الحقيقة باقية جسر تاكوما ناروز

2014 لنسامح التصميم

هنري بيتروكسكي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية الهندسة

الحقيقة باقية، مع ذلك، أن جسر تاكوما ناروز الأول لم ينهار في الريح، ولا يوجد من أراد أن يحصل ذلك لأي جسر – وبالتأكيد ليس لجسر بديل عبر الناروز. وقد شُيد الجسر الجديد على أساسات الجسر الأول، وهو الجزء الوحيد من الهيكل الذي لم يتضرر بشكل لا يمكن إصلاحه. وتطلب ذلك أن يكون مجاز الجسر الجديد مساوٍ لمجاز الجسر المنهار، وكان ضرورياً أن يكون للجسم الجديد القدرة لمقاومة، ليس فقط دفع الريح الجانبي الثابت، بل الاندفاعات الستوكاستيكي [الاحتمالية] التي قد تحدث حركات إلى أعلى وأسفل أو [حركات] التوائية، ولكن في نفس الوقت لم يتم التوصّل إلى نظرية ثابتة لكيفية تفاعل الريح مع الهيكل، لذا اضطر مهندسو التصاميم إلى الاعتماد على الخبرات السابقة الإيجابية التي حصلت في أجسام جسور ناجحة، والدروس الهندسية المستقاة من حالات الفشل، واجه تصميم بديل لجسر تاكوما ناروز بالطبع فشل الأول، وبالأخص، كان يجب التأكّد أن جسم الجسر صلب بما فيه الكفاية كي لا يرتجّ أو يلتوي في الريح. عندئذٍ لن تكون كنية "غالوبينغ غيرتي" [الجملون المتأرجح] مجرد مزحة، فالبديل سيُدعى "ستيردي كيرتي" [الجملون الثابت] (Sturdy Gertie). وعلى الجسر الجديد أن يبيّن مقاومته للريح والثبات أثنائه ولطمأنة المهندسين والساقة معاً أنه سيقاوم العواصف المتوقّعة التي تهب عبر الناروز، وقد تمّ تحقيق جزء كبير من هذه التطمينات بجعل جسم هيكل الجسر الجديد أوسع وأعمق بشكل مميز عن [الجسر] الأصلي.

للجسر الجديد أربعة مسارب بدلاً من اثنين، مما خفّض من نسبة الطول إلى العرض بأكثر من النصف، ما جعل نسبته أقل من جسر غولدن غايت، وبالتالي ضمن الخبرة الإيجابية تماماً. كذلك، بدلاً من تصليب البدن بعوارض صفيحية، كما اتُّبع بشكل موسّع لأسباب جمالية بالنسبة لجسر تاكوما ناروز الأول، فقد اتكل التصميم البديل على الجملونات المتصلبة الأكثر تقليدية، وقد أعطى ذلك الجسر، ليس فقط نسبة أفضل للطول إلى العرض – والذي جعله ضمن الحدود الملتزم بها للجسور الحالية – لكنه فتح الهيكل أيضاً للسماح بمرور الريح من خلاله بدلاً من حبسه وتوليد دوّامات ضارة، ولم يحافظ الجملون المتصلّب العميق على الرشاقة التي كانت في الجسر الأصلي، طبعاً، لكن الجمالية لم تعد هدفاً تصميمياً طاغياً. ما أصبح الأهم بطبيعة الحال أن يكون جسم الجسر صلباً وثابتاً في الريح – ويبدو أنه كان كذلك.

