معايير اختيار الأساسات للمباني

كيف تختار نوع القواعد المناسبة لكل مبنى:

أولاً: الأحمال من الهيكل

- حالات التحميل القادمة من الهيكل هي أحد العوامل التي تتحكم في اختيار نوع الأساسات.

- تتأثر بنوع المبنى ونوع مواد البناء والعوامل البيئية وقابلية حدوث الزلازل.

- يؤثر اختيار المواد مثل الطوب والحجر والصلب والخرسانة للبناء على اختيار نوع الأساس.

- حساب هبوط الأساسات هو عامل آخر يرتبط بأحمال الهيكل ويؤثر على اختيار الأساس.

ثانياً: قدرة تحمل التربة

- تعد قدرة تحمل التربة واحدة من أهم المعايير التي تؤثر على اختيار النوع المناسب من الأساس.

- يمكن اتخاذ القرار سواء كان أساس ضحل أو عميق بناءً على قدرة تحمل التربة.

- تكون قدرة التحمل المسموح بها التي لا تقل عن 100 كيلو نيوتن / م2 أو أكثر مناسبة لأنواع الأساسات الضحلة السطحية حتى 4 طوابق، ومع ذلك فإن الهياكل الأكثر ارتفاعاً يتم اختيار أساسات اللبشة بشرط ألا يتم تجاوز معامل رد فعل طبقات التربة المتأثرة بالأحمال عند التصميم.

ثالثاً: نوع التربة

هناك أنواع مختلفة من التربة مثل التربة الرملية والتربة الرخوة السائبة والتربة الطينية والتربة المتمددة، تتحكم خصائص التربة ولا سيما قدرة التحمل على وجه التحديد إلى حد بعيد في اختيار الأساس.

بالنسبة للتربة ذات القدرة المنخفضة على التحمل، يتم اختيار أساس أقوى ومناسب مقارنة بالحالة التي تكون فيها التربة ذات قدرة تحمل قوية (قدرة التحمل هي قدرة التربة على دعم الأحمال الهيكلية بأمان دون أن تعاني فشل القص والهبوط الغير مسموح به).

رابعاً: توفر يد عاملة ماهرة

يجب أن يتم اختيار نوع الأساسات مع الأخذ في الإعتبار سهولة تنفيذها في الموقع، حيث يتطلب تنفيذ بعض أنواع الأساسات عمالة ماهرة ومستويات عالية من الحرفية.

خامساً: منسوب المياه الجوفية

المياه الجوفية هي معيار آخر مهم يؤثر على اختيار نوع الأساسات، لا ينبغي وضع الأساس على التربة التي تخضع للتمدد والإنكماش بسبب تقلبات المياه الجوفية، لذا يجب أن يتم البناء على تربة جافة تماماً أو على تربة رطبة تماماً.

إذا كان منسوب المياه الجوفية منخفض عن منسوب التأسيس، فيجب اختيار قاعدة ضحلة مثلاً لقواعد المنفصلة أو المشتركة، أما في حالة كان منسوب المياه الجوفية مرتفع  يجب اختيار أساسات اللبشة.

وهذا من أجل مقاومة ضغط الرفع ومواجهة التأثير الناجم عن الماء لتجنب أي عزوم انقلاب في المرحلة المبكرة من البناء، إذا كان هذا الخيار لا يمكن تنفيذه فيجب اختيار الأسس العميقة مثل الخوازيق الدقيقة أو خوازيق الحفر لتوفير مقاومة ضد قوى الرفع.

سادساً: الهياكل المجاورة / المسطحات المائية / المنحدرات

- هي عوامل يجب مراعاتها عند اختيار نوع الأساسات، وعندما يكون أساس الهيكل المجاور قريباً جداً من أساسات المبنى الجديد، فقد يؤثر ذلك على الإختيار وسلامة الهيكل المجاور.

- إذا كانت أساسات الهيكل المجاور قريبة جداً من الأساس المستهدف تنفيذه، فقد يؤثر على اختيار نوع الأساسات وطريقة الحفر وما إلى ذلك، لأن سلامة الهيكل المجاور لها أهمية قصوى فإن اختيار نوع الأساس المناسب سيكون أكثر تحدياً (إذا كان المبنى المجاور هو مبنى قديم أو ضعيف).

