة رقيقة جدًا لتقليل الوزن. [ 2 ]

اختراع

الجانب السفلي من سطح جسر ليونز جيت البديل الأوسع نطاقًا والمُقوَّم الخواص (2000-2001)
في الفترة من عام 1982 إلى عام 1986، تم إعادة تجهيز جسر البوابة الذهبية بسطح متعامد الخواص.

اقترحت شركة MAN جسراً معلقاً بسطح فولاذي متعامد الخواص، طوره المهندس الألماني الدكتور فيلهلم كورنيليوس عام 1948. وقد اقترح كورنيليوس نظرية الصفائح المتعامدة الخواص لتحديد القوى والإزاحات الداخلية للأسطح الحاملة للأحمال، مما أتاح إدخال تحسينات على الأجزاء الطولية والعرضية. [ 3 ]

توجد آلاف الجسور ذات الأسطح المتعامدة في جميع أنحاء العالم. وعلى الرغم من التوفير والمزايا التي توفرها (إذ يمكن توفير ما يصل إلى 25% من إجمالي كتلة الجسر عن طريق تقليل وزن السطح، حيث يشمل هذا التخفيض في الوزن الكابلات والأبراج والأرصفة والمراسي، وما إلى ذلك)، فإن الولايات المتحدة لا تملك سوى حوالي 60 جسراً من هذا النوع قيد الاستخدام حتى أواخر عام 2005.توجد حوالي 25٪ من الجسور ذات الأسطح المتعامدة في الولايات المتحدة في كاليفورنيا، بما في ذلك جسر سان ماتيو-هايوارد ، وهو أحد الجسور الرئيسية الأولى في الولايات المتحدة التي تم بناؤها باستخدام سطح متعامد.

بعض الجسور الضخمة المدعومة بالكابلات، بالإضافة إلى الجسور ذات الامتداد القياسي الحالي ( الجسور المعلقة والجسور ذات الكابلات الممتدة ) ، ما كانت لتكون ممكنة لولا استخدام الأسطح الفولاذية المتعامدة. كما أن أطول الجسور ذات الامتداد القياسي ، والجسور ذات الأرجل المائلة، والجسور المقوسة ، والجسور المتحركة ، وجسرين عائمين في النرويج، جميعها تستخدم أسطحًا متعامدة.

يتميز جسر ميلو المعلق بالكابلات في مدينة ميلو الفرنسية بأكبر مساحة سطح فولاذي متعامد الخواص مقارنةً بأي جسر آخر. وقد سمح انخفاض الوزن الإجمالي للهيكل العلوي بإطلاق الجسر من كلا طرفيه.

سمح سطح جسر أكاشي كايكيو المتعامد لليابانيين ببناء أطول امتداد يبلغ حوالي 6000 قدم (1800 متر) ، أي أطول بنسبة 50٪ من جسر البوابة الذهبية.  

تسمح الأسطح المتعامدة بسطح ضحل للغاية، مما يقلل من انحدار المنحدرات المؤدية إلى الجسر، وبالتالي يقلل من تكاليفها. كما يُستخدم هذا النوع من الأسطح على نطاق واسع في الجسور المتحركة ، مثل الجسور ذات الجزأين المتحركين ، حيث يمكن تحقيق وفورات كبيرة في تكلفة العناصر الميكانيكية باستخدام سطح أخف وزنًا. يُعد جسر الفردان للسكك الحديدية، الذي يمتد فوق قناة السويس في مصر ، أطول جسر متحرك في العالم. ويتميز جسر إيراسموس بسطح متعامد في كل من جزئه المعلق بالكابلات وجزئه المتحرك. أما جسر دانزيغر في نيو أورليانز فهو جسر رفع رأسي ضخم .

جسر مومباي العابر للميناء ، المعروف أيضاً باسم جسر أتال سيتو، هو أول جسر ذي سطح فولاذي متعامد الخواص في الهند. يربط هذا الجسر جنوب مومباي بميناء جواهر لال نهرو (نهفا شيفا) في نافي مومباي ، وقد ساهم في تقليل وقت السفر بين مومباي وبونا ونافي مومباي وغوا ومدن أخرى في جنوب شرق بونا.

استبدال سطح الجسر

من الممكن إعادة تجهيز جسر مصمم أصلاً بسطح خرساني أو غير إنشائي لاستخدام سطح متجانس أخف وزناً، وقد تم ذلك للحفاظ على عمر تحمل الأحمال للجسور الرئيسية أو المعالم البارزة في جميع أنحاء العالم أو تمديده.

استُخدمت هذه التقنية لأول مرة في أمريكا الشمالية عام 1975، على جسر ليونز غيت في فانكوفر ، الذي اكتمل بناؤه عام 1938 بتصميم خفيف للغاية. استُبدل سطح الجسر الخرساني الأصلي للجزء الشمالي من جسر ليونز غيت، البالغ طوله 670 مترًا (2200 قدم)، بسطح خرساني متجانس أخف وزنًا وأوسع، ونُفذت عملية الاستبدال على مراحل باستخدام سلسلة من عمليات الإغلاق القصيرة للجسر. [ 4 ] سمحت الأسطح الخرسانية المتجانسة لجسر تامار بالبقاء مفتوحًا أثناء استبدال سطحه الرئيسي عام 1999. وفي الفترة 2000-2001، نُفذ مشروع طموح لاستبدال الهيكل المعلق الأصلي بالكامل للجزء المعلق الرئيسي من جسر ليونز غيت، واكتمل دون أي انقطاع في حركة المرور خلال ساعات الذروة، مما أدى إلى إطالة عمر الجسر الذي يبلغ من العمر 63 عامًا، والذي لم يُصمم ليدوم طويلًا. [ 5 ]  

