الأُسُس هي الجزء السفلي للبناية الهندسية ودورها هو رفع حمولات البناء وضمان تثبيتها علي الأرض، تكون الأُسُس عادة داخلة في الأرض علي عمق مناسب للبناء ويتم اختيار الأساس وفقا لنوع البناية وأسلوب التصميم وقدرة تحمل التربة لدالك يجب أن يتوفر في تربة البناء أربعة شروط:[1]
المتانة
الأُسُس هي العنصر الحامل لكامل الأوزان والحمولات الشاقولية الناجمة عن أوزان عناصر المنشأ وعلى استناد كامل على سطح التربة وذلك يستوجب صلابة ومتانة حتى لاينهار الأساس تحت تأثير الأوازن
التوازن
حتي لا يحدث فيها انزلاقات نتيجة انزياح الكتل الترابية فيها أو انهيارها عندما لا يكون مستقرا.
الثبوتية
حتي لا يكون هناك انحراف أوفجوات داخلية بتأثير حث الماء فيها.
الاستمرارية
حتي لا يحدث فيها تغيرات وتشوهات كبيرة في حجمها.
يتطلب ضمان هده الشروط معالجة خاصة للتربة وتثبيتها وعزلها عن الرطبة كما يتطلب أحيانا اختيار نوع خاص للأُسُس ولهذا فان هده العملية ضرورية، لا غنى عنها قبل تحديد نوع الأساس وتصميمات البناء والمنشآت الضخمة البنايات العادية فأُسُسها تصمم مسبقا وكل هذا يشترط معرفة مواصفات التربة والبحث عن العمق الذي يوفر ذلك، وكل هذا يجعل الأُسُس مرتبطة بميكانيكة التربة التي تدرس خواص التربة.
دراسة تربة الإنشاء
تدرس التربة للكشف عن طبيعتها وترسب طبقاتها وسمكها وليتم وفق الدراسة لتحديد التربة التي توفر الشروط الأربعة السابقة للتذكير (المتانة، التوازن، الثبات، الاستقرار) ولمعرفة طبيعة التربة ليس هناك طريقة واحدة ولكن أكثر الطرق الملائمة هي في موقع المنشأت تأخد منها عينات تجرى عليها تحاليل في المخبر ومن ثم تصنف وتحفظ وتوضع النتائج في تقرير دراسة التربة، ينفد السبر بطريقة مختلفة منها : السبر بالمثقاب اليدوي،السبر بالحفارة المائية، السبر بالدق و السبر بالحفر الدوراني بالنسبة للتربة القاسية وعندا توفر معطيات التربة ثم التحقق من الخواص بالكشف عن التربة بواسطة مثقاب ومعازل مخروطية.
عادة يكون طول السبر يساوي 3 اضعاف أكبر بعد في الأساس (النعل) وبما لا يقل عن 3 أمتار عن الأُسُس العادية، أما الأوتادفيجب النزول بعمق اللازم، يوضع السبر عادة ب15 متر بين كل سبر واخر، وب30 متر بين السدود الترابية والأنفاق ويختلف هذا بتجانس وعدم تجانس التربة، ففي عدم تجانس التربة التي تكون اما ناعمة أو خشنة وأهم الخصائص : مقاومة التربة للضغط؛ تماسك التربة ؛زاوية الاحتكاك ،و تم حساب مقاومة التربة بتقسيم الحمولة على السطح. اما في المنشات الكبيرة نحدد خصائص أخرى مثل معامل النفادية والضغط الحبي ومميزات الإجهاد التشوه وتاثيراته في استقرارالتربة وتوازنها وثبوتها.
أنواع الأُسُس
يمكن تصنيف الأُسُس حسب العمق:
- أُسُس سطحية لا يزيد عمقها عن 10 متر.
- أُسُس عميقة (غير سطحية) تزيد عن 10 متر.[2]
تصنيف حسب الشكل:
- أساس منفرد (منعزل) وهي في معظم الأحيان تكون أُسُس سطحية مصنوعة من الحجر اوالخرسانة وهي أساس يحمل عمود واحد فقط.
