فونداسیون یا شالوده در پایین‌ترین قسمت ساختمان قرار دارد و با توجه به اینکه بار ساختمان از طریق آن به زمین منتقل می‌شود، استحکام فونداسیون، نقش مهمی در ایستایی و استحکام کل سازه دارد. به منظور ساخت کلیه ساختمان‌ها، رعایت مقررات ملی و ضوابط پی در ساخت و اجرای فونداسیون الزامی است. با توجه به اینکه شما از چه نوع فونداسیونی برای سازه خود استفاده خواهید کرد؛ عملکردهای لازم بررسی و انجام خواهد شد. این عملکردها و تدابیر، اتخاذ می‌شوند تا تعادل لازم، بین بارهای ساختمان بر روی زمین برقرار شود. به همین دلیل شما باید روش اجرایی تمام فونداسیون‌ها را به خوبی بشناسید. برای پیاده‌سازی هر بخش از سازه (چه در فونداسیون و چه در بخش‌های بعدی) شما باید مصالح درست را انتخاب کنید. برای مثال باید انواع میلگرد را بشناسید و پس از بررسی محل ساخت و ساز، انتخاب درست را انجام دهید. قیمت میلگرد آلیاژی، میلگرد ساده و قیمت میلگرد آجدار در سایزهای متنوع (سایز 8 به بالا) و میلگردهای آلیاژی (مانند میلگرد st37، فولاد ck45 و…) در سایت مرکزآهن قابل بررسی هستند.
پیِ ساختمان به مجموعه بخش‌هایی از سازه که وظیفه انتقال بار از ساختمان به زمین را دارد گفته می‌شود. در ادامه به بررسی پی و فونداسیون و انواع آن و نحوه اجرا از جمله میلگردگذاری فونداسیون خواهیم پرداخت. به طور کلی وظیفه یک شالوده (پی) آن است که وزن ساختمان را به گونه‌ای به زمین انتقال دهد که:
در سازه ساختمان مجموعه‌ای از اعضا، جهت تحمل و انتقال نیروهای فشاری و کششی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله این اعضا می‌توان به تیر، ستون، شالوده و سقف اشاره نمود. در اشکال زیر این اعضا را مشاهده می‌کنید. همان‌طور که می‌دانید قیمت مصالح فولادی، مانند قیمت تیرآهن و میلگرد بسیار افزایش داشته! از این رو انتخاب فونداسیون مناسب برای بهبود سازه و جلوگیری از اتلاف مصالح ساختمانی ضروری است. در این مطلب، شما را با تمامی نکات فونداسیون مطلوب در سازه آشنا خواهیم کرد.
پایین‌ترین بخش سازه که وظیفه انتقال بارهای مرده یا زنده سازه به خاک را دارد، شالوده یا فونداسیون ساختمان می‌گویند.
عمده‌ترین بارهای وارده بر سازه ساختمان عبارتند از:
شاید برای شما سوال پیش آمده باشد که ابعاد فونداسیون چگونه تعیین می‌گردد؟! این ابعاد براساس مقدار بار وارده، مقاومت بستر خاک و جنس مصالح تشکیل دهنده فونداسیون مشخص می‌شود به طوری که ابعاد فونداسیون با مورد نخست، رابطه مستقیم و با مورد دوم نسبت معکوس دارد. به این معنا که هرچه بار وارده بیشتر باشد، فونداسیون دارای ابعاد بزرگ‌تری بوده و هرچه مقاومت بستر خاک بیشتر باشد، شالوده ابعاد کمتری را خواهد یافت.
فونداسیون ساختمان را می‌توان در دو دسته کلی قرار داد: شالوده یا فونداسیون سطحی، فونداسیون عمیق
به طور کلی‌تر، انواع پی در دسته‌های زیر قرار می‌گیرند:
1 – شالوده سطحی
چنانچه زمین دارای شرایطی مساعد باشد در این صورت می‌توان نیروهای وارده را به وسیله فونداسیون مناسب به خاک بستر منتقل نمود.
