ما هو الأساس؟

الأساس هو الجزء الأدنى والأهم في نفس الوقت من المبنى ، وهو على اتصال مباشر بالتربة وينقل الأحمال من الهيكل إلى التربة. بشكل عام ، يمكن تصنيف الأساسات إلى فئتين ، بما في ذلك الأساسات الضحلة والعميقة. ستنقل الأساس الضحل الحمل إلى طبقة ضحلة من التربة ، وسوف ينقل الأساس العميق الحمل إلى أعمق جزء من التربة. ابق معنا لمعرفة المزيد عن المؤسسة .

أهمية الأساس في المبنى

تدعم الأساسات الهياكل وتنقل حمولتها إلى طبقات التربة أو الصخور التي تتمتع بقدرة تحمل كافية وخصائص استقرار مناسبة لدعمها .

لبناء الأساس ، من الضروري الوصول إلى مستوى ثابت من التربة. لهذا ، يجب حفر الأرض وتأكيد صلابة التربة عن طريق إجراء الاختبارات. ثم ، عن طريق تشكيل ووضع التعزيزات الطولية والعرضية ، يتم عمل خرسانة الأساس .

بعد تصلب الخرسانة بعد التأسيس وبدء معالجة الخرسانة ، يمكن أن تبدأ عملية البناء بعد أيام قليلة. في الماضي ، كان يتم استخدام الطوب والحجارة والملاط بدلاً من الخرسانة. يعتمد نوع مواد بناء الأساس على الأحمال الواردة ونوع التربة تحت الهيكل .

في تصميم الأساس ، يجب أن تكون هناك تأثيرات مختلفة للبناء على البيئة. على سبيل المثال ، قد تؤدي أعمال الحفر والتركيب للأساسات العميقة إلى اضطراب غير مرغوب فيه في التربة وأساس الهيكل المحيط. يمكن أن تشكل هذه العناصر أحيانًا خطرًا على المباني المجاورة. يجب دراسة هذه التأثيرات قبل عمل التأسيس .

تم تصميم أساس كل هيكل بطريقة يمكن أن تشمل ما يلي :

• يجب ألا تتعرض التربة الموجودة أسفل هيكل الأساس لفشل القص .
• يجب أن تكون تسوية المبنى عند تطبيق عبء الخدمة ضمن الحد المسموح به .
• يمكن اعتبار قوة الضغط المسموح بها بمثابة الضغط الذي يمكن أن تتحمله التربة دون فشل .

الغرض من تنفيذ الأساس

تستخدم الأساسات للأغراض التالية :

• الأساس هو السبب الرئيسي لاستقرار أي هيكل. الأساس الأقوى يخلق بنية أكثر استقرارًا .
• يوفر التصميم المناسب وبناء الأساسات سطحًا مناسبًا لتطوير البنية التحتية على أساس متين .
• الأساس يمنع الحركات الجانبية للتربة .
• يمكن للأساس المناسب توزيع الحمل بالتساوي. سيساعد هذا الانتقال السلس على منع الحركة غير المتكافئة للمبنى. التسوية التفاضلية هي تأثير بناء غير مرغوب فيه يجب أن يأخذها مهندس المحاسبة في الاعتبار .
• يتم استخدام الأساس لتوزيع الحمل بالكامل من الهيكل على مساحة كبيرة ثم إلى التربة الأساسية. يجب أن تكون هذه الحمولة المنقولة إلى التربة في حدود التسامح المسموح به للتربة .

يمكن أن تشمل الوظائف الرئيسية للمؤسسة ما يلي :

• يوفر الاستقرار الجانبي الشامل للهيكل .
• تعمل المؤسسة على توفير سطح لبناء البنية التحتية .
• يتم توزيع الحمل بالتساوي .
• يتم تقليل شدة الحمل لتتماشى مع قدرة تحمل التربة الآمنة .
• يقاوم حركة التربة ويحافظ على المبنى قائمًا .
• يتم حل الجوب (بسبب مرور تدفق المياه) والمشاكل المتعلقة برطوبة التربة إلى حد ما عن طريق بناء الأساس .

الأنواع الرئيسية للمؤسسة

في عالم الهندسة الإنشائية ، هناك فئتان شائعتان لتصميم الأساسات في المباني ، وهما :

مؤسسة ضحلة

كما يوحي الاسم ، فإن هذه الأسس لها عمق ضئيل. نسبة العمق إلى العرض تساوي أو تقل عن 1. إنها أكثر فعالية من حيث التكلفة من الأساسات العميقة لأن حجم الحفر الصغير مطلوب لأن الأساسات الضحلة عادة ما توضع في طبقات صلبة قريبة من سطح الأرض .

كريم أساس عميق

عندما يكون من الضروري الوصول إلى تربة صلبة ، فإن الأساس العميق ضروري. تُستخدم هذه الأساسات عادةً في المناطق ذات القدرة على تحمل التربة غير الكافية أو المنخفضة ، ومستويات المياه المرتفعة ، ومستوطنات التربة المرتفعة ، والمناطق ذات التربة الطبيعية اللينة من الناحية الفنية. أكثر أنواع الأساسات العميقة شيوعًا هي تلك التي بها ركائز. تستخدم الأكوام عادة للوصول إلى طبقات التربة الصلبة .

