أنواع فشل أساس المباني تحت الأحمال

ما هي أساسات المباني؟

توفر الأساسات الدعم والمقاومة لأحمال الهياكل أعلاه. كما أنها بمثابة أنظمة هيكلية تنقل الأحمال إلى التربة أدناه والتي توفر الاستقرار، بما في ذلك مقاومة الانقلاب والانزلاق والرفع للهيكل العام. ونظرًا لأهمية نظامهم الهيكلي للهيكل العام، فمن الضروري الحفاظ على سلامتهم الهيكلية حتى يعمل الهيكل العام.

ومع ذلك، في بعض الحالات، يمكن أن تفشل الأساسات. حيث سنقوم الآن باستكشاف الأنواع المختلفة من الأسباب التي يمكن أن تؤثر على فشل الأساسات، من أجل منع الفشل ومعالجته. كما تعتمد أنواع فشل الأساس على الحمل الذي يتعرض له. ويمكن أن تفشل الأساسات بثلاث طرق مختلفة تحت الأحمال سيتم ذكرها لاحقًا.

ما هي أنواع فشل أساس المباني تحت الأحمال:

فيما يلي أنواع مختلفة من فشل الأساسات:

• فشل اختراق القص.

• فشل القص في اتجاه واحد.

• فشل مرونة الأساس.

يجب فحص الأنماط الثلاثة المذكورة أعلاه لفشل الأساس أثناء مرحلة تصميم الأساس الخرساني للحمل المحدد. حيث يجب اتباع الإرشادات المنصوص عليها في قواعد الممارسة القياسية حتى لا تفشل الأساسات في أي من أنواع الفشل كما هو مذكور تحت أي مجموعات تحميل محتملة عند احتلال الهيكل. بينما تتم مناقشة أنواع فشل الأساسات بالتفصيل أدناه:

1. فشل اختراق القص في الأساس:

يُعرف فشل قص التثقيب أيضًا بفشل التوتر القطري للأساسات. وفي هذا الوضع من الفشل، يفشل الأساس بسبب تشكيل شقوق مائلة حول محيط العمود. حيث يتم أخذ القسم الحرج للثقب بفشل القص عند (d / 2) من وجه العمود، حيث (d) هو العمق الفعال للأساسات.

لتجنب فشل القص، يجب أن تكون قوة القص النهائية في هذا القسم من الأساس أقل من مقاومة القص للخرسانة بالنسبة المئوية للخرسانة. حيث يجب توفير تقوية إضافية لمقاومة قص التثقيب في حالة مقاومة القص للخرسانة مع عدم كفاية التسليح المقدم. ويظهر فشل الأساس في هذا الوضع على شكل مخروط أو هرم مبتور حول العمود أو الدعامة أو الرصيف.

2. فشل القص في اتجاه واحد من الأساس:

فشل الأساسات في فشل القص أحادي الاتجاه في الشقوق المائلة عبر العرض الكامل للقاعدة التي تعترض الجزء السفلي من لوح القاعدة على مسافة (d) من وجه العمود (يسمى القسم الحرج)، حيث (d) هو العمق الفعال لبلاطة الأساس. وفي حالة استخدام لوحة القاعدة الفولاذية أسفل العمود مباشرة على لوح القاعدة.

يتم قياس المسافة (d) من خط في منتصف المسافة بين وجه العمود وحافة لوحة القاعدة. ولتجنب فشل القص أحادي الاتجاه للأساسات، يجب أن يكون إجهاد القص في القسم الحرج من القاعدة أقل من مقاومة القص للخرسانة مع نسبة معينة من التعزيز المستخدم.

3. فشل مرونة الأساسات:

أثناء تصميم القاعدة، يتم حساب (Mu / bd2) للحصول على النسبة المئوية للتعزيز في اللحظة التي يتعرض فيها الأساس. حيث أن (Mu) هي اللحظة النهائية أو المحسوبة في العوامل، (b) هو عرض القاعدة. كما يعتبر القسم الحرج للثني على مسافة (d) من وجه القدم. بينما تعتني الرموز القياسية بفشل الانثناء أثناء التصميم من خلال توفير نسبة من التعزيز المطلوب لمقاومة لحظة الانحناء. ولكن في حالة زيادة لحظة الانحناء في الأساسات، فإنّ الأساسات تفشل.

