١٠ أنواع مختلفة من الأساسات المستخدمة في البناء ، أين تستخدم؟ ومتى تستخدم؟

مقدمة عن الأساسات

الأساس هو جزء مهم من الهيكل والذي ينقل حمل الهيكل الكلي إلى تربة التأسيس. تقوم الأساسات بتوزيع الحمل على مساحة كبيرة. بحيث لا يتجاوز الضغط على التربة قدرتها على التحمل المسموح بها ويحد من هبوط الهيكل ضمن الحدود المسموح بها. الأساسات تزيد من استقرار واتزان الهياكل. يجب أن يكون هبوط الهيكل موحد قدر الإمكان وأن تكون ضمن الحدود المسموح بها.

لماذا نستخدم الأساسات أو القواعد؟

بكلمات بسيطة، ضع في اعتبارك أن وزن ١ م ٣ من الخرسانة يعادل ٢٤٠٠ كجم إلى ٢٦٠٠ كجم حسب الخلطة. فكر في مبنى مكون من طابقين كم من الخرسانة مطلوبة؟ كم كمية القضبان المطلوبة؟ لبناء هذا المبنى. الأساسات يجب أن تكون قويًا بما يكفي لتتحمل جميع الأحمال دون أي هبوط أو انهيار، لذلك من أجل توزيع الحمل الرأسي المركز على مساحة أكبر تتوافق مع قدرة تحمل التربة، يتم استخدام الأساسات بمختلف أنواعها.

الوظائف الرئيسية للأساسات

• توزيع الأحمال
• الثبات ضد قوى الانزلاق والانقلاب
• تقليل الهبوط التفاضلي
• الأمان ضد الانهيار
• تحديد منسوب السطح
• تقليل التأثير بسبب حركات التربة

اعتمادًا على قدرة تحمل التربة لموقع معين. يتم اختيار وبناء أنواع مختلفة من الأساسات.

أنواع الأساسات المختلفة

تصنف الأساسات بشكل رئيسي إلى نوعين:

• أساسات ضحلة أو سطحية
• أساسات عميقة

إذا كان عمق التأسيس للقاعدة يساوي أو يزيد عن ضعف عرضها، فإنه يطلق عليها الأساسات العميقة، وإلا فإنها تسمى بالأساسات الضحلة.

الفرق بين الأساس والقاعدة

تعتبر القاعدة جزءًا من الأساس الذي يتم بناؤه باستخدام الخرسانة أو الطوب وتعمل كقاعدة ارتكاز لأعمدة المبنى أو جدران المبنى. الوظيفة الرئيسية للقاعدة هي نقل الأحمال العمودية مباشرة إلى التربة. يستخدم مصطلح القاعدة أو القواعد بشكل شائع للتعبير عن الأساس الضحل.

متى يستخدم الأساس الضحل ومتى يستخدم الأساس العميق؟

تكون الأساسات ضحلة أو عميقة اعتمادًا على الحمل ونوع تربة التأسيس. إذا كان الأحمال كبيرة جدًا وكانت التربة ذات قدرة تحمل منخفضة أو ذات طبيعة انهيارية، يتم استخدام أسس عميقة. أما إذا كانت التربة لديها قدرة تحمل كافية على عمق معقول، يتم استخدام أساسات ضحلة أو سطحية.

فيما يلي نستعرض الأنواع المختلفة من الأساسات التي يتم استخدامها عادة في البناء.

يمكن تصنيف الأساسات العميقة والأساسات الضحلة إلى الأنواع التالية:

الأساسات السطحية أو الضحلة

تستخدم الأساسات الضحلة عندما يكون للتربة قوة كافية ضمن عمق قصير تحت مستوى الأرض. تحتاج الأساسات الضحلة إلى مساحة كافية لنقل الأحمال الثقيلة إلى تربة التأسيس. كما ذكر أعلاه، يتم اختيار الأساسات الضحلة عندما تكون التربة لديها القدرة الكافية على تحمل الأحمال بدون حدوث هبوط كبير وانهيار. قد تكون القواعد في الأساسات الضحلة من الطوب أو الخرسانة العادية أو الخرسانة المسلحة. وعمق الأساسات الضحلة يكون عمومًا أقل من ضعف عرضها.

