الجسور ذات الكمرات (بالإنجليزية: Beam bridge) نوع من الجسور يتألف قسمها العلوي من كمرات متعددة فولاذية أو خرسانية مصبوبة بالمكان مع بلاطة السطح في آن واحد أو مسبقة الصنع أو مسبقة الإجهاد. ويعتبر 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. ولكمرات هذا النوع من الجسور مقاطع بأشكال مختلفة مثل (كمرات بمقطع T ، كمرات بمقطع T مزدوج، كمرات بمقطع T ذو انتفاخ سفلي (Bulb Tee)، كمرات بمقطع I، كمرات بمقطع صندوقي، كمرات بمقطع قناة تعتبر عوارض الجسر من أهم مكونات الجسر التي تربط جميع الدعامات و تقاوم الأحمال الجانبية . توضع العوارض باستخدام معدات البناء مثل الرافعات على الركائز موازية لحركة المرور . تعتبر عوارض الجسر مفيدة جدًا للمسافات القصيرة  بين الركيزتان ،  ولكن في المسافات الطويلة ،  يجب أن تكون العوارض عادةً موجودة عند دعامات الجسر . مع التطور الكبير في معايير التصميم الزلزالي لمجسور الحديثة تبرز الحاجة إلى ضرورة التحقق من قدرة وأداء الجسور القائمة والتي شيدت في فترات سابقة لم تكن فييا ىذه المعايير مطبقة, ويعتبر التقييم الزلزالي القائم عمى األداء أداة فعالة في توقع السموك المحتمل لمجسور القائمة عند تعرضيا لمزالزل, والتحقق من أن أداءىا ىو عند المستوى المطموب, وكذلك تحديد مستوى الضرر الذي يمكن أن يمحق بيا, و ىذا يساعد بدوره عمى اتخاذ اإلجراءات المناسبة لتحسين ىذا األداء من خالل استراتيجيات التدعيم المناسبة. لذلك ، يعد تقوية عوارض الجسر أمرًا بالغ الأهمية لزيادة قدرة القص و المرونة و زيادة المطيلية و منع التآكل و التشقق للحفاظ على عمر الجسور.

أسباب تدعيم عوارض الجسور

الأضرار و زيادة عمر الجسور ليست الأسباب الوحيدة لتقوية العناصر في الجسور

– زيادة قدرة الانحناء والقص والالتواء

– تطوير بمستوى معايير التصميم

– أخطاء التصميم و التنفيذ

– زيادة الأحمال غير المتوقعة مثل زيادة الحمل المروري أو زيادة حمولات الشاحنات بما يتجاوز القيمة المصممة

– الأضرار الناجمة عن العوامل البيئية مثل التآكل

– والزلازل

من العوامل التي تجعل من الضروري تقوية العوارض .

مساوئ العوارض في الجسر

تعتبر العوارض من أغلى مكونات الجسر لأن الفولاذ يُعرف بأنه مادة بناء باهظة الثمن ، لذلك يجب استخدام عوارض الخرسانية الأرخص سعرًا . عوارض الخرسانية ليست مقاومه للقوى الشد العالية و تحتاج إلى تدعيم  .

طرق تقوية عوارض الجسر

احدى الطرق لتعلب على مشاكل العوارض هي تدعيمها . يمكن أن يكون التدعيم عن طريق إضافة أعضاء أو إضافة دعم أو استخدام وصلات خارجية مثل الغلاف الفولاذي أو الغلاف المعدني أو مواد FRP ، ومن بينها طريقة التوصيل الخارجي لمركبات FRP التي جذبت الكثير من الاهتمام ، و الذي غالبًا ما يكون تستخدم لزيادة قدرة التحمل لأعضاء الخرسانة المسلحة . في الواقع ، يتم تثبيت مواد FRP على عوارض الخرسانية و تعمل مثل قضبان الفولاذية الداخلية.

مزايا استخدام مركبات FRP لتقوية عوارض الجسر

– زيادة قدرة قص عوارض الجسور بالقرب من الدعامات حيث توجد مشكلة القص
– زيادة قدرة الانحناء لجسور ذو الكمرات
– زيادة المطيلية والتي تعد من أهم مزايا مواد FRP
– منع التآكل و الصدأ
– أقل زيادة في وزن الهيكل مقارنة بالطرق التقليدية
– منع التشقق أو السيطرة على الشق و منع انتشاره
– تكلفة التركيبخا و الأدوات الازمة ، منخفضة مقارنة بالطرق التقليدية
– قوة الشد العالية
– زيادة المقاومة النهائية بنسبة 40 إلى 97٪
– استخدام مواد FRP في منطقة الشد يزيد من الصلابة من نسبة 17 إلى 79٪

يمكن عمل تقوية الانحناء لعوارض الخرسانة المسلحة عن طريق التوصيل الخارجي لمادة (EBR FRP) أو عن طريق توصيل شريط FRP و حديد التسليح بالقرب من السطح (NSM). في كلتا الطريقتين ، يجب أن يكون الالتصاق بين مادة FRP وسطح الخرسانة هو الأمثل لتحقيق قوة الانحناء والصلابة ومنع التمزق المبكر.

