ما هي الأسس الركائزية (Pile Foundation)؟ أنواعها و الاستخدامات

سنتحدث اليوم عن نوع شائع من الأسس والتي تستخدم كثيراً في أعمال الجسور التي تخترق البحار والمحيطات. هذا النوع يعرف بإسم الأسس الركائزية أو أسس الركائز أو الخوازيق ومصطلحها الأنكليزي هو Pile Foundation.

ما هي أسس الركائز (Pile Foundation) ؟

تُستخدم أساسات الركائز عندما تكون طبقات التربة الموجودة أسفل الهيكل مباشرةً غير قادرة على دعم الحمل بالتثبيت المسموح به أو السلامة الكافية ضد فشل القص المباشر.

الأسس الركائزية هي شكل واحد من أساس عميق على شكل اسطوانات طويلة مصنوعة من مادة قوية مثل الكونكريت.

الركائز طويلة نسبيًا، وهي أسطوانات رفيعة جاهزة تُدفع إلى الأرض أو مسبوكة في الموقع.

تم استخدام هذا النوع من الأسس في عصور ما قبل التاريخ.

اليوم الأسس الركائزية أو الخوازيق هي الأكثر شيوعاً من أي نوع آخر من الأسس العميقة، وخاصةً عندما تكون ظروف التربة غير مواتية لاستخدام الأسس الضحلة.

أنواع الركائز

يمكن تصنيف الركائز بعدة طرق بناءً على معايير مختلفة:

• بحسب الوظيفة أو العمل
• التكوين والمواد
• التثبيت.

أولاً: تصنيف الركائز على أساس الوظيفة أو العمل

يعتمد التصنيف التالي على الوظيفة أو الإجراء.

(1). نوع End-Bearing Piles

في End Bearing Piles، يتم نقل الحمل عبر طرف الركيزة إلى طبقة تحمل مناسبة.

(2). ركائز الاحتكاك Friction Piles

في ركائز الاحتكاك، يتم نقل الحمل عبر العمق بواسطة احتكاك الجلد على طول مساحة سطح الركيزة.

(3). ركائز الشد Tension or Uplift Piles

يستخدم هذا النوع من الخوازيق لترسيخ الهياكل المعرضة للرفع بسبب الضغط الهيدروستاتيكي أو الانقلاب الفجائي بسبب القوى الأفقية.

(4). ركائز الضغط Compaction Piles

تستخدم ركائز الضغط لضغط التربة الحبيبية السائبة من أجل زيادة قدرة تحمل التربة؛ يتم استخدام كومة رملية لتشكيل هذا النوع من الخوازيق لأنها لا تحتاج إلى حمل أي حمولة.

(5). ركائز المرساة Anchor Piles

يتم استخدام هذه الخوازيق لتوفير مرسى ضد السحب الأفقي.

(6). نوع Fender Piles

يستخدم هذا النوع من الأسس الركائزية لحماية هياكل الواجهة البحرية من الصدمات الناتجة عن السفن أو الأجسام العائمة الأخرى.

(7). ركائز الألواح Sheet piles

تستخدم ركائز الألواح بشكل شائع كحواجز أو قطع لتقليل التسرب والرفع في الهياكل الهيدروليكية.

(8). نوع Batter Piles

يستخدم Batter Pile لمقاومة القوى الأفقية والمائلة، خاصة في الهياكل المواجهة للماء.

(9). نوع Laterally Loaded Piles

تُستخدم هذه الأنواع من الركائز لدعم الجدران الاستنادية والجسور والسدود، وكمصدات في الأرصفة والموانئ.

ثانياً: تصنيف الركائز على أساس التركيب والمواد

يمكن أيضًا تصنيف الركائز أو الخوازيق بناءً على المواد والتكوين على النحو التالي.

(1). ركائز خشبية Timber Piles

يتم استخدام الأخشاب من جودة الصوت. تعمل ركائز الأخشاب بشكل جيد إما في حالة جافة تمامًا أو في حالة مغمورة.

