العوامل التي يجب مراعاتها عند تصميم الأساسات
يجب مراعاة العوامل التالية عند تصميم وتحليل الأساسات:
١- عمق التأسيس
يجب أن يتم تأسيس القواعد تحت خط الصقيع، منطقة التغير الكبير في الحجم بسبب تقلبات الرطوبة، التربة السطحية أو المواد العضوية، الخث والوحل والمواد غير المتماسكة مثل مقالب القمامة المهجورة.
اقرأ: كيفية تحديد عمق الأساس أو عمق التأسيس للقواعد Df؟
٢- تأثير طبقات الردم
يتم حفر التربة دائمًا عند تأسيس القواعد للوصول إلى عمق التأسيس المناسب. في حالة القواعد السطحية، يكون حجم الحفر هو حجم القواعد والكمية الضئيلة من الأعمدة المستقرة على القواعد (عندما يتم حفر مواقع القواعد فقط). في الحالات التي يكون فيها بدروم أو قبو، عادةً ما تقع بلاطة أرضية طابق البدروم مباشرة فوق القواعد.
في حالات أخرى، يتم حفر الموقع كاملا من أجل التأسيس، ويتم صب القواعد والأعمدة، ويتم ردم ما تبقى من هذه الحفرة للوصول إلى مستوى الدور الأرضي.
عامة طبقات الردم لها تأثير على قيمة جهد التربة ولا يجب إهمالها، اقرأ الفقرة التالية.
٣- جهد التربة الصافي مقابل الكلي
عندما يعطي مهندس التربة جهد تحمل التربة المسموح به للمصمم الإنشائي، كما هو الحال في كثير من الأحيان، ولكن ما هي دلالة qa أو جهد التربة؟
- هل هو جهد تربة صافي، أي الجهد الإضافي الزائد عن جهد وزن عمود التربة والذي يمكن تحمله بأمان في عمق الأساس؟ (يستخدم في حالة الحفر والردم مره أخرى فوق الأساسات)
- هل هو جهد تربة كلي، أي الجهد الكلي الذي يمكن تحمله في عمق الأساس شاملا جهد وزن عمود التربة؟ يستخدم في حالة البدرومات وما إلى ذلك حيث لا يتم الردم مره أخرى)
جهد التربة الصافي = جهد التربة الكلي - جهد وزن عمود التربة
لذلك يجب تحديد أي منهما المذكور في تقرير فحص التربة والتعامل بناءا على ذلك وحسب طبيعة ونوع الأساسات وهل يوجد بدروم أم لا.
لاحظ أن الجهد الصافي سيعطي مساحة قواعد أكبر، بينما الجهد الكلي سيعطي قواعد أصغر، في حالة ثبات الحمولة في الحالتين.
مثال١:
أعطيت تقرير الفحص به جهد تربة صافي (س)، ولديك بدروم ونوع القواعد عادية ، وحمولة كلية بما فيها وزن القواعد نفسها (و) وبدون الردم ، وعمق حفر (ع).
الصافي = الكلي - جهد وزن عمود التربة
الكلي = س + ع*كثافة التربة
مساحة القواعد = و/الجهد الكلي
يمكن التعويض المباشر : مساحة القواعد = و/س فهو أكثر أمانا ويعطي مساحة قواعد أكبر.
مثال٢:
أعطيت تقرير الفحص به جهد تربة كلي (ص)، وليس لديك بدروم ونوع القواعد عادية ، وحمولة كلية بما فيها وزن القواعد نفسها (و) بدون الردم ، وعمق حفر (ع).
يتوجب عليك حساب الجهد الصافي أولا:
الجهد الصافي = الجهد الكلي (ص) - ع*كثافة التربة
مساحة القواعد = و/الجهد الصافي
هنا لا يمكن التعويض بالجهد الكلي مباشرة إلا إذا تم إضافة حمولة التربة أو الردم إلى الحمولة (و).
أي مساحة القواعد = (و+حمولة التربة) / الجهد الكلي (ص)
لاحظ أن حمولة التربة أو الردم = الحجم (طول *عرض*ارتفاع) * الكثافة
مثال٣:
أعطيت جهد صافي ولا يوجد بدروم، تستخدمه مباشرة.
