الأساسات الخرسانية، انواعها واستخداماتها
الأساسات هو أدنى جزء من المبنى أو البنية التحتية التي هي على اتصال مباشر مع التربة والتي تنقل الأحمال من الهيكل الانشائي إلى التربة بأمان. بشكل عام ، يمكن تصنيف الاساسات إلى قسمين ، هما:
- الأساسات الضحلة shallow foundation
- الأساسات العميقة deep foundation
تقوم الاساسات الضحلة بتحويل الحمل إلى طبقة التربة الحاملة الموجودة في عمق ضحل (قريب من سطح الارض). بينما تقوم الاساسات العميقة بنقل الحمولة إلى عمق أكبر تحت سطح الأرض. فمثلا في حال ان المبنى شاهق مثل ناطحة سحاب أو مبنى شُيد على تربة ضعيفة جدًا يتطلب أساسًا عميقًا، الاوتاد Piles. وكذلك إذا كان المبنى الذي تم تشييده سيتم زيادة ارتفاعه في المستقبل ، فيجب استخدام أساس عميق. ويتم حفر التربة للوصول الى منسوب تأسيس مناسب بعد الحصول على طبقة التربة الصلبة والقادرة على تحمل الاحمال المنقولة إليها من المنشأة.
انواع الاساسات الضحلة shallow foundation
القاعدة المنفصلة ( الاساس المنفرد) Isolated Footing
وهي القاعدة التي تحمل عمود واحد ويمكن ان تكون مربعة او مستطيلة بحسب قطاع العمود المحمول عليها، ويكون لها طبقة تسليح سفلي في الاتجاهين
القاعدة المشتركة Combined Footing
وهي قاعدة مشتركة تحمل عمودين نتيجة لتداخل قواعدهما المنفردة وبالتالي تم عمل قاعدة واحدة ويمكن ان تكون مستطيل او شبه منحرف
قاعدة الجار مع شداد Strap beam in Footing
وهي قاعدة مشتركة او قاعدة منفصلة مرتبطة مع قاعدة مجاورة باستخدام شداد (كمرة ذات قطاع جاسئ) لانها في طرف ارض المشروع ولا يمكن عمل امتداد لها من ناحية الجار ولذلك يكون العمود فيها غير متموضع في المركز، وعليه يتم ربطها بأقرب قاعدة لمقاومة الانقلاب
قاعدة شريطية Strip Foundation
وهي القاعدة المستمرة تحت جدار ساند او قاعدة سور وتكون عبارة عن رفرفة يمين ويسار الجدار من بدايته وحتى النهاية
اللبشة (الحصيرة) Raft (Mat) Foundation
وهي عبارة عن قاعدة على هيئة بلاطة خرسانية سميكة على كامل مساحة المشروع، وقد تكون فقط في جزء منه بحيث تضم مجموعة من الاعمدة ذات الاحمال العالية والتي حصل عندها تداخل كبير للقواعد المنفصلة وبالتالي تم دمجها معا في قاعدة شاملة وهي اللبشة
انواع الاساسات العميقة deep foundation
الاوتاد Pile Foundations
هذا النوع من الاساسات هو المستخدم في حالة ضعف تربة التأسيس او زيادة الاحمال من المبنى، مثل مباني عالية الارتفاع او ناطحات السحاب، وهي عبارة عن اعمدة ضخمة يتم صبها في باطن الارض او صبها مسبقا ثم غرزها في موقع التأسيس وبعدها يتم صب قاعدة اعلاها تسمى Pile Cap وعليها يستند اعمدة المبنى، ولها انواع عديدة حسب الاستخدام
القيسونات caissons
هي احد نواع الأساسات العميقة وهي عبارة عن حجرة منيعة ضد الماء قد تكون إسطوانية أو صندوقية وتصنع من الخرسانة المسلحة أو الحديد. و هي تصنع خارج موقع العمل و تثبت في مكانها بالتغويص والحفر تحت الماء.
اختيار نوع الاساس المناسب للمنشأة
بداية يستطيع المهندس الانشائي المصمم - اعتمادا على تقرير التربة من مهندس التربة - ان يختار نوعية الاساسات المناسبة للمنشأة وذلك بحسب الاحمال الناتجة عن النظام الانشائي، بالاضافة الى ظروف المشروع نفسها
هناك طريقة لتحديد نوعية الاساسات بشكل اولي ثم بعدها يتم عمل الحسابات التفصيلية لإختيار النظام الاكثر كفاءة وتوفيرا للتكاليف
تعتمد الطريقة على حساب كمية الاحمال التشغيلية (غير المصعدة Working loads) للمنشأة كاملة
بحيث يتم قسمة الاحمال كاملة على اجهاد التربة ومقارنة المساحة المطلوبة مع مساحة ارض المشروع
في حال كانت النتيجة
المساحة المطلوبة < 75% من مساحة الارض فإن القواعد المنفصلة (او المشتركة في حال حاجتها) هو النظام الملاءم
المساحة المطلوبة > 75% من مساحة الارض فيتم استخدام لبشة حتى تغطية مساحة المبنى كاملا
وفي حال زادت المساحة المطلوبة للاساسات عن مساحة الارض، حينها يلجأ المهندس لاستخدام الاوتاد حسب الحاجة فقط وليس كافة المشروع
بعد هذه الخطوة الاسترشادية الاولى، يقوم المهندس الانشائي بالتأكد من الفرضيات الصحيحة للتصميم الهيكل الخرساني للمنشأة للوصول الى النتيجة النهائية للقطاعات والاحمال الناتجة من التصميم، بعدها يبدأ بحساب مساحات القواعد حسب الاحمال واجهاد التربة المسموح به من تقرير التربة لموقع المشروع
- قد يحدث تداخل قاعدتي عمودين فيتم عملها قاعدة مشتركة
- يمكن حدوث تداخل اكثر من عمود ويتم عمل لبشة للاعمدة المتداخلة
- يمكن ان يوجد خزان ارضي فيتم عمل لبشة للخزان والاعمدة التي تقع ضمن حدوده
- يمكن ان يكون المشروع بإرتفاعات متفاوتة فينتج احمال مختلفة قد تتطلب عمل اكثر من نظام اساسات في نفس المشروع وهذا يجب ان يؤخذ بالاعتبار لتقليل التكاليف
