اقرأ في هذا المقال
ما هي متطلبات الخدمة لهيكل الأساس الخرساني؟
السمة المميزة لِلهندسة الجيوتقنية هي تفرد الأنظمة الجيوتقنية. وعلى الرغم من أن بنيتين من صنع الإنسان قد تكون متطابقة تقريبًا من حيث المواد والهندسة والميزات الهيكلية وأنظمة الأساس وأحمال التمثيل، فإنّ تفاعلهما مع البيئة الجيولوجية يختلف دائمًا.
كل موقع فريد من نوعه من حيث الخصائص الطبقية والهيدروجيولوجية والتركيبية وخصائص الحالة في الموقع. وبيئة المنطق الجغرافي غير متجانسة ومتغيرة بطبيعتها، فالتربة عبارة عن مواد معقدة تختلف خصائصها التركيبية والميكانيكية على النطاقين الصغير والكبير.
نادرًا ما تكون المعرفة المرضية بالظروف في الموقع متاحة بسبب صعوبة وتكلفة التحقيقات في الموقع ونقص القدرة على القياس. كما أن النماذج الواقعية لسلوك الأنظمة الجيوتقنية تكاد تكون مجدية حتى مع التقنيات النظرية المتقدمة.
يعتمد التصميم الجيوتقني على المعلمة الكمية والنمذجة وتحليل التفاعل بين المواد الفنية والطبيعية. كما يتم توفير حل مشكلة التصميم من قبل المهندس بطريقة كمية من خلال تحديد قيم التصميم. وقد تتعلق هذه، من بين أمور أخرى، بالخصائص الهندسية والهيكلية والريولوجية للمواد الطبيعية والتي من صنع الإنسان والتجمعات المتعمدة لها.
حالة الحد النهائية هي تصميم لسلامة الهيكل ومستخدميه من خلال الحد من الضغط الذي تتعرض له المواد. ومن أجل الامتثال للمتطلبات الهندسية للقوة والاستقرار في ظل أحمال التصميم، يجب أن تتحقق متطلبات الخدمة لهيكل الأساس الخرساني كشرط ثابت.
متطلبات الخدمة لهيكل الأساس الخرساني هي حالة مرنة بحتة، وَعادة ما توجد في الجزء العلوي من منطقتها المرنة (حوالي 15% أقل من حد المرونة). حيث أن هذا على عكس الحالة النهائية التي تنطوي على تشوهات مفرطة تقترب من الانهيار الهيكلي، وتقع بعمق داخل المنطقة البلاستيكية.
إذا كانت جميع ضغوط الانحناء والقص والشد أو الانضغاطية المحسوبة أقل من المقاومة المحسوبة، فإنّ الهيكل سوف يفي بمعيار متطلبات الخدمة لهيكل الأساس الخرساني. كما يمكن افتراض السلامة والموثوقية طالما تم استيفاء هذا المعيار، حيث سيتصرف الهيكل بنفس الطريقة في ظل التحميلات المتكررة.
متطلبات القابلية للخدمة هي مجموعة من الشروط التي بموجبها يعتبر هيكل الأساس مفيدًا. كما أنها الفئة الثانية من الأداء بعد متطلبات القوة. لذلك، قد يكون الأساس سليمًا ويعمل بشكل جيد من الناحية الهيكلية، ولكنه قد لا يكون مناسبًا للاستخدام إذا لم يتم استيفاء متطلبات الخدمة.
لذلك، تهدف متطلبات إمكانية الخدمة إلى مساعدة الفرد في تصميم وبناء الأساس الذي يوضح الأداء المرضي عند تعرضه لأحمال الخدمة. حيث تشمل متطلبات قابلية الخدمة للأساسات الاستقرار والرفع والإمالة والاهتزاز والحركة الجانبية والمتانة. ويؤدي الفشل في تلبية متطلبات الخدمة هذه إلى مشكلات جمالية، وتقليل فائدة الهيكل، وزيادة تكاليف الصيانة.
متطلبات الخدمة الرئيسية لهيكل الأساس الخرساني:
1. تسوية هيكل الأساس الخرساني:
التسوية هي الحركة الهبوطية لهيكل الأساس بسبب الأحمال المطبقة. حيث يُعد الحفاظ على التسوية ضمن الحدود المقبولة، والتي يتم تحديدها بشكل عام بواسطة الرموز المعمول بها، أهم متطلبات الخدمة للأساس الخرساني. على سبيل المثال، تتراوح التسوية المسموح بها لمباني المكاتب من 12 مم إلى 50 مم وللمباني الصناعية الثقيلة 25-75 مم وللجسور 50 مم.
2. اهتزاز هيكل الأساس الخرساني:
تتعرّض هياكل الأساسات إلى اهتزازات قوية عندما تدعم القطع الثقيلة من الآلات. كما يجب امتصاص هذه الاهتزازات القوية من خلال هيكل الأساس دون المعاناة من الرنين أو مشاكل أخرى.
في بعض الأحيان، يتم دعم الآلات شديدة الحساسية من خلال أسس حيث يتم تطبيق التقنية المناسبة لعزل الماكينة عن مصدر الاهتزاز مثل عزل الآلات عن الاهتزاز أو تطبيق عزل القاعدة لهيكل الأساس.
3. الحركة الجانبية لهيكل الأساس الخرساني:
عندما يتعرض هيكل الأساس لأحمال جانبية (القص واللحظة)، فإنّه يتشوه أفقيًا. كما يجب أن تظل هذه الحركة الجانبية ضمن الحدود المقبولة. حيث أن الحد الأقصى للحركة الجانبية المسموح بها للجسور 25 مم.
4. ضغط الرفع أسفل هيكل الأساس الخرساني:
ضغط الرفع هي الحركة الصاعدة للأساسات بسبب انتفاخ التربة الشاسعة التي يتم فيها بناء بنية الأساس. ويمكن أن يكون ضغط الرفع ضارًا ويجب حسابه أثناء التصميم والبناء على غرار التسوية.
5. إمالة هيكل الأساس الخرساني:
عندما يحدث التعرق أو الاستقرار على جانب واحد فقط من الأساس، فإنّه يبدأ في إمالة البنية الفوقية. حيث أن برج بيزا المائل هو مثال على الإمالة التي تبلغ حوالي 1/10s. كما تكون الإمالة أكثر ضررًا في المباني الشاهقة ويجب ألا تتجاوز 1/500 من الوضع الرأسي وإلا ستفقد جماليات الهيكل.
6. متانة هيكل الأساس الخرساني:
المتانة هي قدرة الأساس على تحمل التأثيرات البيئية العدوانية المختلفة. على سبيل المثال، العمليات الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية التي قد تؤدي إلى تدهور الأساس. وهناك العديد من التقنيات التي يمكن استخدامها لتحسين متانة هيكل الأساس مثل تعيين حماية مناسبة للخرسانة للتعزيز، واستخدام الخرسانة المقاومة للمواد الكيميائية والأساس العازل من العوامل العدوانية في التربةوالمياه الجوفية.
