أساسات البناء foundations
الساسات هي القاعدة السفلى لمنشأة هندسية أو بناء ،ومهمتها نقل حمولت البناء إلى التربة وضمان ارتكازه على الرض ارتكازاً ثابتًا .وتكون الساسات في العادة مدفونة في الرض على عمق مناسب للتأسيس يتم اختياره تبعاً لنوع المنشأة وأسلوب التصميم وقدرة تحّمل التربة .ويجب أن تتوافر في تربة التأسيس الشروط الربعة التالية :المتانة ،كي ل تحدث فيها انحطاطات بتأثير حمولت المنشأة المنقولة إليها بالساسات . والتوازن ،كي ل تحدث فيها انزلقات نتيجة انزياح الكتل الترابية فيها أو انهيارها عندما ل تكون مستقرة .والثبات ،كي ل تحدث فيها انجرافات أو فجوات
.
داخلية بتأثير حت المياه فيها .والستقرار ،لئل تحدث فيها تغيرات وتشوهات كبيرة في حجمها بتأثير الرطوبة والنظام »الحراري المائي« فيها
ويتطلب ضمان هذه الشروط في تربة التأسيس النزول أحياناً بمنسوب التأسيس إلى أعماق كبيرة جدًا ،أو يتطلب معالجة خاصة للتربة بتثبيتها أو عزلها عن الرطوبة ،أو يتطلب أحياناً اختيار طراز أو نوع خاص للساسات .ومن هنا فإن دراسة التربة المراد التأسيس عليها ،لتحديد خواصها ومواصفاتها بالتحريات الحقلية ،عملية ضرورية ل غنى عنها قبل تحديد نوع الساس وتصميمه للبنية والمنشآت الضخمة .أما البنية العادية فتصمم أساساتها مسبقًا، وتوضع اشتراطات ومواصفات لتربة التأسيس يتم ضمانها بالبحث عن العمق الذي يوفر ذلك ،وكل هذا يجعل تصميم الساسات وتنفيذها مرتبطين ارتباطاً
.
وثيقاً بعلم ميكانيك التربة الذي يعنى بخواص التربة ومواصفاتها
دراسة تربة التأسيس
تدرس التربة بالتحريات الحقلية للكشف عن طبيعتها وترتيب طبقاتها وسمكها ،ووضع المياه الجوفية فيها ،وتحديد أماكن عدم التجانس في بنيتها ،ليتم وفق هذه الدراسة ،تحديد طبقة التربة التي يمكن أن توفر شروط المتانة والتوازن والثبات والستقرار .ولتعقد طبيعة التربة ل توجد طريقة واحدة مناسبة لتحري جميع حالتها .ولكن أكثر الطرائق ملءمة وشيوعاً هي إجراء سبر استطلعي في مناطق مختلفة من موقع المنشأة تؤخذ منها عينات لتجرى عليها في المختبر التجارب اللزمة .ومن ثم تصنف وتحفظ ،ويوضع ما استخلص منها من نتائج في تقرير دراسة التربة .وينفذ السبر بطرائق مختلفة منها السبر بالمثقب اليدوي أو اللي أو السبر بالحفارة المائية أو السبر بالدق ،أو السبر بالحفر الدوراني للترب القاسية .ولجراء السبر في الترب المغمورة بالماء
.
يستعان في العادة بصندوق معد لهذه الغاية يتم السبر من داخله وفي المواقع التي تتوافر فيها معطيات عن طبيعة التربة وخواصها يتم التحقق ،فقط ،من هذه الخواص بالكشف عن تربة التأسيس بمثاقب ومغارز مخروطية .وتنفذ أعمال السبر في العادة إلى عمق يساوي ثلثة أضعاف أكبر بعد من أبعاد نعل الساس ،وبما ل يقل عن ستة أمتار للساسات العادية
.
والحصائر .أما الوتاد فيجب النزول عندها بعمق السبر إلى العمق اللزم
وتحدد مواقع السبر وعددها تحديداً يشمل كامل الموقع .ويوزع السبر في العادة تبعاً لطبيعة المنشآت بمعدل 15متراً بين كل سبر وآخر للبنية العادية ،و 30متراً على القل للسدود الترابية والنفاق .وفي الماكن التي يظهر فيها عدم تجانس التربة تزاد عمليات السبر لتصبح المسافة بينها بمعدل 7ـ 10أمتار . وتستخلص من معطيات السبر الخصائص الميكانيكية للتربة التي تكون في العادة إما حبيبية وإما صخرية .وأهم هذه الخصائص :مقاومة التربة للضغط، وزاوية الحتكاك الداخلية للتربة ،وتماسك التربة .ويكتفى على العموم في البنية العادية بقياس مقاومة التربة للضغط في الموقع نفسه مباشرة بقياس انغراز سطح معين بتأثير حمولت متزايدة عليه وتسجيل هبوط التربة تحته مع الزمن )يقاس في العادة مقدار الحمولة اللزمة لتحقيق هبوط رأس حفارة
).
نظامي بمقدار سنتيمتر واحد في ساعتين( ثم تحسب مقاومة التربة للضغط بتقسيم الحمولة على السطح )كغ/سم 2
الشكل ) (1الساسات المنفردة وتحدد في المنشآت الكبيرة المهمة خصائص إضافية للتربة مثل معامل النفوذية والضغط الحبيبي ومميزات الجهاد والتشوه وتأثيراتها في استقرار التربة
.
وتوازنها وثباتها أنواع الساسات
.
تصنف الساسات بحسب عمقها في :أساسات سطحية ليزيد عمق تأسيسها على عشرة أمتار ،وأساسات عميقة يزيد عمق تأسيسها على عشرة أمتار
:
وتصنف الساسات في النواع التالية
الساسات المنفردة :وهي أساسات سطحية في الغالب ،تكون من الحجر أو من الخرسانة المسلحة ،ولها النواع التالية :الساس المنعزل ،وهو الذي يحمل
).
عموداً واحدًا .والساس المشترك ،وهو الذي يحمل عمودين أو أكثر .والساس المستمر ،وهو الذي يحمل جداراً )الشكل 1
.
والساسات المنفردة الخرسانية المسلحة قد تصب في الموقع نفسه وقد تكون مسبقة الصنع يتم تركيبها في موقع المباني المسبقة الصنع وفي معظم المنشآت والبنية تصب طبقة خرسانة نظافة بسمك 4ـ 5سم تحت جسم الساس المنفرد الخرساني في الخرسانة العادية عيار 150كغ من
.
السمنت لكل متر مكعب واحد وتستعمل الخرسانة العادية عيار 250كغ/م 3على القل للساسات المنفردة الخرسانية غير المسلحة ،وخرسانة عيار 350كغ/م 3على القل للساسات
.
الخرسانية المسلحة ،وعيار 300كغ/م 3للساسات المنفردة الخرسانية المنفذة تحت الماء
الشكل ) (2حصيرة من
الخرسانة
المسلحة
).
الحصيرة :وهي أساس سطحي في الغالب ،يشمل مساحة موقع المنشأة كلها ،ويحمل الجد ران والعمدة جميعها )الشكل 2 وتكون الحصيرة من الخرسانة المسلحة .ويتم اللجوء إلى تصميم الحصيرة حلً أكثر اقتصاداً من النزول بمنسوب التأسيس إلى أعماق كبيرة عندما تكون مقاومة التربة السطحية ضعيفة فيتم بالحصيرة توزيع الحمولة توزيعاً منتظماً على سطح كبير لتجنب النحطاطات الموضعية المؤدية إلى تشقق جدران
.
المنشأة وتصب في العادة طبقة خرسانة نظافة بسمك 5سم على القل تحت الحصيرة من الخرسانة العادية عيار 150كغ إسمنت/م ،3ويستخدم لخرسانة الحصيرة إسمنت مقاوم للكبريتات عندما تكون التربة كبريتية المياه ،وتعزل الحصيرة عن المياه الجوفية في هذه الحال بمواد مانعة للرطوبة السطحية )عازلة للسطوح( مثل »سيليكات البوتاسيوم« أو غيرها .ويشترط في أساسات الخرسانة المسلحة المنفردة والحصائر توفير طبقة حماية لقضبان التسليح الطرفية ل
.
تقل عن 3سم
الشكل ) (3النعل المعدني لوتد خشبي
التوتاد :وهي أساسات عميقة يتم اللجوء إليها للوصول إلى منسوب التربة العميقة الصالحة للتأسيس عليها .وتصنع الوتاد من الخشب أو المعدن أو الخرسانة ،وتصنع الوتاد الخشبية من خشب الزان أو الدردار أو الرز ،وتدق في التربة بآلت خاصة بعد أن تزّود أطرافها بنعل مخروطي معدني يمنع
).
تآكل رؤوسها عند الدق )الشكل 3
تدق في التربة أو توضع في حفر للوتاد وتصب الخرسانة H
أما الوتاد المعدنية فتكون فولذية على شكل أنابيب أو يكون لها مقاطع ضخمة على شكل
.
حولها
.
وأما الوتاد الخرسانية فقد تكون من الخرسانة العادية أو المسلحة أو قد تكون مسبقة الصنع أو مصبوبة في الموقع نفسه أو من الخرسانة المسبقة الجهاد
تحفر أماكن الوتاد الخرسانية المصبوبة في المكان نفسه بحفارات خاصة ،وتوضع أحياناً قمصان حماية معدنية حول الوتاد عندما تكون التربة رخوة أو
).