- يجب أن تؤخذ في الحسبان عوامل مثل القرب من النهر أو البحيرة أو الصرف الطبيعي أو المنطقة المجاورة للمنحدرات، عادة ما تكون أساسات القواعد المسلحة المنفصلة تحت الركائز مفضلة للمباني على المنحدرات  فيجب عدم تشييد المباني السكنية على منحدرات أكثر حدة من 25 درجة.

سابعاً: الكوارث الطبيعية والطقس الحاد

إذاكان للمنطقة تاريخ من الكوارث الطبيعية الشديدة أو الطقس الحاد، فيجب أخذ في الإعتبار، فيجب استخدام السجل أو البيانات السابقة للكوارث الطبيعية والطقس الحاد كقاعدة لإختيار نوع الأساس.

ثامناً: التصميم الإقتصادي

عندما يكون هناك عدد من خيارات الأساسات الممكنة لموقع المشروع المحدد، فقد يؤثر العامل الإقتصادي على اختيار النوع المناسب، ومع ذلك لا ينبغي أن يؤثر اختيار الأساس الإقتصادي على سلامة المباني وقوتها ومتانتها واستخدامها.

‍

‍المتطلبات الأساسية لتنفيذ أساسات جيدة للهياكل

فيما يلي المتطلبات الأساسية للأساسات الجيدة:

- موقع الأساسات

- اتزان واستقرار الأساسات

- ديمومةومتانة الأساسات

- هبوط الأساسات

1. موقع ومكان الأساسات

يجب أن يتم وضع وتحديد مكان الأساسات بحيث يمكنها مقاومة أي تأثير غير متوقع من المحتمل أن يظهر في المستقبل على الهيكل، بالإضافة إلى الإلتزام بعمق الحفر والتأسيس المذكور في تقرير فحص تربة المشروع، فلذلك يجب توخي الحذر خلال تصميم تخطيط الأساسات.

2. استقرار واتزان الأساسات

يعد الإستقرار أو الإتزان الهيكلي لأساسات المباني مطلباً أساسياً للغاية لبناء أساس جيد، يجب أن يكون الأساس مستقراً وآمناً لمقاومة أي هبوط، الأساسات الجيدة يجب أن تكون صلبة لتحمل الحمولات المتراكبة التي قد يتم توزيعها بشكل غير متساو.

3. متانة الأساسات

يجب أن يتم تصميم وبناء الأساسات بطريقة تجعلها متينة ومقاومة للحمل الثقيل للهيكل بالإضافة إلى تطبيق الحماية المناسبة لهذه الأساسات ضد التأثيرات الخارجية مثل تربة التأسيس والردم والمياه الجوفية والأمطار وما إلى ذلك.

4. هبوط الأساسات

يعتمد هبوط أساسات المبنى على قدرة تحمل التربة، يجب أن تكون التربة التي سيتم إنشاء الأساسات فوقها أكثر صلابة ومضغوطة أو مدموكة لتجنب هبوط الأساسات، يجب بناء الأساسات بحيث لا تهبط تحت الحمل الثقيل المتراكب بما يزيد عن القيم المسموح بها في أكواد البناء.

*لابد لوضع أي منشأ على الأرض بطريقة آمنة أن نختار النوع المناسب من الأساسات بحيث نمنحه الإستقرار والإستمرار أطول مدة ممكنة في حالة استخدامه الإستخدام العادي أو حتى في ظروف الهزات الأرضية (الزلازل) مما يحافظ على حياة قاطنيه.

أنواع الأساسات:

تنقسم الأساسات بصفة عامة إلى نوعين:

أ-الأساسات السطحية.

ب-الأساسات العميقة.

أولاً :الأساسات السطحية:

هي الأساسات التي تكون فيها طبقة التربة الصالحة للتأسيس قريبة من سطح الأرض وتتحمل أحمال المبنى المطلوب إنشاؤه عليها.

أنواع الأساسات السطحية:

1. أساسات شريطية (مستمرة).
2. قواعد منفصلة.
3. قواعد مشتركة.
4.أساسات لبشة (حصيرة).
5.أساسات الأعمدة سابقة التجهيز.

