يعتمد معيار اختيار أساسات المباني على عاملين، أي العوامل المتعلقة بظروف الأرض (التربة) والعوامل المتعلقة بالأحمال من الهيكل. يعتمد أداء وكفاءة الأساسات وقدرتها على حفظ استقرار واتزان المباني على الدمج بين تأثير الحمولة أو الأوزان من هيكل البناء وحالة ونوع التربة أو الطبقات الأرضية الحاملة للمبنى.
بسبب الطبيعة والظروف المختلفة والمتعددة، لذلك، يصبح اختيار الأساس المناسب ضروريًا لنجاح منظومة الأساسات وضمان سلامة المباني تحت ظروف التحميل والتشغيل المختلفة.
اقرأ أيضا: العوامل التي يجب مراعاتها عند تصميم الأساسات
معايير اختيار الأساسات للمباني- كيف تختار نوع القواعد المناسبة لكل مبنى؟
١- 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.
في حالة المباني المنخفضة الارتفاع، يفضل الأساسات الضحلة (السطحية). ومع ذلك، للمباني الشاهقة، مطلوب أساس عميق. يتم توفير الأساس العميق لأن التربة القوية الصالحة للتأسيس تكون على عمق كبير.
٢- 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 ١٠٠ كيلو نيوتن / م ^ ٢ أو أكثر مناسبة لأنواع الأساسات الضحلة السطحية حتى ٤ طوابق. ومع ذلك، فإن الهياكل الأكثر ارتفاعا يتم اختيار أساسات اللبشة بشرط ألا يتم تجاوز معامل رد فعل طبقات التربة المتؤثرة بالأحمال عند التصميم.
٣- نوع التربة
هناك أنواع مختلفة من التربة مثل التربة الرملية والتربة الرخوة السائبة والتربة الطينية والتربة المتمددة. تتحكم خصائص التربة وخاصة قدرة التحمل على وجه التحديد إلى حد كبير 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 من فشل القص والهبوط الغير مسموح به.
٣-١) التربة الطينية
التربة الطينية لديها قدرة كبيرة على الاحتفاظ بالمياه وهذا هو السبب في توقع حدوث تمدد وانكماش كبير في هذا النوع من التربة. ونتيجة لذلك، يمكن أن يعاني هيكل الأساس من هبوط أو رفع كبير ولهذا السبب فإن التربة الطينية غير مرغوب فيها. في حالة التربة الطينية توصي الأكواد المعمول بها مثل الكود البريطاني بعمق تأسيس لا يقل عن ١ متر و ٣ متر في حالة وجود أشجار.
أساس اللبشة / الحصيرة، هو أفضل نوع أساس يتم بناؤه على التربة الطينية، ويمكن دمج الأعصاب والكمرات فيها لزيادة الصلابة والجساءة. إذا كان أساس اللبشة مكلفًا، فإن الأحمال المفروضة كبيرة أو لا تكون طبقة التربة القوية متاحة في العمق الضحل القريب، فيجب اختيار أساسات الخوازيق خاصة ذات النهايات المفلطحة.
في التربة الطينية، يوصى بتجميع مياه الأمطار وتصريفها، ونقل الأساسات إلى عمق بعيد عن تقلبات الرطوبة، وإزالة طبقة التربة الضعيفة والسطحية، وتنفيذ البناء خلال موسم الجفاف إن أمكن، وجعل الأحمال الهيكلية موزعة بانتظام على التربة قدر الإمكان.
في الحالة التي تغطي فيها طبقة التربة الصلبة الضحلة طبقة التربة الطينية الناعمة، يُنصح باستخدام أساس شريطي عريض مسلح. بهذه الطريقة، يتم تقليل تأثير الأحمال على طبقة التربة الضعيفة. يوصى بأسس الخوازيق للمباني الشاهقة وكلما كان احتمالية التعرض لقوى الرفع متوقعًا.
