الأساسات (Foundation)هي الجزء السفلي للبناية الهندسية ودورها هوحمل حمولات البناء وضمان تثبيتها علي الأرض ، تكون الأساسات عادة داخلة في الأرض علي عمق مناسب للبناء ويتم اختيار الأساس وفقا لنوع البناية واسلوب التصميم وقدرة تحمل التربة لدالك يجب حتى يتوفر في تربة البناء أربعة شروط:

المتانة

حتي لا يحدث الانحطاط بتأثير حمولات المنشأة المنقولة إليها بالأساسات .

التوازن

حتي لا يحدث فيها انزلاقات نتيجة انزياح الكتل الترابية فيها أوانهيارها عندما لاقد يكون مستقرا.

الثبوتية

حتي لاقد 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 يحتاج أحيانا اختيار نوع خاص للأساسات ولهدا فان هده العملية ضرورية، لا غنى عنها قبل تحديد نوع الأساس وتصميمات البناء والمنشآت الضخمة البنايات العادية فأساساتها تصمم مسبقا وكل هذا يشترط فهم مواصفات التربة والبحث عن العمق الذي يوفر ذلك ،وجميع هدا يجعل الأساسات 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 (المثانة، التوازن، الثبات ، اللاستقرار) ولفهم طبيعة التربة ليس هناك طريقة واحدة ولاكن أكثر الطرق الملائمة هي في مسقط 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 والسبر بالحفر الدوراني بالنسبة للتربة القاسية وعندا توفر معطيات التربة ثم التحقق من الخواص بالكشف عن التربة بواسطة مثقاب ومعازل مخروطية .

عادةقد يكون طول السبر يساوي ثلاثة اضعاف أكبر بعد في الأساس (النعل) وبما لا يقل عن 3امتار عن الأساسات العادية ،أما الأوتادفيجب النزول بعمق اللازم، يوضع السبر عادة ب15 متر بين جميع سبر واخر، وب30 متر بين السدود الترابية والأنفاق ويختلف هدا بتجانس وعدم تجانس التربة ، ففي عدم تجانس التربة التي تكون اما ناعمة أوخشنة وأهم الخصائص : مقاومة التربة للضغط؛ تماسك التربة ؛زاوية الاحتكاك ،وتم حساب مقاومة التربة بتقسيم الحمولة على السطح. اما في المنشات الكبيرة نحدد خصائص أخرى مثل معامل النفادية والضغط الحبي ومميزات الاجهاد التشوه وتاثيراته في استقرارالتربة وتوازنها وثبوتها.

أنواع الأساسات

يمكن تصنيف الأساسات حسب العمق:

• أساسات سطحية لا يزيد عمقها عنعشرة متر .
• أساسات عميقة (غير سطحية) تزيد عنعشرة متر.

تصنيف حسب الشكل:

• أساس منفرد (منعزل) وهي في معظم الأحيان تكون أساسات سطحية مصنوعة من الحجر اوالخرسانة وهي أساس يحمل عمود واحد فقط.

• الأساس المشهجر يحمل عمودين أوأكثر.

• الأساس المستمر يحمل جدار.

• الأساسات المنفردة تصب الخرسانة المسلحة في المسقط نفسه وقد يكون 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 علي الأقل للأساسات المنفردة بخرسانة غير مسلحة.

• • 350 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد بالنسبة ة المسلحة.

• • 300 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد للأساسات المنفردة بالخرسانة المدفونة تحت الماء.

• الحصيرة هي من الأساسات السطحية تحمل في غالب الأحيان الأعمدة والجدران، تكون بالخرسانة المسلحة واللجوء الي استعمالها يعتبر حلا اقتصاديا بالدرجة الأولى من النزول إلى اعماق كبيرة وهدا عندما تكون مقاومة التربة ضعيفة وفيها يتم توزيع الحمولات توزيعا منتظما وهدا لتحديد الأنحطاطات الموضعية المؤدية إلى تشقق الجدران وتصب خرسانة النظفة فيها بخمسة سنتيمتر على الأقل من الخرسانة العادية 150 كيلوغرام في المتر المعكب الواحد.