مشبعة بالمياه ومن ثم يتم إنزال هيكل التسليح المعدني للوتد وبعد ذلك تصب خرسانة الوتد ويسحب قميص الحماية إن وجد )الشكل 4
الشكل ) (4مراحل تنفيذ الوتد المصبوب في المكان
وتزود رؤوس الوتاد الخرسانية المسبقة الصنع أو المسبقة الجهاد بقلنس مسلحة تطوق الرؤوس التي تتعرض للدق ،وتدق هذه الوتاد بآلت ذات
.
مطارق خاصة ،وتسلح لتتحمل القوى والجهادات الناجمة عن نقلها وحملها ودقها إضافة إلى حمولت المنشأة عند تركيبها وإقامة البناء
الشكل ) (5مبنى يرتكز على مجموعات حزم من الوتاد
ترتكز الرؤوس السفلية للوتاد على تربة التأسيس الصالحة وتجمع في العادة عدة أوتاد متقاربة في حزمة تغطيها قبعة ،وترتكز قاعدة المنشأة ،على
).
مجموعة من حزم الوتاد هذه )الشكل 5
.
وقد تكون الوتاد في بعض الحيان مغروزة في التربة غرزاً مائ ً ل ،وتكون في معظم الحيان شاقولية
).
الركائز :وهي أساسات عميقة تتألف من كتل خرسانية كبيرة تقوم بنقل حمولت المنشأة إلى التربة )الشكل 6 وتنفذ الركائز غالباً للتأسيس في قيعان النهار والبحار ،أو عندما تكون تربة التأسيس الصالحة مغمورة بالمياه ،وتستخدم صناديق الهواء المضغوط للحفر
.
وصب الركائز من الكتل الخرسانية غير المسلحة
الشكل ) (6إنشاء ركيزة في حفرة محمية
الساسات الخاصة :وهي أساسات تقام لمنشآت خاصة مثل ناطحات السحاب وبعض المنشآت الصناعية الضخمة ومباني المفاعلت النووية ومنصات التنقيب عن النفط في البحر والمداخن العالية وأساسات اللت الضخمة وغيرها .وليس لهذه الساسات طراز معين مسبقًا ،وتحتاج في الغالب إلى تدعيم التربة وتثبيتها بحقنها بالملط السمنتي أو الجصي وتدعيمها جانبيًا ،وتحتاج كذلك إلى دراسة مستفيضة ومعمقة للتربة جيولوجياً وهدرولوجيًا .وفي بعض
.
الحيان تكون كتلة الساسات الخاصة خليطاً من الوتاد والحصائر والركائز والساسات المنفردة بهيئات مختلفة وعلى مناسيب تأسيس مختلفة
تقنية تنفيذ الساسات
تتضمن أعمال تنفيذ الساسات ،إضافة إلى تنفيذ الساس نفسه من الخرسانة أو الحجر أو غيره ،أعما ً ل تحضيرية تشمل حفر التربة وتدعيم جوانبها عند اللزوم ،وتشمل في بعض الحالت ضخ المياه الجوفية وعزل الساس عنها .ويكتفى في العادة ،عند تنفيذ الساسات السطحية ،بإزالة التربة الزراعية للوصول إلى منسوب التأسيس إل إذا كانت التربة ضعيفة فيتم الحفر إلى عمق التأسيس المناسب .وعندما يكون منسوب التأسيس فوق منسوب المياه ل خفيفاً لمنع النهيارات ،أو يتم تنفيذ حفر مدعمة بالتصفيح عندما يكون العمق كبيراً الجوفية يتم تنفيذ حفر مكشوفة من دون تدعيم مع إعطاء جوانبها مي ً والتربة ضعيفة .أما عندما يكون منسوب التأسيس تحت منسوب المياه الجوفية فيجب تدعيم جوانب الحفرة بصفائح تدعيم معدنية تغرز في الطبقات الكتيمة
.
)الشكل ،(7وتضخ المياه عند المباشرة في تنفيذ جسم الساس
الشكل ) (7بعض مقاطع الصفائح المعدة لتدعيم جوانب الحفريات العميقة
وعندما ل يتم ،في بعض الحالت ،تدعيم جوانب الحفرة يلجأ إلى إغراقها بطين غضاري كثافته نحو 1. 7يدخل في التربة المحيطة ويمنع انهيارها
.
المحتمل وأحياناً يتم اللجوء إلى تجميد التربة المحيطة بحفرة الساس بإمرار مياه من كلور الكالسيوم بدرجة 20ْ-م ،في أنابيب تجميد ،على التربة الجانبية لمنع
مادة إسفلتية( أو سيليكات ( bitumen
انهيارها بالتجميد .وأخيراً تحقن الجدران الجانبية للحفرة أحياناً بملط إسمنتي رقيق أو بمادة البيتومين
.
الصوديوم لتدعيمها ومنع انهيارها أما الساسات العميقة مثل الوتاد والركائز فتصب أو تدق في التربة الجافة أو المغمورة بالماء من دون إجراء أي حفريات حولها .ويستخدم في بعض
.
الحالت صندوق خاص لتنفيذها تحت الماء وتحفر الساسات في الترب العادية بالحفارات العادية ،أما عندما تكون الرض صخرية فيتم اللجوء إلى المثاقب اللية أو المثاقب الدورانية العاملة بضغط
.
الماء أو استعمال المتفجرات في بعض الحالت .وتحفر أماكن الوتاد والركائز بآلت خاصة أشكال التأسيس إن العلقة المباشرة بين منسوب التأسيس )منسوب أسفل الساس( ومنسوب طبقة التربة الصالحة )المنسوب الذي ليجوز التأسيس فوقه( ـ وهي الطبقة التي تحقق شروط المتانة والستقرار والثبات والتوازن -إن هذه العلقة هي التي تحدد شكل
:
التأسيس ضمن الشكال الرئيسة الثلثة التالية
:
التأسيس مباشرة على تربة صالحة :هناك حالتان رئيستان لهذا الشكل
الشكل ) (8حفرة تأسيس لساس منفرد فوق منسوب المياه الجوفية
الولى أن يكون منسوب التأسيس أعلى من منسوب المياه الجوفية :وفي هذه الحال يتم تنفيذ الحفر حتى الوصول إلى التربة الصالحة وبعدها يصب الساس الخرساني أو يبنى الساس الحجري وترفع عناصره )أعمدة أو جدران( حتى منسوب الرض الطبيعية التي يتم انطلقاً منها تنفيذ أرضية المنشأة أو البناء
.
ومن ثم رفعه وفي العادة ،عندما ليتجاوز عمق الحفرة خمسة أمتار تنفذ الحفرة مكشوفة بل تدعيم جانبي .وإذا كان عمق الحفر من خمسة أمتار إلى عشرة تجعل جوانب
).
الحفرة المكشوفة على شكل مصاطب كل مترين أو ثلثة أمتار تجنباً لنهيارها )الشكل 8
.
.
أما عندما يزيد عمق الحفر على عشرة أمتار فيمكن اللجوء إلى تصفيح جوانب الحفرة أو تدعيمها بدعامات جانبية خاصة والثانية أن 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 الساس 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 تنفيذ الساسات وعزلها .أما عندما يكون معامل نفوذية التربة ضعيفاً فيتم اللجوء إلى تجفيف التربة بوساطة البار الراشحة عن طريق حفر آبار في جوانب حفرة التأسيس تردم بالرمل الخشن لتكّون مرشحاً حول قسطل المضخة المثقب وتردم نهاية حفرة الضخ أو حفرة البئر بطبقة كتيمة من الغضار أو السمنت أو تحقن بمحاليل قابلة
للتجمد ،وتؤلف هذه الطبقة الكتيمة حاجزاً مانعاً )الشكل ،(9ومن ثم يتم تخفيض منسوب المياه الجوفية حول كامل الموقع بالضخ من هذه البار الراشحة
الشكل ) (9تخفيض منسوب
المياه الجوفية
لحفرة تأسيس بالضخ من بئر راشحة
وفي بعض الحالت الخاصة يكون من الصعب جداً تجفيف التربة وإنضاب المياه الجوفية فيتم اللجوء إلى تنفيذ الساسات على منسوب التأسيس المغمور بالمياه بوساطة أقماع خاصة تقوم بصب الخرسانة على منسوب التأسيس المحفور والمغمور بالمياه إذ يصب الساس كام ً ل بعد إنزال حديد التسليح في موقعه بإنزال الخرسانة إنزالً متصلً من فتحة القمع التي تظل دائماً مملوءة بالخرسانة تجنباً لصعود المياه داخل أنبوب القمع وحدوث انفصال بالماء في بنية الخرسانة . ً التأسيس غير المباشر على تربة صالحة :هذه هي حال الساسات العميقة عندما تكون التربة الصالحة عميقة جدا فيتم الوصول إليها بتنفيذ الوتاد أو الركائز التي تغرز حتى الوصول إليها والدخول فيها .ويتم التحقق من الوصول إلى هذا المنسوب عندما يمتنع الوتد المضروب عن النغراز بتأثير عدد معين من الضربات . وهناك حالة خاصة من الركائز التي يتم تنفيذها للمنشآت البحرية وكاسرات المواج والمنصات البحرية والرصفة الشاطئية وغيرها ،وتكون بإقامة الركيزة فوق التربة السطحية من غير حفر ثم النبش حولها وتحتها ورفع التربة من تحتها حتى تأخذ بالنغراز تدريجياً في التربة وتستقر على تربة التأسيس الصالحة . ً التأسيس على تربة غير صالحة :في هذه الحال يتم اللجوء إلى تنفيذ أشكال خاصة من الوتاد والركائز تكون أحيانا مسننة الجوانب أو ذات أشكال خاصة كبيرة المقطع تعمل على مقاومة حمولت المنشأة باحتكاك سطوحها جانبياً بالتربة ،أو يتم استخدام أشكال معقدة من أساسات تجمع بين الحصيرة والوتاد ل كام ً والركيزة .وفي بعض الحالت الخاصة للمنشآت المهمة يتم تبديل التربة تبدي ً ل أو تحسينها بحقنها وتثبيتها بمواد ملطية أو »بيتومينية« )إسفلتية( .
