الثاني القواعد والا ساسات
الباب الثاني الا ساسات الا ساسات الا ساس ھي الجزء الذي ینقل أحمال المبنى إلى التربة ولذلك فا ن الا ساسات تتا ثر بالوزن المحمل علیھا, فكما كان الوزن أكبر كلما كان حج م القاعدة أكب ر كي تستطیع تحمل ذلك الوزن, والعلاقة بین الا ساسات والتربة ھي أنھ كلما كانت التربة أقوى في التحمل فا ن الحجم للقاعدة یكون أصغر. تصميم الا ساسات: تمر عملية تصميم الا ساسات بثلاث مراحل: 1. استكشاف التربة (ا خذ العينات): ويتم ذلك بعمل حفر (يتراوح قطرها بين 5 40 سم والغالب في غزة 40 سم) في ا رض المشروع تختلف ا عماقها باختلاف المشروع حيث يكفي في مشاريع الطرق مثلا الوصول ا لى عمق متر ا و متر ونصف وتو خذ عينة عند كل نصف متر ا ما في حالة المباني فيتم تحديد العمق بطريقتين: ا. ا ما بربطه بعرض القاعدة الا قصى المتوقع فمثلا يتم الحفر ا لى ضعف عرض القاعدة ا و ا كثر ا و ا قل ومن عيوب هذه الطريقة ا نه في حالة قواعد اللبشة يستحيل ربط العمق با بعاد القاعدة لكبر هذه الا بعاد. ب. ا و بالوصول ا لى عمق يصل الضغط فيه ا لى ع شر الضغط المبذول على التربة ا سفل القاعدة مباشرة. من عيوب هذه الطريقة ا نها قد تو دي في بعض الا حيان ا لى الوصول ا لى ا عماق كبيرة للوصول ا لى عشر الضغط السطحي ملاحظة: (1) العدد الا دنى لحفر الاستكشاف هذه هو ثلاثة ويجب ا ن تقع تحت البناء موزعة على مساحة المبنى وا ن تعذر ذلك فيجب ا ن تقع في ا قرب مكان للبناء. (2) حفر الاستكشاف يمكن الاستفادة منها ا ثناء عملية الحفر في ا مرين: ا ولا : التعرف بالنظر على طبقات التربة التي مر عليها الحفر من حيث سمك ونوعية هذه الطبقات. ثانيا : التعرف على التربة الردمية ا ن وجدت في الموقع حيث يتم التعرف عليها مباشرة من خلال عدم تجانس مكوناتها ويتم ا زالتها نهاي يا من الموقع. 2. ا جراء التجارب وتحديد قدرة تحمل التربة.
وينتج عن هذه الخطوة فحص التربة الذي يعطي المعلومات الا تية: طبيعة الطبقات وسمكها. خصاي ص خاصة بالعينة مثل ) (Bearing Liquid limit, Plastic limit, Water content,.capacity, Unit weight, Plasticity index, void ratio كذلك يعطي اختبار التربة قيمتين مهمتين في تحديد قوة تحمل التربة وهما (زاوية الاحتكاك بين حبيبات التربة Φ وعلاقتها ا ساسا بالرمل (Sand (قوة الالتصاق بين حبيبات التربة (C) Cohesion وعلاقتها الا ساسية بالطين (Clay فمثلا عندما تكون Φ ذات قيمة معينة وC=0.0 فا ن التربة رملية (Sand) وتكون طينية (Clay) في حالة العكس. وجود قيم لكلا الثابتين فا ن العينة خليط clay).(silty sand,or Silty ا ما في حالة يعطي فحص التربة معلومات هامة عن التا سيس فمثلا يمنع التا سيس على تربة غير ا صلية (ردم) ا لا بعد فحص الدمك. 