• الأوتاد تعبير عن أساسات عميقة يتم الوصول اليها بارتفاع التربة الصالحة للتأسيس عليها ، وقد يكون اما من الخشب أوالمعدن أوالخرسانة. تصنع الأوتاد الخشبية وتق بواسطة الات خاصة بعد وضع اطرافها بمخروط معدني يمنع التأكل عند الدق.

وتكون الأوتادالمعدنية فولاذية علي شكل أساس شكله يمكن دقها ووضع حفر الأبار وتصب الخرسانة من حولها.

كما ان 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 جميع من الأوتاد الخرسانية والمسبقة الصنع بقلانس مسلحة فوق الرؤس التي تتعرض للدق وهدا بالات خاصة تحمل الأجهدات الخاصة والناجمة عن ثقلهاوحملها وحمولات المنشاة واقامة البناء.

ترتكز الرؤوس الحادة السفلية علي التربة الصالحة لتأسيس البناية وتحمل في غالب الأحيان عدة اوتاد متقاربة في حزمة علي شكل قبعة وترتكز قاعدة المنشاة علي مجموعة حزم، تكون الأوتاد شاقولية وقليلا ما تكون مائلة.

• الركائز هي من الأساسات العميقة تتكون من كثل الخرسانة تقوم بنقل ثقل المنشات إلى التربة .

الأساسات الخاصة

هي أساسات تقام في المنشاة الضخمة مثل : ناطحات السحاب ، المداخن العالية وليس لهذه الأساسات نوع خاص بحاجة في غالب الأحيان إلى تدعيم من قبل التربة، تثبتهاقد يكون بالميلاط الاسمنتي أوالحصى كما بحاجة إلى دراسة معمقة للتربة وهدا جيولوجيا وهدرولوجيا.

هدا النوع من الأساسات يكزن في غالب الأحيان خليط من الأوتاد، الحصائر ، الركائز ، للأساسات.

تقنية تنفيد الأساسات

تتضمن اعمال تحضيرية تتمثل في حفر الأبار وتدعيمها عندا اللزوم تتمثل في غالب الأحيان في ضخ الماءوعزل الأساس ونكتفي في بعض الأحيان بازالة التربة للوصول إلى العمق المناسب ، وليكن عندماقد يكون منسوب التاسيس ظاهرا تحفر ابار مكشوفة دون أي تدعيم أوابار 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 الأساسات العميقة الاوتاد والركائز تصب وتدق في جميع 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 أومثاقب 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

هناك حالتان رئيستان لهذا الشكل:

الأولى حتىقد يكون منسوب التأسيس أعلى من منسوب المياه الجوفية: وفي هذه الحال يتم تطبيق الحفر حتى الوصول إلى التربة الصالحة وبعدها يصب الأساس الخرساني أويبنى الأساس الحجري وتحمل عناصره (أعمدة أوجدران) حتى منسوب الأرض الطبيعية التي يتم انطلاقاً منها تطبيق أرضية المنشأة أوالبناء ومن ثم حمله. وفي العادة، عندما لايتجاوز عمق الحفرة خمسة أمتار تنفذ الحفرة مكشوفة بلا تدعيم جانبي. وإذا كان عمق الحفر من خمسة أمتار إلى عشرة تجعل جوانب الحفرة المكشوفة على شكل مصاطب جميع مترين أوثلاثة أمتار تجنباً لانهيارها .

أما عندما يزيد عمق الحفر على عشرة أمتار فيمكن اللجوء إلى تصفيح جوانب الحفرة أوتدعيمها بنادىمات جانبية خاصة.

والثانية حتىقد يكون منسوب التأسيس أخفض من منسوب المياه الجوفية، وفي هذه الحال يتم اللجوء إلى إنضاب المياه الجوفية كي تنفذ أعمال التأسيس على تربة جافة ثم يعزل الأساس عند اللزوم عن هذه المياه، ويجري تجفيف التربة وإنضاب المياه الجوفية المتسربة إلى حفرة التأسيس، عندما تكون التربة شديدة النفوذية، بنصب عدد كاف من المضخات نصباً شاقولياً فتقوم بضخ المياه إلى قنوات صرف خاصة طوال مدة تطبيق الأساسات وعزلها. أما عندماقد يكون معامل نفوذية التربة ضعيفاً فيتم اللجوء إلى تجفيف التربة بوساطة الآبار الراشحة عن طريق حفر آبار في جوانب حفرة التأسيس تردم بالرمل الخشن لتكوِّن مرشحاً حول قسطل المضخة المثقب وتردم نهاية حفرة الضخ أوحفرة البئر بطبقة كتيمة من الغضار أوالإسمنت أوتحقن بمحاليل قابلة للتجمد، وتؤلف هذه الطبقة الكتيمة حاجزاً مانعاً (الشكل 9)، ومن ثم يتم تخفيض منسوب المياه الجوفية حول تام المسقط بالضخ من هذه الآبار الراشحة.