٣-٢) تربة الخث ( تحتوي على كمية كبيرة من المواد العضوية)
وهذه التربة مسامية إلى حد كبير، وقابلة للانضغاط بسهولة، وتعتبر تربة بنية داكنة أو سوداء اللون، وتوجد عادة بالقرب من الأراضي الرطبة. تخضع للتمدد والانكماش بسبب تقلبات الرطوبة، وضعيفة للغاية من حيث القدرة على التحمل.
لذلك، يجب إما إزالتها للوصول إلى الطبقات القوية واستخدام الأساسات الشريطية هو خيار جيد في هذه الحالة أو إذا كان سمك تربة الخث كبيرًا وإزالته غير اقتصادية، فيجب اختيار أنواع الأساس الأخرى مثل الخوازيق.
على سبيل المثال، خوازيق خرسانية ممتدة إلى طبقة التربة الصلبة، نقل القواعد المنفصلة والمرتبطة بالشدادات إلى الطبقة الصلبة للمشاريع الصغيرة، أو استخدام اللبشة للحالة التي لا تتوفر فيها الطبقات الصلبة على عمق معقول ولكن هناك قشرة سطحية صلبة بسمك ٣- ٤ متر مع قدرة تحمل مناسبة.
٣-٣) الطمي
بشكل عام، تربة الطمي، التي تكون ناعمة الملمس، غير مناسبة بشكل عام لأساسات الهياكل بسبب تمددها وانتفاشها الذي يضغط ضد الأساسات ويدمرها.
يحتفظ الطمي بالرطوبة ولا يستنزف الماء بسهولة. إن أساسات القواعد المنفصلة الخرسانية المسلحة مناسبة إذا كان الطمي أو تربة طين الطمي صلبًة وتمتد إلى عمق كبير. يجب أن يكون عمق التأسيس أعمق من منطقة التآكل ومنطقة الانتفاش والانكماش.
٣-٤) الرمل والحصى
يسمح الرمل والحصى بتصريف المياه ولهذا لا تسبب حركة هيكلية. يوفر الضغط (الدمك،الدك،الرص) بعد ترطيب التربة الرملية بالماء دعمًا جيدًا لأساسات المباني.
تربة الحصى المضغوط الجاف، أو تربة الحصى والرمل مناسبة للقواعد المنفصلة والشريطية. بشكل عام، يكون عمق التأسيس ٧٠٠ ملم مقبولًا، طالما أن التربة لديها قدرة تحمل كافية.
إذا كان الحصى مغمور في الماء، تنخفض قدرة التحمل بمقدار النصف. هذا هو السبب في أنه من المهم الحفاظ على الأساسات على أعلى مستوى ممكن. قد تكون الأساسات الشريطية العريضة الضحلة والمسلحة مناسبًة في هذه الحالة.
تتماسك الرمال جيدًا بشكل معقول عندما تكون رطبة ومضغوطة وموحدة، لكن جوانب الحفر قد تنهار ولذلك غالبًا ما يتم استخدام خوازيق السند والشيت بايل للحفاظ على جوانب الحفر حتى يتم صب الخرسانة وتنفيذ الأساسات.
إذا كانت طبقة الرمل السائب ممتدة لعمق كبير ، فمن الأفضل ضغطه جيدا وعمل طبقات احلال واستخدام القواعد المنفصلة. وبدلاً من ذلك، يمكن اختيار اللبشة أو الخوازيق بدون الحاجة إلى ضغط أو احلال.
٣-٥) الصخور
بشكل عام، تتمتع الصخور مثل الحجر الجيري والصخور الرسوبية والمتحولة والنارية والحجر الرملي بقدرات تحمل عالية إلى حد كبير. وهذا يجعلها مناسبة لدعم أساسات جميع المباني التجارية والسكنية وغيرها.
٣-٦) تربة الطفلة Loam
الطفلة Loam هو أفضل خيار لدعم الأساس بسبب خصائصه المتوازنة بشكل موحد. يحافظ على الماء بمعدل متوازن وبالتالي لا يتقلص أو يتوسع إلى حد يضر بالأساسات. الطفال هو مزيج من الطين والطمي والرمل، وداكن اللون وناعم وجاف ويفتت باللمس.
