الهبوط التفاضلي (المتفاوت) لأساسات المباني - الأسباب والعلاج

إن هبوط أساسات أو قواعد المباني هي مشكلة يواجهها الناس منذ أن بدأوا البناء لأول مرة. تعتمد قيمة هبوط أساس الهياكل في المقام الأول على وزن الهيكل وخصائص تشوه التربة الحاملة للهيكل. عند تحليل هذه المشكلة، من الضروري التمييز بين مفهوم الهبوط الموحد والهبوط التفاضلي.

ما هو الهبوط التفاضلي للأساسات؟

إن هبوط تربة الأساس عبارة عن إزاحة رأسية لسطح التربة بسبب أحمال التشغيل وأوزان الهياكل في المبنى. أثناء وبعد تشييد المبنى، يعتبر هبوط أساس الهياكل طبيعي ومقبول إلى حد ما. ومع ذلك، تحدث مشكلة محتملة مع الهبوط التفاضلي. الهبوطات التفاضلية المتفاوتة هي هبوط (ترييح) غير متساوي بين مكونات الأساس الواحد (مثل اختلاف قيمة الهبوط من قاعدة لأخرى) ويمكن أن يكون ذلك نتيجة لأسباب عديدة.

ستؤدي الهبوطات التفاضلية للهيكل الواحد إلى حدوث تشققات/شروخ مباشرة. ستكون هذه الشقوق الناتجة عن هذا الهبوط بزاوية ٤٥ درجة. ستتم ملاحظة هذه الأنواع من التشققات بشكل أساسي فوق أو أسفل فتحات الأبواب أو النوافذ. عادة ما يكون هذا الشرخ المرئي أوسع في الأعلى مقارنةً بالأسفل.

ملاحظة: يجب عدم إساءة فهم الشروخ التي يتم ملاحظتها ظاهرة في المباني والتي يكون سببها اختلاف درجات الحرارة على أنها شروخ هبوط أو ترييح.

اقرأ: الشروخ في المباني أنواع ومواقع وأسباب

أنواع هبوط الأساسات

• هبوط موحد متساوي.
• هبوط تفاضلي بدون شروخ ومشاكل.
• هبوط تفاضلي مع شروخ ومشاكل.

اقرأ أكثر عن تصنيف المباني حسب التشوه والهبوط: تصنيف المباني القائمة حسب شدة الضرر والتلف

إن المثال الأكثر شيوعًا للهبوطات التفاضلية المتفاوتة وعواقبها هو برج بيزا المائل، الذي استغرق بناءه قرنين بسبب مشاكل الهبوطات التفاضلية والميل. نظرًا لأن برج بيزا مبني على الأراضي الرطبة، مع التكوين الجيولوجي للتربة التي تتكون من الطين والرمل الناعم، وتتميز بمستوى عالٍ من المياه الجوفية، كانت ظروف بناء هيكل مرتفع أو شاهق صعبة منذ البداية.

السبب الرئيسي للهبوط التفاضلي وميل البرج هو زيادة تشوه وضغط تربة الأساس في المنطقة الواقعة أسفل الجزء الجنوبي من البرج. ومع ذلك، يمكن أن تسبب الهبوطات التفاضلية مشاكل كبيرة أيضًا للهياكل الأخرى المنخفضة الارتفاع، ومن الضروري أن تكون على دراية بالأسباب المحتملة من أجل القضاء عليها أو على الأقل تقليل تأثيرها إلى حدود مقبولة.

أسباب الهبوط التفاضلي (المتفاوت) للأساسات

• تربة ذات خصائص مكونات مختلفة في الاتجاه الأفقي (انضغاطية مختلفة في التربة تحت أجزاء مختلفة من أساسات الهيكل).
• جفاف طبقات سطح التربة.
• قرب الأشجار ذات الجذور الكبيرة.
• تسريبات المواسير، تصريف المجاري الخ.
• الحفريات بالقرب من الهيكل.
• عمق وأبعاد مختلفة لأساسات الهيكل.
• بفعل الاهتزاز.
• اختلاف كبير بين أوزان أو أحمال الهيكل من نقطة إلى أخرى.

كيفية التعرف على احتمال حدوث هبوطات تفاضلية في الأساسات؟

العلامة الأكثر شيوعًا للهبوط التفاضلي (المتفاوت) للأساسات هي ظهور تشققات في الهياكل مائلة بزاوية ٤٥ درجة، عادة حول الفتحات (الأبواب والنوافذ). إذا كان هناك اختلاف في انضغاطية التربة تحت الهيكل، أو إذا كان جزء من الهيكل له قواعد على الصخر وجزء آخر على الطين أو الردم، فإن النتيجة هي تغيير حالة الإجهاد التي تنتقل من الأساسات إلى الهيكل وخلق تشققات في الجدران وعناصر الهيكل.

من المهم أن نلاحظ أن هذه التشققات ليست هي نفسها التشققات على شكل الشبكة، التي لا تشكل تهديدًا على استقرار واتزان الهيكل وتحدث بسبب المحارة السيئة أو المتدهورة. التشققات الرأسية أو الأفقية أو المائلة المتشكلة عند حواف وأركان وزوايا الهياكل تشير عادة إلى احتمال حدوث الهبوط التفاضلي.

