على مدى آلاف السنين الماضية ، لعبت البنية التحتية للنقل دورًا مهمًا في تطوير حضاراتنا ، و توسيع المعرفة ، و التجارة المحلية و العالمية ، وزيادة النقل . لذلك ، يعد إصلاحها و تقويتها إحدى المهام الحساسة و الهامة . تعمل العديد من البلدان على تحسين أداء الزلزالي للبنية التحتية و زيادة قدرتها على التحمل ،و لذلك تقوم بالتقوية و تدعيم الجسور القديمة في الجزء العلوي من الهيكلية و البنية التحتية . كل هذا يجعل منتجات FRP البوليمرات المركبة لشركة أفزير خيارًا مثاليًا للاحتفاظ بالجسور و البنية التحتية للنقل .

حاليا ، تُستخدم مركبات FRP على نطاق واسع لإصلاح جسور التالفة و تدعيم جسور التي لم تعد قادرة على تلبية الاحتياجات المتزايدة ، وخاصة تقوية الأعمدة ، لتحسين قدرة تحمل الزلزالية . كما أنها تستخدم في تدعيم الجسور الجديدة لتقوية الأسطح الخرسانية و الأعمدة / الأساسات و الكابلات في الجسور المعلقة ، جسور المشاة والمزيد .

أهم أسباب الفشل في الجسور

– العوامل البيئية مثل تآكل الفولاذ في الهيكل العلوي و البنية التحتية

– حوادث السيارات

– أخطاء التصميم والبناء ونتيجة لذلك تكون قدرة التحمل أقل من الحد المصمم

– أضرارها بسبب الانفصال أو الزلازل أو تسييل التربة

– فشل السطح وانحراف الهيكل العلوي في كلا الاتجاهين الطولي والعرضي

– انهيار وإمالة القواعد بسبب نقص قدرة القص أو الانحناء

– انهيار فتحات الجسر بسبب الانزلاق من قواعدها

– فشل قواعد الجسور ساندة الأسطح

– الأضرار التي لحقت بالعناصر الإنشائية للجسور من جراء الزلزال

– تلف الجسور المصممة بخاصية المرونة

طرق تدعيم و تقوية الجسور

يمكن تقوية الجسور بإحدى الطرق التالية ، اعتمادًا على نوع التطبيق و النظام الهيكلي لديهم :

– استخدام الطرق التقليدية بما في ذلك قميص الخرسانية أو الفولاذية و الصفائح الفولاذية

– استخدام طريقة التسليح الجديدة بمركبات FRP من شركة Afzir

ميزات و خصائص استعمال مواد FRP لتقوية الجسور

– مقامة الشد لمركبات FRP تكون أكبر مقارنة بالفولاذ

– نسبة القوة إلى الوزن عالية جدا لمواد FRP

– مقاومة العوامل البيئية مثل التآكل و بالتالي يمكن استخدامها للجسور المعلقة

– إمكانية استخدام مواد FRP في الأسطح غير المنتظمة والأماكن التي تكون فيها المساحة محدودة

– سرعة التركيب عالية و تمنع مسارات المرور من الإغلاق أثناء تعديل الجسر

– التوافق الحراري لمواد FRP مع الخرسانة مما لا يؤدي إلى التمدد و الانكماش بسبب تغير الظروف المناخية

تقوية عناصر الجسور باستخدام مواد FRP

تدعيم دعامة الجسر مع FRP

في الهندسة تشير الداعِمَة إلى البنية الفرعية في نهاية امتداد جسر أو سد، والتي تستند إليها البنية الأساسية للهيكل أو الوصلات. تتحمل الدعلمة الوزن الكامل للهيكل و تنقل الحمل الناتج إلى الأسس تملك الجسور ذات البحر الواحد داعمة عند كل طرف، ما يوفر دعمًا رأسيًا و جانبيًا للجسر، فضلًا عن العمل كحوائط لمقاومة الحركة الجانبية للتربة . يؤدي تآكل القضبان الفولاذية الطولية و العرضية في الدعامة إلى تكسير الخرسانة ، والذي بدوره يمكن أن يتسبب في انهيار امتداد الجسر أثناء الزلزال . الدعامة الخرسانية أو جدار الداعم  (عادةً على شكل جدار خرساني) أحد مكونات الجسر التي يمكن تدعيمها بشرائط أو صفائح أو حديد التسليح من FRP .

نقوم بتركيب ألياف FRP في الاتجاه الطولي لتقوية الانحناء و في الاتجاه العرضي لتقوية القص في الجدران الاستنادية .