وفيما يلي شرح مبسط لكل نوع من هذه الأنواع:

1. الأساسات الشريطية (المستمرة):

هي أساسات ممتدة أسفل جدران المبنى بالكامل.

استخدامات الأساسات الشريطية:

– في حالة تقارب الأعمدة في المنشأ الهيكلي حيث يتم عمل أساس شريطي تحت كل صف من صفوف الأعمدة.
– في حالة مباني الحوائط الحاملة حيث تنتقل أحمال المبنى إلى حوائط الدور الأرضي الذي نضع أسفلها الأساس الشريطي لنقل هذه الأحمال إلى التربة وذلك سواء كانت الجدران المبنية من الطوب ليس لها استمرارية للأساسات فقط الجدران المسلحة يرتبط تسليحها بتسليح الأساس.

2.القواعد المنفصلة:

هي قواعد يتم عملها أسفل كل عمود من أعمدة المبنى.

استخدامات القواعد المنفصلة:

– يستخدم هذا النوع من الأساسات أسفل الأعمدة في المباني الهيكلية وذلك عندما تكون الأعمدة متباعدة عن بعضها.
– تقوم كل قاعدة بنقل الحمل (المنقول إليها من العمود المرتكز فوقها) إلى الأرض.
– يَجِبُ ألاّ يكون العمود في منتصف القاعدة فهنالك العديد من الأساسات التي تكون الأعمدة متمركزة على طرف مثل أساس رجل البطة.
– يتم ربط القواعد المنفصلة مع بعضها بواسطة الميدات ( إما في نفس منسوب القواعد أو على ارتفاع محدد منها) بتوقف ذلك على عمق التأسيس.

3.القواعد المشتركة:

هي قواعد يتم عملها أسفل كل عمودين أو أكثر من أعمدة المبنى.

استخدامات القواعد المشتركة:

1- في حالة تقارب بعض أعمدة المبنى عندما تتركز أحمال المبنى في منطقة معينة، في هذه الحالة يفضل عمل قاعدة مشتركة بمساحة كبيرة تضم عمودين أو أكثر مما يقلل الإجهادات على التربة.
2- في حالة وجود أعمدة جار حيث لا يمكن وضع عمود الجار في منتصف قاعدته وبذلك تكون الأحمال مركزة عند طرف القاعدة، وهذا يؤدي إلى توزيع الأحمال على الأرض توزيعاً غير منتظماً فنلجأ إلى عمل قاعدة مشتركة تضم عمود الجار وأقرب عمود له للمساعدة في توزيع الأحمال على التربة توزيعاً منتظماً.

4.أساسات اللبشة (الحصيرة):

هو نوع من الأساسات يوضع على كامل مسطح الأرض أسفل المبنى، ويكون بمثابة قاعدة واحدة يرتكز عليها المبنى.

استخدامات أساسات اللبشة (الحصيرة):

يستخدم هذا النوع في حالة وجود نوعية ضعيفة من التربة لا تتحمل الأحمال المنقولة إليها من المباني ذات الإرتفاعات العالية وإذا استخدمنا القواعد المنفصلة فنلجأ إلى عمل أساس لبشة حيث نستغل قدرة تحمل التربة (أسفل المبنى بِرُمَّته) في حمل المبنى.

أنواع أساسات اللبشة:

1. لبشة من الخرسانة العادية ذات سمك كبير توضع عليها قواعد مسلحة منفصلة.
2.لبشة من الخرسانة المسلحة ذات سمك كبير ترتكز عليها الأعمدة مباشرة.
3.لبشة من بلاطات مسلحة وكمرات (سقف مقلوب – Inverted slab).
4. لبشة بلاطة مسطحة (Flat slab) ترتكز عليها الأعمدة مباشرة بدون كمرات مقلوبة.

5.أساسات الأعمدة سابقة التجهيز:

هي قواعد ( إما جاهزة أو تصب في الموقع ) وتكون مجهزة بشكل معين لتثبت عليها الأعمدة سابقة التجهيز.

