كيف تعمل الكباري؟

في وقت كثرت فيه السيارات وهناك الكثير من أزمات المرور وسط إزدحام المدن يلجأ البشر إلى بناء الكباري للتغلب على عقبات الطرق وزيادة في الطرق التي تستوعب كم السيارات التي تسير في الشوارع حتى إنها تصل بين جزيرتين يفصل بينهما مساحة كبيرة من المياه

ولكن مما تتكون الكباري؟ وكيف تعمل؟ وكيف تحتفظ باتزانها في ظل كل هذا الإزدحام وكمية السيارات التي تتحملها كل يوم؟
 وفي آخر الأمر ستجد أنها تتكون من بعض الحديد الصلب والأحجار والأسمنت والأخشاب ولكن ما هي القوانين التي تؤدي إلى عملها معًا حتى تظهر لنا بهذا الشكل المفيد الذي سمح بتنقل الكثير من الناس كل يوم ؟
وفي هذا المقال سنعرض عليكم بعض الأفكار التوضيحية لطريقة عمل الكباري

أساسيات تصميم الكباري:
إذا أردت أن تقوم ببناء كبري يجب أن تتعرف على BATS فهي مفتاح بناء الكباري وهي إختصار للكلمات (Beams,Arches,Trusses,Suspensions) فيما يعني القضبان وأشكال القنطرة و الإطارات الحديدية و طرق التعليق 

فكل الكباري تتكون من الخلط بين هذه القطع الأساسية بشكل متناسق وتبدأ من أبسط أشكالها إلى أكثر أشكالها تعقيدًا وكلما كان الغرض من الكوبري قوي والطبيعة المحيطة به أقسى كلما زادت تعقيدات بناء الكبري وظهرت مشاكل أكبر تحتاج إلى حلول مرضية
وقد تم تقسيم الكباري إلى أربعة أنواع الكباري القضيبية وكباري القنطرة وكباري الإطارات الحديدية والكباري المعلقة ولكل نوع منها إستخدام طبقًا لأكبر مسافة يمكن أن يربط بينها والمسافة بين كل دعامة 

كما أن الدعامات تنقسم إلى أعمدة وأبراج أو حتى حوائط حسب طبيعة البيئة المحيطة بالكبري والمشكلات التي يجب التغلب عليها لبناؤه لأنه من البديهي أن يظل الكبري قوي وصامد مهما كانت الصعوبات التي سوف يواجهها فهو مصمم لذلك

والآن سوف نوضح أنواع الكباري على مجموعة منها نراها في كل مكان ولم نكن نعرف أنها نوع مستقبل بذاته له حساباته وتصميمه وشروطه:

1. الكباري القضيبية:
يعتبر أبسط أنواع الكباري فكل ما تحتاج إليه هو هو قضيب صلب بين داعمتين واحدة في بدايتة والأخري في نهايته وتكون الحسابات والمسافات بين الدعامات على أساس الوزن والأحمال التي ستؤثر عليه في المستقبل 

  
وتتعرض كل الكباري لنوعين مهمين من القوة هي قوة الشد (Tension) من الأسفل وقوة ضغط الحمل (compression) من الأعلى وهذه القوى ليست بالأمر الهين 

2. كباري الإطارات الحديدية:
نراها كثيرًا في الكباري التي يتم بناءها على المسطحات المائية الصغيرة التي يُبنى عليها قضبان السكك الحديدية وأشكالها المثلثة هذه يمكن أن تتكون من الأخشاب أو الحديد ولكن الأكثر شيوعًا هو إستخدام الحديد في بنائها وهذه بعض أشكالها

3. كباري القنطرة:
يستخدم شكل القنطرة أو الأرش في المعمار منذ 2000 عام فهي عبارة عن نصف دائرة تتوزع عليها الضعوط بشكل متزن ويتوزع وزنه على طرفيه المدعمين 

ولكن أكثر ما يميز هذا الشكل أن قوى الشد عليه ضعيفة جدًا بحيث يمكن إهمالها 
ومع ذلك لا يمكن إستخدامه في كل الظروف حيث أنه كلما زادت القوى عليه كلما كان حتميًا زيادة طول ودوران القنطرة 

4. الكباري المعلقة:
ومن إسمها يمكن أن نستنج شكلها فهي تقوم بتعليق الطريق المار على الكبري عن طريق كوابل أو سلاسل مربوطة في أبراج رئيسية تحمله طبقًا لحسابات معينة

 وغالبًا ما يكون برجين فقط هما ما يحملان الكوابل لتدعيم الطريق فهي تحمل معظم قوة الضغط الناتجة عن الأوزان التي يحملها ووزنه نفسه بينما تحمل الكوابل الحديدية أو السلاسل قوة الشد الواقعة على الجسر  

وعادة ما يُضاف إلى تدعيم هذا النوع من الكباري بعض الإطارات الحديدية كحامل للطريق بين برجي التدعيم مما يزيد من إتزان الأحمال 

يمكن للكباري المعلقة أن يتم بناؤها بين مسافة من 2000 إلى 7000 قدم 

5. الكباري ذات الكوابل:
يشبه إلى حد كبير الكباري المعلقة ولكنها تختلف في بعض التحاليل ودواعم البناء حتى في شكل الأبراج التي تحمله فهو يحتاج فقط إلى برج واحد وعدة كوابل حديدية تحمل الطريق والتي تنقل كل القوة الواقعة على الكوبري إلى هذا العمود

وقد تم بناء أول كوبري من هذا النوع في أوروبا عقب الحرب العالمية الثانية مع ذكر أن أسس تصميمه تعود إلى القرن السادس عشر و يتراوح طوله بين 500 إلى 2800 قدم وبالرغم من أن المسافة التي يصل إليها أقل من الكباري المعلقة إلا أنه بناؤه أكثر سرعة 

أخطر القوى التي يمكن أن تؤثر على الكباري:
تعتبر ظاهرة الرنين من أخطر القوى التي تؤثر على الكباري فهي تشبه كرة الثلج الصغيرة التي وقعت على جبل جليدي وسببت إنهيارًا ثلجيًا كبيرًا فهي تبدأ باهتزاز صغير في النظام نتيجة بعض الرياح الخفيفة التي تعبر خلال الجسر وإذا لم يتم فحض الجسر بشكل دوري ضد هذه القوة يمكن أن تتفاقم حتى تتسبب في إنهيار

الاعداد: سها سامي -فريق ثقف نفسك–
المصدر: How Stuff Works