بدأ البناء على الجسر البديل عام 1948 وأكمل في عام 1950، ليكون أول جسر معلق للطرق السريعة يكتمل بعد الحرب، وتضمّنت الجسور المعلقة الأخرى التي بنيت في الخمسينات من القرن الماضي ديفيد شتينمان (David Steinman) عبر مضائق ماكيناك (Mackinac Straits) ليربط شبه جزر مشيغان المنخفضة والعالية. وقد أكمل الجسر عام 1957 بمجاز رئيسي طوله 3800 قدم، تجاوز بذلك جسر جورج واشنطن ثاني أطول مجاز في البلد، ودفع تاكوما ناروز إلى أسفل ليكون في الموقع الرابع في هذا التضيف. لكن هناك أكثر من طريقة لتحديد حجم الجسر، وعندما يقاس من مرسى إلى مرسى يكون جسر ماكيناك أطول الجسور المعلقة في العالم – على الرغم من أن جسر غولدن غايت يحتوي على المجاز الرئيسي الأطول، وفي عام 1964 بُني جسر يربط ضاحيتي مدينة نيويورك، بركلن وستاتن آيلند، وبهيكل فيه مجاز رئيسي طوله 4200 قدماً فوق أضيق جزء من مضيق نيويورك، ما دفع جسر تاكوما ناروز للأسفل إلى المرتبة الخامسة بين جميع الجسور المعلقة التي بنيت في الولايات المتحدة.

في بداية عام 1951، تمّ اختبار جسر تاكوما ناروز الجديد من خلال عواصف متعدّدة، حيث وصلت سرعة الريح فيها لحدود 75 ميلاً في الساعة، وبما أن الجسر الأول قد انهار بعاصفة لم تتعدَّ 42 ميلاً في الساعة، فقد وفر هذا التعميد من خلال الريح برهاناً بشكل ما بأن الهيكل الجديد هو بالفعل مصمم تصميماً مناسباً، وباستعادة العبور الثابت إلى ناروز، ومشاركة المنطقة في التنمية ما بعد الحرب التي عاشتها الأمة بكاملها، تمّ استخدام المسارب الأربعة للجسر الجديد بشكل جيد وبشعور بالامتنان من قبل الساقة والمسافرين والمتمتعين بالعطل والمتفرّجين جميعهم على حد سواء، والواقع وبإكمال المساحة المحيطة التي تصاحب إكمال أي جسر جديد أو منظومة طرقات حديدة، أصبح المجاز الثابت ومقترباته مزدحمةً بحركة المرور. وعائد الأجور، الذي ارتفع بطبيعة الحال مع حجم حركة المرور، سدّد القروض التي كانت مستحقة لبناء الجسر، وألغي نظام الأجور من جسر تاكوما ناروز عام 1965.

"إذا بنيته، فسيأتون" قد تكون [مقولة] صحيحة أو غير صحيحة عن ملاعب البيسبول، ولكنها صحيحة بشكل كامل دائماً بالنسبة للجسور، وبالرغم من أن قليل منها "جسور إلى لا مكان" التي لم تُحقّق الحلم، لكن جسر تاكوما ناروز ليس أحدها. فقد استمر حجم حركة المرور بالازدياد لحين أن وصل حداً لا يلبّي المسار الواحد توقّعات النمو المستقبلية، وتبين بشكل واضح في وقت مبكر من ثمانيات القرن الماضي أن هناك حاجة لبناء جسر إضافي، وعندما شجّعت تشريعات الولاية في بداية التسعينات من القرن الماضي على تطوير مشاريع لتحسين البنية التحتية للمواصلات، قُدِّمت عروض متعدّدة لجسر جديد، لكن الموافقات للمضي في المشروع لم تحصل لعقد آخر.

ليس ذلك غريباً، إن أُخذ بالاعتبار شعبية النوع الجديد من الجسور المثبتة بالحبال، فمثل هذا الهيكل قد تمّ اقتراحه عبر الناروز، ولكن، المخطِّطون أدركوا بحكمتهم أن ذلك سيكون مضادّاً من الناحية الجمالية للجسر المعلق التاريخي القديم الذي سيتمّ تشييد المجاز الجديد بجواره، لذا تقرّر أن يكون الجسر الجديد جسراً معلّقاً أيضاً. في الولايات المتحدة، أكثر الجسور تجانباً [المبنية جنباً إلى جنب] هي جسور ميموريـال (Memorial Bridges) التي تحمل حركة المرور على طريق I– 295 (Route I-295) عبر نهر ديلاوير (Delaware) بين نيوجرسي وديلاوير، وجسور خليج تشيسابيك (Chesapeake Bay) التي تقع قرب أنابولوس (Annapolis) في ميريلاند. لكن المجازين المتوازيين لجسر تاكوما ناروز المعلّق سيكونان أكبر زوج [من المجازات] في العالم.

