تدعيم الأساسات
الأسس foundations هي القواعد السفلية لمنشآت الهندسية ، ومهمتها نقل حمولات البناء إلى التربة وضمان ارتكازه على الأرض ارتكازاً ثابتاً. 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 . الأُسُس هي العنصر الحامل لكامل الأوزان والحمولات الشاقولية الناجمة عن اوزان عناصر المنشأ وعلى استناد كامل على سطح التربة وذلك يستوجب صلابة ومتانة حتى لاينهار الأساس تحت تأثير الأوازن
نضطر أحيانا لعمل ترميم للأساسات وتدعيمها و يتم ذلك في حالات معينة منها:
- وجود قوة شد عالية جدا تسبب رفع الأسس
- مقاومة عزوم الالتواء أو القص غير الكافية
- وجود المياه الجوفية و هجوم المواد الكيميائية الضارة
- مقاومة الجانبية غير كافية لتحمل القوى الجانبية على الأساس
- وجود قوة انضغاطية أو قوة شد تتجاوز القدرة الإنشائية للأساسات
- حدوث عزم الضغط ، أكثر من قدرة تحمل المبنى ، تحت الأسس .
- وجود قوة انضغاطية أو قوة شد تتجاوز القدرة الجيوتقنية في الأسس العميقة
- هبوط في التربة أو حدوث ميلان في الأساس
- التضخم في التربة تحت الأساس
- عدم استقرار الهيكل الإنشائي ، خاصة بالنسبة للمباني المبنية على الأراضي المنحدرة
مشاكل تحسين الأساسات :
كما ذكر سابقا ، في مشاريع تدعيم المباني و ما يرتبط بتدعيم الأساسات ، بالإضافة إلى التكلفة العالية لتحسين الأساس ، فإن تدعيم الأساسات عندما يكون المبنى مستخدما فهو صعب للغاية ، عند تدعيم الأسس ، نواجه مشاكل التالية :
- ضرورة تفريغ كل أو جزء من الطابق الأرضي أو الطابق السفلي لتدعيم الأساسات
- حطم بلاطة الأرضية داخل المبنى و الرصيف خارجه
- مساحة محدودة للغاية
- ارتفاع محدود لمعدات البناء
- صوت واهتزازات في المبنى
أساليب رفع عيوب و مشاكل الأسس :
يمكن تنفیذ إحدا أساليب التالية بشكل عام أو تنفیذ مجموعة منها معاً للحصول على تدعيم جيد
- تدعيم الأساس الموجود
- تحسين حالة الأساس
- تقليل من الحمل الجانبي للمبنى عن طريق زيادة مساحة القاعدة أو اضافة أساس جديد و ربطها و….
أساليب تدعيم الأسس الموجودة :
- زيادة مساحة القواعد
- ربط الأسس ببعضها
- تدعيم الأسس عن طريق كابلات مسبقة الشد
- زيادة مقاومة الأسس العميقة
- تدعيم من تحت الأساس
- اضافة أساسات عميقة
- تدعيم القاعدة الأعمدة
1.زيادة مساحة القواعد :
من الممكن زيادة مساحة القاعدة بدون الحفر أسفلها ، و هي طريقة أقل تكلفة و أقل خطورة من الأولية ولكن لابد من الأخذ في الاعتبار أن عمل قميص للقاعدة القديمة سيؤدي الى انشاء قوى قص كبيرة عند اتصال الخرسانة القديمة بالخرسانة الجديدة عندما يحدث هبوط للقاعدة المركٌبة تحت تأثير حمل الجديد ، لذا فإن أسطح الاتصال يجب أن تخشن جيدا و تزود بمسامير قص . أما اذا كان المقصود من عمل القميص للقاعدة القديمة زيادة عمقها لتعويض نقص الناشئ في مساحة صلب التسليح نتيجة الصدأ ، فإن قوى القص بين القطع الجديدة و القديمة لن تكون كبيرة ، و يمكن الاكتفاء بدهان سطح الاتصال بمادة تزيد تماسك الخرسانة الجديدة بالقديمة .
2.ربط قاعدتين منفصلتين أو أكثر لعمل قاعدة شريطية :
فإن عمل قاعدة الشريطية تكون في جزء منه مماثل لعمل قمصان للقواعد الأصلية ، وفي الجزء الموجود بين القاعدتين يأخذ شكل القاعدة الشريطية العادية ، و من المشاكل التي تصادف المصمم في هذه الحالات ما يلي :
أ . اختلاف سمك الخرسانة العادية و المسلحة للقواعد مما يجعل صلب التسليح بها ليس في مستوى أفقي واحد – ويمكن في هذه الحالة عمل ميل خفيف في الخرسانة العادية التي تصب بين القاعدتين مع تكسير الخرسانة العادية القديمة بميل لزيادة الرباط
ب . عدم وجود القواعد في خط واحد – وفي هذه الحالة يمكن زيادة عرض القاعدة الشريطية أو ربط كل مجموعة على خط واحد تقريبا بقاعدة شريطية .
ج . ضرورة إضافة تسليح علوي في منتصف البحر بين الأعمدة لمقاومة العزوم السالبة الناشئة في القاعدة الشريطية – ويوصي بعمل ثقوب في الأعمدة لإمرار التسليح العلوي ، يملأ بعد ذلك بمونة مناسبة .
