Published in: الهندسة المدنية

أغطية الركائز

Author م. مناس مراد

Published on: 19 يناير، 2024

م. مناس مراد

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي أغطية الركائز؟

عبارةٌ عن حصيرةٍ سميكةٍ من الخرسانة، وتقع هذه الحصيرة (Pile Cap) فوق مجموعةٍ من الركائز الخرسانية، أو الخشبية، أو المعدنية، ويتمُّ دفع تلك الركائز (الأكوام) إلى الأرض غير المستقرة، أو الأرض الناعمة، لإنشاء أساسٍ مستقر. يقوم غطاء الركيزة الخرسانية بعد ذلك بتوزيع الحمولة الكاملة للمبنى بشكلٍ عام بالتساوي على الركائز، ويتمُّ تحديد أبعاد أغطية الركائز من خلال الأحمال، وترتيب وصلات الهيكل، والأساس.

ما هي العوامل المُحدّدة لعمق غطاء الكومة؟

● قدرة القصّ لغطاء الكومة.

● تثبيت الأكوام.

● انكماش التربة وتورّمها (خاصةً في التربة الطينية).

● كمية الصقيع.

● منسوب المياه الجوفية.

تستخدم أغطية الركائز أيضًا تعزيزاتٍ ثانوية، لذلك لا تتحرك الأكوام للخارج، وتوجد إحدى التعزيزات الثانوية في الجزء السفلي من غطاء الركيزة، وتمتدُّ حول التسليح الطولي، والآخر هو تغيير الاتجاه على رأس الركائز. ^{[1] [2] [5]}

ما هي أشكال أغطية الركائز؟

يُحدّد عدد الركائز في المجموعة، والمسافة بينها، شكل غطاء الركيزة، وأبعاده التخطيطية، وهي: ^{[2] [5]}

1- إما مثلثة الشكل (لمجموع 3 ركائز).

2- أو سداسية (لمجموع 6 إلى 7 ركائز).

3- أو مستطيلة (لجميع الأعداد الأخرى من الركائز).

من المعتاد أن يكون غطاء الركيزة ذا عمقٍ أكبر من أساس الوسادة المماثل، لأنه عادةً ما يكون عرضةً لعزوم الانحناء وقوى القصّ الأعلى، ونظرًا لصعوبة حفر الخوازيق أو دفعها رأسيًا، فيجب أن يكون غطاء الخوازيق قادرًا على استيعاب بعض الانحراف في الموضع النهائي لرؤوس الخوازيق. يجب أن يتدلّى غطاء الركائز من الأكوام الخارجية، عادةً بمسافة 100-150 ميلي متر من جميع الجوانب، اعتمادًا على حجم الركائز.

ما هي العوامل الرئيسية لاختيار غطاء الركائز المناسبة؟

هنالك عدة عوامل رئيسية يجب مراعاتها عند اختيار غطاء الركائز، وهي: ^[3]

1- تحسين السلامة الهيكلية

توفر أغطية الركائز الدعم الهيكلي عن طريق توزيع الحمل بالتساوي عبر الركائز، وبالتالي تقليل الضغط على الركائز الفردية، وزيادة قدرتها على تحمُّل الوزن.

2- فعّالة من حيث التكلفة

باستخدام غطاء الركائز، يمكن لشركات البناء استخدام عددٍ أقل من الركائز مع تحقيق أقصى قدرٍ من القوة والاستقرار، فهو يوفر الوقت، والتكاليف المادية اللازمة لوضع المزيد من الركائز.

3- المتانة

أغطية الركائز مصنوعةٌ من الخرسانة المسلحة، وهي مادةٌ متينةٌ يمكنها تحمُّل وزن وضغط المبنى، وطويلة الأمد، ومقاومةٌ للتآكل الناتج عن الطقس والتأثيرات البيئية، مثل: الأمطار الحمضية، والانسكابات الكيميائية.

4- سعة الحمولة

يجب أن يكون غطاء الركيزة قادرًا على دعم حمولة أعمدة وجسور المبنى دون زيادة التحميل.

5- الأبعاد

يجب أن يكون غطاء الركيزة كبيرًا بما يكفي لتوفير الدعم الكافي للأعمدة والجسور دون إرهاق الركيزة.