يؤثر سلوك الالتصاق و سلوك نقل الحمل بين الحزم و ألواح FRP بشكل كبير على سلوك الفشل و تحسين توزيع الإجهاد في الحزم.

زيادة قدرة مقاومة القص لعوارض الجسر باستخدام مواد FRP :

لدى العوارض الخرسانية قدرة مقاومة القص المنخفضة جدًا و هذا يسبب تشققات القص خاصة في منطقة الركائز حيث توجد حد الأقصى لقوى القص . لزيادة قدرة القص للعوارض ، يجب مراعاة النقاط التالية:

– يجب تركيب الألياف بشكل رأسي و عمودي على اتجاه العتبة .
– يمكن استخدام الألياف بشكل مستمر أو متقاطع .
– للتعويض عن ضعف القص في العتبات ، يجب تركيب الألياف بالقرب من الدعامة أو الركائز .

زيادة قابلية الانحناء لعوارض الجسر باستخدام مواد FRP :

إحدى نقاط الضعف الرئيسية في العوارض الخرسانية للجسور ، عدم قدرة الانحناء حين ما تكون المسافة بين الدعامات طويلة ( طول بحر طويل ) . في هذه العوارض ، نظرًا لانخفاض نسبة السماكة و الارتفاع إلى الفتحة بين الركيزتين ، يحدث الانحناء في منتصف الفتحة . لهذا السبب ، لزيادة قدرة الانحناء للعتبات ، يتم تثبيت ألياف FRP في منتصف فتحة العوارض و في الاتجاه الطولي .

السيطرة على الشقوق الناتجة و منعها من الانتشار باستخدام مواد FRP :

بسبب نقص قدرة القص و الانحناء في العتبات ، تحدث نوعان من الشقوق:
شقوق القص: بشكل غير مباشر و بشكل عام بالقرب من الدعامات
شقوق الانحناء: عمودياً و على اتجاه حديد التسليح الطولي
بشكل عام ، يجب تركيب الألياف بشكل عمودي على الشق لمنع انتشار الشقوق .

تركيب مواد FRP على عوارض الجسور

يتم تثبيت صفائح وشرائط FRP على الجوانب الثلاثة للحزمة وفي المناطق ذات الانحناء الإيجابية . يتطلب التثبيت الناجح إعدادًا دقيقًا للسطح و تهيئة الظروف المناسبة . . أولاً ، يجب تنظيف السطح الذي سيتم تثبيت ألواح FRP عليه من أي مواد غير صحية وسائبة بحيث يمكن رؤية الركام ، ويمكن القيام بذلك باستخدام ورق الصنفرة . يجب تنظيف السطح الخرساني وسطح صفائح أو شرائط FRP بالأسيتون . لتحسين أداء السطح ومواد FRP ، يمكن تغطية سطح العتبة بطبقة معجون اسمنت رقيقة . ثم يتم تشريب سطح العتبة و جانبي صفائح FRP بالإيبوكسي و يتم لصق صفائح FRP على السطح المطلوب والضغط عليها حتى لا تبقى فقاعات الهواء تحت الطبقة.

طرق تغليف أوراق و صفائح FRP

في عوارض الجسر ، نظرًا لعدم توفر السطح العلوي للعارضة ، يمكن استخدام طريقتين فقط لتغليف :
– على شكل حرف U أو تغليف ثلاثة جوانب : في هذه الطريقة ، يتم توصيل مواد FRP بالغراء على ثلاثة جوانب من العوارض .
– تغليف جانبين : في هذه الطريقة ، يتم توصيل جهتين المتقابلتين بمواد FRP
– تغليف ثلاثة جوانب مع تثبيت الميكانيكي: في هذه الطريقة ، يتم الانتهاء من FRP في الأجزاء العلوية و يتم خياطة سطح FRP على سطح العارضة باستخدام قيود ميكانيكية مثل مسمار التثبيت . لا تتحدث لوائح ACI عن هذه الطريقة.

نصائح لاستخدام مواد FRP لتقوية عوارض الجسر

– يمكن استخدام مواد FRP بشكل متواصل (ورق FRP) ومنفصلة (شرائح FRP و حديد التسليح) ، والتي لا ينصح باستخدامها بشكل مستمر لأنها تغطي سطح الخرسانة بالكامل و تمنع الخرسانة من التنفس .

– وضع التمزق المثالي هو وضع الانحناء لأن يكون مطيلًا و لا يحدث التمزق فجأة ، لذلك يجب أن يكون التدعيم بحيث يكون تقوية القص أكثر من تقوية الانحناء . لهذا الغرض ، كلما تم استخدام مواد FRP لزيادة مقاومة العارضة ، يجب أيضًا تقوية العارضة للقص . العكس ليس ضروريًا إذا لم يكن مطلوبًا .

تكلفة تدعيم عوارض الجسور بمواد بوليمر FRP المركبة

للاستشارة و المعلومات حول تكلفة تقوية عوارض الجسر ، اتصل بخبراء شركة Afzir .