وفي بعض الحالات الخاصةقد يكون من الصعب جداً تجفيف التربة وإنضاب المياه الجوفية فيتم اللجوء إلى تطبيق الأساسات على منسوب التأسيس المغمور بالمياه بوساطة أقماع خاصة تقوم بصب الخرسانة على منسوب التأسيس المحفور والمغمور بالمياه إذ يصب الأساس كاملاً بعد إنزال حديد التسليح في مسقطه بإنزال الخرسانة إنزالاً متصلاً من فتحة القمع التي تظل دائماً مملوءة بالخرسانة تجنباً لصعود المياه داخل أنبوب القمع وحدوث انفصال بالماء في بنية الخرسانة.

التأسيس الغير المباشر على التربة الصالحة

في هده الحالة الأساسات تكون عميقة جدا وغالبا ما تكون في المنشأة البحرية مثل:كاسرات الأمواج ، الأرصفة الشاطئية وتكون الركيزة فوق تربة سطحية من غير حفر ثم النبش حولها وتحتها وحمل الأتربة من تحتها حتى تأخذ بالانغراز تدريجياً في التربة وتستقر على تربة التأسيس الصالحة.

ويتم الوصول إليها بتطبيق الأوتاد أوالركائز التي تغرز حتى الوصول إليها والدخول فيها. ويتم التحقق من الوصول إلى هذا المنسوب عندما يمتنع الوتد المضروب عن الانغراز بتأثير عدد معين من الضربات.

التأسيس على تربة غير صالحة

هناك اشكال خاصة في الاوتاد والركائز والتي تكون احيانا مسننة الجوانب وهي ذات اشكال كبيرة تقاوم الحمولات. تكون أحياناً مسننة الجوانب أوذات أشكال خاصة كبيرة المبتر تعمل على مقاومة حمولات المنشأة باحتكاك سطوحها جانبياً بالتربة، أويتم استخدام أشكال معقدة من أساسات تجمع بين الحصيرة والأوتاد والركيزة. وفي بعض الحالات الخاصة للمنشآت المهمة يتم تبديل التربة تبديلاً كاملاً أوتحسينها بحقنها وتثبيتها بمواد ملاطية أو«بيتومينية» (إسفلتية).

حماية الأساسات

ان المياه الجوفية هي من أكبر مشاكل الأساسات 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 أوترصيف الصخور حول كثلة التاسيس وتقام شبكة تصريف المياه في حالة الأساسات العميقة وكذا توضع مواد عازلة امنع التسرب .

المنشات ذات الأساسات 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 ازدياد في درجة الحرارة إلى حدوث تغيرات كبيرة في استقرار التربة ويمكن حماية الأساس بواسطة وضع الميلاط الأسمنتي في معظم الأحيان .

تدعيم الأساسات

الأساسات تكون في حاجة إلى تدعيم عند القيام باعمال حفر عميقة وفي غالب الأحيان يتم تبديل الأساسات بناء قائم أوتقويتها وهذه العملية في غاية التعقيد بحاجة إلى دقة وخبرة كبيرة وغالية التمن.

تحمل المنشات علي الأساسات مؤقتة جانبية ويتم تنفيد الأساسات وربطها بهياكل المنشئات لكن القليل ما يتم اللجوء الي هذا الحل.

Footing types

Shallow footings

Deep footings

Monopile footings

Base-isolating footings

Design

وصلات خارجية

• تفاصيل انشائية(مسقط أيطالي DWG - Particolari costruttivi

المصادر

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع أساس.

• [1]
• عمر العهدي. "أساس (هندسة)". الموسوعة العربية.

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Foundations.