بتدعيم الدعامات التي جزء منها يكون تحت الماء و لزيادة قوة المحورية لنقل أحمال الرأسية و منعها من الإنهيار ، يمكن إحاطة سطح الدعامة بالكامل بمركبات FRP .

تقوية القاعدة أو عمود الجسر بواسطة FRP

قاعدة الجسر عبارة عن عمود من الخرسانة المسلحة يتم تثبيتها على الأرض لدعم الهيكل . في معظم الحالات تكون أساسات الجسور معلقة أو تحت الماء ، لذا فهي معرضة لخطر التآكل والصدأ ، بينما يصعب تدعيمها في الماء . تعاني الهياكل والأرصفة البحرية أيضًا من مثل هذه المشكلات ويمكن إصلاحها وتحسينها بسهولة باستخدام تقنية FRP. بالإضافة إلى المخاطر البيئية ، قد تعاني أرصفة الجسور من كسور القص أو الانحناء بسبب مشاكل التصميم أو الاحتياجات المتزايدة . يمكن استخدام مادة FRP كشريط أو على كامل ارتفاع العمود لزيادة قدرة القص و المطيلية  الانحناء لهذه الأعمدة الخرسانية المسلحة .

تقوية رءوس الجسر مع FRP

يتم وضع الرءوس أعلى القاعدة أو دعامة الجسر و يوزع الحمل على العمود أو الحائط . يُطلق على مجموعة الرءوس و العمود ، اسم القاعدة و على الرءوس و الجدار ، اسم الدعامة . تتراكم النفايات والجريان السطحي فوق الغطاء لفترة طويلة ، مما يؤدي إلى تآكلها ، بالإضافة إلى ذلك ، فإن تغلغل هذه المواد في الخرسانة سيقلل من قوتها و يسبب تشققها و صدأ في الخرسانة . لهذا السبب ، فإن تقوية الرءوس مهم للحفاظ على طول عمر الجسور.

تعتبر مواد FRP هي أفضل خيار لمقاومة هذه الأغطية ضد التآكل والعوامل الكيميائية . يمكن تطبيق صفائح أو شرائط FRP بشكل عرضي أو متقاطع لتقوية الأغطية.

تقوية عوارض الجسور باستخدام FRP

تعتبر العوارض أحد المكونات الرئيسية للجسر و التي تربط جميع الأساسات معا و تتحمل الأحمال الجانبية . يمكن عمل كل الجسر من عدة عوارض . في بعض الأحيان يمكن صنع عوارض كبيرة من تثبيت أو لحام صفائح كبيرة من الحديد . بمعنى آخر ، الجسور الممتدة البسيطة عرضة للانهيار أثناء الزلزال ، بينما يتناقص خطر الانهيار في الجسور المستمرة . لأن القوة الأفقية في مثل هذه الجسور ستصل في النهاية إلى الأعمدة و الدعامات لكن في الجسور ذات الامتدادات البسيطة ، لا تتحمل هذه القوة سوى الحزم . لذلك ، فإن تقوية عوارض الجسر لزيادة قدرة القص ، و القدرة على الانحناء ، وزيادة الليونة ، ومنع التآكل والتشقق أمر بالغ الأهمية للحفاظ على طول عمر الجسور.

يعد استخدام منتجات البوليمر المركبة FRP من شركة أفزير أحد الأساليب الجديدة لتقوية عوارض الجسور . لتقوية قص العوارض ، يتم تثبيت ألياف FRP في الاتجاه العمودي على طول العارضة و بالقرب من الدعامات التي بها مشاكل القص ، و لتقوية قوة الانحناء للألياف في الاتجاه الطولي و في منتصف الفتحة العارضة . في العوارض ، يمكن تثبيت مواد FRP على شكل حرف U ( لف حول ثلاث إتجاهات ) أو في اتجاهين حول المقطع العرضي .

تدعيم سطح الجسر باستخدام FRP

عادة ما سطح الجسور يصنع من الخرسانة أو الخرسانة المسلحة . وهي تشمل مكونات فرعية مثل البلاط (الجزء الذي يربط السطح الرئيسي للجسر بالأرض على جانبي الجسر) ، وامتداد الاتصال ، ومسارات الصرف و الرصيف . قد يكون السطح مصنوعًا من الفولاذ أو الخرسانة أو الخشب أو مزيج منها ، حيث يعتبر سطح الخرساني المسلح (RC) الأكثر شعبية اليوم .

معظم الأسطح مصنوعة من البلاطة الخرسانية . تتكون الأسطح من نوعين ، أحادية الإتجاه أو ثنائية الإتجاه ، حيث نقوم بتثبيت ألياف FRP وفقًا لاتجاه التحميل .

