*** تصميم الأساسات على الترب ذات قدرة التحمل المسموحة الضعيفة ***

ام فهد · #1 03-07-2006, 08:40 PM

بسم الله الرحمن الرحيم

تصميم الأساسات على الترب ذات قدرة التحمل المسموحة الضعيفة

وبعض الاقتراحات للنقاش

سوف أتناول هذا الموضوع من الناحية الإنشائية محاولاً الوصول إلى

حلول مثالية في تصميم الأساسات على ترب لاتتجاوز فيها قدرة التحمل

المسموحة 1.5 kg/cm2 وهذه الترب متواجدة وسائدة في حوض الفرات

فهي في الغالب ترب غضارية قريبة من البساط المائي بحكم قربها من

مجرى النهر وقد يتواجد هذا البساط المائي على بعد يتراوح مابين 1 - 3.5

m في بعض المناطق المنخفضة وأحياناً يتراوح مابين 3 - 6.5 m عن

سطح الأرض في بعض المناطق المرتفعة نسبياً بفعل وجود ترب مفككة

رملية أو سلتية وأحياناً كلسية أو متكلسة فوق الترب الغضارية سابقة

الذكر و درجت العادة أن يتم الحفر عند التأسيس حتى الوصول إلى التربة

الغضارية ظناً من العامة أنها جيدة للتأسيس دون أن يعرفوا أنها الأقل

سوءاَ مما هو موجود في المنطقة وبحكم أنني من مواطني هذه المنطقة فقد

عاينت المشكلة عن قرب ورأيت أنها مشكلة تواجه المهندس من الناحية

التصميمية والتسويق لعمله أيضاً خاصة أن الترخيص وتطبيق تعليمات

الكود العربي السوري موضوع لم يصل إلى مرحلة يقبله الناس

ويستوعبونه ولازال معلم البيتون العادي يحظى برضى الناس أكثر من

المهندس المدني وخصوصا في المدن الصغيرة حديثة العهد والتي تتطور

عمرانياً وبشكل سريع لذلك رأيت أن أتناول هذا الموضوع لأهميته للأسباب
التالية :

1- الكلفة الإقتصادية العالية للأساسات بسبب قدرة التحمل المسموحة

الضعيفة حيث تنتج الأبعاد كبيرة والمواطن يهرب من هذه الكلفة العالية

2- غياب الرقابة على حركة البناء في المنطقة بشكل عام والرقابة فعلياً

موجودة فقط في مراكز المحافظات وغائبة تماماً في المدن والمناطق الصغيرة

3- عدم ثقة المواطن في المهندس في المناطق الغائبة عن الرقابة والحاجة

إلى اقتراح طرق إقتصادية وممكنة التطبيق في ظل الإمكانات المتواضعة في هذه المناطق

4- غياب التكنولوجيا الحديثة التي تؤمن مقاومات عالية للبيتون أثناء

الصب وتؤمن حلولاً بديلة لشكل التأسيس المقترح أو حتى إستبدال التربة

بتربة ذات قدرة التحمل المسموحة الجيدة

5- الحاجة الماسة إلى تطوير الفكر الإنشائي في المحافظة ككل وهذا

مايحتاج إلى ثورة علمية حقيقية خاصة إذا علمنا أن معظم أساسات الأبنية

تصمم كأساسات سطحية وتعتمد قدرة التحمل المسموحة 1.5 kg/cm2

على وجه الأرض وهي لايمكن الحصول عليها إلا عند عمق يتراوح مابين

2 - 3 m وهذا بسبب غياب الرقابة كما ذكرت أعلاه

6- المشكة الأكبر في تكنولوجيا صب البيتون وغيابها تماماَ ولاأتكلم هنا

عن المشاريع الضخمة التي تنفذها شركات لها سمعتها وإنما عن

المشاريع الصغيرة التي تخص المواطنين والتي تنفذها مكاتب هندسية

صغيرة ويكفي أن أقول أن أكبر مقاومة مميزة إسطوانية يمكن إعتمادها في

التصميم هي 150 kg/cm2 وأكبر من ذلك يعتبر مجازفة حقيقية حيث

إن وجد الإلتزام بعيارالإسمنت وكمية الماء وهذا صعب أيضاً فلا يمكن أن

يوجد الرج المناسب للبيتون

لذلك كله أرغب في إقتراح بعض الحلول ضمن إمكاناتي العلمية المتواضعة

ولست هنا بغرض النشر للنشر بقدر ماهو النشر لحل مشكلة كبيرة حقاً

وأرغب في أن يصل كلامي هذا إلى نقابة المهندسين لأنها الأجدر بحل هذه

المشكلة والإطلاع بمسؤولياتها على أكمل وجه خاصة وأن بعض المناطق

بدأ الترخيص فيها لأربع وخمس طوابق وهذا مجازفة أخرى مع الوضع

القائم أما الإقتراحات فهي التالية :

الإقتراح الأول :