أنواع الأساسات الضحلة

أدناه نشير إلى مقدمة الأسس الضحلة :

قدم معزول (Isolated Footing)

الأساس الفردي هو النوع الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا من كريم الأساس. عادة ما تكون مصنوعة من الخرسانة على شكل مربع أو مستطيل أو حتى هيكل دائري ويتم بناؤها لكل عمود. يعتبر هذا الأساس اختيارًا مثاليًا للهياكل الخفيفة مثل المباني السكنية الصغيرة ذات الطوابق القليلة ولا يوجد بها خطر الزلازل .

قاعدة مشتركة (Combined Footing)

يستخدم الأساس المركب لدعم أكثر من عمود واحد. هذا ينطبق عندما تكون الأعمدة قريبة من بعضها البعض. في تصميم الأساس المركب ، من المهم أن يتزامن مركز الأساسات مع الحملتين المشتركتين لكل أساس. بهذه الطريقة ، ينتشر ضغط تحمل التربة الموجودة أسفل الأساس بشكل موحد لمنع تسوية التربة غير المستوية .

حزام موطئ قدم (Strap Footing)

يتكون هذا الأساس من أساسين منفصلين ومتحدة المركز متصلين بواسطة لوح خشبي. هذا الأساس مناسب عندما تكون المسافة بين الأعمدة كبيرة أو عندما يتم تطبيق حمل العمود خارج المحور على الأساس. يجب أن تكون الشيناج على شكل شعاع مستطيل يقع بين عمودين. عادةً ما يكون عرض القناة مساويًا لعرض أكبر عمود زائد 100 مم ، ويتم تحديد عمق القناة وفقًا لأقصى لحظة للانحناء .

قدم حزام (Strap Footing)

يدعم عادة أعمدة البناء في اتجاهين (X و Y) . يمكن استخدامه أيضًا في الحالات التي يتم فيها وضع عدة أعمدة على طول بعضها البعض ولها مسافة صغيرة جدًا عن بعضها البعض. تعد مؤسسة Strip حاليًا أكثر أنواع الأساسات شيوعًا في تشييد المباني الحضرية التقليدية. يتم تصميم أسس الشريط والأسس الأخرى باستخدام برنامج SAFE .

مؤسسة مات (Mat Foundation)

الأساس العريض أو نصف القطر العام هو أساس سميك يستخدم لدعم وزن الهيكل بالكامل. يستخدم هذا النوع من الأساس في الحالات التي يكون فيها حمل العمود ثقيلًا جدًا وعندما تكون قدرة تحمل التربة منخفضة جدًا. يمكن استخدام الأساس العريض للمباني الشاهقة أو الهياكل الحساسة ، بشرط أن يتحمل ضغط تحمل التربة ضغط التحمل الناجم عن الحمل الكلي للهيكل .

أنواع الأساسات العميقة

الأساسات العميقة تنقسم إلى الأنواع التالية :

 مدفوعة بايل(Driven Pile)

يتم دفع الركائز المدفوعة إلى الأرض باستخدام اهتزاز المطرقة أو الآلات الخاصة. وهي تتكون من أكوام خرسانية سابقة التجهيز وأكوام فولاذية (H-Beam) أو أكوام فولاذية أنبوبية بسعة 800 إلى ثلاثة آلاف كيلو طن. على الرغم من أن هذه الأنواع من الشموع رخيصة وسهلة التركيب ، إلا أن تنفيذها يتطلب دقة عالية من حيث الأمان. عند استخدام هذه الكومة ، فإن التحكم في الضوضاء والاهتزاز يمثل أيضًا تحديًا ولا يوصى به للتربة ذات الألواح الصلبة بشكل طبيعي .

ميني بايل (Mini Pile)

الركائز الصغيرة هي أكوام محفورة ذات قطر أصغر تُستخدم في الأماكن الضيقة ولها وصول ضعيف يمكنها تحمل الأحمال التي تصل إلى 1000 كيلو نيوتن. ويتكون قطرها عادة من 0.3 متر وتستخدم منصات أصغر يبلغ ارتفاعها عادة أقل من مترين .

كومة بالملل (Bored Pile)

ربما يكون أكثر أنواع الأساسات العميقة شيوعًا في البناء هو استخدام الركائز في الموقع. يتم استخدام الحفر المسبق وفقًا لموقع الركيزة. إن نظام الغلاف والبنتونايت ضروريان لتثبيت البئر. تعتبر الركائز في الموقع خيارًا لا يرقى إليه الشك للمباني الشاهقة والمشاريع الحساسة .