تدعيم سياج الجسور مع FRP

يتم وضع السياج على جانبي سطح الجسر و يمنع المركبات و المشاة من السقوط . السور بسبب تعرضه لظروف المناخية المختلفة معرض لمخاطر بيئية شديدة ، خاصة الصدأ . لهذا السبب ، فإن أفضل طريقة للحفاظ على الأسوار و زيادة عمرها الافتراضي هي استخدام مادة FRP كحامي على سطح الأسوار .

تقوية قوس الجسور مع FRP

يتم تحديد الأقواس من خلال عدد المفاصلها (عادة بين صفر أو ثلاثة) و التي تحدد مقدار الضغط و الحمل الذي يمكنهم تحمله بأمان وما هي المواد التي يجب أن تصنع منها (المواد الصلبة ، نظام الجمالون) .

من أجل تحسين القوة و الصلابة و المرونة الأقواس الخرسانية المسلحة ، فإن استخدام صفائح ، أو شرائط أو قضبان تسليح FRP من أفضل الطرق و أكثرها فعالية .

تثبيت FRP طوليا يحد من القوى الأفقية ، و تثبيتها في الاتجاه العرضي يزيد من القوة و المطيلية في الأقواس .

يمكن استخدام ثلاث طرق لتوصيل صفائح و أشرطة FRP في سطح الخارجي :

– على شكل حرف O (لفها كليا)

– على شكل حرف U (لف ثلاثة جوانب )

– على شكل حرف l ( لف جانبين )

أنواع الجسور لتدعيم بـ FRP

تقوية جسر المقوس مع FRP

الجسر القوسي أو الجسر المقوس (بالإنجليزية: Arch bridge) هو أحد أقدم أنواع الجسور. يتكون من دعامات تتشكل في نهايته على هيئة قوس منحن. تعمل هذه الجسور عن طريق نقل وزن الجسر وأحماله جزئيًا بالاتجاه الأفقي من قبل الدعامات في كلا الجانبين. لدى الجسور المقوسة قوة مقاومة طبيعية كبيرة وهي تقوم بنقل الأحمال سواء الحية أو الميتة ومن ضمنها وزن الجسر عبر منحني القوس الي الدعائم في كل نهاية وهي التي تحمي القوس من التمدد والانفراج. واليوم بوجود مواد البناء مثل الحديد الصلب والاسمنت المسلح أصبح من الممكن بناء قوس بمسافات أطول وأشكال أجمل.

الأقواس و الأعمدة و الدعامات و البلاطة هي من بين العناصر الموجودة في الجسر القوسي التي يمكن تدعيمها باستخدام FRP .

تدعيم الجسور ذات العوارض مع FRP

يعتبر هذا النوع من الجسور أبسط الأشكال الهيكلية لإمتدادات الجسور المدعومة بدعامة في كل نهاية، بحيث لا ينتقل عزم القوة من خلالها، لذلك تعتبر داعم بسيط للجسور . هي نوع من الجسور المبنية من عوارض وموضوعة على دعامات وأرصفة الأساس. تعتبر الجسور ذات العوارض الأكثر استخداما وإنشاء في العالم، والتي تستخدم بالعادة لعبور الأنهر أو الممرات المائية بشكل بسيط .

الكمرات هي أهم مكونات هذا النوع من الجسور التي يمكن تدعيمها باستخدام FRP.

بالإضافة إلى الحزم ، يمكن أيضًا تقوية الأعمدة و الدعامات بشرائط أو صفائح FRP.

تدعيم جسر الجمالوني مع FRP

جسر جملوني (بالإنجليزية: Truss bridge) هو أحد أنواع الجسور، يسنده هياكل تُسمى جمالونات يتم رص أجزائها في شكل مثلثات، حيث يتكون كل جمالون من أجزاء متصلة مترابطة من الصلب أو الخشب. تتألف هذه الجسور من مجموعات من الهياكل المعدنية بشكل قضبان معدنية، وتتكون الأنواع الأكثر شيوعا منها من سلاسل مستقيمة من القضبان الفولاذية.

يتميز الجسر الجمالوني البسيط بامتدادات جمالونية اثنتين بين الدعامات أو الأكتاف. أما إذا كان من النوع المسمى ب”الجسر متكرر الجمالونات”، فيتحتم دعم كل وحدة جمالونية بثلاث دعامات إنشائية أو أكثر.