3. تحديد نوع الا ساس الملاي م (تصمیم الا ساسات): تنقسم الا ساسات إلى أساسات سطحیة وأخرى عمیقة وكل منھا یوجد لھا عدة أشكال یمكن تصنیفھا كالتالي: ا. الا ساسات السطحیة foundation) :shallow وهي ما كانت فيها (B/ D) f ا صغر من 1 حيث B عرض القاعدة D f عمق التا سيس. والجدير ذكره هنا ا ن التا سيس يمكن ا ن يكون نظريا على سطح الا رض ا ما عمليا فيصعب ذلك لعدة اعتبارات منها: ا مكانية ارتفاع ا و انخفاض منسوب الشارع بالردم ا و الحفر مستقبلا وبناء على ذلك يتم معرفة المنسوب التصميمي للشارع قبل تحديد عمق التا سيس. منسوب شبكات المياه والصرف الصحي في الشوارع. في المناطق الباردة تتعرض الطبقات السطحية للتربة ا لى التجمد شتاء (بسمك حوالي 60 سم) مما يو دي ا لى زيادة حجمها وينعكس ذلك عند ارتفاع درجات الحرارة مما يعني حركة داي مة للتربة ا سفل المنشا وهنا يجب النزول بالتا سيس ا لى ا عماق ا كبر من سمك هذه الطبقات. وتنقسم الا ساسات السطحية ا لى عدة ا قسام ا همها:
1) قواعد منفصلة: وفيها تحتوي كل قاعدة على عامود واحد فقط وتحسب ا بعادها من خلال حساب المساحة (بقسمة الضغط المبذول على القاعدة على قدرة تحمل التربة) ثم فرض ا حد الا بعاد وا يجاد الا خر من خلال المساحة. ويفضل ا ن يكون مركز العامود على مركز القاعدة ا ما في حالة وجود ا زاحة للعامود فيجب ا لا يزيد البعد بين المركزين عن (6/L) حيث L هو الطول الموجود على امتداده خط الا زاحة. ا نواع الانهيارات في القواعد المنفصلة: ا. Failure :Bearing وينتج عن كون مساحة القاعدة غير كافية لمنع القاعدة من الغوص في التربة بفعل الا حمال. ب. Failure :Shear وينتج بفعل عدم كفاية سمك القاعدة لتحمل الا حمال. 2) قواعد مشتركة: وتحتوي القاعدة من هذا النوع على عامودين ا و ا كثر بشرط ا ن يكون خط عملهما واحدا مع السماح بانحراف عن خط العمل لا يزيد عن %10 من المسافة بين العمودين. ا سباب استخدام القواعد المشتركة: ا. تداخل القواعد المنفصلة ا ثناء التصميم بسبب: ا ما قرب الا عمدة من بعضها البعض. ا و زيادة الا حمال على الا عمدة مما يو دي ا لى كبر حجم القواعد وتداخلها. ب. قرب القواعد من بعضها البعض. ج. (عمود حد الجار) حيث يمنع التا سيس خارج حدود البناء عند الحاجة للبناء على هذه الحدود. ا نواع القواعد المشتركة: ما يسعى ا ليه مصمم القواعد هو الحصول على ضغط منتظم ا سفل القاعدة وهذا ليس شرطا وا نما هو الا فضل لذلك تقسم القواعد تبعا لظروف المبني ومن ا جل تحقيق الغاية المذكورة ا لى: ا مستطيلة (شكل 1) يلجا ا لى هذا النوع في حالة: كون المسافة بين الا عمدة متوسطة ا لى قريبة (4 ا و 5 م ا و ا قل) وكذلك عند تقارب الا حمال على هذه الا عمدة. وعندما تكون ا مكانية امتداد القاعدة على جانبي العامود واردة.
P1 R P2 X1 X2 C1 C2 X Lmin. شكل (1) ب شبه منحرف (شكل 2) تستخدم القواعد شبه المنحرفة في حالة: كون الا حمال على عامود ا كبر بكثير منها على عامود ا خر على نفس القاعدة. وعدم ا مكانية امتداد القواعد على الجوانب. P1 a P2 B2 B1 L شكل 2
كابولي (شداد): والشداد هو عبارة عن جسر (حزام) يربط بين العامودين في منسوب القواعد ا و فوق القواعد مباشرة. ويستخدم في حالة: ت كبر المسافات بين الا عمدة (7 ا و 8 م) ووصول ا حد الا عمدة ا لى حد الجار وبالتالي لا يمكن الامتداد بقاعدته ا لى خارج الحد. ملاحظة مهمة: التربة ا سفل الشداد يجب ا ن تكون ضعيفة مقلقلة وقابلة للا نضغاط لا ن التربة لو كانت قوية غير قابلة للا نضغاط فسوف تو دي ا لى عمل رد فعل معاكس على الشداد مما يو دي ا لى مضاعفة الحمل والعزم عليه. ويمكن حل هذه المشكلة ا يضا با ضافة (كلكل) ا و ا سفنج قابل للا نضغاط ا سفل الشداد ا و بعدم دمك الرمل ا و بترك فراغ بين التربة والشداد. 