ومن الأمثلة البارزة الأخرى جسر البوابة الذهبية في سان فرانسيسكو ، الذي اكتمل بناؤه عام 1937، والذي كان يستخدم في الأصل سطحًا خرسانيًا . وصل الملح الذي يحمله الضباب أو الرذاذ إلى حديد التسليح ، مما تسبب في التآكل وتقشر الخرسانة . في الفترة من 1982 إلى 1986، تم استبدال سطح الجسر الأصلي، المكون من 747 قسمًا، بألواح فولاذية متعامدة الخواص أخف وزنًا وأكثر متانة على مدار 401 ليلة دون إغلاق الطريق بالكامل أمام حركة المرور. [ 6 ] لم يقتصر المشروع على إعادة الجسر إلى حالته الأصلية فحسب، بل ساهم أيضًا في تقليل وزن سطح الجسر بمقدار 12,300 طن (11,160 طنًا متريًا ).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هامبلي، إي سي (1976). سلوك سطح الجسر . إي آند إف إن سبون. ص  54.
  2. ^ مانجوس ، ألفريد ر. صن ، شون. “جسور سطحية لتقويم العظام” (PDF) . دليل هندسة الجسور. إد. واي فاه تشين وليان دوان، بوكا راتون: مطبعة اتفاقية حقوق الطفل، 2000 . تم الاسترجاع في 2 أغسطس 2020 .
  3. ↑ بارتوف، د. (2017). "حول تاريخ أسطح الجسور العظمية" .
  4. ↑ باكلاند، بيتر ج. (1981). "جسر بوابة الأسود - التجديد" . المجلة الكندية للهندسة المدنية . 8 (4). المجلة الكندية للهندسة المدنية، 1981، 8(4): 484-508. doi : 10.1139 / l81-063 . تاريخ الاسترجاع: 1 أغسطس 2020 .
  5. ↑ باكلاند، بيتر ج.؛ ماتسون، داريل (2003). "جسر ليونز غيت المعلق المُعاد بناؤه، فانكوفر" . وقائع معهد المهندسين المدنيين - هندسة الجسور . 156 (3). وقائع معهد المهندسين المدنيين - هندسة الجسور، ISSN 1478-4637 E-ISSN 1751-7664، المجلد 156، العدد 3، سبتمبر 2003، الصفحات 125-133. doi : 10.1680 / bren.2003.156.3.125 . تاريخ الاسترجاع: 1 أغسطس 2020 .
  6. ↑ "استبدال سطح الجسر (1982-1986)" . goldengate.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أغسطس 2020 .
  • وقائع مؤتمر الجسور التقويمية (25-27 أغسطس 2004) (ملف PDF) . فرع الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين في ساكرامنتو، كاليفورنيا. أغسطس 2004. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 22 يناير 2015. تاريخ الاطلاع: 21 يناير 2015 .
  • مواصفات تصميم جسور LFRD (الطبعة السابعة ). واشنطن العاصمة: AASHTO . 2014. ISBN 978-1-56051-592-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2015 .
  • باكلاند، بيتر ج. (1981). "جسر بوابة الأسود - التجديد". المجلة الكندية للهندسة المدنية . 8 (4). أوتاوا، كندا: 484-508 . doi : 10.1139/l81-063 .
  • كارتليدج، ب.، محرر. (1973). جسور العوارض الصندوقية الفولاذية: وقائع المؤتمر الدولي . لندن، المملكة المتحدة: معهد المهندسين المدنيين ، دار نشر توماس تيلفورد. ISBN 0901948764.
  • تشانغ، جيه سي إل (ديسمبر 1961). "إنشاءات الألواح المتعامدة للجسور قصيرة المدى". الهندسة المدنية . الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين .
  • سيدلاسيك، جيرهارد (1992). "الفصل 2.10: أسطح جسور الألواح المتعامدة". في: داولينج، باتريك جيه؛ بيورهوفدي، ريدار؛ هاردينج، جون إي (محررون). تصميم الهياكل الفولاذية: دليل دولي . لندن: إلسيفير للعلوم التطبيقية. ISBN 978-1-85166-895-3.
  • دليل تصميم وبناء وصيانة جسور السطح الفولاذية المتعامدة (ملف PDF) . إدارة الطرق السريعة الفيدرالية، وزارة النقل الأمريكية. فبراير 2012. تاريخ الاطلاع: 21 يناير 2015. رقم المنشور: FHWA-IF-12-027
  • مانغوس، ألفريد ر.؛ صن، شون (1999). "الفصل 14: جسور ذات سطح متعامد الخواص". في تشين، واي-فاه؛ دوان، ليان (محرران). دليل هندسة الجسور (  الطبعة الأولى). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 0-8493-7434-0.
  • مانجوس، ألفريد ر. (مايو 2002). ميريل، كيلي س. (محرر). جسور ذات سطح متعامد الخواص مُشيدة في المناطق الباردة . المؤتمر الدولي الحادي عشر لهندسة المناطق الباردة (20-22 مايو 2002؛ أنكوريج، ألاسكا). ريستون، فرجينيا: الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين . doi : 10.1061/40621(254)36 . ISBN 978-0-7844-0621-2هندسة المناطق الباردة : تأثيرات المناطق الباردة على النقل والبنية التحتية
  • ترويتسكي، م.س. (1987). الجسور المتعامدة: النظرية والتصميم (  الطبعة الثانية). كليفلاند، أوهايو: مؤسسة جيمس ف. لينكولن للحام القوسي. ASIN B001KSB33O . 
  • وولتشوك، ر. (1963). دليل تصميم جسور الألواح الفولاذية المتعامدة . نيويورك: المعهد الأمريكي للإنشاءات الفولاذية . OCLC 601952341. تاريخ الاسترجاع: 21 يناير 2015 .