مقدمه
آیا تا به حال در مورد ساختارهای مستحکمی که در میان تغییر فصول و فرسودگی مداوم، به زیبایی سربلند ایستاده اند فکر کرده اید؟ یکی از عناصر کلیدی که دوام چنین ساختمان‌هایی را تضمین می‌کند فونداسیون است. ساخت یک پایه محکم برای تحمل وزن سازه و توزیع یکنواخت آن بر روی زمین زیر آن بسیار مهم است. در این مقاله می‌توانید اطلاعاتی در مورد انواع فونداسیون و پی در ساخت و ساز به دست آورید.
فونداسیون چیست؟
فونداسیون (Fondation ) هر سازه ساختمانی سطح پایه آن است. پی یا فونداسیون که در عام بیشتر به پی ساختمان معروف است رطوبت و آب‌های زیرزمینی را از سازه دور نگه می‌دارد و وزن سازه را به طور یکنواخت روی زمین توزیع می‌کند. اگر پی به درستی ساخته نشود، سازه نهایی مستحکم نخواهد بود که به نوبه خود می‌تواند برای ساکنین خطرناک باشد. فونداسیون‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام از آنها برای سازه‌های مشخصی مناسب هستنند.
بیشتر بخوانید: نکات مهم هنگام خرید ورق ساختمانی
اهمیت فونداسیون در ساختمان:
فونداسیون‌ها سازه را نگه می‌دارند و بار آن را به لایه‌های خاک یا سنگ با ظرفیت حمل کافی و ویژگی‌های استقرار مناسب برای حمایت از سازه منتقل می‌کند.
ابتدا باید به یک لایه خاک جامد برای ساخت فونداسیون برسیم. برای این کار، باید زمین را حفاری کنیم و از استحکام خاک از طریق آزمایش‌های تجربی اطمینان حاصل کنیم. پس از آن، با قالب‌بندی و قرار دادن آرمیچرهای طولی و عرضی اقدام به بتن ریزی فونداسیون می‌کنیم. پس از سخت شدن بتن می‌توانیم طی چند روز مراحل ساخت سازه را آغاز کنیم.
در گذشته، به جای بتن از آجر، سنگ و ملات استفاده می‌شد. مصالح مورد استفاده برای ساخت فونداسیون به میزان باری که آن را تحمل می‌کند و نوع خاک زیر سازه بستگی دارد.
پایه هر ساختمان به گونه‌ای طراحی می‌شود که شامل موارد زیر باشد:
- خاک زیر سازه نباید دچار شکست برشی شود.
- تا زمانی که بار سرویس را اعمال می‌کنیم، تسویه ساختمان باید در حد مجاز باشد.
- مقاومت فشاری مجاز را می‌توان مقدار فشاری در نظر گرفت که خاک بدون شکست می‌تواند تحمل کند.
انواع اصلی پایه‌ها:
در دنیای مهندسی سازه، دو گروه معین برای طراحی فونداسیون در ساختمان‌ها وجود دارد که عبارتند ازفونداسیون‌های کم عمق و عمیق.
پایه کم عمق:
همانطور که از نام آن پیداست، این پی‌ها عمق کمی دارند. نسبت عمق به عرض آنها برابر یا کمتر از یک است. از نظر مالی مناسب تر از پی‌های عمیق هستند زیرا به حفاری کمتری نیاز دارند زیرا پی‌های کم عمق معمولاً در لایه‌های جامد که به طور قابل توجهی نزدیک به سطح زمین هستند اجرا می‌شوند. آنها شامل پایه‌های منفرد، پایه‌های دیواری یا نواری، پایه‌های ترکیبی، پایه‌های طره‌ای یا باسکولی و پایه‌های گسترده هستند.
انواع فوندانسیون کم عمق:
پی منفرد یا مجزا
پی منفرد یکی از پرکاربردترین، ساده‌ترین و کم هزینه‌ترین فنداسیون‌های سطحی می‌باشد در واقع این نوع فونداسیون مقرون به صرفه است و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع پی معمولا به منظور تحمل و توزیع بارهای متمرکز کف پایه و ستون در عمق کم مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح پی منفرد معمولا به شکل مربع یا دایره می‌باشد و در صورت احتمال وجود گشتاورهای ناشی از اعمال بارهای نامنظم یا نیروهای افقی، شکل مستطیلی پی منفرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای ساختمان‌های معمولی، معمولاً تا پنج طبقه ایده‌آل است. هر ستون در یک سازه دارای پایه جدا شده می‌باشد که مستقیماً بار را به خاک زیرین منتقل می‌کند.