طرق منع ومعالجة عواقب الهبوطات التفاضلية للأساس

كيف يمكن تجنب الهبوط التفاضلي؟

• الاستقصاء الجيوتقني المناسب للتربة (فحص تربة الموقع قبل البناء).
• دراسة البيئة المحيطة.
• يجب ألا تكون التربة التي يتم تشييد المبنى عليها ذات طبيعة انتفاشية.
• التربيط بين القواعد. أو استخدام اللبشة.
• معالجة مناسبة للتربة، أي تقوية التربة.
• وضع جميع الأساسات/القواعد على نفس المنسوب.
• تجنب التأسيس في طبقة التربة التي تتعرض لدورات من الجفاف والبلل.
• تقليل المسافة بين الأعمدة.
• توزيع الأحمال بشكل متناسب ومتقارب.
• استخدام الكمرات الساقطة كلما أمكن.
• الاهتمام بتنفيذ الميدة أو السمل.
• مراجعة التصميم جيدا.
• اختيار مقاول حسن السمعة.
• توفير فحص وإشراف دوري هندسي.
• دك تربة التأسيس قبل تنفيذ الأساسات.
• زرع الأشجار بعيدا عن المبنى.
• تنفيذ نظام الصرف والسباكة بإحكام.
• الابتعاد عن البيارات وخزانات الصرف البدائية.
• الالتزام بأحكام وشروط البناء في المنطقة وخاصة عمق التأسيس.
• تخلص من البيارة المفتوحة في أقرب وقت.
• في حالة الحفر أكثر من المنسوب، لا تحاول الردم مرة أخرى بطريقة عشوائية. تعامل مع فارق الحفر أو قم بردم الحفر باستخدام التربة الصالحة (تربة إحلال) وعلى طبقات لا تزيد عن ٢٥ سم مع الدك والتسوية. يجب اختبار طبقات تربة الإحلال.

إذا أصبح من الضروري البناء على تربة ضعيفة، فيجب تمديد أساسات الخوازيق حتى يتم الوصول إلى طبقة صلبة. إذا لزم الأمر، اطلب المساعدة من المهندس لتقييم نتائج تحقيقات التربة لقيمة الهبوط المتوقعة قبل عملية البناء. لهذه القيمة، يجب إجراء معالجات خاصة على التربة قبل بناء الهيكل. هذا سوف يساعد في تقليل الهبوطات التفاضلية.

كيفية التعامل مع الهبوطات التفاضلية؟

فور ملاحظة علامات الهبوط التفاضلي، يوصى باستشارة مهندس إنشائي. سيساعد المهندس في تقييم ما إذا كان سيتم معالجة الضرر أم لا. إذا كان الضرر شديدًا، فيجب دراسة سبب هذا الهبوط من قبل المهندس وشرح الحل لإصلاح هذه المشكلة. تعتبر المعالجة المبكرة لمثل هذه المشاكل مفيدة دائمًا للمبنى. سيساعد العلاج أثناء الحد الأدنى من المشكلات في زيادة عمر خدمة المبنى. هذا سيوقف انتشار هذه الأضرار الصغيرة.

قد تكون عواقب الهبوط التفاضلي المتفاوت في الأساسات كبيرة وتعرض استقرار الهيكل بأكمله للخطر. لذلك، من الضروري القيام بأعمال الاستكشاف والتحقيق الجيوتقني من أجل تحديد إمكانيات الوقاية واختيار الطريقة المثلى لإصلاح أساسات الهياكل والمباني.

أفضل طريقة لمنع الهبوط التفاضلي المحتمل هي القيام بأعمال الاستكشاف والتحقيق المناسبة في الموقع عندما يتم التخطيط لمشروع البناء. من خلال تحليل نتائج هذه الاستقصاءات، يمكن الحصول على حلول مثالية لاختيار أساس الهيكل أو المبنى المناسب وكذلك تقنية تحسين التربة الفعالة.

تعتبر عمليات الاستكشاف والتحقيق الجيوتقني أساسية في معالجة مشاكل الأساسات من أجل العثور على سبب الهبوطات التفاضلية. يتم تحديد الطريقة المثلى لإصلاح أساسات المباني بناءً على السبب المحدد. يمكن تحقيق معالجة الأساسات من خلال تطبيق العديد من التقنيات، الأكثر استخدامًا هي:

• علاج الأساسات من خلال التدعيم الخرساني.
• علاج الأساسات عن طريق حقن التربة jet grouting.
• علاج الأساسات بالخوازيق الدقيقة.
• علاج الأساسات باستخدام حقن جيوبوليمرات قابلة للتمدد.

بالنظر إلى الأسباب المحتملة لهبوط الأساسات التفاضلي وتأثيره على الاستقرار والاتزان الكلي للهياكل والبنايات، من الضروري أخذها في الاعتبار عند تصميم الأساسات للمنشآت المختلفة، من أجل تقليل تأثير الهبوط التفاضلي إلى مستوى مقبول وآمن.