ما هي الأساسات الخرسانية؟
الأساسات الخرسانية: هي عنصر هيكلي يوفر الدعم لمختلف الأحمال التي تعمل على البنية الفوقية. إنّها الرابط بين الهيكل ودعمه النهائي، أيّ التربة الموجودة تحته. بحيث قد يكون النقل الفعلي للحمل عن طريق التحميل المباشر على التربة أو الصخور أو بواسطة عناصر وسيطة مثل الركائز أو القيسونات.
ما هي الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الأساسات الخرسانية؟
بشكل عام، يشير فشل الأساس إلى فشل العناصر الهيكلية للأساسات الخرسانية مثل الأسطح وفشل التربة، بحيث يحدث النوع الأول من الفشل نتيجة التحميل الزائد على الأساس. في حين أن هذا الأخير ينتج عن الإهمال عند اختيار الموقع المناسب للتأسيس أو فقدان قوة التحمل بسبب العمل المجاور. كما أنه فشل الأساس الناتج عن انهيار القاعدة هو أمر نادر الحدوث. في هذه المقالة، سنناقش الأسباب الأكثر شيوعًا التي تؤدي إلى فشل الأساسات الخرسانية.
1- فشل نقل الحمولة من الأساسات الخرسانية إلى التربة:
يمكن لهيكل الإطار الصلب المصمم جيدًا والمبني بشكل صحيح أن يتحمل حركات الأساس الكبيرة. وعندما يتم ربط مجموعة من الجدران والأرضيات والإطارات والأقسام بشكل صارم، فإنّ النظام سوف يعدل نفسه بشكل مناسب مع حركات الأساس التفاضلية.
يتم نقل الحمل من خلال عمل الإطار من خلال الدعم الذي تقدمه الأساسات الخرسانية. كما في حالة عدم وجود هذه الصلابة المترابطة، فسيتم نقل الحمل من خلال دعامة واحدة. وبالتالي، سوف يعمل الحَمل مباشرة على التربة. وإذا كان هذا الدعم الفردي مفقودًا في التربة، فقد يفشل الهيكل.
2- تقويض الدعم الآمن للأساسات الخرسانية:
يجب إجراء فحص دقيق للتربة قبل البدء في مشروع البناء. بالإضافة إلى الدراسة الدقيقة لطبقات التربة الواقعة أسفل الهيكل المقترح مباشرة، يجب مراجعة الهياكل المجاورة القائمة بعناية. ويجب توفير نظام تقوية وتدعيم سليم لمنع حدوث تحول جانبي في التربة.
يتم تثبيت هيكل دعم دائم مثل الدعامة حيث سيقوّض البناء الجديد نظام الدعم الحالي. وإذا تم تجاهل هذه الأحكام أو حذفها تمامًا، فقد تحدث تشققات في الهيكل الحالي، وقد يحدث أيضًا انهيار مأساوي في الأساس في بعض الأحيان.
3- الدعم غير المتكافئ في الأساسات الخرسانية:
القاعدة الأساسية لميكانيكا الأساس هي أنه لا يوجد نقل للحمل بدون تشوه. كما أنه عندما يتم نقل الأحمال إلى التربة من خلال الأساس، يحدث تشوه للتربة. وبمعنى آخر، تستقر جميع القواعد عند تحميلها. بحيث مقدار التسوية متساوي للأساسات المختلفة عندما تكون مقاومات التربة متطابقة وتوزيعات الحمل متساوية.
ومع ذلك، عندما تكون مقاومة التربة غير متطابقة، تحدث التسويات التفاضلية. وهذا يمكن أن يؤدي إلى انقلاب الهيكل، فإنّ جزء الهيكل الذي تأسس على التربة الأضعف سوف ينحرف بعيدًا. بحيث عندما لا يكون الإطار مستمرًا، فإنّ حاوية البناء الهشة سوف تتصدع أثناء نقل القص.
يمكن تصحيح جميع أوجه القصور في دعم التربة وغالبًا ما يتم تصحيحها. ومع ذلك، عادة ما تكون هذه التصحيحات مكلفة للغاية وتنطوي على دعم التربة الأضعف. حيث أن استخدام قاعدة إضافية أو تركيب قواعد جاك هي الأكثر استخدامًا وأنجح الطرق.