يتعرض كل قضيب في الجسر الجمالوني إما لشد أو لضغط ويتوازن بتأثير القوى، لذلك من النادر أن يتعرض القضيب لقوى تسبب انحناءه، وبالتالي يمكن لهذا النوع من الجسور أن يزود بركائز ذات مسافات أبعد مما لدى الجسور ذات الكمرات (بالإنجليزية: Beam bridges).

يمكن أيضًا استخدام مركبات FRP لتعزيز الأسطح و الدعامات و الأعمدة لتقوية هذا النوع من الجسور . بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا تقوية عوارض أعضاء الجمالون ، والتي تعد أهم جزء من الهيكل ، بمواد FRP.

تدعيم الجسور الموثقة أو المقيدة مع FRP

و أحد أنواع الجسور، يتم بناؤه باستخدام الكابول، وهياكل تمتد أفقيا إلى الفضاء، معتمدة على نهاية واحدة فقط. بالنسبة لجسور المشاة الصغيرة، قد يكون الكابول بشكل كمرات بسيطة، بينما في الجسور الناتئة الكبيرة، تم تصميمها للتعامل مع استخدام حركة مرورالطرق أو السكك الحديدية عبر دعامات مبنية من الصلب الإنشائي، أو عوارض مربعة مبنية من خرسانة مسبقة الإجهاد .

الحزم في الجمالونات و الأقواس الخرسانية و الأعمدة و الدعامات هي من بين مكوناتها التي يمكن تقويتها بمواد البوليمر المركبة FRP .

السبب الرئيسي لفشل هذه الجسور هو انهيار الامتداد بسبب الانزلاق من القاعدة ، والذي يمكن منعه باستخدام مواد FRP وتقوية السطح .

تدعيم الجسور المقوسة باستخدام FRP

أحد أنواع الجسور المقوسة. يتميز بالتعادل بين طرفي القوس المكون للجسر. وهذا التعادل قادر على تحمل قوى الدفع الأفقية على دعامات الجسر، بدلا من الأرض أو أسس الجسر . تتمتع أقواس هذا النوع من الجسور وأسطحها بمقاومة عالية لتحمل وزن الهيكل ، والذي سيكون ممكنًا تدعيمها باستخدام مواد FRP.

تدعيم الجسر المعلق مع FRP

الجسر المعلق هو نوع من الجسور التي يعلق جسم الجسر فيها (الجزء الحامل) أدناه يعلق على كابلات على دعامات تعليق عمودية. هذا النوع من الجسور لديه كابلات معلقة بين أبراج ، بالإضافة إلى الكابلات العمودية الحاملة التي تحمل كتلة سطح الجسر، على حركة المرور المتقاطعة. ويسمح هذا الترتيب لجسم الجسر ليكون مستوى ا أو على شكل قوس إلى أعلى للتخليص الإضافى. مثل غيرها من أنواع الجسور المعلقة، وهذا النوع غالبا ما شيدت بدون سقالات مؤقتة .

تقوية الجسر المزود بالكوابل مع FRP

قد تبدو الجسور المدعومة بكوابل شبيهة بالجسور المعلقة الطريق فكلاهما محمول بكوابل وكلاهما له أبراج، ولكن طريقة الدعم وتوزيع الأحمال من الطريق مختلفة تماما. الاختلاف هو في طريقة اتصال الكوابل مع الأبراج، ففي الأبراج المعلقة الكوابل تمتد بحرية خلال الأبراج ناقلة قوة الأحمال الي المراسي anchorage عند نهايتي الجسر. أما الجسور المدعومة بكوابل فتكون مثبتة في الأبراج وهي التي تأخذ الأحمال وحدها . مكن تثبيت الكوابل علي الطريق بعدة تشكيلات، منها نموذج الإشعاع النصف قطري حيث تمتد الكوابل من عدة نقاط علي الطريق الي نقطة واحدة في اعلي البرج وأيضا نموذج الإشعاع المتوازي حيث تثبت الكوابل في ارتفاعات مختلفة علي طول البرج بحيث تمتد موازية لبعضها .

ثمة نوعان رئيسيان من هذه الجسور: الأول ذو تصميم القيثارة، أما الثاني ذو تصميم المروحة. تُعتبر الجسور المشدودة بالكيبلات من أكثر الجسور حداثة، حيث تتألف من كمرات مستمرة على طول الجسر وأبراج داخلية، وتمتد كابلات معدنية بشكل مائل لتربط بين جسم بلاطة الجسر وبين أبراجه.

يعد تقوية الأبراج و الأسطح هذا النوع من الجسور بمواد FRP طريقة فعالة .