أن يتم استبدال التربة الغضارية بتربة ذات قدرة التحمل المسموحة

المناسبة كالبحص ذو التدرج الحبي الجيد أو الرمل ذو التماسك العالي وجيد

التردج أيضاً على أن يتم الإستبدال والرص وفق معايير هندسية صحيحة

فمثلاً يمكن أن نقبل بحفر 2 m ضمن الطبقة الغضارية ذات قدرة التحمل

المسموحة الضعيفة ومن ثم يتم ردم 1 m بتربة ذات قدرة التحمل

المسموحة الجيدة وتصميم الأساسات عليها

إن هذا الإقتراح جيد ومثالي ولكنه صعب النفيذ بحكم الواقع التكنولوجي

السيء حقيقةً خاصة للمشاريع الصغيرة إضافة إلى إشكالية تأمين التربة

ذات قدرة التحمل المسموحة المناسبة للتصميم

الإقتراح الثاني :

أن يتم التصميم وفق مبدأ الأوتاد وهذا صعب أيضاً في ظل الواقع

التكنولوجي السيء وقلة الخبرات الهندسية في هذا المجال وأسأل كلياتنا

أن تهتم بهذا النوع من تصميم الأساسات فهو الحل الأمثل وهو متبع بشكل

واسع في منطقة الخليج العربي

الإقتراح الثالث :

أن يتم التأسيس على البيتون المغموس الذي يتم صبه اسفل الأساس

المسلح ولاأدعي أني صاحب هذا الإقتراح أو أنه لم يعمل به حتى هذه

اللحظة ولكنه محصور في بعض المنشآت الهامة والكبيرة ولم تنفذ بعد

إضافة إلى أنه لم يلقى قبولاً عند معظم المهندسين على الأقل الذين أعرفهم

لأسباب لاأعرفها حقاً ولكنهم لم يحاولوا حتى مناقشة هذا الإقتراح

إن هذا الإقتراح جيد أيضاً ولايحتاج إلى تكنولوجيا معقدة كما في الإقتراح

الأول والثاني كما أن مكونات البيتون المغموس متوفرة في حوض الفرات

وبكثرة وبأسعار معقولة ومقبولة إضافة إلى أنه يوفر في التكلفة الإجمالية

للأساسات بنسبة قد تصل أحياناً إلى 20% في بعض الحالات علماً أنه أكثر

إستقراراً وتوازناً من التأسيس على التربة ذات قدرة التحمل المسموحة

الضعيفة مباشرة ويشكل سداً منيعاً بوجه الماء العدو الأكبر والقريب من

الأساسات في هذه المناطق والذي قد ينتج أيضاً عن تسرب غير متوقع

للماء من تمديدات المياه الحلوة أو المالحة وماأكثر هذه الحوادث في هذه

الأيام مع تآكل الشبكات التي مرعلى إنشائها 20 - 40 سنة

إن مشكلة التأسيس على ترب ذات قدرة التحمل المسموحة الضعيفة تبرز

بشكل أكبر عند وجود جوار وهذا يستدعي إعتماد مبدأ أساس رجل البطة أو

مبدأ الأساسات المشتركة علماً أن مبدأ رجل البطة غير ممكن على ترب

ذات قدرة التحمل المسموحة الضعيفة كما أن الأساس المشترك مكلف جداً

من الناحية الإقتصادية خاصة إذا زاد التباعد بين الأعمدة عن ثلاثة أمتار

لذلك سوف نقارن هنا بين حالتين الأولى التصميم بأساس مسلح فقط على

التربة مباشرة والثانية التصميم بأساس مسلح فوق أساس مغموس ونقارن إقتصادياً

الحالة الأولى : التصميم على التربة مباشرة ( أساس مسلح فقط )

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic1.jpg[/IMG]

الحالة الثانية : التصميم على البيتون المغموس ( أساس مسلح فوق أساس مغموس )

سأحاول من خلال الأمثلة التالية البسيطة والمختصرة المقارنة لعلنا نصل

إلى نتيجة مرضية وسوف نعتمد من أجل ذلك المعطيات التالية :

1- المقاومة المميزة الإسطوانية للبيتون 180 kg/cm2

2- إجهاد الخضوع للفولاذ المستخدم 3600 kg/cm2

3- سعر المتر المكعب من البيتون المسلح 4315 ليرة سورية

4- سعر المتر المكعب من البيتون المغموس 1325 ليرة سورية

5- سعر حفر المتر المكعب من التربة 200 ليرة سورية

6- عمق التأسيس 2 m للحصول على قدرة تحمل مسموحة للتربة مساوية إلى 1.5 kg/cm2

7- سوف نعتمد قدرة التحمل المسموحة للمغموس مساوية إلى 4

kg/cm2 من أجل الأساسات المنعزلة ومساوية إلى 3 kg/cm2 من

أجل الأساسات المشتركة وذلك بعد أن قمت بحل العديد من الأمثلة وتوصلت

إلى أن هذه القيم هي المفيدة للغرض الذي أريده هنا وهو المقارنة

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic3.jpg[/IMG]

