طقطقة الجسور ليست صدفة.. هذا هو السبب الحقيقي

قد يلاحظ كثير من السائقين صوت "طقطقة" خفيفة عند المرور فوق بعض الجسور على الطرق السريعة، ما قد يثير لديهم تساؤلات حول جودة البناء أو صلابته. إلا أن الحقيقة مختلفة تماما، فهذه الأصوات والفجوات الظاهرة ليست عيوبا إنشائية، بل جزء أساسي ومدروس من تصميم الجسور الهندسي.

تُعرف هذه الفجوات باسم فواصل التمدد، وهي مسافات متعمدة بين أجزاء الجسر تسمح له بالحركة الطبيعية. فالجسور ليست هياكل جامدة، بل تتأثر بتغيرات درجات الحرارة، حيث تتمدد في الأجواء الحارة وتنكمش في البرد، إضافة إلى تأثير الأحمال الثقيلة مثل الشاحنات، وحركة التربة، وأحيانًا الزلازل.

ورغم أن مقدار التمدد في الخرسانة يبدو ضئيلا على المستوى الفردي، إلا أنه يصبح ملحوظا عند امتداد الجسر لمسافات طويلة، ولهذا يضع المهندسون هذه الفواصل كحل هندسي ضروري يمنع التشققات ويحافظ على سلامة البنية.

الجسور ليست هياكل صلبة ثابتة كما قد يبدو للوهلة الأولى، بل هي منشآت ديناميكية تتأثر باستمرار بالظروف البيئية المحيطة بها. فمع تغيّر درجات الحرارة على مدار اليوم والفصول، تتمدد مواد البناء وتنكمش وفقا لهذا التغير، وهو ما يضعه المهندسون في الحسبان عند تصميم الجسور باستخدام ما يُعرف بـ معامل التمدد الحراري.

وتُعد الخرسانة، وهي المادة الأساسية في معظم الجسور، مثالا واضحا . إذ يتراوح معامل تمددها الحراري بين 7 و12 جزءا من المليون لكل درجة مئوية، أي أنها تتغير بشكل طفيف جدا مع كل ارتفاع أو انخفاض في الحرارة. وعلى الرغم من أن هذه النسبة تبدو صغيرة، فإن تأثيرها يصبح كبيرا عند التعامل مع هياكل ضخمة تمتد لعشرات أو مئات الأمتار.

فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تغير في درجة الحرارة يصل إلى 100 درجة فهرنهايت بين الفصول إلى تحريك لوح خرساني بطول 100 قدم بحوالي ثلاثة أرباع بوصة. هذا التغير البسيط نسبيا يفسر لماذا تبدو الفجوات بين أجزاء الجسور أكثر وضوحا أو خشونة خلال فصل الشتاء، عندما تنكمش المواد بفعل البرودة.

ولا يقتصر الأمر على التمدد والانكماش الحراري فقط، فالجسور تواجه أيضا ضغوطا إضافية مستمرة، مثل مرور المركبات الثقيلة، وحركة التربة أسفلها، إضافة إلى الاهتزازات الناتجة عن الزلازل العرضية. هذه العوامل مجتمعة تجعل من الضروري توفير مرونة في تصميم الجسر بدلًا من بنائه ككتلة واحدة صلبة.

لهذا السبب يعتمد المهندسون على إنشاء فواصل تمدد بين أجزاء الجسر أو عند نقاط اتصاله بالطريق. هذه الفواصل تعمل كعناصر امتصاص للحركة، حيث تسمح للجسر بالتمدد والانكماش دون أن يتعرض للتشقق أو التلف. وغالبا ما تُملأ هذه الفجوات بمواد مرنة مثل المطاط الصناعي أو أنظمة معدنية متشابكة، قادرة على الانضغاط والتمدد والانزلاق بحسب الحاجة.

وبهذا التصميم الهندسي المدروس، تصبح الفجوات التي يلاحظها السائقون عنصر أمان أساسي، وليست مجرد فراغات في البناء، بل جزءا من نظام متكامل يضمن استقرار الجسور وسلامتها على المدى الطويل في مختلف الظروف البيئية والميكانيكية.

رغم أن فواصل الجسور تؤدي الوظيفة نفسها بشكل عام، إلا أن إحساس السائق عند المرور فوقها قد يختلف من جسر إلى آخر. والسبب في ذلك يعود إلى تنوع أنواع الوصلات المستخدمة داخل هذه الفجوات، والتي تُصمم وفقًا لطبيعة حركة كل جسر وطوله.

في الجسور القصيرة، تكون حركة التمدد والانكماش محدودة نسبيا، لذلك يعتمد المهندسون على وصلات بسيطة نسبيا تُعرف بوصلات الضغط المانعة للتسرب. تتكون هذه الوصلات عادة من مطاط النيوبرين، وتُثبت بين أجزاء الخرسانة لامتصاص الحركة الصغيرة، التي لا تتجاوز غالبًا 5 سنتيمترات. وتتميز هذه الوصلات بأنها هادئة أثناء مرور المركبات، إلى درجة تكاد لا تُلاحظ.

أما في الجسور الطويلة، فالصورة مختلفة تماما. فبسبب طولها الكبير ومرونتها العالية، والتي قد تسمح بحركة تتجاوز 30 سنتيمترا في كلا الاتجاهين، تصبح الحاجة ملحّة لاستخدام أنظمة أكثر تعقيدًا تُعرف بالوصلات المعيارية. وتتكون هذه الأنظمة من عوارض معدنية وأختام مرنة تعمل معًا لامتصاص الحركة من مختلف الاتجاهات في الوقت نفسه، ما يجعلها مناسبة للهياكل الضخمة مثل أكبر الجسور في العالم، وفقا لموقع"slashgear".

إلى جانب ذلك، يُستخدم نوع آخر من الوصلات يُعرف بـ "المفاصل المتشابكة"، خاصة في بعض الجسور الطويلة. ويعتمد هذا النظام على تصميم يشبه مشطين معدنيين متقابلين، يتداخلان مع بعضهما البعض وينزلقان مع حركة الجسر. ورغم بساطته وانخفاض تكلفته مقارنة بالأنظمة المعيارية، إلا أنه لا يخلو من العيوب، إذ يسمح بمرور الماء والأوساخ عبر الفتحات بين أجزائه، كما أنه يُصدر صوتًا أكثر وضوحًا عند مرور المركبات عليه مقارنة بالوصلات المغلقة.

وبهذا التنوع في التصميم، يتمكن المهندسون من موازنة بين التكلفة، والمتانة، ومستوى الراحة أثناء القيادة، بما يضمن أداءً آمنًا وفعالًا لمختلف أنواع الجسور.