فونداسیون‌های دیواری یا نواری
فونداسیون‌های پهن شالوده‌هایی هستند که، باریکه از جنس سنگ، آجر یا بتن مسلح است و پایه‌ی آنها عریض‌تراز پی‌های دیواری باربر معمولی است. پایه‌ی پهن‌تر این نوع فونداسیون‌ها وزن ناشی از سازه ساختمان را بر روی مساحت بیشتری پخش می‌کند و در نتیجه پایداری بهتری را فراهم می‌سازد.
این پایه‌ها در مقایسه با پایه‌های پخش جدا شده، بلندتر و باریک‌تر می‌باشند. آنها معمولا برای حمایت از دیوارهای باربر در ساختمان هایی با فاصله ستون‌های باریک استفاده می‌شوند.
پی دیواری برای ستون، دیوار و پایه‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که عمق لایه خاک بستر آنها حداقل سه متر از سطح زمین فاصله داشته و ظرفیت باربری خاک بستر برای نگهداری از وزن سازه در تمام نواحی کافی باشد. فونداسیون دیواری در شرایطی مانند متراکم بودن خاک سازه و کوچک بودن بارهای قابل انتقال مناسب است.
بیشتر بخوانید: میلگرد مورد نیاز برای ساختمان چقدر است؟
پی طره‌ای یا پی باسکولی
این پایه از دو پایه منفرد متحدالمرکز که توسط یک زنجیر به هم متصل هستند ساخته می‌شود. این پایه زمانی مناسب است که ستون‌ها از یکدیگر دور باشند یا زمانی که باری از یک ستون خارج محوری به فونداسیون وارد می‌شود. زنجیر باید یک تیر مستطیل شکل باشد که بین دو ستون قرار گیرد. عرض زنجیر معمولاً برابر با عرض بزرگترین ستون به اضافه 100 میلی متر اضافی است و عمق آن به دلیل حداکثر ممان خمشی تعیین می‌شود.
پی ترکیبی
پایه ترکیبی برای پشتیبانی از بیش از یک ستون استفاده می‌شود. این کار فقط زمانی انجام می‌شود که ستون‌ها نزدیک به هم باشند. برای طراحی یک پایه ترکیبی، مرکز پایه‌ها باید با بار ترکیبی هر پایه منطبق باشد. بنابراین، فشار باربری خاک به طور مساوی در زیر پایه توزیع می‌شود تا از نشست ناهموار خاک جلوگیری شود. فونداسیون ترکیبی دارای انواع مختلفی مانند پی دال، پی دال و تیر، پایه گسترده و پی تسمه ای با شکل مربعی، مستطیلی و ذوزنقه ای می‌باشد.
پی گسترده
پی گسترده، بروی تمام محیط سازه اجرا می‌شود. این نوع پی به منظور تحمل بارهای سنگین اعمال شده از طرف ستون و دیوارها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع کاربرد این نوع از پی در مواقعی است که میزان بارهای اعمال شده از طرف سازه به ستون و دیوارها بسیار بالا می‌باشد. در این حالت، استفاده از این پی باعث جلوگیری از رخ دادن نشست‌های متفاوت در نقاط مختلف می‌شود.
هنگام اجرای پی در خاک متورم شونده، پی منفرد و پی دیواری به دلیل ظرفیت باربری پایین خاک مناسب نیست. در این شرایط استفاده از پی گسترده گزینه بهتری خواهد بود.
پایه عمیق:
بر خلاف پی‌های کم عمق که نزدیک به سطح قرار می‌گیرند، پی‌های عمیق زمانی استفاده می‌شود که عمق سطح زمین تا سطح زیرین پی بیش از پنج برابر عرض پی باشد. آنها برای سازه‌های سنگین یا زمانی که خاک نزدیک سطح به اندازه کافی قوی نیست مناسب هستند. پایه‌های شمع، پایه‌های پایه‌ای و پی کیسون انواع اولیه پی‌های عمیق هستند.
انواع فونداسیون های عمیق
فونداسیون‌های شمعی
فونداسیون‌های شمعی نوعی از فونداسیون‌های عمیق هستند، که به منظور انتقال بارهای بسیار سنگین از سازه به لایه‌های سنگ سخت قرار گرفته در عمق زیاد زمین بکار برده می‌شوند. در این نوع فونداسیون‌ها، انتقال بار اعمال شده از طرف ستون‌های سازه توسط چند عضو عمودی به نام شمع انجام می‌شود.