3) القواعد الشريطية: وتستخدم في نظام الجدران الحاملة وذلك بان تستمر تحت كامل الجدار وبعرض يعتمد على قيمة الاحمال الواقعة عليها وعلى قدرة تحمل التربة للاحمال ويمكن انشاو ها من الخرسانة او الطوب او الدبش وخير مثال للنوعين الاخيرين ا ساسات الا سواروالبنايات القديمة 4) لبشة: هي عبارة عن قاعدة تحتوي على عامودين ا و ا كثر ليسوا على خط عمل واحد. ا نواع اللبشة: وهي نوعان ا ساسيان: مصمتة ومفرغة ويندرج تحت كل نوع عدة ا نواع: 1. مصمتة ذات سمك ثابت: وهي النوع الغالب في غزة حيث يتم الصب بسمك ثابت على كامل المساحة. مصمتة ذات سمك متغير: حيث يتم زيادة سمك القاعدة ا سفل الا عمدة ذات الا حمال المرتفعة فقط. مصمتة با حزمة غير ظاهرة: في النوعين السابقين لا توجد ا حزمة في اللبشة بين الا عمدة ا ما في هذا النوع و النوع الذي يليه فيتم ا ضافة ا حزمة في اللبشة. وهنا تكون الا حزمة بسمك يساوي سمك القاعدة (لا يظهر الحزام بعد الصب). مصمتة با حزمة مقلوبة: وفيها يكون سمك الا حزمة ا كبر من سمك القاعدة. مفرغة: ويتم اللجوء ا ليها من جانب اقتصادي عند التصميم لمبان ذات ارتفاعات منخفضة نسبيا..2.3.4.5
%60 من مساحة الا رض. متى تستخدم اللبشة تستخدم اللبشة في حالة: 1. زيادة مساحة القواعد عن 2. ا و كون الا رض معرضة لهبوط متفاوت settlement).(differential ب الا ساسات العمیقة foundation) (deep ا شهر ا نواعها الخوازيق (Piles) وتسمى في القطاع (القدوح), وتستخدم في حالة كون التربة التي على السطح ضعیفة لا یمكن التا سیس علیھا, وتعتبرالخوازیق أكثر أنواع الا ساسات تكلفة إلا إذا كانت الطبقة التي نرید التا سیس علیھا غیر بعی دة كثی را ع ن الس طح (76 مت ر) حینھا نقارن بین اللبش ة والخوازیق أیھما وفر وأفضل. وتصنع ا ما من الخشب ا و الحديد ا و الباطون. الخشب: عادة ما يستخدم للمباني الصغيرة ا و المعرضة للمياه مثل المراسي ومرافي الصيد وعيبه الري يسي ضعفه في تحمل الضغوط العالية كما يعتبر من عيوبه تعرضه للتا كل والتسوس. الحديد: في حالة الخوازيق الكبيرة وا كبر عيوبه ارتفاع ثمنه كما ا نه يتعرض للصدا بسهولة الا ان هذه المشكلة امكن التغلب عليها حديثا..1.2.3 ا. الباطون: وهو الا كثر استخداما لرخص ثمنه وسهولة تشكيله ويعتبر الشكل الداي ري الا كثر استخداما لغرض الخوازيق ويمكن التحميل كما يلي: من خلال الاحتكاك بين الخازوق والتربة (في حالة الطبقات الضعيفة لا عماق كبيرة). ا و من خلال الارتكاز على طبقة صخرية سطح الا رض). (في حالة كون الطبقات القوية قريبة من ا و كلا الا مرين معا (في حالة كون طبقات التربة القوية قريبة وفي نفس الوقت تكون قوى الاحتكاك كبيرة مع الجوانب). طريقة التنفيذ: يتم التنفيذ با حدى طريقتين: الدق: حيث يتم صب عامود داي ري كبير خارج التربة ويثبت في طرفه السفلي مخروط من الحديد وفي طرفه العلوي غطاء (Capping) ويتم نصبه بشكل عمودي على النقطة المراد غرس الخازوق فيها ويبدا الدق على قمة الخازوق حتى يصل للعمق المطلوب.