متطلبات بناء الأساس

يجب أن يتم تصميم وبناء الأساس عالي الأداء وفقًا لبعض المتطلبات الأساسية على النحو التالي :

• يتم تصميم وبناء الأساس بطريقة تضمن المتانة وتحويل الحمولة الميتة والأحمال المفروضة على التربة. يجب أن يتم هذا النقل دون أي تسوية ، مما قد يؤدي إلى مشاكل استقرار الهيكل .
• من خلال وجود أساس صلب للقدم ، يمكن تجنب العديد من المستوطنات. تكون هذه الحالات أكثر وضوحًا في المناطق ذات أحمال الخدمة غير المنتظمة بطبيعتها .
• بناءً على التربة والمنطقة ، يوصى بإنشاء أساس أعمق بحيث يمكنه منع أي نوع من الضرر على المدى الطويل. تحدث هذه المشكلات بشكل أساسي بسبب الانكماش والتورم الناجم عن تغيرات درجة الحرارة .
• يجب أن يكون موقع الأساس في منطقة لن تتأثر بأعمال البناء الثقيلة في المستقبل .

ما هو تصميم المؤسسة؟

تصميم الأساس هو إنشاء خطة بناء لإنشاء أساس متين للمبنى. هذه الوظيفة عالية التخصص وعادة ما يؤديها مهندس إنشائي. الأساس عبارة عن هيكل يوضع على الأرض ويدعم بقية المبنى. لذلك ، يجب أن يشمل تصميم الأساس دراسة مستفيضة للأرض تحت الأساس بالإضافة إلى تصميم ومواد الأساس. في تصميم الأساس ، يجب مراعاة النقاط التالية :

عمق الأساس:

هناك أنواع مختلفة من أسس البناء. باستثناء أساسات بلاطة على السطح يتم صبها على مستوى الأرض ، يمكن تركيب معظم الأساسات على أعماق مختلفة. يمكن أن يعتمد العمق المطلوب لكل أساس على عوامل مختلفة :

• قدرة تحمل التربة : يحدد هذا المهم مقدار الحمولة (الوزن أو القوة) التي يجب أن تتحملها التربة الحالية .
• نوع التربة : الأنواع المختلفة من التربة لها خصائص مختلفة يمكن أن تؤثر على ملاءمتها لدعم الأساس .
• عمق التجميد : يُعرف العمق الذي تتجمد فيه التربة في أبرد وقت من السنة بعمق التجمد أو خط الصقيع. غالبًا ما يستخدم هذا لتحديد الحد الأدنى للعمق للعديد من أنواع الأساسات .
• منسوب المياه الجوفية : يمكن لجدول المياه الجوفية أن يحد من عمق الأساس وكذلك نوع الأساس الذي يمكن استخدامه. عادة ما يتم تضمين ارتفاع المياه الجوفية في دراسة التربة .
• أدنى عمق : بغض النظر عن العوامل الأخرى ، فإن الحد الأدنى لعمق الأساس عادة لا يقل عن 75 سم .

مواد بناء الأساس

عادة ما تكون الأساسات مصنوعة من الحجر والطوب والخرسانة. تتمتع مواد البناء بقوة ضغط عالية وهي أكثر مقاومة للرطوبة وتلف التربة من الخشب والمعدن. عادةً ما يمتد الأساس المصنوع من الحجر أو الطوب فوق مستوى الأرض لحماية مواد البناء الأخرى من الرطوبة والآثار الضارة الأخرى للتلامس مع الأرض .

عادة ما يتم تقوية هذه الأساسات بالتعزيز. غالبًا ما يستخدم المقاولون الأسمنت الهيدروليكي لإغلاق الأنابيب. في غضون ذلك ، فإن أهم مادة لبناء الأساس هي الخرسانة المسلحة يكون. يستخدم هذا النوع من المواد الآن في معظم المشاريع بمقاييس مختلفة وهو ضروري بشكل خاص في المناطق المعرضة للزلازل ذات التربة الضعيفة .

نقل حمولة الأساس

يجب تصميم الأساسات لنقل الأحمال التي يفرضها المبنى بشكل موحد على التربة. هذه الأحمال هي مجموع الحمولة الميتة والحمل الحي والأحمال الجانبية. يجب ألا تزيد سعة التحميل الصافية التي يتم إدخالها في التربة عن قدرة تحمل التربة .

في تصميم الأساس ، يجب أيضًا مراعاة استقرار المبنى لضمان التحكم في جميع الحركات الجانبية للمبنى لمنع تلف الهيكل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب دراسة تصميم الأساس العام وخصائص الأرض لتحديد وتنفيذ الاستراتيجيات الهيكلية المحتملة .

خاتمة

يحتاج المبنى إلى أساس لنقل الحمل من أعلى نقطة إلى أدنى جزء. هناك مجموعة واسعة من أنواع الأساسات التي يجب اختيارها بناءً على كمية الأحمال وظروف الأرض والتربة ووجود المياه الجوفية وتوافر المساحات والحساسية للضوضاء والاهتزاز وغيرها من القضايا. على أي حال ، يجب تصميم الأساس وفقًا لاحتياجات المشروع وظروف التربة .