حماية الساسات
تسبب المياه الجوفية المشكلة الكبرى للساسات سواء عندما تحوي مواد كيمياوية تؤثر مع الزمن في الساس ،أو عندما يسبب جريانها انجراف التربة من تحت الساس أو من حوله .وفي الحالة الولى تتم حماية الساس بعزله عن المياه الجوفية بمواد خاصة أو تستخدم خرسانة خاصة مقاومة لتأثيرات المواد الموجودة في المياه .أما تيارات المياه الجوفية التي تسبب انجراف التربة فتتم حماية الساس منها بإقامة دريئة تؤلف سداً في مواجهة المياه ،قد تكون من اللواح المعدنية أو تكون برصف الصخور حول كتلة التأسيس ،وفي حالة الساسات العميقة تقام شبكة تصريف للمياه حول كتلة التأسيس ،ويصنع ستار كتيم من اللواح المعدنية أو مواد العزل لمنع تسرب المياه تحت تلك الكتلة . وفي المنشآت ذات الساسات العميقة المقامة على المنحدرات ،حيث يمكن أن يؤدي جريان المياه القوي إلى تعرية الساس أو حدوث فجوات تحته في التربة ،يقام جدار استنادي من كتلة خرسانية مسلحة أو من صف متراص من الوتاد في الجهة العليا من المنحدر وتقام حوله شبكة تصريف فعالة تصل إلى العماق لمنع تأثير المياه في تربة التأسيس . وفي المناطق الشديدة البرودة يؤدي تجمد المياه في التربة المشبعة بها تحت الساس ثم تمّيعها عند ارتفاع درجة الحرارة إلى تغيرات كبيرة وإلى عدم استقرار في التربة .وتجري حماية الساس منه بحقن التربة بالملط السمنتي في بعض الحالت أو بالتأسيس على مستوى أخفض من مستوى التأثر بالصقيع . تدعيم الساسات عند القيام بأعمال حفر عميقة بجانب أساسات أبنية مجاورة فإن هذه الساسات تكون في حاجة إلى التدعيم ،وتدعو الضرورة في بعض الحالت إلى تبديل أساسات بناء قائم أو تقويتها ،وهذه العملية غاية في التعقيد وتحتاج إلى خبرة كبيرة ،وتتم عادة بحمل المنشأة على أساسات مؤقتة جانبية وروافع هيدروليكية ضخمة حتى يتم تنفيذ الساسات الجديدة وربطها بهيكل المنشأة .وتدعيم الساسات عملية باهظة التكاليف يندر اللجوء إليها في الحوال العادية .
– أعمال الحفر ) الجسات ( Soil Borings الجسات هي حفر أرضية في الموقع المراد استكشافه بأعماق مختلفة يمكن من خللها الحصول على عينات التربة للتعرف على نوعية وترتيب الطبقات
التحتية ،ويمكن تنفيذ الحفر إما يدويا ً أو بواسطة معدات آلية أخرى ،وتوجد عدة طرق للحفر من أهمها : – – 1حفر الختبارات المكشوفة Test Pits and Open Cuts
يتم عمل حفر الختبارات المكشوفة يدويا ً باستخدام بعض الدوات المستخدمة باليد كما هو موضح في الشكل رقم ) (1أو آليا ً بحيث تسمح هذه الحفر برؤية طبقات التربة في وضعها الطبيعي وبشكل واضح ،ويجب أن تكون هذه الحفر متسعة بشكل يمّكن من إجراء الختبارات فيها بحيث ل يقل عرضها عن ) (0.75م .وهذه الحفر تعتبر اقتصادية حتى عمق 3م وغير اقتصادية لعماق أكبر من ذلك أو تحت منسوب المياه الجوفية ،ويمكن بواسطة هذه الحفر عمل الختبارات الدقيقة بالتجاه الفقي أو الرأسي ،وتؤخذ منها عينات التربة المقلقلة أو غير المقلقلة لجراء الختبارات عليها ،وتستخدم أيضا ً لدراسة الشقوق المكشوفة واستكشاف مناطق الصخر الضعيف ،ويلزم أخذ كافة وسائل الحيطة والسلمة لتدعيم جدران الحفر وحمايتها من العوامل الطبيعية حتى يتم النتهاء من العمل بها وأخذ العينات المطلوبة ،ثم ردم هذه الحفر وتسويتها ودكها بالطرق الفنية المناسبة . – – 2الحفر بالمثقاب Auger Boring يتألف المثقاب من آلة مصنوعة من الفولذ ولها حافة حادة قادرة على حفر التربة ،ويعمل المثقاب يدويا ً وآليا ً بشكل اقتصادي حتى عمق 5م في التربة اللينة القادرة على الثبات دون انهيار ،أما إذا زاد الحفر عن 5م فيتم الستعانة بمواسير تغليف ،وتعتبر هذه الطريقة مناسبة في الحفر التمهيدي ،وكذلك في التربة التي بها نسبة كبيرة من الحصى أو الصخرية أو عند حفر عدد كبير من الجسات . ) (2الجهاز المستخدم في طريقة الحفر بالمثقاب. – – 3الحفر بالمثقاب وماسورة التغليف Shell and Auger Boring تشغل أذرع المثقاب باليد أو آليا ً بمساعدة برج حفر ثلثي القوائم ورافعة كبيرة ،ويمكن كسر الحجار الصغيرة والطبقات الصغيرة من الصخر بمساعدة لقمة إزميل Chisel bitمركبة على أذرع المثقاب ،ويتم إقحام الغلف بالتربة بواسطة الطرق عليه بمدقة من رافعة ،ويستعمل الجهاز اليدوي في الحفر إلى أعماق تصل إلى )25م( ويصل قطره إلى )200مم( والجهاز اللي حتى عمق )50م( وتصل عندها أقطار مواسير التغليف وأدوات الحفر من ) (80إلى ) (300مم وتسخدم هذه الطريقة للحفر في التربة الطينية وخصوصا ً الشديدة الصلبة والقاسية منها ،وكذلك في التربة الرملية وتربة الصخور الضعيفة .
– – 4الحفر بالطرق Percussion Boring يستعمل في هذه الطريقة جهاز حفر متنقل يقوم بكسر بنية التربة عبر الطرق المتكرر على سكين أو إسفين للحفر ،ويضاف الماء أثناء العمل ،ويتم رفع ناتج الحفر إلى الخارج على دفعات ،ويمكن من خلل هذه الطريقة الحصول على عينات مقلقلة بواسطة أدوات وأجهزة استخراج العينات في التربة الصخرية .
– – 5الحفر بطريقة الجتراف Wash Boring يتم حفر التربة بالطرق عليها بإزميل أو آلة حادة ،ويدفع الماء تحت الضغط في أنبوب داخلي قابل للدوران أو الصعود أو النـزول خلل أنبوب غلفي خارجي ،ويتم بواسطة الماء المضغوط استخراج التربة المحفورة من بين النبوب الداخلي والغلف الخارجي حيث يشير ناتج الحفر الذى يخرج من العلى إلى نوعية التربة الجاري حفرها ،ولدى حصول تغيير في نوعية ناتج الحفر يتم إيقاف الحفر حيث يعتبر مؤشرًا إلى تغيير في نوعية طبقة التربة الجاري حفرها ،ويتم وصل أنبوبة أخذ العينات بنهاية قضيب التخريم أو بالنبوبة الداخلية عند أخذ عينة من طبقة التربة الجديدة ،ويتابع الحفر .وتستخدم هذه الطريقة في التربة الرملية والطميية والطينية ،ويوضح الشكل رقم ) (3طريقة الحفر بهذه الطريقة .
– – 6الحفر الدوراني Rotary Boring يتم الحفر بواسطة لقمة دوارة تبقى في تلمس قوي مع قاع الحفر ،وتحمل هذه اللقمة بواسطة مواسير التخريم المجوفة والتي تدار برأس دوار ذو تركيبة ملئمة ،ويضخ سائل الحفر بشكل مستمر إلى السفل عبر مواسير التخريم المجوفة من أجل تسهيل عملية الحفر ،وليتم دفع ناتج الحفر إلى الخارج ، ويتكون السائل بشكل عام من الماء ،ويمكن استعمال طين الحفر أو الهواء بدلً منه ،وذلك حسب نوعية الجهزة والتربة التي يتم حفرها ،ويتم أخذ العينات
بأجهزة خاصة .وهناك طريقتان للحفر الدوراني هما :
-1الحفر المكشوفة Open Holes ويتم فيها الحفر بواسطة اللقمة الدوارة التي تحفر التربة الداخلة في مجال قطرها ،وتؤخذ العينات من فترة لخرى ،وتستخدم هذه الطريقة لجميع أنواع التربة المختلفة بما فيها الصخر اللين .