- الأساس المشترك يحمل عمودين أوأكثر.
- الأساس المستمر يحمل جدار.
- الأُسُس المنفردة تصب الخرسانة المسلحة في الموقع نفسه ويكون مسبق الصنع ويتم ترسيبها فيما بعد، وفي معظم الأحيان تصب خرسانة النظافة بسمك (4-5) سنتبمتر قبل وضع الأساس ويقدر الأسمنت في الخرسانة حوالي 150 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد، أما الخرسانة العادية تقدر ب 250 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد على الأقل للأُسُس المنفردة بخرسانة غير مسلحة.
- 350 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد بالنسبة ة المسلحة.
- 300 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد للأُسُس المنفردة بالخرسانة المدفونة تحت الماء.
- الحصيرة هي من الأُسُس السطحية تحمل في غالب الأحيان الأعمدة والجدران، تكون بالخرسانة المسلحة واللجوء الي استعمالها يعتبر حلا اقتصاديا بالدرجة الأولى من النزول إلى اعماق كبيرة وهذا عندما تكون مقاومة التربة ضعيفة وفيها يتم توزيع الحمولات توزيعا منتظما وهذا لتحديد الأنحطاطات الموضعية المؤدية إلى تشقق الجدران وتصب خرسانة النظفة فيها ب 5 سنتيمتر على الأقل من الخرسانة العادية 150 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد.
- الأوتاد عبارة عن أُسُس عميقة يتم الوصول إليها بارتفاع التربة الصالحة للتأسيس عليها، ويكون اما من الخشب أو المعدن أو الخرسانة. تصنع الأوتاد الخشبية وتق بواسطة الات خاصة بعد وضع اطرافها بمخروط معدني يمنع التأكل عند الدق.
و تكون الأوتادالمعدنية فولاذية على شكل أساس شكلهيمكن دقها ووضع حفر الأبار وتصب الخرسانة من حولها.
كما أن الأوتاد الخرسانية تحفر بالات خاصة، حيث يوضع احينا قمصان معدنية حول الأوتاد عندما تكون التربة رطبة أي مشبعة بالماء، أيضا انزال هيكل التسليح المعدني وتصب خرسانة الوتر ويسحب القميص للحماية.
تزود كل من الأوتاد الخرسانية والمسبقة الصنع بقلانس مسلحة فوق الرؤس التي تتعرض للدق وهذا بالات خاصة تحمل الأجهدات الخاصة والناجمة عن ثقلهاو حملها و حمولات المنشاة واقامة البناء.
ترتكز الرؤوس الحادة السفلية علي التربة الصالحة لتأسيس البناية وتحمل في غالب الأحيان عدة اوتاد متقاربة في حزمة على شكل قبعة وترتكز قاعدة المنشاة علي مجموعة حزم، تكون الأوتاد شاقولية وقليلا ما تكون مائلة.
- الركائز هي من الأُسُس العميقة تتكون من كثل الخرسانة تقوم بنقل ثقل المنشات إلى التربة.
الأُسُس الخاصة
هي أُسُس تقام في المنشاة الضخمة مثل: ناطحات السحاب، المداخن العالية وليس لهذه الأُسُس نوع خاص تحتاج في غالب الأحيان إلى تدعيم من قبل التربة، تثبتها يكون بالميلاط الاسمنتي أو الحصى كما تحتاج إلى دراسة معمقة للتربة وهذا جيولوجيا وهدرولوجيا.
هذا النوع من الأُسُس يكون في غالب الأحيان خليط من الأوتاد، الحصائر، الركائز، للأُسُس.
تقنية تنفيد الأُسُس
تتضمن أعمال تحضيرية تتمثل في حفر الأبار وتدعيمها عندا اللزوم تتمثل في غالب الأحيان في ضخ الماء وعزل الأساس ونكتفي في بعض الأحيان بازالة التربة للوصول إلى العمق المناسب، وليكن عندما يكون منسوب التاسيس ظاهرا تحفر ابار مكشوفة دون أي تدعيم أو ابار مدعمة بالتصفح.