صيانة وإصلاح أغطية الركائز

أغطية الركائز عبارةٌ عن هياكل قوية ومتينة يمكنها تحمُّل الظروف القاسية، ولكنها عرضةٌ للتآكل بسبب عوامل مختلفة، وهنالك أمور تؤدي لتلف غطاء الركائز الشقوق، والتشظّي، والتآكل، والتشوُّه. من الضروري إجراء عمليات فحصٍ وصيانةٍ منتظمة لأغطية الركائز لضمان أدائها الجيد، ويجب إصلاح أغطية الركائز التالفة على الفور لمنع حدوث المزيد من الضرر للركائز أو الهيكل الذي تدعمه. ^[3]

كيف يمكن حساب تباعد الركائز؟

يعتمد اختيارات التباعد على الطبقات والضغوط: ^[4]

● في حالة الركائز المبنية على طبقاتٍ شديدة الصلابة، فإن التباعد سيخضع لكفاءة الطبقات المُحمّلة النهائية، ويجب أن يكون الحدّ الأدنى للتباعد في مثل هذه الحالات 2.5 مرة قطر العمود.

● يجب أن تكون الركائز التي تستمدُّ قدرتها على التحمُّل بشكلٍ رئيسي من الاحتكاك متباعدةً بشكلٍ كافٍ لضمان عدم تداخل مناطق التربة التي تستمدُّ منها الركائز دعمها إلى الحدّ الذي يُقلّل من قيم تحمّلها، ويجب ألا تقلَّ المسافة في مثل هذه الحالات عن 3 أضعاف قطر العمود.

● في حالة الرمال السائبة، قد يكون من الممكن وجود مسافةٍ أقرب من الرمال الكثيفة، حيث إن الإزاحة أثناء الركائز قد يتمُّ امتصاصها عن طريق الضغط الرأسي والأفقي للطبقات، وقد يكون الحدّ الأدنى للتباعد بين هذه الطبقات ضعف قطر العمود.

● يمكن أن تكون المسافات بين الركائز، في حالة الصخور الصلبة، أقل بكثير من ركائز الاحتكاك نظرًا لأن ضغوط تحمُّل النقطة العالية، وتأثير التراكب لتداخل نقطة الضغوطات لا تُسبّب تسوياتٍ مفرطة، ولا تزيد من الضغط على المواد الأساسية.

كيف يُحدّد سمك غطاء الركائز؟

يلعب تحديد سمك غطاء الركيزة دورًا مهمًا للغاية في عملية تصميم غطاء الركيزة، ويجب أن يكون كافيًا ليتوافق مع طول رابطة التثبيت. كقاعدةٍ عامة، إذا كان قطر الركيزة أقل من 550 ميلي متر، فإن سمك الركيزة سيكون ضعف قطر غطاء الركيزة. إذا كان قطر الركيزة أكثر من 550 ميلي متر، فإن سمك الركيزة سيكون 1/3 ((8 * قطر الكومة) – 600 ميلي متر). ^[5]

كيف تثبّت قبعات الخوازيق؟

تتوفر أغطية الركائز إما في شكلٍ مخروطي أو مسطح، في حين أن كلاهما ينجزان نفس المهمة، وهي منع تعفُّن قمم الدعائم الخشبية، فإن اختيار نمطٍ على آخر يعتمد على الذوق الفردي بقدر ما يعتمد على المنفعة، وإحدى مزايا أغطية الركائز المخروطية هي أنها تجعل من الصعب جدًا على الطيور أن تجلس فوقها، مما يُقلّل من نفايات الطيور، والتنظيف الحتمي الذي يستلزم ذلك.

تحظى أغطية الركائز المُسطّحة بشعبيةٍ لأسباب جمالية أكثر، وذلك نظرًا لأنها تُقلّل من كمية المواد الإضافية في الأعلى، وتمتزج مع الشكل الفعلي للأساسات. في البداية يجب التأكد أن الدعائم في الارتفاع الذي نريده، وقبل قياس أغطية الركائز نقوم بإجراء أي قطعٍ نريده. قد يؤدي إجراء القطع بعد ذلك إلى تغيير قياس القبعة، مما يؤدي إلى قبعةٍ غير مناسبة، لذا يجب إجراء أي تغييراتٍ ضرورية على الركائز قبل قياس أغطيتها وشرائها. ^{[5] [7]}

تصميم أغطية الركائز

1- خطوات التصميم

● تحديد الحمولة، وإنزالها إلى الحدّ الأقصى.