أنواع الأساسات السطحية أو الضحلة

تنقسم الأساسات الضحلة إلى نوعين ، اعتمادًا على قدرة تحمل التربة إلى:

القواعد المنفصلة

تُسمى القواعد التي يتم صبها تحت كل عمود بشكل مستقل بأنها قواعد منفصلة. عادة ما تكون مربعة أو مستطيلة أو دائرية في الشكل. يتم صبها على فرشة نظافة من الخرسانة العادية. قبل صب العادية، يتم رش سائل التحكم في النمل الأبيض على الوجه العلوي للخرسانة العادية لمنع النمل الأبيض من إتلاف القاعدة. يتم استخدام قواعد منفصلة عندما تكون قدرة تحمل التربة كبيرة بشكل عام وتتكون من بلاطة سميكة قد تكون مسطحة أو مائلة أو متدرجة. هذا النوع من القواعد هو الأكثر اقتصادا عند مقارنته بالأناوع الأخرى من القواعد.

مزايا القواعد المنفصلة:

• اقتصادية عندما يتم وضع الأعمدة على مسافات أطول.
• لا تحتاج عمالة ماهرة بدرجة كبيرة.
• سهولة البناء: – الحفر ، الشدات والقوالب ، وضع التسليح وصب الخرسانة بسهولة.

أنواع القواعد المنفصلة:

قواعد مسطحة أو منتظمة السماكة أو عادية

عادة ما تكون هذه القواعد مربعة أو مستطيلة أو دائرية الشكل، يتم توفيرها تحت كل عمود بشكل مستقل. يعد Flat أو Pad Footing أحد الأساسات الضحلة. وهي عبارة عن بلاطة دائرية أو مربعة أو مستطيلة ذات سمك موحد وثابت.

قواعد متدرجة

تم استخدام هذه الأنواع من القواعد في الماضي والآن أصبحت قديمة. اعتبارًا من الاسم الذي يشبه ذلك ، يتم تكديس القواعد على بعضها كخطوات متدرجة. يسمى هذا النوع من القواعد أيضًا كأساس الخطوة. يستخدم القدم المتدرج بشكل عام في المباني السكنية.

قواعد منحدرة

القواعد المائلة أو المنحدرة هي قواعد شبه منحرفة (تأخذ مجسم الشبه منحرف). يتم تصميمها وإنشائها بعناية فائقة حيث أن المنحدر العلوي يكون ٤٥ درجة ويتم الحفاظ عليه من جميع الجهات. عند مقارنة القاعدة شبه المنحرف بالقاعدة المسطح، يكون استخدام الخرسانة أقل. وبالتالي، فإنها تقلل من تكلفة القواعد من حيث كميات الخرسانة المستخدمة.

قاعدة الجار (شكل القدم أو غير مركزية)

قواعد الجار (القدم) هي نصف قطع من القاعدة الأصلية ولها شكل من القدم أو رجل البطة. وهي مبنية على حدود الملكية، عندما يكون العمود الخارجي قريبًا أو على حد الملكية، وبالتالي لا يوجد مجال لصب القاعدة خارج وجه العمود جهة الجار. يتم وضع العمود أو تحميله عند حواف قواعد الجار. يتم ربطها مع القواعد الداخلية بكمرات سميكة تسمى الشداد.

القواعد المشتركة

تسمى القاعدة التي تحتوي على أكثر من عمود بقاعدة مشتركة. يتم اعتماد هذا النوع من القواعد عندما يكون هناك مساحة محدودة بين القواعد المنفصلة أو تداخلها. نظرًا لضيق المساحة أو تداخلها، لا يمكن استخدام قاعدة منفردة، لذلك يتم دمج مجموعة من القواعد في قاعدة واحدة. يتم تصنيفها إلى نوعين بناءً على شكلها إلى قاعدة مشتركة مستطيلة وقاعدة شبه منحرف مشتركة.