وليكن عندما تكون الأبار عميقة والتربة هشة وأيضا منسوب التأسيس تحت منسوب المياه فيمكن تدعيم جوانب الحفر بصفائح معدنية تثتب في الطبقات الكتيمة. ان الأُسُس العميقة الاوتاد والركائز تصب وتدق في كل من التربة الجافة والتربة المبللة التي من غير الممكن اجراء حفر من حولها وكدالك التربة العادية. اما عندما تكون التربة حصوية هنا يتم اللجوء الي مثاقب الية أو مثاقب دورانية وفي بعض الأحيان تستعمل المتفجرات والات خاصة لحفر الاوتاد والركائز.
اشكال التاسيس
هناك علاقة بين منسوب التاسيس والطبقة الصالحة التي هي الطبقة التي تحقق الشروط الاربعة وهي المتانة، الاستقرار، الثبات، التوازن، وهذه العلاقة تحدد شكل التاسيس التي تنقسم الي ثلاثة اقسام:
التأسيس المباشر على تربة صالحة
منسوب التأسيس أعلى من منسوب المياه الجوفية.
التأسيس الغير المباشر على التربة الصالحة
في هده الحالة الأُسُس تكون عميقة جدا وغالبا ما تكون في المنشأة البحرية مثل:كاسرات الأمواج، الأرصفة الشاطئية وتكون الركيزة فوق تربة سطحية.
التأسيس على تربة غير صالحة
هناك اشكال خاصة في الاوتاد والركائز والتي تكون أحيانا مسننة الجوانب وهي ذات اشكال كبيرة تقاوم الحمولات.
حماية الأُسُس
ان المياه الجوفية هي من أكبر مشاكل الأُسُس وهذا عندما تحتوي على مواد كميائية تؤثر علي فولاذ الخرسانة مع جريانها بانجراف التربة من تحت الأساس، ولذا نستعمل خرسانة خاصة لمقاومة التاثيرات.
الحل يمكن حماية الأساس بصفائح معدنية أو ترصيف الصخور حول كثلة التاسيس وتقام شبكة تصريف المياه في حالة الأُسُس العميقة وكذا توضع مواد عازلة امنع التسرب.
المنشات ذات الأُسُس العميقة، المنشات على المنحدرات التي يمكن مع مرور الوقت بتعرية الأساس بسبب جريان الماء وحدوث فجوات يقام جدار جدار الاستناد من الخرسانة المسلحة.
المناطق الشديدة البرودة يؤدي فيها إلى تجمد الماء في التربة الرطبة التي تميعها عند ارتفاع في درجة الحرارة إلى حدوث تغيرات كبيرة في استقرار التربة ويمكن حماية الأساس بواسطة وضع الميلاط الأسمنتي في معظم الأحيان.
تدعيم الأُسُس
الأُسُس تكون في حاجة إلى تدعيم عند القيام بأعمال حفر عميقة وفي غالب الأحيان يتم تبديل الأُسُس بناء قائم أو تقويتها وهذه العملية في غاية التعقيد تحتاج إلى دقة وخبرة كبيرة وغالية التمن.
تحمل المنشات علي الأُسُس مؤقتة جانبية ويتم تنفيد الأُسُس وربطها بهياكل المنشئات لكن القليل ما يتم اللجوء الي هذا الحل.
وصلات خارجية
مراجع
- Terzaghi, Karl; Peck, Ralph Brazelton; Mesri, Gholamreza (1996), Soil mechanics in engineering practice (الطبعة 3rd), New York: John Wiley & Sons, صفحة 386, , مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2016
- "Lynn & Inner Dowsing Offshore Wind Farms". MT Højgaard. مؤرشف من الأصل في 20 ديسمبر 201615 سبتمبر 2016.