يتم اللجوء ا لى طريقة الدق عادة في حالة كون مستوى المياه الجوفية قريبا من سطح الا رض لا ن استخدام الخوازيق المنف ذة بالحفر والصب يتطلب استخدام المواد المقاومة لا ثر المياه على الخازوق المصبوب مثل البنتونايت (التي سيا تي ذكرها) وهي مواد مرتفعة الثمن وبالتالي يتم اللجوء للدق لدوافع اقتصادية. يكون الدق ا فضل في حالة البايلات التي تعتمد على الاحتكاك لا نه يعمل على ا حداث تضاغط في التربة مما يدعم قوة الاحتكاك المطلوبة. ب. الحفر: وهي الطريقة المعروفة في غزة حيث يتم الحفر مكان الخازوق ويوضع الحديد ثم يصب الخازوق في مكانه. الا فضل: طريقة الدق والسبب هو ا ن طريقة الدق تسبب تضاغط التربة المحيطة بالخازوق مما يو دي ا لى تحسين مقاومة البايل بالاحتكاك كما ذكر. ملاحظة (1): ا ثناء عملية الحفر قد تكون المياه الجوفية قريبة من سطح التربة مما يو دي ا لى انهيارات في التربة وا عاقة لعملية الحفر. وعلاج هذه المشكلة يتم باستخدام مادة طينية ناعمة شرهة لامتصاص المياه تسمى (البنتونايت) حيث تذاب هذه المادة في محلول وتوضع في البايل ثم تنتقل ا لى جوانبه لتكون طبقة رقيقة حوله تمنع انتقال الماء ا لى داخل الخازوق. ملاحظة (2): عدد الخوازيق تحت ا ي عامود يجب ا لا يقل عن اثنين. توزيع حمل العامود على الخوازيق:.1.2 هناك حالتان لتوزيع حمل العامود على البايلات: في حالة كون مركز العامود منطبقا على مركز الخوازيق وفي هذه الحالة تكون القوة على كل خازوق = (P/n) حيث P هي القوة على العامود n عدد الخوازيق. في حالات ا خرى قد لا ينطبق المركزان المذكوران مثال ذلك وجود قوى ا فقية تو ثر على المنشا مثل الرياح ا و الزلازل ا و التربة مما يو دي ا لى ا زاحة محصلة القوى الرا سية بعيدا عن مركز الخوازيق ا و كون العامود نفسه غير منطبق على مركز الخوازيق لسبب ا و لا خر. في هذه الحالة تكون القوة المو ثرة على الخازوق عبارة عن القوى الرا سية اضافة الى العزوم الناشي ة عن القوى الا فقية مما يو دي الى اختلاف احمال الخوازيق تبعا لموقعها اسفل العمود. ملاحظة( 1 )/ القاعدة الناقلة للحمل من العامود للخوازيق تسمى الغطاء ا و (Cap) ويجب ا ن يكون سمك هذه القاعدة كبيرا وذلك لتوزيع الا حمال على الخوازيق بشكل منتظم.
من هنا نخلص ا لى ا ن الوسادة ا و (Cap) يشترط فيها: ا ن تكون سميكة بما يكفي لا ن تصل ا لى حالة من (Rigidity) تسمح لها بتوزيع الا حمال على البايلات. ا همال ارتكازها على التربة حيث يتم اعتبارها مرتكزة على الخوازيق فقط..1.2 ملاحظة (2)/ يعتبر قرب المسافة بين الخوازيق عاملا ا ساسيا في ا ضعاف تحملها وذلك لا ن ا ي خازوقين متجاورين يضمان فيما بينهما كمية من التربة تتا ثر بكليهما وليس بواحد فقط مما يضعف قوة التحمل الكلية. ولتجنب هذه المشكلة اصطلح على ا ن تكون المسافة الدنيا بين مركزي ا ي خازوقين = ثلاثة ا ضعاف قطر الخازوق (3D) حتى يتم اعتبار كل خازوق مستقلا بذاته Pile) (Single وهنا يتم حساب قوة تحمل الخازوق الواحد وضربها في عدد الخوازيق للحصول على قوة التحمل الكلية. ا ما في حالة كون المسافة بين الخوازيق ا صغر من ا ي ا نها تعمل في مجموعة Piles).(Group (3D) فيتم اعتبار تصرفها ككتلة واحدة وهنا يتم حساب الكفاءة للخوازيق معا ) group Q) ثم حساب ) single Q) ويجب ا لا يزيد خارج قسمة الا ولى على الثانية ا و ما يعرف ب ((E) (Effeciency عن واحد. بمعنى ا نه لو كانت قيمة Q group ا كبر من قيمة Q single يتم اعتبار القيمتين متساويتين.