الأساسات هي عناصر البنية التحتية التي تنقل حمولة البنية الفوقية للهيكل إلى طبقة / طبقات التربة الحاملة النهائية. عمق الأساس هو معلمة مهمة تؤثر على أداء الهيكل. لا توجد قواعد صارمة أو صيغ مباشرة لتحديد عمق الأساس، ولكن هناك عوامل مهمة يجب مراعاتها قبل تحديد العمق النهائي لتأسيس قواعد المباني.
الاعتبار الأول في اختيار عمق الأساس هو أن الأساس يجب أن ينزل إلى عمق تكون فيه قدرة تحمل التربة كافية لدعم أحمال الأساس دون هبوط مفرط أو فشل القص. يتم تحديد قدرة تحمل التربة والعمق المناسب للتأسيس من تقرير فحص التربة باستخدام الاختبارات في الموقع و / أو المختبر.
اقرأ: ما هي العوامل المؤثرة على قدرة تحمل التربة؟
عادة ما يحتوي تقرير فحص التربة الذي يصدره مهندس جيوتقني على قدرة تحمل التربة في الموقع على أعماق مختلفة. يجب أن يعطي العمق المختار وقدرة التحمل المستخدمة لتصميم الأساس فكرة عن الحد الأدنى لعمق الأساس الذي يجب أن يكون. يظهر مثال نموذجي في الجدول أدناه ؛
من الجدول أعلاه، إذا تم استخدام قدرة تحمل 87 كيلو باسكال لتصميم الأساس، يجب أن يكون الحد الأدنى لعمق الأساس 1000 ملم.
بصرف النظر عن اعتبارات قدرة التحمل، من المهم للغاية أخذ عمق الأساسات بعيدا عن التربة السطحية الرخوة أو المضطربة، أو التربة المعرضة للتآكل بفعل الرياح أو الفيضانات. عندما يتم تأسيس القواعد قريبة جدًا من سطح الأرض، يمكن أن يؤدي التآكل إلى فقدان قدرة التحمل بغض النظر عن مدى قوة الطبقات المقاومة للقص.
عندما يتم استيفاء الشروط المذكورة أعلاه، يجب أن يكون الهدف الرئيسي هو تجنب العمق الكبير جدًا لمنسوب الأساس. اعتمادًا على طبيعة التربة، عندما يتجاوز حفر الموقع 1500 ملم، قد تكون هناك حاجة إلى دعامات لمنع الجوانب من الانهيار. وهذا يمكن أن يسبب الكثير من التعطيل لبناء الأساسات وبالتالي يزيد من تكلفة الأساسات.
حيثما كان ذلك ممكنًا أو قابلاً للتطبيق، يجب إبقاء قاعدة الأساسات الضحلة أو السطحية فوق مستوى المياه الجوفية لتجنب تكاليف التحكم في المياه الجوفية واحتمال عدم استقرار التربة بسبب تسرب المياه إلى قاع الحفريات. وفقًا لـ Tomlinson et al (1989)، من الأكثر اقتصادا اعتماد أساسات عريضة أو لبشة عند قدرة تحمل التربة الضعيفة نسبيًا، أو حتى اعتماد الأساسات الخازوقية، بدلاً من الحفر تحت مستوى المياه الجوفية في الحصى أو الرمل أو الطمي المحتجز للمياه.
بصرف النظر عن اعتبارات قدرة التحمل المسموح بها، من المهم تمديد الأساسات الضحلة في الطين بعيدا عن طبقة التربة التي تخضع لتأثيرات حركة التربة الناتجة عن الانتفاش والانكماش، والغطاء النباتي، وتأثير الصقيع، وتأثيرات أخرى. يجب أيضا مراعاة استقرار الأساسات الضحلة عند تنفيذها على أرض متدرجة أو منحدرة.
يمكن أن يؤثر التحميل المتوقع على الأساسات أيضًا على عمق الأساس. يجب تأسيس الأساسات المعرضة لأحمال جانبية عالية وعزوم الانقلاب على أعماق أكبر حيث يمكن أن يؤدي عمق التأسيس ووزن الردم الإضافي إلى تحسين عامل الأمان ضد الانقلاب والانزلاق.
يمكن استخدام صيغة رانكين لتقدير عمق تأسيس الأساسات الضحلة أو السطحية. ومع ذلك، نادرًا ما يتم استخدام الناتج الذي تم الحصول عليه من الصيغة بسبب افتقارها إلى الأهمية العملية. صيغة أو معادلة رانكين لتحديد عمق الأساس الضحل من خلال؛
Df = (qa/Ƴ) x [(1 – sinØ)/(1 + sinØ)]2
حيث؛
qa = قدرة التحمل المسموح بها
Ƴ = وزن وحدة التربة
Ø = زاوية الاحتكاك الداخلي أو مقاومة القص للتربة
بالنسبة لأساسات القواعد المنفصلة والشريطية، من المعتاد توفير عمق تأسيس لا يقل عن 500 ملم كوقاية ضد تآكل التربة الطفيف، وحفر الحشرات أو الحيوانات، والانتفاش، والحفريات المحلية الصغيرة وزراعة التربة. من المهم ملاحظة أن هذا الحد الأدنى من العمق غير مناسب للأساسات على الطين القابل للتقلص حيث قد يتسبب انتفاخ التربة وانكماشها بسبب تغيرات الرطوبة الموسمية في حركات ملموسة للأساسات.
يعتبر العمق من 900 ملم إلى 1000 ملم بمثابة الحد الأدنى الذي تحدث فيه بعض الحركة الموسمية ولكن من غير المحتمل أن يكون بالحجم الكافي للتسبب في تلف البنية الفوقية أو التشطيبات العادية للمبنى.
بالنسبة لمعظم الدوبلكس والمنازل التي تم تشييدها في مصر والخليج حيث تكون قدرة تحمل التربة أكبر من 100 كيلو نيوتن / م 2 في الأعماق الضحلة ، يكون عمق 900 ملم إلى 1200 ملم مناسبًا عادة لتأسيس القواعد المنفصلة.