أي نوع من الجسور أقوى: قوس أم شعاع؟

تعتبر العوارض والأقواس من أقدم وأبسط الجسور في التاريخ ولا تزال مبنية حتى اليوم. يمكن تمييز الأنماط بسهولة عن طريق شكل الدعم. تستخدم جسور العوارض أعمدة رأسية بسيطة لتعليق جسر أفقي مستقيم ، بينما تستخدم الجسور المقوسة هيكل دعم منحني.

تعتبر الحزم في شكلها الأساسي أبسط تصميم للجسر مع أي شيء من امتداد طريق سريع مرتفع إلى ألواح من الخشب فوق حفرة صغيرة تشكل جسرًا شعاعيًا. يتم الضغط على الوزن الموضوع على جسر العارضة مباشرة لأسفل ، باتجاه أي دعامة أسفله ، مما يجعل الجزء الأوسط من الجسر هو الأضعف. تستخدم جسور الشعاع دعامات رأسية لتأمين الوزن لمسافات أطول. ولكن بغض النظر عن عدد الدعامات أو كيفية تباعدها ، تكون النقطة الأضعف دائمًا في الوسط مباشرةً ، في أبعد نقطة بين كل دعم.

تستخدم الجسور المقوسة بشكل مشهور من قبل الرومان للقنوات والممرات ، وهي تستخدم هيكلًا دائريًا لدفع الوزن من المركز إلى الخارج باتجاه كل طرف. بدلاً من وجود أي نقطة على الجسر تدعم الوزن من تلقاء نفسها ، تدفع الأقواس الوزن بالتساوي إلى الدعامات. حسب التصميم ، لا توجد نقطة في القوس أضعف من أي نقطة أخرى ، حيث يعمل القوس فعليًا على رفع نفسه. يُعلم نموذج توزيع الوزن هذا تصميم الجسر ، حيث تكون النقطة المركزية للجسر رفيعة جدًا مقارنة بأي نقطة أخرى. يكون هذا أكثر وضوحًا في الجسور الدائرية ذات القوس الواحد حيث يكون الوسط هو أعلى وأنحف مكان في الهيكل.

الجسر المقوس أقوى من جسر العارضة ، وذلك ببساطة لأن الشعاع به نقطة ضعف في المركز حيث لا يوجد دعم رأسي بينما تضغط الأقواس على الوزن للخارج باتجاه الدعم. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل جسور العوارض الخشبية مقصورة عادةً على مسافات قصيرة ، نادرًا ما تزيد عن 250 قدمًا على الرغم من أن سلسلة من جسور الحزمة ، تسمى "الامتداد المستمر" ، غالبًا ما تستخدم لتمديد الجسر الطول. في غضون ذلك ، تم استخدام الجسور المقوسة لتغطية مسافات طويلة جدًا ، تصل إلى 800 قدم لقوس واحد. أطول جسر أحادي القوس (اعتبارًا من مايو 2011) ، جسر Chaotianmen في الصين ، يمتد بشكل رئيسي لأكثر من 1800 قدم وإجمالي أكثر من 5700 قدم. أطول جسر ممتد في العالم ، جسر بونشارترين في لويزيانا ، يمتد لأكثر من 24 أميال طويلة ولكن امتدادي الجسر يستخدمان 2243 و 1500 جسر فردي لتغطية ذلك الطول.

في حين يمكن بناء كلا النوعين من الجسور لتقديم دعم قوي عبر مسافات طويلة ، إلا أن الجماليات والمواد والتخليص هي التي تحدث الفرق. يجب استخدام العديد من الدعامات لتمديد جسر شعاع على مسافة طويلة ، كما هو واضح مع جسر بونشارتريان ، تم بناء الجسور ذات العوارض المنخفضة لاستخدام مواد أقل ، مما يجعل من الصعب جدًا على القوارب المرور أسفل كوبري. يمكن للكمية اللازمة من الحزم أن تجعل الجسر قبيحًا. في هذه الأثناء ، يمكن بناء الأقواس أعلى مع عدد أقل من حزم الدعم ، مما يجعل الخلوص تحت الجسر ميزة كبيرة. يمكن للامتداد الكبير للقوس والمنظر الموجود تحته دون عائق أن يجعل الجسور المقوسة مشهدًا رائعًا. ومع ذلك ، فإن وسائل بناء جسر مقوس ، بدءًا من كلا الطرفين والبناء للخارج حتى الاجتماع في المنتصف ، تجعل بنائه أكثر تعقيدًا وتكلفة.