مواد متداول مورد استفاده برای ایجاد پایه‌های شمع شامل بتن، فولاد و الوار می‌باشد و هر نوع دارای معایب و مزایایی است. فولاد می‌تواند بارهای سنگین تری را تحمل کند و به اعماق بیشتری برسد، اما ممکن است هزینه بیشتری داشته باشد و به مرور زمان خورده شود. فونداسیون‌های چوبی مقرون به صرفه و آسان برای نصب هستند اما همیشه نمی‌توانند به خاک سخت نفوذ کنند.
فونداسیون کیسون یا صندوقه‌ای
فونداسیون‌های کیسون از جعبه‌های توخالی یا استوانه‌های پیش ساخته، تشکیل می‌شوند که به عنوان سازه‌های نگهدارنده ضد آب عمل می‌کنند. کیسون که به عنوان پایه‌های پایه نیز شناخته می‌شود، پشتیبانی زیر آب را برای پایه‌های پل، سدهای بتنی یا تعمیر کشتی‌ها فراهم می‌کند.
پایه‌های کیسون را می‌توان در سطح زمین یا نزدیک آن ساخت و سپس تا عمق مورد نظر فرو برد. برای ایجاد این نوع فونداسیون عمیق، مهندسان سوراخی در زمین ایجاد می‌کنند، مواد را از داخل کیسون حفاری یا لایروبی می‌کنند و سپس آن را با بتن پر می‌کنند. کیسون‌ها را می‌توان در سنگ بستر یا دیگر لایه‌های خاک پایدار زیر سطح آب حفر کرد.
فونداسیون‌های پایه‌ای
فونداسیون پایه‌ای یا Pier Foundation دارای ستون عمودی و سطح مقطعی بزرگتر از شمع است. این نوع فونداسیون برای انتقال بارهای بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. عمق قرارگیری فونداسیون‌های پایه ای کمتر از فونداسیون شمعی می‌باشد و این فونداسیون‌ها معمولا در محل پروژه ساخته می‌شود. ابتدا یک حفره استوانه‌ای در زمین ایجاد شده و پایه فونداسیون در این حفره قرار داده می‌شود. این فونداسیون معمولا در مواقعی استفاده می‌شود که عمق لایه سخت زمین کمتر از 5 متر باشد.
چگونه نوع مناسب پایه را انتخاب کنیم؟
انتخاب نوع مناسب فونداسیون مستلزم داشتن درک خوبی از مشخصات پروژه شما است. شما باید نوع ساخت و ساز ساختمان، شرایط خاک، آب و هوای محلی، مواد لازم، هزینه و هر متغیر مرتبط دیگری مانند سطح بالای سطح آب یا توده های آبی مجاور را در نظر بگیرید.
شرایط لازم برای اجرای فونداسیون:
طراحی و ساخت یک فونداسیون با عملکرد خوب باید بر اساس برخی الزامات انجام شود که به شرح زیر است:
- طراحی و ساخت فونداسیون به گونه ای انجام می‌شود که بتواند باعث پایداری و همچنین انتقال بار مرده و بارهای وارده به خاک شود. این انتقال باید بدون تسویه حساب انجام شود و این می‌تواند منجر به مشکلات دائمی برای سازه شود.
- با داشتن یک پایه محکم و مستحکم برای فونداسیون می‌توان از وقوع انواع مختلف مشکلات برای سکونتگاه‌ها جلوگیری کرد. این ویژگی در مناطقی که بارهای سرویس به طور طبیعی یکنواخت نیستند نشان داده می‌شود.
- با توجه به مساحت و خاک معمولاً توصیه می‌شود که ساختمان عمیق تری اجرا شود تا از هر نوع آسیب درازمدت جلوگیری شود. این آسیب‌ها عموماً در اثر انقباض و تورم ناشی از تغییرات دما ایجاد می‌شود.
- فونداسیون باید در جایی قرار گیرد که در آینده زیر ساخت سنگینی نرود.
سخن آخر
ما در این مقاله با انواع فونداسیون ساختمان آشنا شدیم. انتخاب نوع فونداسیون باید توسط متخصص صورت گیرد و باید با توجه به شرایط ساختمانی بهترین نوع و مدل انتخاب شود. ممنون که تا آخر این مقاله همراه ما بودید.