الف – شالوده منفرد
فونداسیون منفرد می‌تواند بار یک ستون را به تنهایی به زمین منتقل نموده و تحمل نماید. به این فونداسیون، شالوده منفرد گفته می‌شود.
شناژ، وظیفه کلاف و مهار کردن شالوده را به عهده دارد. در سازه، شناژ وظایفی از قبیل مقابله با نیروهای افقی و یکنواخت کردن نشست در سازه را نیز بر عهده دارد.
اگر ابعاد فونداسیون منفرد شما بزرگ باشد، این دو فونداسیون را با هم ادغام می‌کنند تا یک فونداسیون مرکب تشکیل شود.
ب – فونداسیون نواری
این نوع از شالوده در دسته بهترین نوع شالوده‌های سطحی قرار داشته که در عین حال ساده است، یعنی به صورت یک نوار در زیر ستون‌های یک محورد قرار می‌گیرد. این شالودهها می‌توانند به صورت نواری در یک جهت یا دو جهت باشند.
ج – فونداسیون گسترده
گاهی اوقات به دلیل کاهش مقاومت خاک و یا افزایش بارهای وارد بر آن، تعداد نوارهای فونداسیون، گسترش می‌یابند که در این صورت به آنها فونداسیون گسترده گفته می‌شود. یکی از دلایل استفاده از این نوع شالوده را می‌توان نامناسب بودن خاک در زیر سازه عنوان کرد.
فونداسیون‌های گسترده انواع مختلفی دارند:
حالات مختلف تقویت فونداسیون گسترده
برای تقویت فونداسیون گسترده باید به حالات زیر رفتار کنید:
در صورت بروز وضعیت بحرانی و سخت، ابتدا باید از نیروی کششی به بالا جلوگیری شود. برای جلوگیری از این نیروها، روش پمپاژ و شمع‌کشی را به شما پیشنهاد می‌کنیم.
2 – فونداسیون عمیق
فونداسیون یا شالوده عمیق به آن دسته از شالودهها گفته می‌شود که چنانچه ارتفاع آنها را به کوچک‌ترین قسمت افقی آنها تقسیم نماییم نتیجه از شش بیشتر نبوده و عمق آن نیز بیشتر از 3 متر نباشد. به طور کلی اگر سطح یا عمق خاک دارای مقاومت اندکی باشد بایستی نیروهای وارده را توسط فونداسیون عمیق به لایه‌های پایین‌تر که مقاومت بیشتری دارند منتقل نمود. این فونداسیون عمیق، عموما توسط یک سازه واسط بارهای سازه را گرفته و منتقل می‌نماید که به سازه واسط، سر شمعی گفته می‌شود. به ازای هر طبقه از ارتفاع ساختمان باید عمق گمانه 3 متر را در نظر گرفت.
انواع فونداسیون عمیق
در انواع پروژه‌های ساختمانی مراحل اجرای فونداسیون به شکل یکسانی اجرا می‌شود. برای این پیاده‌سازی اولین قدمی که باید برداشه شود، پیاده‌سازی نقشه فونداسیون روی زمین است. در مرحله بعد یا همان مرحله پیاده‌سازی، از جزئیات روی نقشه استفاده می‌شود.
چنانچه در شکل زیر مشاهده می‌نمایید محورهای یک سمت با اعداد 1، 2 و غیره نام گذاری شده؛ محور سمت دیگر با حروف A ،B و … شالوده‌هایی که از لحاظ ابعاد و میزان بار وارده وضعیت یکسانی دارند با علامت یکسان نشان داده و تیپ بندی شده‌اند مانند F1 و …
پی کنی و گودبرداری
یکی از مراحل مهم در ساختمان‌سازی، پی کنی و گودبرداری است. پی کاری به منظور برداشت خاک‌های اضافی برای رسیدن به سطح مطلوب انجام می‌شود.