المثال الأول :

تصميم أساس منعزل لعمود أبعاده 40 x 40 cm

وحمولته الإجمالية 100 ton وفق الحالة الأولى

بالحل سوف نحصل على النتائج الموضحة بالشكل المجاور

وإذا أردنا أن نحسب كلفة هذا الأساس وفق المعطيات التي

ذكرناها سابقاً لوجدنا أن كلفة الحفر والبيتون المسلح اللازم

لهذا الأساس هي :

21790 ليرة سورية لاغير

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic4.jpg[/IMG]

المثال الثاني :

تصميم نفس العمود بنفس الأبعاد ونفس الحمولة
وفق الحالة الثانية

بالحل سوف نحصل على النتائج الموضحة بالشكل المجاور

وإذا أردنا أن نحسب كلفة هذا الأساس وفق المعطيات التي

ذكرناها سابقاً لوجدنا كلفة الحفر والبيتون المسلح والبيتون

المغموس اللازم لهذا الأساس هي :

16738 ليرة سورية لاغير

أي نسبة الوفر لصالح البيتون المغموس قد بلغت 23.18%

في هذه الحالة

ولو تخيلت أن عدد الأعمدة هو 20 عموداً في مشروع بسيط

لنتج أن الوفر سيصل إلى حوالي 100,000 مائة ألف ليرة

سورية من كلفة إجمالية تقدر ب 430,000 أربعمائة وثلاثون

ألف ليرة سورية والأساسات متوازنة بشكل أفضل وأكثر أماناً

ضد المياه ومشاكلها

المثال الثالث : تصميم نفس العمود بنفس الأبعاد ونفس الحمولة ولكن مع وجود جوار

إنه من شبه المستحيل أن يتم التصميم وفق مبدأ رجل البطة حتى لو خفضنا

الحمولة إلى النصف أي 50 ton وذلك لأن الأبعاد ستكون كبيرة جداً ولا

يمكن التخلص من الإجهادات الشادة على الإطلاق التي تنجم عن تولد العزم

في مركز الأساس والذي يزداد مع زيادة أبعاد الأساس ومع ذلك فهناك من

يلجأ لهذا الثصميم في بعض الأبنية السكنية والأمثلة كثيرة على ذلك وفي

مدينتي الميادين تحديداً

إن مبدأ رجل البطة قابل للتنفيذ لو وجدت كتلة موازنة للأساس توازن العزم

الناتج حيث يكون وزنها مساوياً للحمولة المنقولة إلى العمود كما هموضح بالشكل أدناه

وهنا لابد من اللجوء إلى الأساس المشترك مع جسر رابط والأمثلة القادمة

توضح كيفية القيام بذلك بشكل بسيط ومختصر مع المقارنة بين التصميم

وفق الحالة الأولى والثانية والجدوى من استخدام البيتون المغموس في

حالة الأساسات المشتركة وإذا لم تجد نفعاً فماهو الحل البديل

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic5.jpg[/IMG]

المثال الرابع :

تصميم أساس مشترك لعمودين الأول 40 x 40 cm وحمولته 100 ton

والثاني 40 x 60 cm وحمولته 150 ton والبعد بينهما 3 m وذلك في

حال وجود جوار للعمود الأول وفق الحالة الأولى ومن ثم الحالة الثانية والمقارنة

بالحل سوف نحصل على النتائج الموضحة بالشكل أدناه

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic6.jpg[/IMG]

أي نسبة الوفر لصالح البيتون المسلح فقط (الحالة الأولى) قد بلغت 10.8 %

في هذه الحالة ولو تخيلت أن عدد الأساسات المشتركة هو 5 أساسات في

مشروع بسيط لنتج أن الوفر سيصل إلى حوالي 29,000 تسع وعشرون

ألف ليرة سورية ولكن يبقى الأساس المصمم وفق الحالة الثانية أكثر

توازناً كما أننا لو قبلنا بقدرة التحمل المسموحة للمغموس مساوية إلى 2.5
kg/cm2 لأصبحت التكلفة متساوية في الحالتين الأولى والثانية تقريباً

ويبقى المغموس متفوقاً بالتوازن الذي يؤمنه والحماية من خطر البساط

المائي والأبعاد المنطقية ( أنظر كم هو عرض الأساس وفق الحالة الأولى

وكم عرضه وفق الحالة الثانية )

المثال الخامس:

تصميم أساس مشترك لعمودين الأول 40 x 40 cm وحمولته 100 ton

والثاني 40 x 60 cm وحمولته 150 ton والبعد بينهما 3 m وذلك في

حال عدم وجود جوار للعمود الأول وفق الحالة الأولى ومن ثم الحالة الثانية والمقارنة

بالحل سوف نحصل على النتائج الموضحة بالشكل أدناه

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic7.jpg[/IMG]

أي نسبة الوفر لصالح البيتون المسلح فقط (الحالة الأولى) قد بلغت 2.49

% في هذه الحالة ولو تخيلت أن عدد الأساسات المشتركة هو 5 أساسا

في مشروع بسيط لنتج أن الوفر سيصل إلى حوالي 6,000 ستة ألف ليرة

سورية تقريباً وهو وفر بسيط ولكن يبقى الأساس المصمم وفق الحالة

الثانية أكثر توازناً كما أننا لو قبلنا بقدرة التحمل المسموحة للمغموس

مساوية إلى 2.5 kg/cm2 لأصبحت التكلفة متساوية في الحالتين الأولى

والثانية تقريباً ويبقى المغموس متفوقاً بالتوازن الذي يؤمنه والحماية من

خطر البساط المائي والأبعاد المنطقية ( أنظر كم هو عرض الأساس وفق

الحالة الأولى وكم عرضه وفق الحالة الثانية )

لاحظنا مماسبق أهمية استخدام البيتون المغموس وخاصة في الأساسات

المنعزلة ولكن السؤال الأهم الذي أود طرحه على السادة المهندسين

المتابعين لهذا الموضوع وهو إقتراح أيضاً ؟

ماذا لو كان الأساس مصمم من البيتون المغموس المسلح؟أعتقد أن

الموضوع يحتاج إلى تجارب وأبحاث!

هذا السؤال هو فحوى رسالة الماجستير التي أنوي الإعداد لها قريباً إن

شاء الله وأعتقد من الناحية النظرية أن الفائدة من هذا الإقتراح هو زيادة

المقاومة المميزة التصميمية للبيتون إذا أصبح مغموساً ولاأعرف ماهي

الفائدة من هذا الإقتراح في التخفيف من أبعاد الأساسات وهل ستفيد في

تخفيف التسليح الهائل المستخدم فكم ستساوي المقاومة المميزة للبيتون

المغموس المسلح المستخدم لذلك أرغب من السادة المهنسين المتابعين

الإجابة على هذا التساؤل لمن يملك هذه الإجابة ومراسلتي على البريد أدناه

علماً انني أملك جزءاً من الإجابة ولكنها غير مؤكدة ولايمكن طرحها طالما

أنها غير مؤكدة

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/17/pic8.jpg[/IMG]

http://www.buildexonline*****/new/stu...oundations.xls

اضغط هنا لتحميل ملف (إكسل) مرفق مع البحث

منقول

المهندس المدني رحمو محمد الرحمو
مهندس مفرز لأغراض تدريسية في كلية الهندسة المدنية / جامعة حلب

يهمنا رايكم .. مع تحيات ام فهد

ام فهد · #2 03-07-2006, 09:45 PM

معالجة التربة بتقليل مؤشر اللدونة عن طريق إضافة مواد تقلل اللدونة

عادةً تحدد المواصفات العامة الخاصة بالطرق والسكك الحديدية عدم

استعمال أي نوع من أنواع التربة ( A-5 ) ، ( A-6 ) ، ( A-7 ) في

أعمال الردم ، وأحياناً في معظم المشاريع نحتاج إلى كميات كبيرة من

التربة ومن الصعب جلب تربة من مواقع بعيدة لأنه يؤثر كثيراً على كلفة
إنشاء المشروع .

من التجارب السابقة يتبين أن أنواع التربة التي لها مؤشرات لدونة عالية

تكون مرغوبة بشكل أقل للطبقات الحاملة للتربة أو لطبقات الأساس عن

تلك ذات مؤشرات اللدونة المنخفضة . وتستخدم كثير من المواصفات

العالمية مؤشر اللدونة علي أنه الحاكم المبدئي لاختيار المواد التي تقع

مباشرة تحت الرصف وتتطلب المواصفات الشائعة لطبقات الأساس . ألا

تزيد قيمة مؤشر اللدونة علي 6 وبعض المواصفات تصر على أنه لا يزيد

عن 3 ، وتعتبر المواد مثل الرمل النظيف علي أنها تربة غير لدنة . ومن

هنا جاءت الفكرة بمعالجة التربة بتقليل مؤشر اللدونة عن طريق إضافة مواد تقلل اللدونة .

وهذا يعني أنه لابد من إيجاد حل مناسب أقل كلفة وسهل التنفيذ فلذلك تم

اختبار عدة عينات من أنواع الترب ( A-6 ) ، ( A-7 ) وإجراء فحوصات

عليها ومن ثم إضافة الجير المطفأ أو ماء البحر أو رمل البحر وملاحظة

التغيرات التي تطرأ عليها . إن أهم الفحوصات التي أجريت قبل وبعد

المعالجة هي :

- التدرج الحبيبـي للتربـة.

- حد السيولة وحد اللدونة.

- الحــدل ( الـرص ).

طرق المعالجة

لقد تم معالجة التربة بثلاثة طرق هي :

الطريقة الأولـى : (( المعالجة برمل البحر ))

تم إضافة نسبة 30 % من رمل البحر إلى التربة وبعد خلطها مع التربة

كانت النتائج كما موضحة في الجدول رقم (1) والجدول رقم (2) .

جدول رقم 1 :التدرج قبل وبعد إضافة رمل البحر بنسبة 30 %

رقم المنخل

تدرج العينة قبل إضافة الرمل %

تدرج الرمل المضاف %

تدرج العينة بعد خلطها بالرمل %

4
79
100
85.3

10
68
100
77.5

40
58
89
67.45

200
45
0.22
32

جدول رقم 2 : نتائج تصنيف التربة قبل وبعد المعالجة بإضافة 30 % من رمل البحر

النسبة المئوية المارة من منخل رقم 40
النسبة المئوية المارة من منخل رقم 200
حد السيولة %
حد اللدونة %
دليل اللدونة %
صنف المجموعة

قبل المعالجة
58
45
35
18
17
A-7

بعد المعالجة
67.45
32
15
15
NP
A-2-4

الطريقة الثانية : (( المعالجة بماء البحر ))

تم إضافة نسبة معينة من ماء البحر إلى التربة وبعدها أجريت الفحوصات

فكانت النتائج كما موضحة في الجدول رقم 3 .

جدول رقم 3 : نتائج تصنيف التربة قبل وبعد المعالجة بإضافة ماء البحر

النسبة المئوية المارة من منخل رقم 40
النسبة المئوية المارة من منخل رقم 200
حد السيولة %
حد اللدونة %
دليل اللدونة %
صنف المجموعة

قبل المعالجة
58
45
35
18
17
A-7

بعد المعالجة
-
-
26
16
10
A-4

أما مواصفات ماء البحر فهي كما يلـــي :

المـــادة
الكمية ( ملي جرام / لتر )

الكلوريــدات
21.2

الصوديـــوم
11.8

الكبريتـــات
2.95

المغنيسيـــوم
1.403

الكـالسيــوم
423

البوتـاسيــوم
463

البروميــــد
155

حامض اليوريـك
72

المواد الصلبة الكلية
38.61

الطريقة الثالثة : (( المعالجة بالجير المطفأ ))

الجدولين ( 4 ، 5 ) يوضحان حدود أتربرغ وتصنيف التربة قبل وبعد إضافة

نسب مختلفة من الجير لنوعين من التربة المرفوضة حسب توصيات المواصفات .

إن إضافة الجير كانت للتربة المارة من المنخل رقم 40 بدون الغسل أي

أنه لم يتم إضافة الجير إلى التربة ككل حيث أن التربة متكتلة والغربلة على

منخل رقم 40 تعطي نتائج أدق عند الغربلة بالغسل ، وعند الغربلة بالغسل

بعد إضافة الجير فإن نسبة من الجير سوف تمر من منخل رقم 40 والتي

سوف يجري عليها فحص حدي السيولة واللدونة .

جدول رقم 4 : نتائج معالجة التربة قبل وبعد إضافة نسب مختلفة من الجير بدون غسل

رقم العينة
قبل إضافة الجير

العينة الأولى
L.L

%
P.L

%
P.I

%
صنف المجموعة

G.C

35
18
17
A-7

بعد إضافة الجير مباشرة
النسبة المثالية للجير

O.L.R

%

نسبة الجير

L.S.R %
L.L

%
P.L

%
P.I

%
صنف المجموعة

G.C

0.5
31
23
8
A-4
0.5

1.75
35
27
8
A-4

3.45
34
27
7
A-4

5.2
38
29
9
A-4

جدول رقم 5 : نتائج معالجة التربة قبل وبعد إضافة نسب مختلفة من الجير بدون غسل

رقم العينة
قبل إضافة الجير

العينة الثانية
L.L

%
P.L

%
P.I

%
صنف المجموعة

G.C

25
11
14
A-6

بعد إضافة الجير مباشرة
النسبة المثالية للجير

O.L.R

%

نسبة الجير

L.S.R %
L.L

%
P.L

%
P.I

%
صنف المجموعة

G.C

0.5
28
23
5
A-4
0.5

1.12
27
24
3
A-4

2.24
28
23
5
A-4

3.37
25
21
4
A-4

نلاحظ من الجدولين ( 4 ، 5 ) أن مؤشر اللدونة قد انخفض كثيراً بعد

معالجة التربة بنسب مختلفة من الجير . أما الكثافة الجافة والمحتوي

المائي المثالي لم يطرأ عليها تغيير ملحوظ بعد إضافة الجير وربما يعود

السبب إلى أن نسبة الجير المضافة ( 0.5 % ) صغيرة جداً كما موضح بالجدول رقم ( 6 ) .

جدول رقم 6 : فحص رص التربة بعد معالجتها بنسبة 0.5 % جير

بالطريقة المعدلة .

رقم العينة
الكثافة الجافة

( g / cm3 )
المحتوي المائي المثالي

O.M.C %

العينة الأولى
2.03
12.0

العينة الثانية
2.0
13.0

عند إضافة رمل البحر إلى التربة نلاحظ كما في الجدولين ( 1 ، 2 ) أن

نسبة المار من غربال رقم 200 أصبحت 32 % وكذلك إنخفض دليل

اللدونة من 17 إلى غير لدنة ويصبح تصنيف التربة A-2-4وهذا النوع

مقبول كتربة أساس للطرق والسكك الحديدية.

