تصميم جسر جملوني – القوى في الأعضاء وأول انهيار

ماذا تعرض

الجملون هيكل من أعضاء مستقيمة موصولة بمفاصل على شكل مثلثات، فيحافظ على شكله تحت الحمل. عندما تؤثر الأحمال في العقد فقط يحمل كل عضو قوة محورية خالصة، شدًّا أو ضغطًا، تُحسب بتطبيق اتزان القوى (ΣFx = 0، ΣFy = 0) عند كل عقدة بعد حساب ردود أفعال الركائز. والإجهاد في العضو σ = F/A، لذا تخفضه زيادة مساحة المقطع. وقد تنبعج الأعضاء النحيلة المعرضة للضغط، لذا لا يسمح لها النموذج إلا بنصف إجهاد الشد. وتختلف جملونات وارن وبرات وهاو في ترتيب أقطارها، فيتغير بذلك أي الأعضاء يتعرض للشد.

طريقة الاستخدام

اختر «نوع الجملون» و«مادة الأعضاء»، ثم اضغط عقدة من الوتر السفلي أو حرّك «موضع الحمل على طول البحر»، ولاحظ كيف تتغير أعضاء الشد الحمراء وأعضاء الضغط الزرقاء. اقرأ أي عضو هو الأكثر حرجًا وما النسبة المستخدمة من إجهاده المسموح به. اضغط «تحميل متدرج» لإيجاد الحمل الذي ينهار عنده أول عضو، ثم غيّر «مساحة مقطع كل عضو» أو المادة وكرّر زيادة الحمل. استخدم «تغيير نوع الجملون» لمقارنة الأقطار.

المعاملات القابلة للتغيير

• نوع الجملون جملون وارن (أقطار متعرجة), جملون برات (أقطار نحو المنتصف), جملون هاو (أقطار نحو الطرفين)
• مادة الأعضاء خشب ([σ] = 40 MPa), ألومنيوم ([σ] = 200 MPa), فولاذ ([σ] = 400 MPa)
• الحمل على الجسر 1–60 kN
• مساحة مقطع كل عضو 50–800 mm²
• موضع الحمل على طول البحر 0–100 %

أسئلة للاستكشاف

1. هل يكون انهيار الجسر أرجح عندما يكون الحمل في منتصف البحر أم قرب ركيزة، وأي عضو ينهار أولًا؟
2. تحت الحمل نفسه، أي الأقطار يتعرض للشد في جملون برات، وأيها في جملون هاو؟
3. كيف تغيّر مضاعفة مساحة مقطع كل عضو الحمل الذي ينهار عنده الجملون؟