4- الهبوط التفاضلي في الأساسات الخرسانية:
عند تحميل القاعدة، تتفاعل التربة الداعمة عن طريق الغلة والضغط لتوفير المقاومة. بحيث يحدث الانضغاط الفعلي للتربة بسرعة في حالة التربة الحبيبية ولكن ببطء أكبر في حالة الطين. وبمجرد حدوث هذا الضغط، يظل الهيكل مستقرًا، لأن الأساس لم يَعد مستقرًا.
يعتمد هذا الاستقرار على مناطق التربة الواقعة أسفل القاعدة مباشرة، أو في حالة الأكوام، على التربة بالقرب من طرف الكومة. بحيث إذا تمت إزالة التربة الموجودة أسفل القاعدة أو إزعاجها، فيمكن إحداث استقرار أو حركة جانبية.
عندما يتم تحميل منطقة التربة القريبة من في الأساسات الخرسانية بهيكل جديد، فإنّها تسبب ضغطًا جديدًا في حجم التربة. كما في مثل هذه الحالة، سيكون هناك قاعدة جديدة إضافية غير متوقعة للمبنى المستقر سابقًا. وإذا لم يتم فصل المبنى الجديد عن البناء الحالي، فإنّ البوط الناتج عن الحِمل الجديد ستزيد من تحميل القاعدة الثابتة سابقًا.
في التربة البلاستيكية، غالبًا ما تكون هذه المستوطنات الجديدة مصحوبة بحركات صعودية وارتفاعات. ومع ذلك، عندما يستقر الهيكل بأكمله بمعدل بطيء لفترة أطول، قد تكون هذه المستوطنات مقبولة طالما أنها موحدة. ولكن التسويات التفاضلية الكبيرة ستؤدي إلى تلف الهيكل.
5- سحب الأساسات الخرسانية لأسفل:
تحدث ظاهرة السحب لأسفل بسبب انكماش التربة عندما ينحسر منسوب المياه الجوفية، أو من الجفاف عن طريق نمو الأشجار مع المستوطنات التفاضلية اللاحقة. كما أنه سوف تتماسك الأساسات الخرسانية الموجودة في طبقات التربة بسبب نزح المياه أو من الحمل الإضافي الذي يعمل على الأرض.
ستؤدي الأحمال الإضافية الجديدة إلى زيادة كثافة التربة أسفل الأساسات الخرسانية عن طريق زيادة الاحتكاك السطحي، ممّا يتسبب في تعليق أحمال التربة الجديدة على الأساسات الخرسانية. كما يشار إلى هذه الظاهرة باسم الاحتكاك السلبي. وقد يتسبب الحِمل الإضافي في زيادة كبيرة في الاستقرار وقد يسحب القاعدة من غطاءها.
6- خطأ التصميم في الأساسات الخرسانية:
لسوء الحظ، تم تصميم العديد من الأساسات الخرسانية مع عدم كفاية التحقيقات الجوفية المسبقة. وهذا قد يؤدي إلى عدم كفاية الدعم للبنية الفوقية. حيث في وقت لاحق، غالبًا ما تتطلب هذه الهياكل أعمالًا تصحيحية باهظة الثمن. غالبًا ما يتم ارتكاب خطأ تصميم شائع لتوفير تكاليف البناء الأولية. على سبيل المثال، يوفر المصممون دعامة للأساسات للجدران والسقف، بينما يتم وضع الأرضية الرئيسية على ركام رمل مضغوط.
في الغالب، في المنشآت الصناعية، يتم دعم الأسقف على أكوام بينما يتم وضع الأرضية الداعمة للمعدات باهظة الثمن فوق حشوة التربة، من أجل توفير تكاليف البناء الأولية. ومن المنطقي دعم المعدات باهظة الثمن على الأساسات الخرسانية وترك السقف يستقر عند ملء التربة.