إن سبب تحسن خواص التربة هو أن رمل البحر أضاف قوة احتكاك بين

حبيبات التربة وبالتالي زادت مقاومة القص لها وكذلك قلت لدونة التربة .

أما عند إضافة ماء البحر فنلاحظ كما في الجدول رقم (3) أن دليل اللدونة

انخفض من 17 إلى 10 والتربة أصبح تصنيفها A-4 وهي تعتبر مقبولة

كتربة أساس للطرق والسكك الحديدية .

وقد يكون السبب في تحسن خواص التربة إلي دور الأملاح في عملية ربط

حبيبات التربة مع بعضها وبالتالي زيادة مقاومة القص لها وتحسين

خواصها .

وكما لاحظنا في الجدولين ( 4 ، 5 ) أن مؤشر اللدونة قد انخفض كثيراً عند

إضافة الجير المطفأ بنسب مختلفة للتربة . أما الكثافة الجافة والمحتوي

المائي المثالي لم يطرأ عليها تغيير ملحوظ بعد إضافة الجير وربما يعود

السبب إلي أن نسبة الجير المضافة ( 0.5 % ) صغيرة جداً كما موضح بالجدول رقم ( 6 ) .

استعمال ماء البحر الذي يحوي على الأملاح يمكن أن يضاف إلى التربة

لتحسين خواص اللدونة ويحولها من تربة مرفوضة إلى تربة صالحة .

استعمال الرمل البحري الذي يحوي على بعض الأملاح أيضاً يمكن أن

يضاف إلى التربة لتحسين خواص اللدونة والتدرج خاصة .

يمكن تحسين خواص هذه التربة الضعيفة بإضافة نسبة قليلة من الجير

المطفأ بنسبة ( 0.5 % )

ايضا تفضل هذا البحث :

مشاكل التربة الانتفاخية تحت الأساسات

تعريف التربة الانتفاخية ( Expansive Soils ):

إذا تعرض حجم التربة أو الصخور الرخوة (Soft Rocks ) للانكماش

أو التمدد عند حدوث تغير في مستوى الرطوبة بها ( Moisture ) فإنها

تسمى انتفاخية . والتربة التي تحدث بها هذه الظاهرة تكون عادة تربة طينية

(Clays ) إلا انه هناك بعض أنواع التربة الصفائحية ( Shales )

تتعرض للانكماش والتمدد أيضا.

وترجع هذه الظاهرة إلى تفتت سيلكات الألومنيوم ذات الأصول المعدنية

البركانية ( Aluminum Silicate Minerals ) لتكون تربة طينية

انتفاخية من مجموعة الاسمكتايت ( Smectite Group ) واشهر

أنواع التربة التي تتدرج تحت هذه المجموعة هي تربة المنت موريللونايت

( Montmorillonite ) حيث تتمدد الأنواع الصافية ( Pure ) من هذه

التربة ليتضاعف حجمها خمس عشرة مرة قدر حجمها وهى جافة . ولكن

هذه التربة في الطبيعة عادة تكون مختلطة بأنواع أخرى من الطين لها

صفات اقل انتفاخية ولذلك يندر أن توجد في الطبيعة تربة يتمدد حجمها

ولأكثر من مرة ونصف قدر حجمها وهى جافة و في هذا خطورة طبعا على

طبعا على المنشأ المقام على تربة كهذه .

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/pic1.jpg[/IMG]

متى يصبح وجود التربة الانتفاخية مشكلة؟

إذا توافرت العوامل الثلاثة فسوف يؤدى وجود التربة الانتفاخية إلى مشاكل

يتعين علينا دراستها :-

أن تحتوى التربة على مكونات معدنية ( Mineral components )

ذات الخواص الانتفاخية العالية .

أن تتعرض هذه التربة لتغيرات كبيرة في محتوى الرطوبة.

طبقة التربة المحتوية على مواد انتفاخية يجب أن تكون بسمك كاف لكي

تحدث حركة تكفى لأحداث الضرر على سطح الطبقة .وعموما لو زادت

نسبة التمدد الحجم لتربة الآساسات عن (3 % ) فإنها تودي إلى إحداث

أضرار بنسبة متفاوتة للمنشات ما لم تكن اساساتها مصممة بطريقة خاصة

لمواجهة ذلك( Specially designed Foundations )

مشكلة التربة الانتفاخية:

طبقا لبعض الإحصاءات فان الأضرار التي تلحق بالمنشات المقامة على

التربة الانتفاخية تفوق الأضرار التي تلحق بالمنشات بسبب الفيضانات

والأعاصير والزلازل مجتمعة . وتشمل هذه المنشات المباني وأيضا الطرق

( Roads ) والكباري ( Bridges ) وخطوط الأنابيب ( Pipelines

) وأيضا كل المنشات غير المرنة ( Rigid structures ) والتي تركز

على آو تمر من خلال التربة الانتفاخية .