استخدامات الأعمدة سابقة التجهيز:

– يستخدم هذا النوع من الأساسات السطحية في حالة استخدام أعمدة جاهزة سواء كانت معدنية أو خراسانية .
– يجب أن يكون تثبيت الأعمدة الجاهزة مع الأساسات بطريقة قوية لضمان استقرار وثبات المبنى.
– يراعى عند تنفيذ هذا النوع من الأساسات الدقة في وضعها في أماكنها وضبط مناسيبها، وذلك لضمان وضع الأعمدة الجاهزة في مكانها الصحيح.

ثانياً :الأساسات العميقة:

حينما تكون الطبقة السطحية ضعيفة أو وجود أحمال ضخمة لا تستطيع الطبقات السطحية تحمل الإجهادات، لذلك يتم اختراق هذه الطبقة إلى عمق مناسب بحثاً عن طبقة صلبة ومناسبة للتأسيس وتسمى هذه الأنواع بالأساسات العميقة ومنها:
-الخوازيق (القواديح)
-القيسونات

أولاً :الخوازيق:

– تستخدم عندما تكون تربة التأسيس القريبة من السطح لا تستطيع تحمل وزن المنشأ بإستخدام أي نوع من الأساسات السطحية .
– الخوازيق يمكن أن تشبه الأعمدة في الشكل حيث تستخدم لنقل أحمال المباني الضخمة إلى طبقات الأرض القوية على عمق من 5 متر إلى 50 متر وتنقل الحمل بقوة الإحتكاك ونهاية التثبيت على التربة الصلبة وقد تحمل فوقها قواعد منفصلة أو لبشة مسلحة.
– تعطي الخوازيق ثبات أكبر ضد فروق الهبوط ومقاومة أحمال الزلازل والقوى الأفقية.

ثانياً :القيسونات:

وهي تشبه وظيفة الخوازيق التي عرضناها سابقا إلا أنها تستخدم في حالة أوزان أكبر ويمكن صبها في الموقع أو تكون مسبقة الصنع ويتم تغويصها إلى أعماق تصل إلى 100 متر ولا يفضل استخدامها في حالة وجود ترسبات عميقة من الطين الطري.

ما هي أفضل الأساسات لبناء منزل؟

إن الأساسات القوية للمنزل مهمة جدًا في بناء الهيكل لأن الأساس هو أحد أهم أجزاء البناء (إذا كان الأساس قوياً وصلباً)، فيمكنه فقط تحمل الحمولة الإجمالية للمبنى.
إذا لم يتم تصميم أساس الهيكل بشكل صحيح ولم يكن كافياً لتحمل عبء الهيكل، فلا فائدة من استثمار الأموال في البنية الفوقية للمبنى.
لذلك من الضروري جداً أن تختار أفضل الأساسات لمنزلك، يجب الحرص على أن يتم بناء الأساسات بمواد بناء قوية.
كما يجب اختبار مواد البناء المستخدمة في بناء الأساسات، ويجب أن تجتاز المادة جميع القواعد التي توفرها المعايير المحلية لكود المنطقة.
يجب أن يتم بناء أساسات وقواعد المنزل أو المبنى الجيدة من مواد البناء القوية بحيث تعطي أقصى قدر من الإستقرار والإتزان الهيكلي للمبنى وتحافظ على المنزل أثناء الأعاصير والزلازل.

ما هو أفضل أساس يناسب الحالة التصميمية للمنزل ؟

يعتمد نوع الأساس المناسب لبناء الهيكل على نوع التربة المتاحة في الموقع ونوع المبنى الذي يتعين علينا تشييده، ولإنشاء الهيكل الخفيف أو المؤقت يتم استخدام الأساس الضحل السطحي، بينما يتم استخدام الأساسات العميقة للمباني الشاهقة.

تشققات الأعمدة الخرسانية:
– يمكن أن تكون أسباب الشروخ في الأعمدة بسبب تصميماً غير صحيح، أو ممارسات البناء الخاطئة أو التحميل الزائد، أوتآكل حديد التسليح، أوهبوط للأساسات، أو الزحف والإنكماش.
– يعد التصدع والتشقق في عمود الخرسانة المسلحة مشكلة خطيرة، وقد يؤدي إلى فقدان القوة والإستقرار والمتانة والتأثير السلبي على أمان المنشآت وتشوه المباني، لذلك يلزم التحقق من الأنواع المختلفة من الشروخ التي قد تظهر في الأعمدة من أجل تطبيق الوسائل المناسبة لعلاجها.