– 2حفر العينات الصخرية Core Drilling وهي للحفر بالصخر بحيث يمكن الحصول على العينة الصخرية المستمرة للطبقات على كامل عمق الحفر بواسطة الجهاز نفسه . – 7الحفر باستخدام الحفار المتصل Continuous – Flight Auger
وفي هذه الطريقة يتم إنزال الحفار واستخراج التربة على رأس الحفار بواسطة دفع أنبوبة رقيقة على أعماق طولها )(1م وهذه الطريقة تعتبر أسهل وأسرع الطرق لخذ العينات وتستخدم في جميع أنواع التربة . - 5ردم الحفر عند النتهاء من عملية الحفر وأخذ العينات يجب إعادة إغلق الحفر بالتربة الجافة ودكهـا جيداً ،أو أن تصب فيها الخرسانة العادية أو المونة السمنتية ، وذلك حتى ل تتسبب هذه الحفر في إنضغاط التربة أو تكون ممرًا للمياه الجوفية أو أية أخطار أخرى . – 6عدد وعمق الجسات
– 1 – 6عدد الجسات : يتوقف عدد وبعد الجسات وحفر الختبارات عن بعضها على مساحة الموقع المطلوب دراسته ،وفي المواقع الكبيرة يتعلق المر بطبوغرافية وجيولوجية الموقع ،وكذلك المنشآت المراد إقامتها عليه حسب أهميتها واستعمالتها علوة على نوعية التربة نفسها حيث إن الهدف من هذه الجسات هو الحصول على خواص طبقات التربة وسماكاتها وأعماقها وميولها ،ويتوقف أيضا ً على نتائج تقرير المسح البتدائي المشار إليه في الفصل الول ،ويمكن عمل الجسات مبدئيا ً على بعد )50م( في كل اتجاه طبقا ً لشبكة خطوط متعامدة أو حسب ما يتفق عليه .أما في المشاريع الصغيرة التي ل تتجاوز مساحتها )5.000م (2 فإنه يمكن عمل جسات في كل زاوية من زوايا الموقع إضافة إلى جسة في المنتصف ،وفي حالة وجود تكهفات في الحجر الجيري أو وجود تشققات فإنه يلزم عمل جسات متقاربة من ) (3إلى ) (5م أما إذا لم تحقق عدد الجسات ومواقعها الهداف المرجوة من حيث الحصول على طبقات التربة وسماكاتها وأعماقها وميولها ،أو إذا أظهرت العينات التي تم الحصول عليها أن هناك تغيراً في خواص التربة تشير إلى أهمية زيادة أخذ العينات في سبيل الوصول إلى نتائج تتفق مع التغيير الذى تمت ملحظته ،فإنه يجب إعادة النظر في زيادة عدد الجسات وأعماقها وطرق الختبارات حسب احتياجات الموقع ،لتحقيق الهداف المرجوة منها ،طريقة توزيع الجسات .
– 2 – 6عمق الجسات : يتوقف عمق الجسات على نوع المنشآت وحجمها وارتفاعها وشكلها وأوزانها علوة على نوع التربة وخواصها الميكانيكية ،ويجب أن يشمل العمق على طبقات التربة المساعدة على مقاومة أحمال المنشأة بدون حدوث انضغاط شديد لهذه الطبقات ،أو حصول انهيار فيها ناتج عن القص ،وفي الحالت العتيادية ل يقل عمق الجسة عن عشرة أمتار أو ثلثة أضعاف عرض أكبر قاعدة أيهما أكبر ،ول بد أن تخترق الجسات جميع الطبقات غير المناسبة كالردميات وطبقات التربة الضعيفة والعضوية إلى الطبقات المتحجرة والسميكة ،وعند وجود طبقة صلبة أو كثيفة سطحية فإنه يلزم امتداد الجسة إلى عمق أكبر للتأكد من عدم وجود طبقات تحتية تتأثر بالجهادات ،وعند الوصول إلى الطبقات الصخرية فإنه يجب اختراقها بمسافة ) (1.5إلى ) (3م أو سمك طبقة الصخر أيهما أكبر في حالة الصخر المتماسك و)(6م أو سمك طبقة الصخر أيهما أكبر في حالة الصخر اللين ،أهمية أن يكون عمق الجسات مخترقا ً لطبقات
التربة المختلفة .
– 7عينات التربة
– 1 – 7أماكن استخراج العينات : تستخرج العينة الولى من سطح الرض مباشرة ،وتستخرج العينات التالية بمعدل عينة كل متر على القل ،وكذلك عند تغير الطبقات ،ويجب أخذ الحيطة والحذر حتى ل يحصل إغفال اكتشاف طبقات من التربة ذات سماكات صغيرة ،كما يجب أن تكون كمية العينات كافية لجراء الختبارات المطلوبة .
– 2 – 7أخذ العينات : يعتبر أخذ العينات من أهم مراحل العمال الجيوتقنية ،ول تقل أهميته عن الختبارات التي ستجري عليها ،لذا فإنه من الضروري تحري الدقة والحيطة عند أخذ العينات وطريقة تعبئتها لتكون عينات ممثلة لطبيعة التربة الصلية ،ويتم أخذ عينات في التربة المفككة والمتماسكة إما المقلقلة أو غير المقلقلة ومن أماكن تخزين التربة Stockpilesعلى النحو التالي -:
– 1عينات التربة المفككة : Cohesionless Soil Samplingمن الصعب الحصول على عينات غير مقلقلة في التربة المفككة كالتربة الرملية أو التربة التي بها نسبة كبيرة من الركام ،وتؤخذ عينات بحد أدنى من القلقلة بواسطة أنابيب أخذ العينات الرقيقة الحواف ،وفي بعض الحيان يتم أخذ العينات عن طريق تجميد المنطقة المحيطة بالعينة ،ولصعوبة الحصول على عينات جيدة فإنه يجري عادة عمل بعض الختبارات الحقلية في الموقع ،ويتم أخذ العينات المقلقلة إما يدويا ً باستخدام أدوات الحفر اليدوية مثل الكريك والبريمة Augerأو آليا ً باستخدام معدات الحفر اللية بالعماق التي يحددها المهندس المشرف ، وذلك لعمل اختبارات الوحدة الوزنية والوزن النوعي للتربة وتصنيف التربة والتحليل الميكانيكي وتحديد نسبة تحمل كاليفورنيا والختبارات الكيميائية وغيرها في المعمل .
– 2العينات المقلقلة : Disturbed Sampling وهي العينات التي يكون فيها بنية التربة متفككة وخواصها الميكانيكية قد تغيرت أثناء أخذ العينة ،ويمكن أخذها بالطريقة اليدوية .أما في التربة المتماسكة فيمكن أخذها أثناء الحفر بالمثقاب أو بالمثقاب وماسورة التغليف .أما في الصخر فإنه يمكن أخذ العينات أثناء الحفر بطريقة الجتراف أو الطرق أو الحفر الدوراني .
– 3العينات الغير مقلقلة : Undisturbed Sampling وتكون عينات التربة هذه محتفظة ببنيتها وخواصها الصلية ،ويمكن الحصول عليها من التربة المتماسكة بطريقة القطع باليد للحصول عليها كتلة واحدة عن طريق أنبوب استخراج العينات ذو الحافة القاطعة .أما في التربة الصخرية فيتم الحصول عليها بطريقة الحفر الدوراني حيث يتم الحصول على عينة مستمرة على عمق الحفر بواسطة الجهاز نفسه .
– 4عينات التربة من الكوام وأماكن التخزين : Stockpiles Sampling في حالة وجود التربة على شكل أكوام في أماكن التخزين أو حول أماكن الحفر يجب تحري الدقة والحذر في أن تكون العينات ممثلة حيث إن طريقـة وضعها على شكل أكوام يساعد على تفرقة حبيبات التربة وتدحرج المواد الخشنة Coarse Aggregatesإلى أسفل الكوم ،لذلك لبد من أخذ العينات من عدة أماكن
متفرقة في الكوم مع ضرورة إزالة الطبقة العلوية من الكوم والتي تعرضت للعوامل الجوية وتفرقة في الجزيئات ،أما في حالة أخذ العينات من الحفر والخنادق Trenchesفيتم أخذ العينات من جانبي الحفرة ومن أسفلها من أماكن متفرقة .وعند ملحظة وجود طبقات مختلفة للتربة فإنه يلزم أخذ عينات ممثلة لكل طبقة على حدة بنفس الطريقة السابقة مع أهمية تسجيل البيانات أولً بأول .