آخذين تاريخ الهيكل الأصلي بالاعتبار، احتاج المصمّمون التأكّد من أن بناء جسر جديد بجانب جسر ناروز القائم لن ينتج منه تأثير تفاعل ما مع الريح غير متوقّع قد يهدد الهيكلين، وتمّ اختبار نموذجين مرنين هوائياً (Aepoelastic) مصنوعين بعناية للجسر المقترح طولهما الكلّي 4 أقدام لتمثيل الجسر المقترح والجسر القائم مع بعضهما وتمّ اختبارهما معاً داخل [مختبر] نفق ريح في غولف، أونتاريو، الذي استخدمه المهندسون لفترة طويلة لاختبار نماذج لناطحات سحاب صممت لتُبنى ضمن غابة من مبانٍ عالية حيث قد يؤثر أي تغيير في هيكل المرأى (Landscape) سلباً في نمط الرياح التي تعصف بينها من خلال الوديان. ولم تشاهد تأثيرات سلبية للريح في نموذج الجسرين المتجاورين. ومع ذلك، ولأن احتمال تعرّض منطقة تاكوما لزلازل كبير، فقد اضطر المصمّمون أخذ القوى الزلزالية بنظر الاعتبار، وإضافة لذلك، وبما أن الزلزال قد يسبب انهياراً أرضياً على طول الجروف العالية بجانب ناروز، تمّ تصميم مراسي الجسر كي تكون ثابتة في ظروف كهذه.

[وضع حجر الأساس] لجسر لتاكوما ناروز بمراسيم في خريف 2002، واحتاج هذا المشروع المعقد الذي تضمّن شراء الفولاذ وتصنيع قطع الجسم من كوريا الجنوبية، وتطلّب تنسيقاً عالياً بين التصميم والبناء كي تتمّ السيطرة على الكلفة، ولتحقيق ذلك، أصدرت إدارة ولاية واشنطن للمواصلات عقد تصميم/ بناء (Design/Build) إلى شراكة أعمال (Joint Venture) بين شركة بكتل إنفراستركتشر كوربورايشن (Bechtel Infrastructure Corporation)، ومقرّها سان فرانسيسكو، وشركة أوماها – بايزد كيويت باسفيك (Omaha –Based Kiewit Pacific). فبينما كان قد تمّ بناء الجسر البديل تاكوما ناروز عام 1950 بكلفة 14 مليون دولار، كانت بطاقة سعر الجديد المتوقّع أكبر من ثلاثة أرباع المليار دولار، وأوصل عقد تصميم/ بناء بالنهاية كلفة المشروع الكلي – ومن ضمنه العمل على تحسين الجسر القديم – إلى ما دون الميزانية بكلفة كلية قدرها 735 مليون دولار، ومع ذلك فقد شكّل [هذا المبلغ] أكثر من خمسين ضعفاً بالدولارت المعاصرة [السعر الآن] مقارنة بالجسر الأول. فرق هائل صنعه نصف قرن!