أنواع تشققات الأعمدة:

• الشقوق القطرية المائلة:

تظهر الشقوق القطرية في الأعمدة الخرسانية المسلحة وتشمل كامل وجه العمود في أي مكان على طول ارتفاعه.
السبب الرئيسي للشقوق القطرية في الأعمدة الخرسانية هو عدم كفاية قدرة تحمل الأعمدة وقطاع العمود غير كافي وحديد التسليح غير كافي والتعرض إلى قوى أفقية من زلازل ورياح لم تدرس بعناية.
سوف تؤثر الشروخ القطرية على السلامة الهيكلية، وبالتالي يجب التعامل معها بشكل صحيح.

• تشققات التحميل الزائد:

تشققات التحميل الزائد في عمود الخرسانة المسلحة هي شقوق عمودية متوازية قصيرة بعرض غير منتظم.
الأعمدة ذات التسليح غير الكافي، ونوعية الخرسانة الضعيفة عرضة لظهور مثل هذه الأنواع من الشقوق.
تشققات الحمل الزائد في الأعمدة الخرسانية تظهر نتيجة للوصول إلى أقصى سعة تحميل لها.

• تشققات التآكل والصدأ:‍

هي تشققات رأسية تظهر في الأعمدة الخرسانية على طول خط قضبان التسليح.

عادة ما يكون هذا النوع من الشقوق متجانساً في العرض وتتسع مع تقادم عمر العمود.
التعرض للرطوبة وعدم كفاية الغطاء الخرساني وضعف الترابط بين أسياخ الحديد والخرسانة هي من أسباب ظهور تشققات التآكل والصدأ في الأعمدة الخرسانية.
إذا لم يتم معالجة مثل هذا النوع من الشقوق، فإن تآكل وصدأ الحديد سيتسارع إلى حد كبير مسبباً مشاكل أكبر.

معالجة تشققات وشروخ الأعمدة:

يمكن أن نستخدم أساليب تقوية وترميم الأعمدة الخرسانية عن طريق عمل قمصان من الخرسانة وقطاعات الحديد وتقنية ترميم وتدعيم الأعمدة بواسطة ألياف البوليمر المسلح (FRP) .

الخلاصة:

تعتبر التشققات التي تظهر على الأعمدة هي أخطر أنواع التشققات بسبب أهمية دور الأعمدة في ديمومة وأمان المنشآت الخرسانية المختلفة، فعند ظهور مثل هذه الشروخ يجب عدم الإهمال في إصلاحها بعد زيارة فريق هندسي مختص لتحديد السبب الرئيسي لهذه المشكلة وخطوات الإصلاح والترميم الصحيحة، حيث دون أن الترميم بدون معالجة السبب الرئيسي للشرخ ما إلا مضيعة للمال والوقت وستظهر هذه الشروخ مرة أخرى، وهذا يهدد سلامة المستخدمين والمنشآت

• تشققات أفقية:

تظهر بعض التشققات الأفقية في عمود الخرسانة المسلحة في الغالب عند تقاطع عمود مع كمرة، وعلى أحد أوجه العمود المعرض لإجهاد شد كبير.
ًالأعمدة التي لم تصمم وتنفذ جيداً، أو تسليحها غير كافي هي الأكثر عرضة للتشققات الأفقية، بسبب تأثير قوى القص والإنحناء الناتج عن الحمل غير المحوري والتعرض لقوى أفقية أيضا.

تقلل الشقوق الأفقية بشكل كبير من مقاومة قوى القص للعمود مما يؤدي إلى زيادة خطر الفشل بشكل كبير، لذا يجب معالجتها في أقرب وقت ممكن.من الممكن أن يكون أحد أسباب هذه الشروخ الأفقية أيضاً: هبوط لدن عندما تكون على شكل عقد وقريبة من الكمرات بسبب جفاف الخرسانة.صدأ حديد الألكانات.هبوط في القاعدة.قوى شد نتيجة الإنبعاج في الأعمدة الطويلة.