– 5عينات الصخور : Rock Sampling عند استخراج عينات الصخور يتم استخدام الجهزة الخاصة باستخراج عينات التربة بعد استبدال أجهزة الحفر بالصخور ،ويستحسن استشارة من له خبرة ومعرفة في جيولوجيا المنطقة وأنواع الصخور الموجودة لتحديد مدى قوة وتحمل الصخر ومدى الحاجة لخذ عينات منه .وفي الصخور المتماسكة يتم أخذ عينات اسطوانية لجراء تجارب الضغط عليها ،أما في حالة الصخر اللين والهش فيمكن استخراج العينات بعد حقنها بالسمنت لربط أجزاء الصخر مع بعضها ،ويمكن من خلل وضع السمنت في الحفر المتجاورة معرفة اتجاه وترتيب التشققات في الطبقات الصخرية .
– 3 – 7تعبئة العينات : يتم تعبئة العينات فور الحصول عليها بأوعية يحكم إغلقها مثل الوعية البلستيكية أو في أكياس من البلستيك ،ومن ثم توضع داخل أكياس من النسيج مع أخذ الحيطة والحذر بعدم دكها عند إدخالها بالكيس ،ويجب أن تمل العينة الوعاء ما أمكن ،وفي حالة كون العينة من العينات المستمرة كعينات الصخور فيتم حفظها في علب ذات تقسيمات بأقطار مناسبة بحيث تمسك بالعينات دون ضغطها ،أما في حالة استخراج العينات الغير مقلقلة فيجب حماية هذه العينات بطرق مناسبة من الجفاف أو من تغير حجمها أو إنزلقها في الوعاء ،وبالنسبة للعينات المأخوذة من التربة المتماسكة والمقطوعة على هيئة مكعبات فإنه يمكن أن تغطى العينات جيداً بطبقة أو أكثر من الشمع ،وتوضع كل عينة على حدة في غلف خارجي له نفس أبعادها من الخشب أو ما شابهه لحمايتها أثناء النقل .
– 4 – 7نقل وتخزين العينات :
في جميع الحوال يجب تسجيل البيانات التالية عند أخذ العينات :
– الموقع العام مع إيضاحه على رسم كروكي .
– المعلومات العامة عن المشروع .
– رقم الحفرة وأبعادها .
– عدد العينات وأماكن استخراجها .
– تاريخ أخذ العينة وحالة الطقس .
– طريقة أخذ العينات .
– المساحة أو الكمية التقريبية .
– منسوب المياه الجوفية في حالة اكتشافه .
– وصف عام للتربة .
أية معلومات أو ملحظات أخرى يراها من يقوم على أخذ العينات .وتوضع النابيب في أرفف خشبية مخصصة لهذا الغرض ،وذلك للتأكد من وضعها في موضع رأسي وعدم تحركها أثناء النقل ،وتبقى على هذا الوضع حتى يتم استلمها من قبل فنيي المعمل ،ويجب أيضا ً حماية العينات من أشعة الشمس والحرارة العالية ،وكذلك من التجمد وحمايتها أثناء النقل من الهتزازات ومن تحطم حاويات العينات ،ويفضل إرسال العينات الغير مقلقلة إلى المعمل فور استخراجها وتخزينها في أماكن معتدلة الحرارة . وتؤثر طريقة أخذ العينات ونقلها أو طريقة تجهيزها للختبارت المعملية وخصوصا ً العينات الغير مقلقلة منها على نتائج اختبارات القص ،وذلك بزيادة في ضغط الماء الزائد Excess Pore Water Pressureأو انخفاض في قيمة الضغط الفعلية Effective Stressesولحماية العينات من هذه القلقلة لبد من اتباع مايلي :
– استخدام أنابيب أخذ العينات ذات الحافة الرقيقة والتي تكون نسبة المساحة للقطر الخارجي والداخلي لحافة النبوبة فيها من . ?15 – 10
– أن تكون نسبة طول العينة إلى قطرها أقل من . 4
– التقليل من كمية الحتكاك داخل أنبوبة أخذ العينات .
– المحافظة على العينات عند نقلها من الحركة والهتزازات .
– المحافظة على العينات عند قصها وتجهيزها للختبار في المعمل والحرص على عدم دكها .
– المحافظة على نسبة الرطوبة الطبيعية لعينات التربة .
– استخدام أنبوب أخذ العينات من نوع المكبس Piston-Samplerكلما أمكن ذلك .
– استخدام سائل كثيف أو وحل عند أخذ عينات الطين الناعمة – 8 .تحديد منسوب المياه الجوفية
Ground Water Table Location
يعتبر تحديد منسوب المياه الجوفية من العمال المهمة للدراسات الجيوتقنية وخصوصا ً إذا ما كان منسوب المياه في نطاق تنفيذ الساسات حيث إن معظم المشاكل الفنية التي لها علقة بالتربة تكون بسبب المياه الجوفية ،ويتم قياس منسوب المياه فور اكتشافها ،ثم تقاس يوميا ً عند بداية ونهاية يوم العمل ،وكذلك في فترة انقطاع طويلة )إذا حدث ذلك( ثم تقاس قبل ردم مكان الجسة ويتم تسجيل النتائج ،وإذا تبين وجود تذبذب في منسوب المياه فإنه يجب معرفة متى وعلى أي عمق يحصل هذا التذبذب وما هي مناسيب الماء في بدايته ونهايته ،ويحدد منسوب المياه الجوفية بالمنسوب الذى يثبت سطح المياه الحر عنده ، ويترك فترة زمنية مناسبة للسماح للمياه بالرتفاع داخـل ماسورة الجسة إلى المنسوب الصلي للمياه الجوفية ،وتكون هذه الفترة عادة ) (24ساعة للتربة متوسطة النفاذية ،أما التربة الضعيفة النفاذية كالتربة الطينية فتمتد هذه الفترة إلى عدة أيام أو أسابيع ،ويمكن أيضا ً تثبيت أنبوبة "بيزوميترية" في ثقب الجسة وملحظة منسوب المياه الجوفية على فترات زمنية وتسجيل أية تغيرات والتأكد من المنسوب النهائي ،و إذا حصل أثناء الحفر أن ثقبت طبقة تربة حاجزة للمياه وكان أسفلها مخزون ماء طبيعي فل بد من إعادة وضع هذه الطبقة إلى الوضع الصلي بعد النتهاء من عمل الجسات وأخذ العينات ،وتؤخذ عينات من المياه الجوفية من أعماق مختلفة لجراء التحاليل الكيميائية عليها ،ويفضل إرسال العينات إلى المعمل فور الحصول عليها ،وليلتفت للعينات التي تم استخراجها منذ مدة أطول من أسبوع ،ويتم حمايتها من الحرارة والبرودة وأشعة الشمس أثناء النقل والتخزين ،وفي حالة وجود منسوب المياه الجوفية مرتفعا ً ويغطي مستوى الساسات فل بد من أن يحتوي تقرير الدراسة على التوصيات اللزمة للطرق الفنية لنـزح المياه الجوفية أثناء عملية الحفر للساسات والبناء وطريقة عزلها عن المياه . – الختبارات الحقلية
Field Testings
يتطلب المر إجراء بعض الختبارات الحلقية الضرورية على التربة في الموقع حسب الحاجة والتي منها :
– – 1اختبار الختراق القياسي : Standard Penetration test ,SPT
يعد هذا الختبار من الختبارات المهمة لتحديد مقاومة التربة الرملية أثناء تنفيذ الجسة وهو من أسهل الطرق وأفضلها لمعرفة قيمة زاوية الحتكاك الداخلي وكثافة التربة الرملية .ويتلخص عمل هذا الختبار في إسقاط مطرقة خاصة وزنها 63.5كجم من ارتفاع 760مم على أنبوبة الجهاز لتدخل مسافة 460مم في التربة ومن ثم حساب عدد الدقات )(Nلختراق آخر 305مم ويتم ايقاف الختبار في حالة الحصول على 100دقة أو 10دقات متتالية بدون اختراق ، وفي بعض الحيان يتم تسجيل عدد الدقات التي يتم الحصول عليها منسوبة إلى 100بمعنى أنها عدد الدقات التي اخترقت 100مم .وبالرغم من أن هذا الختبار قد وضع أساسا ً للتربة المفككة لصعوبة الحصول على عينات غير مقلقلة للرمل إل أن هذا الختبار قد ينفذ في التربة المتماسكة ،ويجب الحذر عند استخدام نتائجه في هذه الحالة وذلك لعدم دقة النتائج لحتواء التربة المتماسكة على الماء .لتحديد مقاومة التربة الرملية أثناء تنفيذ الجسة وهو من أسهل الطرق وأفضلها لمعرفة قيمة زاوية الحتكاك الداخلي وكثافة التربة الرملية .ويتلخص عمل هذا الختبار في إسقاط مطرقة خاصة وزنها 63.5كجم من ارتفاع 760مم على أنبوبة الجهاز لتدخل مسافة 460مم في التربة ومن ثم حساب عدد الدقات )(Nلختراق آخر 305مم ويتم ايقاف الختبار في حالة الحصول على 100دقة أو 10دقات متتالية بدون اختراق ،وفي بعض الحيان يتم تسجيل عدد الدقات التي يتم الحصول عليها منسوبة إلى 100بمعنى أنها
عدد الدقات التي اخترقت 100مم .وبالرغم من أن هذا الختبار قد وضع أساسا ً للتربة المفككة لصعوبة الحصول على عينات غير مقلقلة للرمل إل أن هذا الختبار قد ينفذ في التربة المتماسكة ،ويجب الحذر عند استخدام نتائجه في هذه الحالة وذلك لعدم دقة النتائج لحتواء التربة المتماسكة على الماء .