القواعد المنفصلة هي أكثر أنواع الأساس المطلوب لهذه التربة. يعتمد عمق ومساحة الأساس على قدرة التحمل، ومنسوب المياه الجوفية، وعمق الطبقة الحاملة.
٣-٧) التربة المستخدمة سابقا
إذا كان الموقع مستخدم سابقًا في مباني مثل المباني السكنية أو التعدينية أو الصناعية أو غيرها ، فإن عائق مثل تلوث الأرض يمكن أن يعوق أعمال الحفر الفورية. يجب أن تؤخذ هذه الاعتبارات في الاعتبار أثناء اختيار نوع الأساس.
على سبيل المثال، إذا امتد الرمل السائب إلى عمق كبير، فيمكن عندئذ اختيار أساسات اللبشة لتوزيع الحمل بالتساوي ، وستكون هناك حاجة إلى الأساسات الخازوقية للهياكل الثقيلة مثل المباني متعددة الطوابق.
٣-٨) التربة الجبلية وتربة الغابات
من المرجح أن تحتوي تربة الجبال وتربة الغابات على صخور على أعماق مختلفة ، لذا فإن أسس الخوازيق ليست مناسبة. بالنسبة للمباني السكنية التي تتكون من طابق واحد أو طابقين، تكون الأسس المنفصلة المسلحة مناسبة.
٤- سهولة البناء
يجب أن يتم اختيار نوع الأساسات مع الأخذ في الاعتبار سهولة تنفيذها / إنشائها في الموقع. حيث يتطلب تنفيذ بعض أنواع الأساسات عمالة ماهرة ومستويات عالية من الحرفية.
٥- منسوب المياه الجوفية
المياه الجوفية هي معيار آخر مهم يؤثر على اختيار نوع الأساسات. لا ينبغي وضع الأساس على التربة التي تخضع للتمدد والانكماش بسبب تقلبات المياه الجوفية. لذا، يجب أن يتم البناء على تربة جافة تمامًا أو على تربة رطبة تمامًا.
إذا كان منسوب المياه الجوفية منخفض عن منسوب التأسيس، فيجب اختيار قاعدة ضحلة مثل القواعد المنفصلة أو المشتركة. أما في حالة كان منسوب المياه الجوفية مرتفع، يجب اختيار أساسات اللبشة / الحصيرة.
هذا 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.
٦- الهياكل المجاورة / المسطحات المائية / المنحدرات
الهياكل المجاورة ، المسطحات المائية ، المنحدرات هي عوامل يجب مراعاتها عند اختيار نوع الأساسات. عندما يكون أساس الهيكل المجاور قريبًا جدًا من أساسات المبنى الجديد، فقد يؤثر ذلك على الاختيار وسلامة الهيكل المجاور.
إذا كانت أساسات الهيكل المجاور قريبة جدًا من الأساس المستهدف تنفيذه، فقد يؤثر على اختيار نوع الأساسات وطريقة الحفر وما إلى ذلك، لأن سلامة الهيكل المجاور لها أهمية قصوى. إن اختيار نوع الأساس المناسب سيكون أكثر تحديًا، 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. يجب عدم تشييد المباني السكنية على منحدرات أكثر حدة من ٢٥ درجة.
٧- الكوارث الطبيعية والطقس الحاد
إذا كان للمنطقة تاريخ من الكوارث الطبيعية الشديدة أو الطقس الحاد ، فيجب أخذ هذه العوامل في الاعتبار. يجب استخدام السجل أو البيانات السابقة للكوارث الطبيعية والطقس الحاد كقاعدة لاختيار نوع الأساس.
٨- التصميم الاقتصادي
عندما يكون هناك عدد من خيارات الأساسات الممكنة لموقع المشروع المحدد، فقد يؤثر العامل الاقتصادي على اختيار النوع المناسب. ومع ذلك، لا ينبغي أن يؤثر اختيار الأساس الاقتصادي على سلامة المباني وقوتها ومتانتها واستخدامها.