مسار الزمن والخبرة التي تأتي معه، لا يعني بالضرورة أن ليس هناك أخطاء جديدة ترتكب. فالمهندسون، حالهم حال الآخرين، بمقدورهم دائماً العثور على طرق جديدة للاحتساب الخاطىء أو إهمال بعض التفصيل. فلا يمكن إلغاء قانون مارفي (Murphy’s Law). وفي حالة بناء أحدث جسور تاكوما ناروز، تم تكديس قطع الجسم والجملون المصنعة مسبقاً من كوريا الجنوبية على شكل حمولة سفينة، وكأنها حاوية شحن على ظهر سفن عابرة للمحيطات، وعندما كانت إحدى السفن الثلاثة المحملة إلى أقصى حدود حمولتها تمرّ من تحت الجسر القديم لكي ترسو قريباً من جنوب الجسر الجديد الذي كان قيد الإنشاء، اصطدمت إحدى القطع التي في الأعلى بالجانب السفلي من الجملون المتصلّب للجسر القديم ولم تكن الأضرار بنفس قساوة الحرج. فمن الطبيعي، أن أحدهم أخطأ بحساب الفسحة المتاحة تحت الجسر القديم عند العبور، وبعد استعادة ماء الوجه والتأكّد أن هناك فسحة كافية قبل التحرّك في تيارات المياه تحت الجسر القائم، قام البحارة بنقل القطع الجديدة من تحته بشكل آمن وقام عمال البناء برفعها إلى الأماكن المخصصة لها على الهيكل الجديد؛ بعضها أُخذ مباشرة من السفن الكورية، بينما تمّ نقل الأغلبية إلى زوارق طفت على الماء لمواقع تحت الحبال المنتظرة، والتسلسل الذي اتبع لوضع القطع التي طولها 40 قدماً في محلها كان حاسماً بالنسبة للتحميل الصحيح للحبال المعلقة والأبراج. فلو، على سبيل المثال، وُضعت قطع أكثر من المفروض بين برجين قبل مقابلة توازنها بأخرى مشيدة على جانب المجازات، كانت القوة غير المتوازنة للحبال الرئيسية للجسر ستؤدّي إلى انزلاق الحبال من على السروج التي تمرّ فوقها الحبال فوق الأبراج أو انحناء الأبراج بشكل دائم تجاه بعضها، وكِلا النتيجين قد تغيران الهندسة والقوى التي على الهيكل بطرق تلغي جميع الحسابات المتأنية التي تمّت خلال التصميم.

يبدو الجسرين المعلقين المتجاورين بالنسبة للمشاهد العابر كأنهما توأمين متشابهين. ويقينا، فإن ارتفاع أبراجهما المتطابق تقريباً واستقامتهما الواحد جنب الآخر ومتنيهما من الجملون المتصلّب يبدوان متشابهين، ولكن عند تفحصهما عن قرب تبين أن الأبراج والجسمان مختلفة هيكلياً بشكل ملحوظ. فأبراج الجسر القديم مصنوعة من الفولاذ، مع ثلاثة عناصر تقاطعات × مزدوجة خفيفة فوق جسم الطريق، وزوج من مشابك تقاطع فردي – × ثقيلة المظهر مكدّسة في الأسفل. بالمقابل، فأبراج الجسر الجديد مصنوعة من الكونكريت المسلّح، مع مشبكين أفقيين فقط من فوق ومشبك واحد تحت جسم الطريق، واستخدم الكونكريت لتحاشي أن يظهر الجسر الجديد وكأنه نسخة كاربونية من الجسر القديم، وبانحناءة جمالية من الجسر الجديد لجاره، فالمشبك الأفقي فيه مشبك × غير فعال مسبوك فيه.

هناك العديد من الفروقات الهيكلية الأخرى المهمة، مع ذلك. فبينما جملونات الجسر القديم مبرشمة بشكل رئيسي بعضها ببعض، فإن جملونات الجديد ملحومة – ليس فقط تحت المجاز ولكن عبر كامل الجسر. وبينما جملونات متن الجسر القديم هي أكثر من 30 قدماً عمقاً، فالبناء الجديد أقل عمقاً بمقدار 20%. مع ذلك، فقد صُمِّم الجسر الجديد لاستيعاب مسارب إضافية لحركة المرور أو حتى نظاماً للسكك تحت جسم الطريق، في وقت ما في المستقبل. (حبال معلقة إضافية يجب أن تضاف لتحمل الثقل الإضافي، وسمح لذلك ضمن التصميم المنفذ للأبراج)، والمتن الجديد أعرض، للتذكير بأن عرض مسارب المرور وقياس الأكتاف قد تغير منذ العام 1950، وهو شيء نحتاج إلى تذكّره كلما نسوق فوق جسر قديم.