1 – دست یافتن به خاک مطلوب و مقاوم، زیرا بار ساختمان به شالوده و در نهایت به زمین منتقل می‌شود در نتیجه زمین زیر فونداسیون باید مقاوم باشد و نشست نکند.
2 – برای محافظت فونداسیون و جلوگیری از اثرات جوی مانند یخ زدگی و باران و …
3 – رسیدن به تراز لازم با توجه به نقشه های اجرایی پروژه
بتن مگر
بتن با عیار کم سیمان (حدود 150-100 کیلوگرم بر متر مکعب) که در زیر شالوده اجرا می شود بتن مگر (بتن نظافت یا بتن لاغر) گویند. ضخامت آن معمولا 10 سانتی متر می باشد و عرض آن 10 سانتی متر از هر طرف از ابعاد فونداسیون شالوده بیشتر است.
هدف از اجرای بتن مگر
1 – جلوگیری از تماس مستقیم بتن اصلی شالوده با خاک
2 – رگلاژ (هم سطح کردن) کف شالوده و ایجاد سطحی صاف برای اجرای شالوده
پی منفرد از اجزای متنوعی تشکیل شده است. برای اینکه بهتر بتوانید از این نوع پی استفاده کنید در ادامه شما را با اجزای آن آشنا خواهیم کرد:
یک محل مناسب برای پی ساختمان باید دارای دو ویژگی باشد:
عوامل موثر بر عمق پی
عوامل موثر بر سطح پی
ابعاد تکیه‌گاه انواع عناصر باربر قائم به شکل زیر است:
از جمله عوامل موثر بر ضخامت پی ساختمان، می‌توان به نیروی فشاری ستون اشاره کرد.
طول مهاری
برش سوراخ کننده
توزیع نیرو در پی مانند قیف برعکس است! آرماتورهای ریشه برای اتصال پی به ستون، دارای حداقل طول 50 برابر قطر میلگرد یا 60 سانتی‌متر در ستون و 60 برابر قطر میلگرد یا 70 سانتی‌متر در پی هستند.
همان‌گونه که در شکل ملاحظه می‌کنید، قونداسیون منفرد، بارهای وارد از ستون را به زمین منتقل می‌نماید. نتیجه این امر، کشیدگی در قسمت‌های پایینی فونداسیون است. در سازه‌های بتنی، میلگردهای فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند از این رو لازم است در قسمت‌های زیرین فونداسیون که کشش زیادی ایجاد شده، از میلگرد استفاده گردد.
با توجه به اینکه کشیدگی در هر دو جهت شالوده منفرد به وجود می‌آید، لازم است آرماتورهای مربوطه در دو جهت قرار گیرند. در اشکال زیر، فونداسیون منفرد سطحی را با میلگردهای آن می بینید:
همان طور که در تصویر مشاهده می‌نمایید میلگردها در پایین فونداسیون به صورت شبکه‌ای قرار داده شده‌اند. قطر و فاصله این میلگردها از یکدیگر نیز با استفاده از محاسبات مربوطه مشخص می‌گردد. لازم به ذکر است که جهت ایجاد چسبندگی و در نتیجه انتقال نیروی بهتر، میان فولاد و بتن در دیواره‌های شالوده میلگردها با زاویه 90 درجه خم می‌گردند.
بستن میلگردها به یکدیگر (گره زدن)
آرماتورهای فولادی بایستی پیش از بتن‌ریزی، بنابر محاسبات انجام شده و طرح آنها به یکدیگر متصل شده تا در طول عملیات بتن ریزی و گرفتن بتن، جابجا نشوند.