§ أنواع الساسات ) : ( Type of Foundations تنقسم أنواع الساسات بصفة عامة إلى نوعين أساسيين يحتوي كل منهما على عدة طرق للتأسيس حسب نوع التربة وحمل المبنى , , ,وهذين النوعين هما: أو ً ل :الساسات السطحية ) : ( Shallow Foundations في هذا النوع كون تأسيس المبنى على أعماق قريبة من سطح الرض ويحدث ذلك بالطرق التية : -1أساسات لقواعد شريطية . -2أساسات لقواعد منفصلة . -3أساسات لبشة أو حصيرة . -4أساسات العمدة سابقة التجهيز . -5الحوائط الساندة . ثانيا ً :الساسات العميقة ) : ( Deep Foundations ويتم اللجوء إليها عندما يتعذر الحصول على طبقة صالحة لتأسيس بالقرب من سطح الرض لذلك نلجأ إلى اختراق التربة إلى أعماق كبيرة للحصول على السطح الصالح للتأسيس ويتم ذلك بالطرق التية : -1أساسات البار السكندرانى . -2أساسات خازوقية . -3أساسات القيسونات . -4الستائر الخازوقية . وقد تم تجميع هذه النوعيات من الساسات بطرق تشييدها المختلفة في الجدول المبين ) شكل ( 1حيث يتم التعرض بالتفصيل لكل طريقة من هذه الطرق على حدة . · النوع الول :الساسات السطحية ) : ( Shallow Foundations -1أساسات القواعد الشريطية ) : ( Strip Foundations وقد تسمى أساسات مستمرة ويستعمل هذا النوع من الساسات عند إنشاء المباني ذات الحوائط الحاملة وتتم عن طريق حفر خندق في الرض لكل حائط من حوائط المبنى ) شكل 2أ ( وتعتمد نظرية هذا النوع من التأسيس على انتقال أحمال المبنى إلى التربة عن طريق الحوائط وبالتالي يلزم استمرار الساس تحت أسفل الحوائط بالكامل يحقق انتشار الحمال على أكبر مساحة ممكنة من الرض . ومما هو جدير بالذكر أن هذا النوع من التأسيس يلجأ إليه في الوقت الحاضر في المباني السكنية الصغيرة نظراً لنه يتيح إمكانيات محدودة وخاصة في ارتفاع بالمبنى أو استخدام الفتحات أو البحور الكبيرة ,كما أن استعماله غير اقتصادي في بعض الحيان . · مبادئ تصميم أساسات القواعد الشريطية : -المبدأ الول :في تصميم هذا النوع من الساسات هو العمل على زيادة عرض الحائط الملمس لسطح التأسيس حتى نضمن أن جهد التربة أكبر من أحمال
المبنى وإل حدث هبوط لحوائط المبنى داخل الرض ) شكل 2ب ( وتتم زيادة عرض الحائط بعمل قاعدة من مواد الحائط أو الخرسانة العادية أو المسلحة تحت الحائط ) شكل 2ج ( مع الخذ في العتبار أن أقل بعد للسطح العلوي للساس عن سطح الرض في هذا النظام ل يقل عن 45سم ليسمح بحفر طبقة التربة العليا للزراعة وتعديلها مع ميزانية الرض المطلوبة في المشروع وكذلك لزوم المان للساسات وبعدها عن الحوادث أو بعدها عن سطح التجمد في حالة المباني المنشأة في البلد الباردة . المبدأ الثاني :في تصميم هذا النوع هو ل يقل عمق خرسانة الساس ) س ( عن الجزء الفقي الخارج من الحائط ) ص ( من كل جهة وإل يحدث شرخ فيقاعدة الساس بسبب القص الذي يحدث على زاوية 45درجة ) شكل 2ج ( . المبدأ الثالث :عند عمل القاعدة المستمرة من الخرسانة المسلحة يجب وضع حديد التسليح الساس دائما ً في الجزء السفلي من القاعدة ) منطقة الشد ( حيثأن مقاومة الحديد لحمال الشد أكبر بكثير من مقاومة الخرسانة ) شكل 2د( . المبدأ الرابع :في حالة الحمال الكبيرة نسبيا ً يجب مراعاة النتقال من الحوائط إلى القاعدة الخرسانية بصورة تدريجة لتلفي كسر القاعدة ) شكل 2هـ (ويتم ذلك النتقال عن طريق عمل أصبات متدرجة من نفس نوع الحائط وعلى زاوية تتحدد حسب اجهادات التربة وذلك للقتصاد في مواد البناء والتغلب على زيادة الحمال ,ويسمى الساس في هذه الحالة الساس المتدرج ) شكل 2و ( . المبدأ الخامس :يجب مراعاة وضع أساسات المباني الجديدة بعيدة عن خط قوة تحميل الساسات القديمة كما هو مبين ) شكل . ( 3 المبدأ السادس :في حالة عمل أساسات على لراضي مائلة يمكن أن تعمل على مستوى أفقي واحد أو متدرجة ) شكل ( 4فإذا كان الميل بسيط يمكن عملالساس على مستوى أفقي واحد على أن يرفع مستوى الدور الرضي لعلى نقطة على ميل الرض ,أما إذا كان ميل الرض كبير فبفضل معادلة الردم مع الحفر لتلفي تصميم الحائط التي على أعلى من ميل كحائط ساند بالضافة لعدم رفع الدور الرضي لعلى نقطة على ميل الرض ,وعلى ذلك فمن الماحية القتصادية عادة تستعمل الساسات المتدرجة للتقليل من تكاليف الحفر وحوائط الساسات . -2أساسات القواعد المنفصلة ) : ( Pad Foundations ويستعمل هذا النوع من الساسات عند إنشاء المباني الهيكلية وتعتمد نظريتها على نقل أحمال المبنى عن طريق الكمرات إلى نقط ارتكاز المبنى التي تتمثل في العمدة حيث ينتقل الحمل من كل عمود إلى القاعدة أسفله وقد ترتبط هذه العمدة والقواعد بواسطة السملت أو الميد ) شكل ( 5يوضح كيفية ارتباط العمود بالقاعدة والحتمالت المختلفة لوضع السملت الرابطة طبقا ً لبعدها عن سطح الرض . · حالت خاصة لساسات القواعد المنفصلة : ) شكل ( 6يبين بعض الحالت الخاصة لساسات القواعد المنفصلة وهي : أ? -القواعد المشتركة ) : ( Combined Footings وتعمل عند زيادة الحمال في بعض أجزاء المبنى لدرجة تستدعي كبر حجم القاعدة لدرجة قربها الشديد من قاعدة أخرى مما يستدعي ضم القاعدتين من في قاعدة واحدة ,ويحدث هذا للخرسانة العادية فقط أو لكل من الخرسانة العادية والمسلحة حسب الحالة ) شكل 6أ ( . ب? -قواعد الجار ) : ( Neighbour Footings وتعمل عند حدود الجيران في حالة أن يكون المبنى على حد الرض حيث من المستحيل أن يتداخل أي جزء من المبنى في أرض الجار حتى ولو كانت أساسات المبنى ) شكل 6ب ( كيفية ربط هذا النوع من القواعد بباقي قواعد المبنى بالكمرة الرابطة منعا ً لنقلب القاعدة نظراً لعد مركزية الحمل الواقع عليها . ج -قواعد معلقة ) : ( Cantilever Footings وتستخدم في حالة وجود نقطة ضعف في مسطح الساسات ل يراد التأسيس عليها وتصلح عادًة للحمال الصغيرة مثل أحمال السوار أو المباني المحدودة الرتفاع . -3التأسيس باللبشة أو الحصيرة ) : ( Raft Foundations تستخدم هذه الطريقة لنقل أحمال المباني الهيكلية لتوزيع متساوي على كامل مسطح الرض تحت المبنى حيث تستخدم في الراضي الضعيفة التي ل تتحمل تركيز الحمال في مسطح القواعد المنفصلة كما في النظام السابق ,ويشترط في هذا النوع من التأسيس أن يكون جهد التربة متجانس تماما ً تحت مسطح
المبنى بالكامل كما يتطلب المر بتوزيع العمدة في المبنى بطريقة تضمن توزيع الحمال بالتساوي على مسطح اللبشة ومنها إلى الرض . ويتم تنفيذ هذه الطريقة بأن تحفر الرض بكامل مسطح المبنى وتصب إما بالخرسانة العادية أ ,الخرسانة المسلحة حسب النواع المختلفة لللبشة وهما : أ( لبشة خرسانة عادية . ب( لبشة مسلحة مقلوبة . ج( لبشة مسلحة عدلة . د( لبشة مسلحة مزدوجة :قد تستخدم هذه اللبشة في عمل بدروم تحت الرض . ويتحدد النظام المثل لللبشة إنشائيا ً طبقا ً لقوة تحمل التربة وأحمال المبنى ) شكل ( 7يبين هذه النظمة المختلفة . -4أساسات العمدة سابقة التجهيز ) : ( Post Foundations ويستخدم هذه النوع من الساسات تحت أعمدة سابقة التجهيز سواًء من الخشب أو من الحديد وقد تعمل قواعد هذا النوع من الخشب المدهون بالكيروزويت أو القطران للعمدة الخشبية أو قد تعمل من الخرسانة العادية للمباني الخفيفة أو من الخرسانة المسلحة للمباني الحديدية . يجب أن يراعى في هذا النوع من التأسيس أن يكون اتصال العمود الخشبي أو الحديدي بقاعدة الساس فوق سطح الرض حتى تكون العمدة بعيدة عن رطوبة التربة التي فد تؤدي إلى سرعة تحلل الخشب أو صدأ الحديد كما يجب اتخاذ كافة الحتياطات اللزمة عند صب قواعد هذا النوع من الساس لضمان تحديد مواضع تثبيت العمدة بدقة كافية طبقا ً لعلقتها ببعضها البعض كما يلزم استخدام الجهزة المساحية الدقيقة للتأكد من دقة ضبط السطح العلوي لجميع القواعد على منسوب أفقي واحد وذلك لضمان صلحية الساسات لتركيب أعمدة المبنى عليها ) شكل ( 8يوضح طريقة تثبيت العمدة بأنواعها المختلفة بقواعد هذا النوع من الساسات . -5الحوائط الساندة ) : ( Retaining Walls تستعمل هذه الحوائط لحمل للضغوط المائلة الواقعة من اختلف مناسيب الرض أو المياه سواًء الجوفية أو السطحية ,كما يمكن اعتبارها سدود أرضية ) شكل ( 9يبين تفاصيلها بهذا الحائط والقوى الرئيسية المؤثرة عليه . يمكن استعمال هذه الحوائط لحمل السقف المائلة أو العقود أو القبوات أو السوار ذات الطوال الرتفاعات الكبيرة ,كما أنها تتحمل ضغط الرياح أو التربة التي تقع في مناسيب منخفضة من سطح الرض ,وقد تحتاج هذه الحوائط إلى أكتاف أو دعامات بارزة عن البناء ,وقد تكون هذه الكتاف متباعدة عن بعضها بمقدار 3/1ارتفاع الحائط الساند على أن يكون حائط مائلً أو متدرجا ً حسب ما يكون السمك المحدد له . لكي يكون الحائط الساند قويا ً نقسم قاعدته إلى ثلثة أقسام متساوية ويجب أن تمر محصلة القوى المؤثرة على الحائط بالثلث الوسط من القاعدة ,لذلك يجب أن يحدد شكل الحائط الساند بحيث يعطي أكبر مقاومة ممكنه مع أقل كمية من مواد البناء ,وتتوقف على مقاومة الضغوط الواقعة على هذه الحوائط والتي تؤثر على حساباتها عدة عوامل أهمها : ) الحمل الميت – الحمل الحي – ضغط الرياح – ضغط التربة – ضغط الماء – ضغط الردم – الحتكاك – قوة الرفع (.
