0
مرکزآهنمقالات آهنمقالات ساختمانفونداسیون (شالوده) در ساختمان چیست ؟

فونداسیون (شالوده) در ساختمان چیست ؟

1 ماه پیش31845بازدید0دیدگاه
فونداسیون (شالوده) در ساختمان چیست ؟

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:

  1. از نشست بی‌جا و زیاد ساختمان جلوگیری شود.
  2. در صورت نشست این میزان یکسان باشد و هر بخش به شکل مختلف درگیر نشست نشود.
  3. باری که از سمت ساختمان به زیر سازه وارد می‌شود باعث بوجود آوردن شکستی در قسمت زیر ساختمان نشود.
  4. شالوده ساختمان، باید زمانی که نیرو جانبی به سازه وارد می‌شود از واژگون شدن سازه جلوگیری کند.

مشاهده نسخه pdf مقاله : پی ساختمان یا فونداسیون چیست ؟

فونداسیون ساختمان چیست
فونداسیون ساختمان چیست

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.

اعضای باربر سازنده
اعضای باربر سازنده
فونداسیون سازه
فونداسیون سازه

شالوده در ساختمان چیست

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:

  1. بارهای ناشی از وزن سازه (بارهای مرده)
  2. بارهای ناشی از اجزای متحرک (بار زنده)
  3. بارهای زلزله، باد (بارهای جانبی)
شماتیک ستون و شالوده ساختمان
شماتیک ستون و شالوده ساختمان

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.

تقسیم بندی فونداسیون

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. پی‌های سطحی یا شالوده‌ها
  2. پی‌های عمیق یا شمع‌ها
  3. پی‌های نیمه عمیق مانند پی‌های چاهی
  4. پی‌های ویژه مانند مهارها، پی صندوقه‌ای (کیسون‌ها)، ستون‌های شنی و مهارها
  5. پی منفرد (نقطه‌ای) که به صورت مجزا و مستقل بار را از ستون به زمین وارد می‌کند.

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.

انواع شالوده های سطحی

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.

شماتیک شالوده منفرد
شماتیک شالوده منفرد

شناژ (رابط بین شالوده ها)

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.

پی منفرد با شناژ رابط
پی منفرد با شناژ رابط

اگر ابعاد فونداسیون منفرد شما بزرگ باشد، این دو فونداسیون را با هم ادغام می‌کنند تا یک فونداسیون مرکب تشکیل شود.

شماتیک پی مرکب
شماتیک پی مرکب

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.

پی نواری و شناژ رابط
پی نواری و شناژ رابط
پی نواری دو طرفه
پی نواری دو طرفه

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.

فونداسیون گسترده
فونداسیون گسترده

انواع فونداسیون های گسترده

فونداسیون‌های گسترده انواع مختلفی دارند:

  1. نوع اول با نام فونداسیون گسترده ساده شناخته می‌شوند.
  2. نوع دوم گستره تیرچه‌دار نام دارند.
  3. سومین و آخرین نوع فونداسیون گسترده، سلولی است.

حالات مختلف تقویت فونداسیون گسترده

برای تقویت فونداسیون گسترده باید به حالات زیر رفتار کنید:

  • تیر‌ها را به سمت پایین محدود کنید.
  • تیرها را به طرف بالا محدود 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.

شماتیک شالوده گسترده
شماتیک شالوده گسترده

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.

  • خاک به غیر از رس و لای: عمق گمانه 6 تا 9 متر پایین تر از پی
  • خاک رسی یا نرم: 3 متر از پایین تر از لایه رس

انواع فونداسیون عمیق

  • فونداسیون ته باربردی
  • فونداسیون اصطکاکی
نمایی از فونداسیون عمیق
نمایی از فونداسیون عمیق
فونداسیون عمیق سازه
فونداسیون عمیق سازه

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 ...