● تحديد حجم غطاء الركائز (المخطط والعمق).

● يتطلب التصميم التعزيز من خلال نظرية الشعاع أو تشبيه الجمالون.

● تعزيز التصميم لحظات الانحناء.

● التصميم والتحقُّق من قوة القص على طول مستوى القص.

● وضع رسمٍ مفصّلٍ للتفاصيل.

بمجرد أن تبدأ الركائز في تجاوز 4 ركائز، وباستخدام 5 ركائز أو أكثر وقواعد كبيرة، يمكن استخدام (نموذج المحاكات) FEA للقاعدة لتحديد تفاعلات إنزال الحمولة والركائز. يعدُّ FEA مفيدًا عند فحص أغطية الركائز الكبيرة غير المنتظمة بسبب العوائق الأرضية التي تُسبّب انحرافًا مركزيًا في القاعدة أو القواعد الكبيرة التي تدعم قلب القص. ^[6]

2- ما هي العوامل المؤثرة على التصميم؟

● عدد الركائز، ونوعها، وقطرها، وعمقها.

● شكل وحجم الهيكل أو الحمولة المراد دعمها.

● نوع التربة وقدرة تحمُّل التربة.

● تأثير انتقال الأحمال إلى التربة.

● نوع مواد التسليح، ومكان التسليح.

● الظروف الإنشائية والبيئية لموقع المشروع. ^[3]

كيفية إنشاء أغطية الركائز

يتمُّ أولاً تقليم الركائز للتأكد من أن الأعمدة الفردية كلها بنفس الطول، وأن قممها متساوية، ويتمُّ بعد ذلك حفر المنطقة المحيطة بمجموعة الأساسات لاستيعاب الأعمال الخشبية التي ستشكل الصندوق أو القالب للخرسانة. بعد ذلك يتمُّ بناء قفص التسليح الفولاذي، ووضعه في صندوق الصب ثم تثبيته على مجموعة الركائز، ويتمُّ بعد ذلك صب الخرسانة ثم يُهزُّ الخليط (باستخدام قضيب الاهتزاز)، وتركها لتجف، وبعد ذلك تتمُّ إزالة القوالب. ^[2]

أحدث الابتكارات في تصميم غطاء الركائز

فيما يلي بعض من أحدث التصميمات المبتكرة في أغطية الأكوام التي تغير قواعد اللعبة في صناعة البناء والتشييد، وهي: ^{[3] [5]}

1- أغطية ركائز ما بعد التوتر

أغطية الركائز اللاحقة الشدّ، وتستخدم في المساحات المحدودة، والتي تحتاج إلى زيادةٍ في الاستقرار، وتتميز هذه التصميمات بكابلاتٍ أو قضبانٍ تمرُّ عبر غطاء الركيزة، والتي يتمُّ شدّها لاحقاً لخلق قوةٍ وثباتٍ إضافيين في الهيكل، وتستخدم في المناطق التي توجد فيها حركة مرورٍ كثيفة أو عوامل خارجية تؤثر على الأساس.

2- أغطية الركائز شبه الخرسانية

يُعتبر هذا التصميم مبتكرًا، ويجمع بين الخرسانة التقليدية والخرسانة مُسبقة الصب، ويتكون غطاء الركيزة شبه الخرساني من مزيجٍ من المادتين، والتي يمكن استخدامها لتحقيق قدرٍ أكبر من القوة والثبات، ويوفر هذا التصميم مرونةً أكبر لمقاولي البناء، ويمكن استخدامه في مجموعةٍ من الهياكل.

3- أغطية الركائز مُسبقة الإجهاد

يستخدم التصميم خيوطاً مسبقة الإجهاد يتمُّ شدّها قبل صبّ غطاء الركيزة، مما يزيد من القوة الإجمالية للهيكل مع تقليل الخرسانة المطلوبة، ويُستخدم في المناطق ذات النشاط الزلزالي العالي، والعوامل الخارجية الأخرى التي يمكن أن تساهم في عدم استقرار التربة.