النوع الثانيDEEP FOUNDATIONS : -1أساسات البار السكندراني: ترجع التسمية إلى استعمال هذا النوع من الساسات في السكندرية منذ عهد اليونان عندما كانت امبراطورية السكندر الكبر .وتعتمد نظرية التأسيس بهذا النوع على حفر آبار بمقاس ل يقل عن ,80×,80متر )أقل مساحة يمكن للعامل أن يحفر بداخلها( وبعمق يتوقف على صلبة الرض وعدم انهيار جوانبها ...وعلى عمق المياه الجوفية أيضا ً .حيث قد يتم الحفر حتى الوصول لمنسوب 50سم على القل تحت منسوبها ...وتمل هذه البار بالخرسانة العادية لتكوين قاعدة عميقة من الخرسانة العادية تحت القواعد المسلحة لعمدة المبنى ...هذا وقد يصل عمق هذه القواعد إلى 12متر أو أكثر في بعض الحيان ... وعند تصميم الساس بهذه الطريقة قد تهمل مقاومة احتكاك حوائط البئر مع التربة حوله نظير اهمال وزن البئر نفسه.
وتستخدم هذه الطريقة في المناطق التي توجد بها أتربة ردم أو أن تكون المياه الجوفية على بعد قريب من سطح الرض .وفي حالة بعد منسوب المياه الجوفية عن سطح الرض ينص على ضرورة سند جوانب البئر حتى ل تنهار طبقات الرض الضعيفة وذلك لسلمة العمال داخل البئر عند حفره .وتحفر هذه البيار بعمال الحفر العاديين وقد يستعان بالستائر الخشبية أو الحديدية في حفرها في حالة اضرار اختراق أو غوص المياه الجوفية عند عمل تلك البيار للوصول إلى الرض الصالحة لتأسيس المبنى عليها.
ويراعى عند استخدام هذه الطريقة في التأسيس أن يتم التأكد من دقة وسلمة مقاييس البئر وذلك بإنزال إطار خشبي )أورنيك( على شكل صندوق أبعاده هي نفسها أبعاد البئر المطلوب تنفيذه ...كما يجب التأكد من نزح المياه الجوفية قبل صب الخرسانة العادية وأن يتم الصب على طبقات بارتفاع حوالي 50سم لكل طبقة مع دكها جيدًا بمندالة أو بالدك الوتوماتيكي ...قبل صب الطبقة التي تليها.
وتغتبر هذه الطريقة كثيرة الستعمال في المباني الهيكلية حيث تعطى قوة تحمل تحت الساسات تتوقف على نوع الرض وقد تصل إلى 5كج /سم 2في بعض الحيان .كما أن هذه الطريقة كثيرة الستعمال نظرًا لقلة تكاليفها بالمقارنة بطرق التأسيس الخرى كذلك ل تحتاج إل لعمالة مدربة تدريبا ً بسيطًا. والشكل رقم ) (13-6يبين فكرة عمل هذا النوع من التأسيس وطريقة سند البار أثناء التنفيذ.
-2الساسات الخازوقية: تعتمد نظرية هذا النوع من التأسيس على نقل أحمال المبنى من مستوى قريب من سطح الرض إلى السطح الصالح للتأسيس على أعماق بعيدة وذلك في حالة عدم وجود هذا السطح المناسب على أعماق قريبة .هذا وقد تعتمد بعضها على نظرية الحتكاك المباشر حيث أن أي طول من المواد التي تدق في أي تربة )ماعدا الماء( تعطى احتكاكا ً يتناسب تناسبا ً طرديا ً مع الطول الممتد في الرض ...ومن هذا المنطلق تنقسم الخوازيق إلى نوعين رئيسيين هما-: أ -خوازيق الرتكاز: وتعتمد على نظرية نقل أحمال المبنى إلى أعماق كبيرة تتراوح بين 8متر إلى 25متر تحت سطح الرض حسب عمق السطح المناسب للتأسيس ...أنظر شكل رقم )14-6أ( وتستعمل للمباني الهيكلية ذات الحمال الكبيرة.
ب -خوازيق الحتكاك: وتعتمد على تحمل التربة المحيطة بالخازوق للحمال الناتجة عن المبنى بالحتكاك المباشر ...وعادة يتحدد طول الخازوق بمقدار 30مرة من قطرة ...كما يتخذ الخازوق شكل متعرج مما يساعد في زيادة قوة الحتكاك بينه وبين التربة المحيطة ...أنظر شكل رقم )14-6ب(.
وتنقسم الخوازيق من ناحية المواد المستعملة إلى أنواع كثيرة نذكر منها مايلي-: * الخوازيق الخشبية: وتستعمل للراضي الطينية الرخوة وقد تستعمل الخوازيق الطويلة منها للرض الرملية ...ويراعى عند استخدام هذا النوع من الخوازيق أن يكون الخشب المستخدم خالي من العيوب ومقاوم للمؤثرات المتعرض لها ويفضل استعمال الخشب العزيزى نظراً لمقاومته للرطوبة والمياه ...كما يجب أن توضع هذه الخوازيق بأكملها تحت منسوب المياه الجوفية بعد دهانها بمادة البتيومين أو القطران أو حقنها بمادة الكيروزويت حتى تقاوم التعفن والتآكل ...وفي حالة خوازيق الدق الطويلة يجب أن تجهز بكعب مدبب عند أسفله وطوق حول رأسه ويكون من ماجة الحديد حتى تعطى الخازوق قوة اختراق أثناء الدق .... أنظر شكل رقم )15-6أ(.
* الخوازيق الحديدية: تستعمل هذه الخوازيق في التربة ذات الكثافة العالية والحمال الكبيرة لسهولة اختراق هذه الخوازيق لها ...ويعمل هذا النوع إما من كمرة من الحديد أو ماسورة تمل بالخرسانة )أنظر شكل رقم 15-6ب( .وفي بعض الحالت ندهن سطح هذه الخوازيق المعرضة للتربة وجهين على القل بالبتيومين أو القطران أو بطلئها بالسلقون وبوية الزيت لحمايتها من الصدأ .كما قد تستخدم طريقة الكافور لمقاومة تأثير الكهرومغناطيسية في التربة للحد من زيادة الحموضة والرطوبة فيها وذلك لمنع الصدأ في هذه الخوازيق كمثل التي تستعمل في خوازيق المصاعد الهيدروليكية أو عند استعمالها في الساسات الخاصة لمباني ناطحات السحاب كما سيذكر فيما بعد في باب تشييد المصاعد .وقد يزيد سمك الخازوق في بعض الحالت لتعويض ماينتظر منه من التآكل نتيجة الصدأ وخلفة.