نقشه فونداسیون
نقشه فونداسیون

مراحل اجرای شالوده (فونداسیون)

  • پی کنی و گودبرداری
  • اجرای بتن مگر
  • آرماتوربندی
  • قالب بندی
  • بتن ریزی

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

اجزای پی منفرد

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:

  • بتن مگریا بتن نظافت: یکی از انواع بتن که دارای ضخامتی برابر با 10 سانتی‌متر به بالا بوده و خطر آلودگی بتن سازی را در زمان بتن‌ریزی رفع می‌کند. این بتن‌ها دارای عیاری برابر 150 و ضخامت 7.5 سانتی‌متری هستند.
  • قالب بندی: بخش زیادی از هزینه ساخت و اجرا را در ساختمان‌های بتنی به خود اختصاص می‌دهد.
  • آرماتور داخل پی
  • صفحه ستون
  • بولت
  • رامکا

یک محل مناسب برای پی ساختمان باید دارای دو ویژگی باشد:

  1. سطح فوقانی پی باید پایین‌تر از سطح یخبندان باشد.
  2. سطح تحتانی پی، باید بالاتر از عمق ایستایی باشد.

عوامل موثر بر عمق پی

  • طرح معماری
  • عمق خاک مناسب دکوپاژ
  • عمق یخبندان
  • عمق پی (بیشتر از عمق یخبندان)

عوامل موثر بر سطح پی

ابعاد تکیه‌گاه انواع عناصر باربر قائم به شکل زیر است:

  • ابعاد تکیه‌گاه برای ستون‌های بتنی برابر است با ابعاد ستون بتنی
  • این ابعاد برای ستون، پایه و دیوارهای مصالح بنایی، نصف ابعاد پایه را شامل می‌شود.
  • در ستون‌های فولادی، ابعاد تکیه‌گاه حد واسط صفحه ستون و فولادی 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.

آرماتورگذاری فونداسیون

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:

آرماتورگذاری فونداسیون
آرماتورگذاری فونداسیون

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.

شالوده منفرد
شالوده منفرد
شماتیک میلگرد گذاری شالوده
شماتیک میلگرد گذاری شالوده

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:

  • پایداری سازه در برابر واژگونی
  • پایداری ساختمان در برابر نشست
  • پایداری ساختمان در برابر لغزش
  • پایداری سازه در برابر روانگرایی

اصول طراحی پی ساختمان

  1. در محلی که سطح آب‌های زیر زمینی بالا باشد از ساخت زیر زمین بایستی اجتناب کرد.
  2. در مناطقی که خاک رس منبسط شونده وجود دارد، روش‌های خاص برای خاک ریزی لازم است.
  3. در مناطقی که لایه‌های خاک زیر ساختمان بسیار ضعیف است، بهتر است از ساختمان بتنی (به علت سنگینی) استفاده نشود.
  4. در مناطقی که خاک آلی زیادی داشته باشد باید پی را پایین تر از این لایه‌ها اجرا کرد.

روانگرایی یا آبگویی: برای وقوع این پدیده سه شرط لازم است:

  • لایه‌ای از ماسه یا لای
  • بالا بودن سطح آب‌های زیر زمینی
  • منبع ارتعاش (زمین لرزه)
  • راهکارهای مقابله با روانگرایی
  • اجرای شمع
  • بهسازی خاک

انواع پی ازنظر مصالح تشکیل دهنده

با توجه به مصالح، پی ساختمان را می‌توان به صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

  1. پی‌هایی که بتنی هستند.
  2. پی‌های فولادی که ددر ساختمان با وزن بالا استفاده می‌شوند.
  3. پی‌های سنگی برای ملات از ملات آبی استفاده می‌شود و حداقل ضخامت باید 4 سانتی‌متر تعریف شود.
  4. پی شفته آهک
نمایی از قالب بندی
نمایی از قالب بندی

انواع قالب بندی از جهت مصالح

با توجه به مصالحی که در سازه استفاده می‌شود، انواع قالب بندی عبارتند از:

  • قالب‌بندی چوبی: این نوع قالب برای قطعات بزرگ‌تر استفاده می‌شوند.
  • قالب‌بندی فلزی: این نوع قالب بسیار مستحکم است و استفاده‌های زیادی دارد.
  • قالب‌بندی آجری: قالب‌های آجری یکی از اقتصادی‌ترین و سریع‌ترین قالب‌ها برای پیاده‌سازی هستند.

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.

سوالات و نظرات کاربرانشما کاربران عزیز میتوانید نظرات و سوالات خود را در این بخش ثبت کنید
جهت ارسال دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید