الخصائص التي تتمتع بها الجسور

2011 تجارب علمية القوة والحركة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الخصائص التي تتمتع بها الجسور الجسور الرياضيات والهندسة الهندسة

يجب أن تحمل الجسور وزنها إضافة إلى ثِقَل حركة المرور العابرة فوقها.

ويستخدم المهندسون الدعامات والأقواس والأسلاك الضخمة (الكيبلات) لتصميم جسور يمكنها أن توازن بين القوى السفلية والعلوية والداخلية.

كانت أول جسور استعملها الإنسان عبارة عن جذوع أشجار وضعها فوق مجاري الأنهار، ثم بدأ الإنسان يدخل على هذه الجسور البدائية بعض التحسينات ليجعلها مستوية وانسيابية أكثر من ذي قبل.

وذلك باستخدام الألواح الخشبية أو الحجرية، لكن جميع أشكال هذه الجسور البدائية أدّت الوظيفة ذاتها لأنها كانت مؤلفة من عوارض خشبية مستوية تستند إلى بعضها وترتكز على الأرض.

 

لكن تلك الأنواع من الجسور تتصف بمحدوديتها ومساوئها، فإذا كان الجسر طويلاً سيتمايل ويهتز إذا مشيت عليه.

ويتمثل أحد الحلول لمعالجة هذه المشكلة في وضع دعامات إضافية أسفل الجسر عند فواصل معينة، كما يمكن أن تكون على شكل أبراج يطلق عليها الجسور العائمة.

 

وهذا النوع من الجسور هو عبارة عن مجموعة من الجسور القصيرة المتصلة مع بعضها.

ورغم أن هذه الجسور أفضل من الألواح الخشبية المنفردة وغير المسنودة إلا أنها تنطوي على بعض المشكلات كإعاقتها مثلاً للقوارب والسفن، إضافة إلى صعوبة بنائها عبر الوديان العميقة والعالية.

 

أقواس تثير الإعجاب

لا تستطيع جسور العوارض أن تحمل الأوزان الكبيرة إذ إنها سرعان ما تبدأ بالانحناء. وإن إحدى الطرق المستخدمة لحل هذه المشكلة هي بناء جسر مقوّس أو جسر عوارض خشبية يضم قوساً في أسفله.

تتوزع القوة التي تضغط على القوس في الأسفل حول الجسر وأسفله لتنتهي عند التقاء القوس بالأرض، ولهذا فإن الحمل يتوزع على الجسر بكامله، ما يجعل هذا النوع من الجسور المقوسة أكثر تحملاً للثِقَل (الوزن) بلا انحناء، مقارنة بجسر العوارض.

 

كما أن الجسور المعلقة توزع الأحمال بصورة أكثر توازناً من جسور العوارض. وتتكون الجسور المعلقة من زوج من الكيبلات الضخمة مشدودة بأبراج شاهقة تقع على طرفي الجسر، حيث تستند القوة الضاغطة إلى مركز الجسر على كيبلات عمودية صغيرة.

ويقوم هذان الكيبلان بدورهما بشدّ الكيبلات الرئيسة التي تنقل القوة إلى الأبراج، كما تسير الكيبلات الرئيسة من أعلى الأبراج إلى الأرض عند نهايتي الجسر، حيث تكون مثبتة برواسي ضخمة مؤلفة من كتل خرسانية عملاقة.

 

الجسر المتراقص

يرتكب مصممو الجسور أحياناً أخطاء فادحة. حدث ذلك في العام 1940 عندما انهار جسر مضيق ”تاكوما“ في ولاية واشنطن.

وكان ذلك الجسر الذي شُيّد عبر بقعة مائية تسمى مضيق ”بوجيت ساوند“ يطلق عليه تحبباً ”الجسر المتراقص“ بسبب الطريقة التي كان يتأرجح ويتمايل فيها. ولم يحسب مصممو ذلك الجسر حساب الرياح القوية التي كانت تهب من ذلك المضيق.

وفي السابع عشر من شهر نوفمبر أدت الرياح العاتية إلى تمايل الجسر على نحو خطير لم تعد معه أساساته قادرة على التصدي لتلك الرياح العنيفة، ما أدى إلى انهياره وسقوطه في الماء آخذاً معه كلباً صغيراً هجره أصحابه داخل سيارتهم.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]