با توجه به کارگاه و نوع قطعه، وضعیت اتصال میلگردها به هم متفاوت خواهد بود؛ برای اینکه بهترین نتیجه در این زمان حاصل شود، تکنسین ساختمان، وظیفه تصمیم‌گیری نهایی را به عهده دارد. بعضی مواقع قسمت یا بخشی از میلگرد را خارج از قالب کلی بسته و یک شبکه بوجود می‌آورند. در انتها این شبکه را در قالب قرار می‌دهند. در بعضی مواقع نیز میلگردها را روی قالب می‌بندند.
بر اساس پی سازه، اصول پایدار ساختمانی به شکل زیر است:
روانگرایی یا آبگویی: برای وقوع این پدیده سه شرط لازم است:
انواع پی ازنظر مصالح تشکیل دهنده
با توجه به مصالح، پی ساختمان را می‌توان به صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:
با توجه به مصالحی که در سازه استفاده می‌شود، انواع قالب بندی عبارتند از:
فونداسیون مرکب: هنگامی که دو ستون در فاصله کم از یکدیگر قرار دارند از پی مرکب استفاده می‌شود. ابعاد این فونداسیون باید به گونه‌ای انتخاب شود که بار حاصل از مرکز، با فشار یکنواخت توزیع شود. زمانی از پی ذوزنقه‌ای استفاده می‌گردد که اختلاف بارهای دو ستون زیاد باشد و محدودیت‌هایی برای طول پی وجود داشته باشد.
فونداسیون تسمه‌ای – پی طره‌ای: استفاده از این نوع پی هنگامی که فاصله ستون‌ها زیاد باشد یا بار ستون برون محوری بر پی وارد می‌شود، مرسوم است. وظیفه تیر تسمه‌ای مقاومت در برابر واژگونی است. زمانی که فاصله ستون ها زیاد باشد، استفاده از این نوع پی، باصرفه‌تر است. تیر تسمه‌ای بین دو پی نباید در تماس با خاک باشد.
فونداسیون نواری: این نوع پی در زیر دیوار یا یک ردیف ستون قرار می‌گیرد. پی‌نواری در سطوح شیب‌دار در صورت لزوم پله‌ای اجرا می گردد. در پی نواری که زیر دیوار قرار دارد، باید عمق پی، حداقل برابر مقدار پیش آویز باشد.
فونداسیون های نیمه عمیق: پی نیمه عمیق حد فاصل شالوده و پی‌های شمعی را تشکیل می‌دهد.
فونداسیون های چاهی: در مواردی که زمین سست باشد با حفر چاهک تا رسیدن به زمین سفت استفاده می‌شود.
فونداسیون های شناور: نوعی فونداسیون که در آن وزن خاک گودبرداری شده با وزن ساختمانی که قرار است ساخته شود برابر است. زمانی از این فونداسیون استفاده می‌گردد که خاک نرم بوده و احتمال نشست آن بالا باشد. عمق مناسب خاک بیش از 50 متر باشد و شمع زدن امکان پذیر نباشد.
اجرای شمع در پی ساختمان: یک ستون قرار گرفته در عمق زیاد زمین است که بارهای وارد شده از طرف سازه را تحمل و به لایه‌های مقاوم منتقل می‌کند.
فاصله شمع ها: کمترین فاصله مرکز به مرکز شمع‌ها، برای شمع‌هایی با تکیه گاه انتهایی، دو برابر کمترین عرض شمع‌ها، برای شمع‌های اصطکاکی قطر شمع ها
ظرفیت بارپذیری شمع‌ها: در یک پروژه شمع اصطکاکی، ظرفیت بارپذیری از مجموع شمع‌ها کمتر خواهد بود. کاهش ظرفیت، یک سوم محاسبه می‌شود. از طرفی ظرفیت بارپذیری شمع تکیه‌گاهی با ظرفیت تمام شمع‌ها برابر است.
امیدواریم این مطلب برای شما مفید واقع شده باشد. لطفا نظرات و پیشنهادات خود را برای ما در پایین همین صفحه ارسال کنید.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.