أعطيت جهد كلي ويوجد بدروم، تستخدمه مباشرة.
في حالة الإختلاف: راجع مثال ١ ، ٢
٤- مشاكل التعرية والتآكل في تربة الأساس
يجب أن تكون ركائز الجسور، والدعامات، وقواعد الجدران الاستنادية، وأساسات الهياكل الأخرى المجاورة أو الموجودة في المياه المتدفقة على عمق بحيث لا تؤدي التعرية أو التقشر إلى تقويض التربة مما يسبب الفشل والانهيار.
٥- الحماية ضد التآكل والصدأ
في مناطق الأرض الملوثة مثل مدافن الصرف الصحي القديمة، أو الشواطئ بالقرب من خطوط تصريف المجاري من المنشآت الصناعية القديمة، أو مناطق المياه الراكدة حيث يتواجد الماء فوق النباتات الميتة، يمكن أن تكون هناك مشاكل تآكل وصدأ مع عناصر الأساسات المعدنية وكذلك مع الخرسانة. عادة ما تكون الخرسانة مقاومة للتآكل. ومع ذلك، إذا كانت الكبريتات موجودة، فقد يكون من الضروري استخدام الخرسانة المقاومة للكبريتات.
٦- تذبذب منسوب المياه الجوفية
تذبذب منسوب المياه الجوفية يؤثر على جهد تربة الأساس ويؤدي إلى حدوث الهبوطات الإضافية لقواعد المبنى مما يؤثر على سلامته.
يجب دراسة تأثير منسوب المياه الجوفية على القواعد واختيار نوع القواعد المناسب.
يؤدي ارتفاع منسوب المياه الجوفية إلى:
- تعويم الهيكل (مما يجعله غير مستقر أو مائل).
- تقليل الضغط الفعال (التسبب في الهبوطات المفرطة).
- رشح المياه في القبو والبدروم إذا كانت جدران البدروم غير معزولة.
٧- التأسيس في تربة الرمل والطمي
يتطلب التأسيس في تربة الرمل والطمي دراسة ما يلي:
- قدرة تحمل التربة المسموح بها.
- تكثيف المكونات السائبة للسيطرة على الهبوط مثل (الدمك).
- وضع القواعد على عمق كاف بحيث تكون التربة أسفل القاعدة محصورة متماسكة. إذا لم يكن الطمي أو الرمل محصورًا، فسيتم هروبه من حدود القاعدة مع حدوث نقص في الكثافة وقدرة التحمل. قد تؤدي الرياح والمياه إلى تآكل الرمال أو الطمي من تحت القاعدة القريبة جدًا من سطح الأرض.
- يمكن أن يكون لرواسب الطمي الجليدية غير الملوثة ارتفاعًا شعريًا كبيرًا بسبب أحجام الجسيمات الصغيرة. في بعض الأحيان يمكن تثبيت هذه الرواسب عن طريق الحفر على عمق 0.6 إلى 1 متر ، يليه وضع حاجز مائي جيوتكستايل. ثم يتم ردم الطمي وضغطه لتوفير أساس مناسب. حاجز مائي أو نوع تصريف آخر قد يكون ضروريًا أيضًا نظرًا لأن المياه المتساقطة للأسفل ستحبس بفعل طبقة جيوتكستايل السفلية.
٨- التأسيس في التربة السائبة الضعيفة وغيرها من أنواع التربة الانهيارية
التربة القابلة للانهيار هي عمومًا رواسب من الطمي بفعل هبوب الرياح، ورمال الكثبان الرملية، والرماد البركاني. عادة ما تكون سائبة ولكنها مستقرة، مع نقاط تلامس مثبتة جيدًا بعامل ربط قابل للذوبان في الماء، بحيث تحت ظروف التحميل والتعرض للمياه يحدث للتربة انهيارًا في تكوينها مع حدوث هبوط كبير.
للتعامل مع هذه التربة اقرأ: التربة الانهيارية وطرق معالجتها الفعالة قبل البناء