3.تدعيم الأسس باستعمال كابلات مسبقة الشد و الياف FRP :
إحدى طرق التدعيم ، تطبيق قوة الإجهاد المسبق على مقطع العرضي . عادة ما اذا لم يمكن زيادة عمق الأسس من الأعلى بسبب معمارية المبنى ممكنا ، يتم زيادة مقاومة الانحناء الموجبة و السالبة عن طريق عبور كابلات مسبقة الشد ، من الثقوب المحفورة على طول القاعدة الشريطية أو الخرسانة الحديثة و من ثم شد الكابلات . قوى الإجهاد لكابلات المسبقة الشد الرأسية ، تزيد من مقاومة القص ، و قوى الإجهاد المسبق الشد الأفقية تزيد من مقاومة القص و الانحناء في نفس الوقت .
4.زيادة مقاومة أسس العميقة :
من جملة الأسباب التي قد تكون الحاجة إلى تحسين الاوتاد هي ، في منشآت المبنية على الاوتاد ، قد لا تتمكن الأوتاد من تحمل الأحمال الجانبية بشكل صحيح و لذلك قد تواجه مشاكل في اتصالات المبنى برأس الأوتاد .
كيفية زيادة مقاومة الأوتاد :
- حفر التربة حتى يتبين تلف الأوتاد
- ازالة طبقات من سطح الأوتاد للوصول للأجزاء الداخلية بحيث تتم إزالة التلف والكسر بالكامل من سطح الأوتاد
- يجب صب رأس الأوتاد لضمان توصيل الحديد الصلب بالأوتاد
- تطبيق حديد الصلب حول الأوتاد أو قميص الخرساني ، و يتم تصميمها بناءً على نتائج التحليل الإنشائي.
- ملء القاعدة الشريطية بتربة كثيفة
- تنفیذ البلاط
5. تدعيم من تحت الأساس :
يتم ذلك بعمل كتلة من الخرسانة المسلحة أو العادية تحت القاعدة ، و غالبا ما يحتاج الأمر إلى إزالة حمل القاعدة قبل إصلاحها
6. إضافة أسس العميقة و الجديدة :
في حالة الرغبة في تقوية الأساسات لتحمل أحمال جديدة أو الرغبة في نقل أحمال بالأساسات السطحية إلى طبقات أعمق و أكثر تماسكا – فيتم إضافة أوتاد جديدة ، و هذه الإضافة تاخذ عدة أشكال :
- عمل أوتاد جديدة بجوار الأساسات القائمة ثم ربطها بالأساسات القائمة .
- عمل أوتاد بميل خفيف ثم سحبها تحت القواعد القائمة
- إضافة أوتاد جديدة للوسائد القائمة و نراعي في هذه الحالة الاشتراطات التالية
إستعمال اوتاد صغيرة :
هي أوتاد بقطر حوالي 100 الى 200 مم ويمكن ان تستخدم بشكل عمودي أو مائل في اطراف قاعدة الشريطية . اذا كان لايمكن استعمال الأوتاد أطراف القاعدة بسبب عدم وجود مساحة كافية ، يتم استعمال هذه الأوتاد الصغيرة . مع تطبيق أوتاد الصغيرة ، بسبب صب المونة في التربة ، نحصل على زيادة مقاومة التربة .
تطبيق الأوتاد :
من أجل زيادة قدرة تحميل الجيوتقنية والأوتاد القائمة ، من خلال بناء اوتاد جديدة و ربطها بالقديمة ، نحصل على زيادة مقاومة القص و الضغط و الانحناء لمجموعة الأوتاد الموجودة .
7. حقن التربة :
إن حقن التربة عادة ما يستخدم في حالات نزح المياه عندما تكون التربة مسامية لدرجة تجعل عملية النزح صعبة جدا ، ولكنها نادرا ما تستخدم في تقوية التربة لزيادة قدرتها على تحمل الأحمال ، والسبب الأساسي في هذا هو آنه فی حالة الإنشاء الجديد فإن زيادة مساحة الأساسات للوصول إلى الإجهاد الذی تستطيع التربة تحمله عادة ما يكون أقل تكلفة من زيادة قدرة التربة بحقنها ، كما أنه مضمون أكثر ، أما في حالة الرغبة في زيادة قدرة الأساسات القائمة على تحمل أحمال جديدة فإن الوضع قد يكون معكوسا أي أن زيادة قدرة التربة بالحقن قد يكون أقل تكلفة من زيادة مساحة القاعدة او إضافة قاعدة أكبر تحتها .
فلو أخذنا على سبيل المثال حالة مبنى يراد إضافة طوابق جديدة له و أن الأعمدة تتحمل الأحمال الجديدة أو سيتم عمل قمصان لها فتصبح مسألة زيادة قدرة الأساسات لتحمل الأحمال الجديدة هي المشكلة ، و لحل هذه المشكلة هناك طريقتان :
- زيادة مساحة التحميل بحيث يظل الإجهاد الواقع على التربة بعد إضافة الأحمال الجديدة مساويا لقدرتها على التحمل و يمكن أن يتم بربط القواعد المنفصلة في قاعدة شريطية أو تحويلها إلى لبشة مسلحة .
- زيادة قدرة التحمل للتربة بحقنها بحيث يصبح الإجهاد الجديد المسموح به مكافئا للإجهاد الناشي عن الأحمال الزائدة ، وذلك بدون زيادة مساحة القاعدة .
وفي كلتا الطريقتين نجد أن عزوم و قوى القص ستزداد على القاعدة الأصلية بما يستدعى تقويتها ، وبالنسبة للطريقة الأولى فإن زيادة عمق القاعدة يحقق التقوية المطلوبة ، أما في حالة حقن التربة فلابد من عمل قاعدة صغيرة جديدة أعلى القاعدة الأصلية لاستيعاب الزيادة في العزوم و قوى القص