كما في هيكل 1950، يتكوّن جسر تاكوما ناروز الجديد مما مجموعه أربعة مسارب، وعندما افتتح في منتصف 2007، تم تحويل جميع حركة المرور المتجهة إلى الشرق نحو الجسر الجديد، وجميع حركة المرور المتوجهة غرباً نحو الجسر القديم، ولجعل كل جسر يحمل حركة مرور باتجاه واحد فيه فوائد لوجستية وسلامة واضحة، وتمّ إعادة الأجور لعبور الجسور، ولكن بدلاً من جمع الأجور في كل اتجاه، مما يولد نقطتي اختناق، تمّ استخدام طريقة جديدة (في الحقيقة أصبحت الآن قديمة من عقود) وأسلوب متنوّر من خلال مضاعفة الأجور وجمعها باتجاه واحد. فالعبور ذهاباً ومجيئاً يكلف 3 دولارات نقداً أو 1.75 دولاراً من خلال المرسل الراديوي (Transporter) وتمّ تصميم هيكلية الأجور لتشجيع الدفع الإلكتروني وتقليص تكاليف جمع الأجور وخفض الازدحام. هناك طرق أخرى لعبور المركبات عبر المياه بكفاءة، ليس فقط عبر الجسور الفولاذية والكونكريتية التي هي أكثر أجزاء بنيتنا التحتية ظهوراً. يشهد بذلك الجسرين المعلقين اللذين يمتدّان عبر تاكوما ناروز، ويمثّلان في ذات الوقت نصباً تذكارياً فخوراً برهاناً لعزم ولاية واشنطن على التعافي من الحرج الهندسي جرّاء الخطأ القاتل للجسر الأول والتي ما زالت بقاياه قابعة أسفل الماء.

تاكوما ناروز ليس، بالطبع، الجسر الوحيد الذي انهار، ولكن الغريب أنه لم يكن هناك ضحايا بشرية. في هذا الجانب، فإن سقوط جسر سيلفر عام 1967 والذي كما رأينا حصد 46 ضحية، هو النموذج الأكثر حدوثاً. معظم الجسور التي فشلت كلياً لا تمرّ بأشهر من سوء السلوك. لكن الأحرى هو تتبع أوقات تظهر فيها علامات إنذار ماكرة قد تكتشف أو لا تكتشف أو تكتشف بالعين المجردة، وكما هي الحال بالنسبة لجسر سيلفر، فشقّ مخفيّ قد يتوسّع ببطء شديد – لحين أن يصل إلى الطول الحرج وفجأة ينهار بشكل فجائي حيث لا يوجد وقت للذين على مساره كي يهربوا، وبينما كان بالاستطاعة تتبع سبب انهيار جسر سيلفر إلى عيب صغير في قضيب ذي عين توسع عبر السنين ليتحوّل إلى شق، لكن تبقى أسباب انهيار وفشل جسور أخرى بشكل كارثي أسراراً – أو على الأقل موضوع نقاش فني وقانوني – سنوات بعد الحقيقة. فالفشل هو أشبه ما يكون بحلم سيىء: يمكن له أن يستمرّ بصمت خلف أجفاننا المحكمة الغلق، لا نُقلق فيها أحداً غير أنفسنا، وفجأة نصل إلى حالة لا تطاق، عند ذلك يفرط شيء ما ونستيقظ مرعوبين، صارخين.  

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]