اللبشة أو الحصيرة

عندما تكون أحمال الأعمدة ثقيلة أو عندما تكون قدرة التحمل الآمنة للتربة منخفضة جدًا، تصبح مساحة القواعد المطلوبة كبيرة جدًا. كما ذكرنا في السابق، هذا النوع يعتبر من الأساسات الضحلة. لذلك من أجل نشر وتوزيع الحمل على مساحة كبيرة وبعمق حفر أقل، علينا زيادة مساحة القاعدة. إذا قمنا بزيادة مساحة القاعدة، فإن الكثير من القواعد سوف تتداخل مع بعضها البعض، بدلاً من توفير قاعدة تحت كل عمود، يتم وضع جميع الأعمدة فوق قاعدة مشتركة تسمى اللبشة. أساس اللبشة أو الحصيرة هو بلاطة خرسانية مسلحة صلبة تغطي منطقة بأكملها أسفل الهيكل وتحمل جميع الأعمدة. يقلل هذه الأساسات بسبب صلابتها تقلل من الهبوطات التفاضلية.

يتم استخدامها في أماكن مثل منطقة شاطئية ومنطقة ساحلية والمناطق حيث يكون منسوب المياه الجوفية مرتفعًا جدًا وقدرة تحمل التربة ضعيفة جدًا.

كيفية الاختيار بين القواعد العادية واللبشة؟

• إذا كانت قدرة تحمل التربة جيدة جدًا والحمل الهيكلي صغير جدًا، يوصى باستخدام قواعد منفصلة معزولة.
• إذا كانت قدرة تحمل التربة منخفضة جدًا، أقل من ١ كجم/سم٢ (هذا ليس رقمًا دقيقًا ولكن يمكن استخدامه كدليل) يوصي باستخدام اللبشة.
• إذا كان الحمل الهيكلي الذي يتم نقله إلى الأساس مرتفعًا جدًا، فإن مساحة القواعد المراد استخدامها هي أكثر من ٦٦% المساحة التي يغطيها المبنى، يوصى باستخدام اللبشة.
• عند تنفيذ مصعدًا في المبنى يمكن توفير لبشة منفصلة تحت أعمدة المصعد.

الأساسات الشريطية تحت الجدران

يُطلق على الأساس الشريطي الذي يحمل الحوائط أيضًا أساس الجدار. كما يتضح من الاسم نفسه، فهو عبارة عن قاعدة على شكل الشريط تتبع مسار جدار البنية الفوقية. يتم استخدام هذا النوع من الأساسات في مباني الجدران الحاملة. إنه شريط مستمر من الخرسانة يعمل على نشر وزن الجدار الحامل عبر مساحة من التربة. يتم تحديد عرض الأساس الشريطي خلال النظر في قدرة تحمل التربة. كلما كانت قدرة تحمل التربة أكبر كلما كان عرض الأساس الشريطي أقل. في الغالب يكون التسليح سفلي فقط.

مزايا الأساسات الشريطية تحت الجدران

• لا يتطلب الأمر أدوات باهظة الثمن للبناء.
• سهل البناء.
• لا يتطلب عمالة ماهرة للبناء.

عيوب الأساسات الشريطية تحت الجدران

• أقل متانة عند مقارنته بالأنواع الأخرى من القواعد.
• هذا النوع من القواعد غير مناسب لأنواع محددة من التربة.

الأساسات الشريطية تحت الأعمدة

هي أساس شريطي يحمل مجموعة من الأعمدة في اتجاه رأسي أو أفقي. تتطلب حديد سفلي وعلوي.

الأساسات العميقة

إذا كان عمق الأساس أكبر من ضعف عرضه، فإن الأساس الذي يتم استخدامه يعرف باسم الأساس العميق. في الأساس العميق، عادةً ما تكون نسبة عمق التأسيس إلى عرض الأساس أكبر من ٤ إلى ٥. تقوم الأسس العميقة مقارنةً بالأساسات الضحلة بتوزيع حمل الهيكل عموديًا وليس أفقيًا. يتم توفير أسس عميقة عندما لا يمكن تحمل الأحمال المتوقعة من البنية الفوقية باستخدام الأساسات الضحلة أو أن التربة الصالحة للتأسيس تقع بعيدة عن السطح. تقوم هذه الأساسات بنقل الوزن الكلي للمبنى إلى طبقة التربة العميقة الصلبة ومخترقة طبقات التربة الضعيفة.