والمشاكل التي تسببها التربة الانتفاخية تتوقف لحد كبير على اختلاف

الضغوط ( Pressure changes ) تحت المنشأ من مكان ولأخر .

وهذا بسبب التوزيع غير المتساوي لمحتوى الرطوبة ( Moisture

content ) في التربة الحاملة للأساسيات .فنجد أن المباني الصغيرة ,

الكباري والطرق توثر بأحمال صغيرة على التربة الانتفاخية وذلك مقارنة

بضغوط الانتفاخ ( Swelling Pressure ) بها وآلتي تتعدى ( 10000

رطل/قدم2 آو ( 479000 باسكال ) .

[IMG]http://www.buildexonline*****/new/studies_research/images/pic2.jpg[/IMG]

أنواع الأضرار التي تسببها التربة الانتفاخية:

الحركة المتفاوتة ( Differential movement ) تحت المنشأ الواحد

من مكان إلى آخر .

تغير منسوب التربة في المكان الواحد إلى أعلى والى اسفل تبعا للتغيرات

الموسمية ( Seasonal changes ) لمحتوى الرطوبة ومستوى

المياه الجوفية ( Water table levels ) والتربة تتعرض لهذه الحركة

الراسية الموسمية حتى أعماق تصل إلى حوالي مترين .

في حالة إقامة منشأ على مساحة كبيرة نسبيا ( مبنى ضخم أو طريق) فان

التغيرات الموسمية في محتوى الرطوبة بسبب الأمطار سوف تتوقف عن

الحدوث تحت وسط المنشأ ولكنها سوف تستمر في الحدوث حول أطراف

ومحيط المنشأ.وهذا يؤدى إلى هبوط أطراف المنشأ بالنسبة لوسطه في

مواسم الجفاف وهذه الظاهرة تسمى تقبب التربة ( Doming of soil )

تحت المنشأ وعلى العكس من ذلك في المواسم الأمطار فان أطراف

المنشأ ترتفع بالنسبة لوسطه ويحدث ما يسمى تقعر التربة ( cupping

of soil ) .ويسمى هذا التمدد للتربة حول محيط المنشأ بالتمدد الموسمي

( seasonal heave ) ويحدث تأثير مماثل على مستوى الرطوبة

بالتربة نتيجة لوجود آي تسرب من مواسير المياه أو الصرف الصحي في

جانب من جوانب المنشأ . ويسمى التمدد الناتج عن ذلك في التربة بالتمدد العام ( General Heave ).

الكشف عن وجود تربة انتفاخية بموقع الإنشاء:

الشك في وجود تربة انتفاخية قد يأتي بعد ملاحظة مظهر التربة وسلوكها

بعد الغمر وقد يوجد هذا الشك أيضا لمجرد وجود الموقع في المنطقة عرف

عنها آن تربتها انتفاخية . وفى كل إقليم يعرف المهندسون به

والمتخصصون توزيع المناطق التي تحتوى على تربة انتفاخية . وآيا كان

سبب وجود الشك فمن الواجب عندئذ اجداء كشف موقعي دقيق ( site

investigation ) وسواء أجرى الكشف بمعرفة مهندس جيوتقنى أو

جيولوجي متخصص في التربة الهندسية فهناك عدة ظواهر لو وجدت في

تربة ما لامكن التأكد من إنها تربة انتفاخية وهذه الظواهر كالتالي :

- عندما تكون التربة الطينية رخوة كالبودرة ( Soft Puffy ) وتبدو

كالفشار وهى جافى ( popcorn appearance ) .

- عندما تلتصق التربة بالأصابع بشدة وهى مبتلة .

- عندما تظهر التربة لدونه عالية وتكون ضعيفة وهى مبتلة

- (highly plastic & weak) ولكنها تكون صلبة كالصخر وهى جافة ( rock hard ) .
قد يظهر فحص المنشات الموجودة من قبل الغروب من الموقع وجود

أضرار بها آو شروخ تدل على وجود تربة انتفاخية أسفلها.

عند التحكم مبدئيا بان التربة انتفاخية فان هناك العديد من الاختبارات

المعملية التي يتعين أجراؤها على عينات من التربة لاعطاء تقييم اكثر دقة

لمدى انتفاخية التربة .وتعتبر ارتفاع علامة اللدونة ( plasticity

index ) هي الموشر الأول للحكم على مدى انتفاخية التربة ويضاف إلى

ذلك وجود نسبة يعتد بها للمكون الطيني بالعينة وهى الحبيبات التي يقل

قطرها عن 2 مبكرون ( clay fraction ) .

يحكم على مدى انتفاخية التربة بدلالة كل من علامة اللدونة ( P.I) ونسبة

المكون الطيني بالعينة وهذان يتم تعينهما معمليا.

