Published in: الهندسة المدنية

الأوتاد – ما هي؟ حالات استخدامها الخاصة وتصنيفاتها

Author م. لين رحمون

Published on: 9 أبريل، 2023

م. لين رحمون

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

من أحد فروع الهندسة المدنية، فرع هندسة الجيوتكنيك، وهو الفرع الذي يتبنى دراسة أساسات المبنى التي يستند عليها البناء، ويقوم بنقل حمولته إلى التربة، من أهم أنواع هذه الأساسات الأوتاد.

ما هي الأوتاد

هي عبارة عن عناصر إنشائية، تأخذ شكل الأعمدة الشاقولية، وتشكل الركيزة التي يستند عليها البناء لنقل حمولاته إلى التربة، التي تكون أكثر مقاومة وأقل قابلية للانضغاط، وذلك يكون عبر طبقات الهواء أو الماء أو طبقات التربة الضعيفة، وذلك لتكون قادرة على حمل المُنشأ بأمان.

متى تُستخدم في البناء؟

تُستخدم الأوتاد (Piles) من أجل تنفيذ الأساسات العميقة في بعض الحالات الخاصة، وذلك لضمان سلامة المبنى، ورغم أن إنشائها يُعتبر من أكثر الطرق كلفةً مقارنة ًبـ الأساسات السطحية، لكن بغض النظر عن كلفتها العالية، لابدَّ من استخدامها في هذه الحالات للإبقاء على السلامة الإنشائية.

الحالات الخاصة التي يتمّ استخدام الأوتاد فيها للبناء

1- عند وجود تربة ضعيفة غير قادرة على حمل المنشأ، وتكون قابليتها للانضغاط عاليةً جداً.

2- في حال الأبنية العالية التي تتعرض لقوى الرياح أو قوى الزلازل، والتي تُعتبر قوىً أفقيةً لابدَّ من استخدامها لمقاومة هذه القوى بالانعطاف.

3- عند وجود مياه جوفية تحت أساسات البناء، وكذلك أبراج الاتصالات، وحالة الأرصفة الموجودة مقابل مياه الشواطئ والبحار التي تتعرض لقوى دفع من الأسفل، لابدَّ من استخدامها لمقاومة هذه القوى.

4- في حالة الجسور، حيث تتعرض ركائزها لتآكل التربة عند سطح الأرض، عندما يتمُّ استخدام الأساسات السطحية، ومن أجل الحفاظ على قدرة تحمُّلها نلجأ إلى الأوتاد.

5- عند وجود تربة تكون درجة الرطوبة فيها مرتفعة، وبالتالي هي تربة انتفاخية تتعرض للانتفاخ والتقلص بحسب درجة الرطوبة الموجودة، في هذه الحالة لابدَّ من استخدام أوتاد تخترق هذه التربة، وصولاً إلى طبقة التربة السليمة أو طبقة الصخور وتتجاوز منطقة الرطوبة.

ما هي المواد التي تُصنع منها الأوتاد؟

1- الخشب

الأوتاد الخشبية تتكون من جذوع الأشجار، يجب أن يكون الخشب سليماً وغير تالف، وتتراوح أطوالها ما بين 10إلى 20 متراً وأقطارها ما بين 15 إلى 30 سم، نلجأ لها عندما تكون التربة رملية متفككة، ويمكن أن تبقى دون تلف لمدة طويلة إذا كانت محاطة بتربة مُشبعة، ولكن في حال تواجدها في الماء مع مرور الزمن فمن الممكن أن تتلف خلال عدة شهور.

2- المعدن

الأوتاد المعدنية نلجأ لها عندما نحتاج إلى أوتاد طويلة جداً، وذلك من أجل الحصول على قوة تحمّل عالية. تُستخدم الأوتاد المعدنية بشكلين إما فولاذية مقطعها بشكل حرف H بالإنكليزية، وتُستخدم في حالة الأبنية الضخمة، وذلك لسهولة اختراقها للتربة، وإما أوتاد بشكل قساطل، وفي هذه الحالة يتمُّ ملئها بالبيتون بعد اختراقها للتربة. يصل طولها إلى 60 متر، وفي حال وجودها في أوساط معرضة للتآكل، لابدَّ من استخدام أغلفة من الأيبوكسي لتغليف الوتد في المصنع قبل دقه.

3- البيتون

الأوتاد البيتونية، وتقسم إلى قسمين:

الأوتاد مُسبقة الصنع

حيث يتمُّ تصنيعها وتنفيذها في مراكز صبّ خاصة، ومن ثم نقلها إلى موقع العمل بواسطة روافع، نقوم باستخدام تسليح عادي، ويمكن أن تكون مربعة الشكل.

الأوتاد المصبوبة في المكان

يتمُّ تنفيذها في موقع العمل، وذلك عن طريق استخدام ماسورة حديدية تثقب الأرض على عمق معيّن، ومن ثم يتمُّ صبّ البيتون داخل الثقب، ويمكن أن يتمّ تغليفها بواسطة قميص الحماية، وتدعى بالأوتاد المغلفة، وفي حال عدم تغليفها تدعى أوتاداً غير مغلفة، ولكن في حال عدم تغليفها، يمكن أن تنخفض قدرة تحملها، و ذلك نتيجة الاختلاط ما بين التربة التي تحتوي على المياه الجوفية والبيتون المكون للوتد، و خاصةً في الترب الغضارية اللينة جداً، و بالتالي عند توفر هذه الترب لا يُنصح باستخدام الأوتاد غير المغلفة.

ما هي تصنيفات الأوتاد حسب استعمالها؟

وتقسم حسب استعمالها إلى:

1- أوتاد تقوية

عادةً تُستخدم من أجل زيادة قدرة تحمل التربة من خلال رصّها، وتُنفذ في الترب الغضارية بواسطة أوتاد خشبية لا يتجاوز طولها 105 متراً، وتُدق بجانب بعضها. وتُنفذ في الترب الرملية، وتُدعى أوتاداً رمليةً تمتاز بالتكلفة القليلة، وقدرة التحمل العالية للتربة.

2- أوتاد ارتصاص

يكون لها أثرها الفعّال في التربة الرملية المفككة، من خلال دقها فأثناء عملية الدق تقوم بضغط التربة من ناحيتين، إما نتيجة للرجّ الحاصل عن عملية الدقّ أو من خلال تقليل الفراغات بين ذرات التربة.

3- أوتاد التأسيس

وهي الأكثر استخداماً في الحياة العملية.

4- أوتاد ارتكاز

سُمّيت بهذا الاسم لأنه يتمُّ استخدامها في حال تمّ العثور على طبقة صخرية أو شبه صخرية، وعلى عمق مناسب عندها يستند عليها الوتد.

5- أوتاد احتكاك

تُستخدم من خلال غرزها ضمن طبقات تربة ضعيفة إلى أعماق محددة، وتنتج مقاومتها عن الاحتكاك ما بين التربة ومادة الوتد، نلجأ لها في حال غياب الطبقة الصخرية على العمق المناسب، لأن أوتاد الارتكاز تصبح في هذه الحالة غير مجدية اقتصادياً، بسبب طولها الكبير.