أنواع الأساسات العميقة

الخوازيق

الخازوق هو عضو طويل يشبه الأعمدة ينقل الأحمال الرأسية. مصنوع من الخشب أو الفولاذ أو الخرسانة. في أساسات الخوازيق، يتم دفع أو صب عدد من الخوازيق تحت الهيكل وتمتد إلى عمق تربة التأسيس الصالحة.

يتم استخدامها عندما يكون الهدف هو القضاء على الهبوط المفرط للهياكل حيث يتم نقل الحمل من خلال طبقة التربة اللينة إلى عمق بعيد حيث تكون قدرة تحمل التربة كافية. يتم توفير هذه الأنواع من الأساسات عندما تكون قدرة تحمل التربة ضعيفة جدًا ويكون مستوى المياه الجوفية (المنسوب) مرتفعًا.

تنقل الحمل بثلاث طرق:

• الارتكاز
• الاحتكاك
• الجمع بين الارتكاز والاحتكاك

تنقسم أساسات الخوازيق إلى نوعين:

• خوازيق جاهزة مسبقة الصب
• خوازيق مصبوبة في الموقع

خوازيق مسبقة الصب جاهزة

يتم صب الخوازيق مسبقة الصب في المصنع ونقلها إلى الموقع. هذا النوع من الخوازيق جاهزة وتستخدم عندما لا يتوفر مكان لصب الخوازيق في الموقع. الخوازيق الجاهزة ليست اقتصادية وتتطلب المزيد من المال لنقل الخوازيق إلى الموقع.

عادة ما تكون الخوازيق الخرسانية مسبقة الصب مسلحة أو خوازيق خرسانية سابقة الإجهاد. تستخدم الخوازيق الخرسانية مسبقة الصب بشكل عام لأقصى حمولة تصميمية تبلغ حوالي ٨٠٠ كيلو نيوتن باستثناء الخوازيق الكبيرة سابقة الإجهاد. يتراوح طول خوازيق الخرسانة سابقة الصب من ٥ م إلى ٣٠ م. الخوازيق الخرسانية سابقة الإجهاد مقارنة بالخوازيق الخرسانية مسبقة الصب المسلحة العادية تكون أقل وزنًا وبالتلي سهلة في التعامل مع قدرة تحمل حمولة عالية ومتينة جدا.

مزايا الخوازيق المسبقة الصب

• التسليح والصب بأعلى جودة في المصنع.
• وقت تصنيع خوازيق مسبقة الصب أقل لأنه يتم تصنيع عدد كبير من الخوازيق الجاهزة في وقت واحد.
• يمكن التعرف بسهولة على العيوب في الخوازيق بعد إزالة القوالب.
• يمكن إصلاح هذه العيوب (مثل وجود تجويف أو ثقب) قبل نقل ودق الخوازيق في الموقع.

عيوب الخوازيق المسبقة الصب

• هذه الخوازيق ثقيلة، لذا فهي تتطلب معدات خاصة لحمل ونقل الخوازيق إلى الموقع.
• يجب توخي الحذر عند النقل، وإلا قد تتلف وتتكسر الخوازيق.
• لدفع ودق هذه الخوازيق في الموقع، يتطلب الأمر معدات ثقيلة.
• هي مكلفة حيث لأنها تتطلب تسليح إضافي لتحمل الدق والدفع في الموقع.
• بعد إدخال الخازوق في الأرض، لا يمكن زيادة عمقه. لأن طولها مقيد.

خوازيق مصبوبة في الموقع

هي الخوازيق المصبوبة في الموقع التي لا تتطلب أي وسيلة نقل مثل السابقة. يتم صب الخوازيق الخرسانية في الموقع داخل الأرض. هذه الأكوام لا تتعرض لضغوط النقل والدق لذلك لا يتم وضع تسليح إضافي. تُستخدم الخوازيق الخرسانية المصبوبة في الموقع بشكل عام للحصول على حمولة تصميم قصوى تبلغ ٧٥٠ كيلو نيوتن.

القيسونات

نفس فكرة الخوازيق ومنها الجاهز ومنها المصبوب في الموقع وتستخدم لنقل حمولة أكبر وعلى عمق أكبر يصل إلى ١٠٠ متر.