* الخوازيق المركبة: ويتكون هذا النوع من الخوازيق من مادتين مختلفتين مثل دق خازوق خشبي في الرض حتى سطح التأسيس ثم عمل خازوق خرساني فوقه يصل إلى سطح الوسادة .ويعتبر استعمال الخازوق الخشبي تحت منسوب المياه الجوفية يعطي حياة أطول للخشب أما إستعمال الخرسانة فوق المياه الجوفية يعطي توفير في الساسات – أنظر الشكل رقم )15-6جـ(. * الخوازيق الخرسانية: هناك أنواع كثيرة من الخوازيق تعتمد على طريقة الدق للوصول إلى الطبقة الصالحة للتأسيس وهذه الطرق مسجلة بأسماء الشركات المنفذة لها ولكل منها شروط ومواصفات خاصة .وعلى المهندس المسئول عن الساسات أن يذكر أسم الخازوق المراد استعماله للمبنى ومراكز الحمال ومقدارها على أرض التحميل .وذلك تأخذ الشركات مسئولية عمل تصميم وتنفيذ الساسات التي يعتمدها مهندس المشروع .وتنقسم الخوازيق الخرسانية تبعا ً لذلك إلى النواع التية:
خوازيق الخرسانة المسلحة سابقة الصب:وهذا النوع شائع الستعمال وتختلف قطاعاتها من 30×30سم إلى 50×50سم وتصب في فرم من الخشب أو الحديد وتستعمل الهزازات لدمك الخرسانة ...وحديد تسليحها ل يقل عن %1,5من مساحة قطاع الخازوق وكانات كل 20سم .ولمقاومة جهد الدق يجب أن تتقارب الكانات عند رأس الخازوق لمسافة 3أمثال قطر الخازوق ول يدق الخازوق قبل 28يوم من صبه شكل رقم ).(17-6) ,(16-6
خوازيق الخرسانة المصبوبة في موقعها:تعمل هذه الخوازيق في مكانها عن طريق ثقب الرض بالقطر والعمق المطلوبين ثم يمل هذا الثقب بالخرسانة العادية أو المسلحة ...وتنقسم هذه الخوازيق إلى: أولً :خوازيق تصب في مواسير لها كعب بأسفلها وتترك عند رفع المواسير وصب الخرسانة داخلها مع دقها بالمندالة ومن أنواعها:
خازوق سمبلكس:عبارة عن ماسورة من الصلب قطرها 40سم لها كعب بأسفلها تدق بواسطة مندالة آلية في باطن الرض إلى أن تصل إلى الرض الصالحة للتأسيس ثم
تصب بداخلها الخرسانة وتدق بمندالة أخرى وفي أثناء ذلك ترفع الماسورة بقدر معين حتى ل يدخل التراب داخلها ...أما الكعب السفلي بالماسورة فيترك في قاع الخازوق إذا كان من كتلة واحدة أو يرفع مع الماسورة إذا كان بشفتين تنضمان وقت دق الماسورة وتنفتحان وقت صب الخرسانة ورفع الماسورة ... ويتحمل مثل هذا الخازوق من 40إلى 50طن – أنظر شكل رقم ).1-6 خازوق فرانكى:وهو عبارة عن عدة مواسير تدخل إلى بعضها البعض حتى يسهل لها الوصول إلى أعماق كبيرة داخل الرض وقد يعمل كعب للخازوق من الخرسانة المسلحة ويترك في الرض لمنع دخول مياه الرشح للمواسير ...ويستعمل طريقة القاعدة المتسعة في قاع الخازوق ويتحمل هذا الخازوق من 50إلى 80 طن – أنظر الشكل رقم ).1-6 خازوق فيبرو:وهو عبارة عن ماسورة من الصلب قطرها 40سم لها كعب مخروطي منفصل بشفة وتدق هذه الماسورة إلى الرض الصالحة للتأسيس ثم يزال الكعب ويوضع في ماسورة التسليح المطلوب ثم تصب الخرسانة فيها وترفع وتخفض الماسورة حوالي 80مرة في الدقيقة مما يدمك الخرسانة في الخازوق – ويتحمل هذا الخازوق حوالي 60طن وهو صالح للراضي ذات التربة الرخوة – أنظر الشكل رقم ).1-6 خازوق سترونج:هذا الخازوق يشبه إلى حد كبير خازوق سمبلكس إل أن الكعب السفلي يعمل من الخرسانة المسلحة المغطاة بكعب من الصلب حيث تصب الخرسانة داخل الماسورة وتدك بقوة حتى تفصل الكعب السفلي وتكون قاعدة متسعة أسفل الخازوق ...ويتحمل هذا الخازوق من 25إلى 30طن .وبجانب أنواع الخوازيق المذكورة سابقا ً يوجد أنواع أخرى تعمل بنفس الطريقة .ولكن بقوة تحمل أكبر مثل خازوق مونوبلكس ويتحمل 50طن وخازوق دوبلكس ويتحمل 60طن وخازوق تربلكس ويتحمل 75طن وخازوق كوتربلكس ويتحمل 90طن. خازوق أندر ريمد:يستعمل هذا الخازوق في الراضي الطينية السوداء وبعض الراضي ذات التربة الغير مستقرة والتي تتشقق من اختلف الفصول الربعة عن طريق زيادة ونقصان الرطوبة في مكونات التربة .لذلك تعتبر هذه التربة خطرة جدًا في التأسيس عليها للمباني .وفي حالة ضرورة البناء عليها يجب الوصول لساس المبنى إلى عمق في التربة بحيث يكون تأثير اختلف الفصول على التربة يكاد يكون منعدما ً مع استعمال مثل هذه الخوازيق في التأسيس ...وتكوين هذا الخازوق بسيط حيث يعمل حفرة بواسطة المثقب البريمي للعمق المطلوب ويستعمل جهاز الندر ريمنج لتوسيع قاع هذه الحفرة وذلك لعمل القاعدة المتسعة للخازوق – ويمكن عمل أكثر من قاعدة متسعة في الخازوق الواحد – أنظر شكل رقم ).(19-6
ثانيا ً :خوازيق تعمل من مواسير مفتوحة بدون كعب ثم تفرغ داخلها الخرسانة وقد يبلغ قطر الماسورة 40سم كما يبلغ متوسط البئر الخرساني الذي تخلفه من 12إلى 15متر تبعا ً لمنسوب الرض الصالحة للتأسيس ومن أنواع هذه الخوازيق التي: خازوق ستراوس:وهو يشبه إلى حد كبير خازوق سمبلكس السابق شرحه إل أن ماسورة الخازوق في هذه الحالة تدق بدون كعب.وعلى ذلك ترفع التربة من داخل الماسورة بواسطة أجهزة خاصة ثم تصب فيها الخرسانة وتدمك ...وقد يعمل هذا الخازوق بطريقة أخرى في الرض الطينية وذلك بحفر البئر بواسطة المثقب البريمي إلى أن يصل للرض الصالحة للتأسيس ثم وضع تسليح الخازوق فيها وصب الخرسانة عليه ويتحمل هذا الخازوق من 20إلى 25طن – أنظر شكل رقم ) .(20-6 خازوق كمبرسول:يعمل بئر قطر حوالي 80سم بمندالة مخروطية تسمى حفار حتى يصل إلى الرض الصالحة للتأسيس ثم يدك قاع البئر جيداً بمندالة مستديرة تسمى الدكاكة ثم يمل البئر بالخرسانة بنسبة 1أسمنت 5 :رمل 10 :دقشوم وتدك كل طبقة بمندالة تسمى البطاطة .ويتحمل هذا الخازوق من 80إلى 120طن. خازوق ولفشولزر:يدق ماسورة قطر حوالي 30سم – 40سم حتى الطبقة الصالحة للتأسيس ثم ترفع التربة التي بداخلها ويوضع حديد التسليح بها وتغطى فتحتها العليا بإحكام مع ترك فتحات بها لتوصيل****** الهواء المضغوط الذي يسلط داخل الماسورة فيطرد مياه الرشح التي تكون داخلها .ثم تصب الخرسانة بنسبة 1أسمنت :
4رمل :دقشوم وقد يحدث الهواء المضغوط اهتزازات أثناء رفع الماسورة بقوة فيموج السطح الخارجي للخازوق -أنظر شكل رقم )21-6أ(. خازوق ريموند:ويتكون من رقائق اسطوانية داخل بعضها يتراوح قطرها بين 60-40سم عند أعلى الخازوق وقطرها 28-20سم عند أسفله ويدق بداخلها بواسطة ماندريل ويترك الرقائق السطوانية في التربة بعد ملئها بخرسانة الخازوق
-3أساسات القيسونات: وتستعمل هذه الساسات في الكباري أو العمال البحرية أو المجاري المائية وقطرها أكبر من الساسات الخزوقية وتتحمل أحمال أكبر منها. وقد يعمل هذا النوع من الساسات بالخشب أو الحديد أو الخرسانة .وقد تشيد أما من داخل غرفة تغطس في المياه عن طريق عمل ستائر مانعة للمياه حولها وهذا النوع يسمى بالحجرة الغاطسة .أو قد تشيد حجرة عمل القيسونات من النوع مفتوح السقف.