(2). الركائز الحديدية Steel Piles

هذه عادة ما تكون ركائز على شكل حرف H أو ركائز أنبوبية أو ركائز صفائح (مقاطع ملفوفة بأشكال عادية).

(3). ركائز خرسانية Concrete Piles

قد تكون هذه مسبقة الصب أو مسبوكة في الموقع. الركائز مسبقة الصب تكون مسلحة عادةً.

يتم تثبيت الركائز المصبوبة في الموقع عن طريق ما قبل الحفر؛ الأنواع الشائعة هي Raymond pile و MacArthur pile و Franki pile.

(4). الركائز المركبة Composite Piles

هذه مصنوعة من الخرسانة والخشب أو الخرسانة والفولاذ. يتم استخدامها عندما يتم غمر جزء من الركيزة تحت الماء.

ثالثاً: تصنيف الركائز بناءً على التثبيت

يمكن تصنيف الخوازيق أيضًا على أساس طريقة تركيبها.

(1). ركائز مدفوعة Driven Piles

يتم دفع ركائز الأخشاب أو الصلب أو الخرسانة مسبقة الصب إلى موضعها باستخدام معدات تحريك الركائز.

(2). الركائز المصبوبة في الموقع

الركائز الخرسانية هي فقط يمكن أن تكون موقعية الصب. يتم حفر الركائز وملأها بالخرسانة.

قد يتم إضافة تعزيزات أو إضافات وفقاً للمتطلبات.

(3). ركائز مدفوعة ومصبوبة في الموقع

هذه هي مزيج من كل من الركائز المدفوعة والمسبوكة في الموقع. تقع Franki pile في هذه الفئة.

استخدامات الركائز (الخوازيق)

تستخدم الركائز من أجل:

• تحمل الأحمال الانضغاطية العمودية
• تحمل قوى الرفع أو الشد
• مقاومة الأحمال الأفقية أو المائلة

تستخدم Bearing piles لدعم الأحمال الرأسية من أسس المباني والجسور.

تقع ركائز Point-bearing و ركائز الاحتكاك في هذه الفئة.

يتم استخدام ركائز الشد لمقاومة القوى الصاعدة مثل الرفع في المباني التي بها قبو تحت مستوى المياه الجوفية ومآزر السدود، إلخ.

تدعم ركائز Laterally loaded قوى أفقية أو مائلة مثل أسس الجدران والجسور والسدود المستبدة.

الأحمال الجانبية الكبيرة تقاوم بشكل أفضل بواسطة batter piles.

هذه موضحة في الشكل أعلاه.

شاهد الفيديو أدناه لفهم أفضل للأسس الركائزية

سعة تحمل أسس الركائز

إن قدرة الحمل القصوى للركائز هي الحمولة القصوى التي يمكن تحملها دون أي فشل في القص أو هبوط مفرط.

الحمل المسموح به على ركيزة هو الحمل الذي يمكن فرضه بهامش أمان مناسب؛ يمكن أن يكون الحمل النهائي مقسوماً على عامل مناسب للسلامة.

أو الحمل الذي يصل فيه الهبوط (settlement) إلى القيمة المسموح بها، أيهما أصغر.

تعتمد القدرة الحاملة للأسس الركائزية بشكل أساسي على نوع التربة التي تمر من خلالها و / أو التي تعتمد عليها وعلى طريقة التركيب. يعتمد أيضًا على المقطع العرضي وطول الركيزة.

عمود الركيزة هو عمود هيكلي ثابت عند النقطة (السفلية) وعادة ما يكون مقيدًا في الأعلى.

الطرق المتاحة لتحديد قدرة تحمل ركيزة هي:

• التحليل الساكن
• التحليل الديناميكي
• اختبارات الحمل على الركيزة
• اختبارات الاختراق

الاختباران الأولان تحليليان، والاختباران الآخران هما المجال أو الطرق العملية.

شكرا لقراءة هذا المقال. من فضلك، لا تنسى مشاركته.