تتطلب آلات المصنع الثقيلة عمومًا التركيب على أرضيات مستوية بدقة، وَيمكن أن تصبح التسويات التفاضلية الصغيرة مدعاة للقلق. كما أنه وضع بلاطات أرضية على حشوات تربة غير كافية هو اقتصاد خاطئ في تكلفة البناء. حيث يتم قياس كفاءة التكلفة الحقيقية من خلال إجمالي تكاليف الخدمة الأولية وتكاليف الخدمة.
7- أخطاء البناء للأساسات الخرسانية:
هناك نوعان شائعان من أخطاء البناء، حيث يشمل النوع الأول التدابير اللازمة للحماية أثناء مرحلة البناء، والثاني هو أعمال التأسيس. حيث تتضمن معظم حالات فشل الأساس النوع الأول من الخطأ، المتعلق بالتدعيم المؤقت والتدعيم، والسدود المؤقتة للحماية الجانبية وعمليات الضخ. كما أنه بسبب الطبيعة المؤقتة لهذه الهياكل، غالبًا ما يتم الحفاظ على تدابير السلامة عند الحد الأدنى لأسباب اقتصادية.
النوع الثاني من الخطأ موجود بسبب العمل الملموس غير المناسب في الأساس، مثل جودة الخرسانة غير الملائمة والتركيب العشوائي لحديد التسليح. وغالبًا ما توجد التجاويف داخل الأساسات الخرسانية المصبوبة في المكان حيث تفتقر إلى مراقبة الجودة. كما أن إغفال طرق التحقق في وقت مبكّر من تقدم البناء هو المسؤول في الغالب عن الخسائر الهائلة التي تسببها مثل هذه الأخطاء.
8- تغيير في مستوى الماء تحت الأساسات الخرسانية:
يمكن للتغيير في محتوى الماء تعديل أبعاد وهيكل التربة الداعمة. كما في كثير من الحالات، تقوم شركات المياه باستخراج المياه الجوفية إلى مستوى يؤدي إلى انحسار منسوب المياه الجوفية، وبالتالي يتسبب في مستوطنات مع أضرار جسيمة. يؤثر الضخ من الحفريات الإنشائية المجاورة أيضًا على استقرار القواعد الحالية.
إن بناء السدود مسؤول بشكل رئيسي عن خفض مستويات الأنهار، ممّا يتسبب في أضرار جسيمة وتشقق الهياكل المجاورة. حيث أنه في الغالب، في التربة الطينية، تواجه مشكلة الرفع بسبب التشبع الزائد. لذلك، في مثل هذه التربة، يجب إمّا تصميم الهياكل لتحمل الإزاحة الصاعدة أو يجب حماية التربة الداعمة من الفيضانات.
9- تأثيرات الاهتزاز على التربة أسفل الأساسات الخرسانية:
عندما تتعرض التربة لنبضات الاهتزاز، قد يحدث تغيير في حجمها إذا لم يتم دمجها بالكامل. كما يمكن أن يكون مصدر نبضات الاهتزاز هو معدات البناء وسائقي الآليات والمعدات الميكانيكية في مبنى مكتمل وحركة المرور على الرصيف وصدمة التفجير. حيث سنناقش أدناه مصدرين رئيسيين للاهتزازات وهما سبب شائع لفشل الأساسات الخرسانية.
يمكن أن تحدث أضرار جسيمة عند استخدام كل من المطارق الصدمية والمطارق الاهتزازية أثناء دق الأساسات الخرسانية. في العديد من الحالات، كان لا بد من الإعلان عن صفوف كاملة من المباني على أنها غير آمنة وتم هدمها لاحقًا بسبب الركام في المنطقة المجاورة.
يجب تصميم عمليات التفجير بعناية لتجنب حدوث أضرار جسيمة للهياكل المجاورة. ويجب وضع معيار لسرعة الجسيمات القصوى، وهو مقياس لشدة الاهتزاز، حيث أنه تؤخذ قراءات ثابتة عن طريق استخدام أجهزة قياس الزلازل. وغالبًا ما يكون الضرر الناجم عن التفجير شديدًا لدرجة أن حجم العبوات المتفجرة يجب أن يكون محدودًا للحفاظ على الاهتزازات عند مستويات مقبولة.