وقد عكست الخبرة تأثير علامة اللدونة ( P.I ) على مدى الانتفاخية

كالموضح بالجدول التالي:

مدى علامة اللدونة ( P.I ) مدى انتفاخية التربة (EXPANSIVITY )

صفر - 14 % قابلية صغيرة للانتفاخ NONCRITICAL

14 - 25% انتفاخية متوسطة MARGINAL

25 - 40% انتفاخية كبيرة CRITICAL

اكبر من 40% انتفاخية كبيرة جدا HIGHLY CRITICAL

ويجب ملاحظة أن علامة اللدونة ( P.I ) هي موشر فقط ولكن هناك

عوامل أخرى تحدد مدى قابلية التربة للانتفاخ مثل البناء التركيبي للتربة (

SOIL STRUCTU E) وكذلك عمق الطبقة الانتفاخية والذي يؤدى إلى

إلى الحكم على مدى الحركة على سطح الأرض .

قبل اختيار نوع الآساسات ( FOUNDATION DESIGN ) يجب

الأخذ في الاعتبار أيضا التركيب الجيولوجي للموقع وكذلك تاثيرالمياة

الجوفية ( GROUND WATER )وهناك العديد من التجارب المعملية

التي تتيح حساب قيمة التمدد ( HWAVE ) التي يتعرض لها موقع معين.

وهذه التجارب لا غنى عنها في حالة تشييد المنشات الكبرى الهامة .

معالجة وتقليل الأضرار الناتجة عن التربة الانتفاخية:

هذه التقنيات من الممكن الاستغناء عنها في حالة التمكن من تغيير الموقع

المرشح للإنشاء (CONSTRUCTION SITE ) بموقع آخر ولكن

عند تعذر تغيير الموقع فأنة ينتقى من هذه التقنيات ما يناسب الموقع

المرشح , وهذه التقنيات هي كالتالي :

- عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ISOLATION FROM

EXPANSIVE SOIL

- تصميم المنشأ المرن FLEXIBILITY IN DESIGN

- معالجة التربة لتقليل التغيرات الحجمية SOIL TREATEMNET

- الصرف والتحكم في مياه الأمطار DRAINAGE AND

CONTROL OF SURFACE RUNOFF

- احتياطات تتعلق بالمزروعات المجاورة للمنشأ MANAGEMENT

OF VEGETATION

الفقرات التالية تعرض تلك النقاط تفصيليا:

عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ISOLATION FROM EXPANSIVE SOIL

هنا يتم عزل المنشأ وحجبه عن تأثير الاجهادات STRESSESS

الناتجة عن تمدد وانكماش SWELLING & SHRINKING التربة

المحيطة . ويتم ذلك الإحلال REPLACEMNET سواء الكلى آو الجزئي للتربة .

فإذا كان سمك الطبقة الانتفاخية صغيرا SHALLOW فيمكن عندئذ

حفرها وأزالتها واستبدالها بردم غير تمددي NONEXPANSIVE

FILL بينما لو كانت الطبقة الانتفاخية عميقة فيتم حفرها بعمق كاف ثم

يعاد ملئها بردم غير تمددي مع مراعاة السرعة في الردم لتفادى جفاف

التربة العميقة.
والتربة الانتفاخية قد تسبب أيضا اجتهادات أفقية HORIZONTAL

STRERSSESS وذلك إذا حصرت ما بين إنشاءات راسية مثل حوائط

لبر ومات BASEMENT آو الحوائط الساندة RETAINING

WALLS .. عند بناء حائط ساند كبير ليسند تربة انتفاخية يتم حفر وإزالة

التربة خلف الحوائط ثم إحلالها بتربة غير تمددية NONSWELLING

مع استعمال طبقة غير منفذة للمياه WATERPROOF

MEMBRANE حول الردم وذلك لتفادى تغيير المحتوى الرطوبى لتربة

الردم SOIL MOISTURE .

عندما يكون الحفر والإحلال ممكنا فمن الممكن حل المنشأ على أعمدة

أسطوانية PIERS تصل إلى الطبقة غير التمددية وذلك لعزل المنشأ عن

تأثير الحركة غير المتساوية UNEQUAL MOVEMENT والأعمدة

الأسطوانية نفسها تغطى بغلاف أسطواني من الفايبر FIBER BOARD

CIRCULAR FORM وهذه الأعمدة افضل من استعمال الخوازيق

PILES وذلك لتفادى الرفع والاهتزازات HEAVE AND

VIBRATIONS المصاحبة لدق الخوازيق.

وسواء استعملت الأعمدة الاسطوانية أو الخوازيق فإنها يجب أن تصمم

بدقة وذلك لان التصميم الخاطى لئلا قد يودي إلى شروخ وانهيارات في المنشأ.

يجب مراعاة أن القوى الرافعة UPWARD FORCES التي تبذلها

التربة الانتفاخية على هذه الأعمدة والخوازيق عند حدها الأقصى لا تتعدى

أحمال هذه العمدة PICR LOAD أو الخوازيق وآلا فيجب عمل تغييرات

أخرى في التصميم كان نوسع قاعدة العمود BELLIED PIER.

مع تحيات ام فهد