أسباب فشل أساسات المباني:

1. التحميل المتفاوت على الأساسات:

يمكن أن يؤدي التوزيع غير المتكافئ للتحميل من البنية الفوقية إلى حدوث ضغوط غير متساوية في مواقع مختلفة من الأساس. يمكن أن يتسبب ذلك في تسوية تفاضلية في المواقع التي تنقل فيها العناصر الهيكلية العمودية، مثل الأعمدة والجدران، أحمال البنية الفوقية مباشرة إلى الأساس. كما يمكن أن تؤدي التسوية التفاضلية في النهاية إلى تشققات في الأساس.

2. التحميل الزائد على الأساسات:

يمكن أن يؤدي التحميل الزائد من البنية الفوقية أيضًا إلى فشل الأساس. حيث يمكن أن تفشل الأساسات عن طريق التصدع عندما تكون لحظة التصميم أو القص أعلى من عزمها أو قدرتها على القص. كما يمكن أن يحدث الفشل أيضًا عندما يكون هناك أحمال كبيرة مركزة أو نقطية، والتي يمكن أن تؤدي إلى قص كبير للثقب على الأساس، وعندما يكون هناك تصميم زائد لضغط المحمل.

3. خصائص مختلفة للتربة في واجهة الأساس:

يمكن أن تستند أجزاء مختلفة من الأساس على خصائص مختلفة من التربة. على سبيل المثال، يمكن أن يجلس جزء من الأساس على الطين، بينما يمكن أن يجلس جزء آخر من الأساس على الصخر. وعندما تكون جميع فحوصات التصميم كافية لجزء واحد من الأساس بسبب أن هذا الجزء يستقر على تربة جيدة وعندما تفشل عمليات الفحص لجزء آخر من الأساس بسبب خصائص التربة السيئة في الجزء الآخر من الأساس، يمكن أن تفشل الأساسات بأكملها.

4. ضغط التربة غير الكافي:

قد لا يتم ضغط حشوة التربة الموجودة أسفل الأساس بشكل صحيح وإلى الدرجة المطلوبة من الضغط. ونظرًا لعدم ضغط التربة بشكل صحيح، يمكن إنشاء فراغات هوائية داخل التربة، حيث يمكن للتربة والماء أن ينتقلوا إلى الداخل والخارج. بينما سيكون هناك بعد ذلك حركة داخل التربة، ممّا يسبب التورم والتقلص. كما يمكن أن يتسبب تورم التربة وتقلصها في الضغط على الأساس الذي تدعمه التربة.

يمكن أن تسبب الفراغات الهوائية داخل التربة تربة فضفاضة أو تربة منخفضة الكثافة، والتي تفتقر إلى القوة الكافية لدعم الأساس. حيث يمكن أن تؤدي معدات الضغط الضعيفة أيضًا إلى فشل الأساس. لذلك، من الأفضل ضغط التربة الموجودة أسفل الأساس إلى درجة الضغط المطلوبة قبل وضع الأساس الخرساني، من أجل تقليل إزاحة التربة وزيادة تفاعل الطبقة السفلية وكثافة التربة وتقليل التسوية التفاضلية والشاملة للأساسات.

5. التغيرات في مستويات الرطوبة في التربة تحت الأساس:

يمكن أن تتغير مستويات الرطوبة في التربة بسبب اختلاف مستويات الرطوبة أو الطقس الممطر أو ظروف الصرف السيئة، ممّا قد يتسبب في انتفاخ التربة (أو ارتفاعاتها) وانقباضها، ممّا يؤدي إلى حدوث تشققات. وعلى غرار ضغط التربة غير الكافي، يمكن ملء الفراغات الموجودة داخل التربة بالماء أو السوائل الأخرى، ممّا قد يؤدي إلى الضغط على جزيئات التربة من السائل.

ومع ذلك، عندما تكون هناك فترات جفاف، يتبخر الماء من التربة ويترك من الفراغات داخل التربة. وهذا يمكن أن يسبب انكماش التربة. علاوة على ذلك، عند وجود تشققات داخل الأساس، يمكن أن يحدث تسرب للمياه أيضًا.

6. الاهتزازات من البناء المجاور:

يمكن أن يؤدي الاهتزاز الناتج عن البناء القريب إلى إزاحة جزيئات التربة الموجودة أسفل الأساس. حيث يمكن أن يؤدي ذلك بعد ذلك إلى خلق فراغات هوائية داخل التربة، ممّا قد يؤدي إلى إرخاء التربة وتقليل كثافة التربة. كلما انخفضت كثافة التربة، انخفضت قوة التربة لدعم الأساس. وسيؤدي ذلك بعد ذلك إلى فشل الأساس.