پی های ساختمان، وزن ساختمان را بر روی زمین انتقال میدهد. در حالی که (فونداسیون) یک لغت عمومی است، معمولا هر ساختمان تعدادی از فونداسیون های مجزا را دارد.
فهرست مطالب:
فونداسیون چیست؟
اغلب ساختمان ها چندین نوع از پی را دارد که مستقیما زیر هر ستون اصلی؛ به منظور انتقال فشارهای ستون بر روی زمین به طور مستقیم، ساخته شده است.
به دلیل اینکه وزن ساختمان بر روی خاک سوار است، مهندسان مجبورند مشخصه های خاک را خیلی با دقت مطالعه کنند. برای اینکه این تضمین را بدهند که این خاک میتواند فشار های وارده توسط ساختمان را تحمل کند. این مورد بین مهندسین مشترک است که بعد از چنین مطالعاتی، ظرفیت تحمل ایمن را تعیین کنند.
همانطور که از اسمش پیداست، این مقدار وزن در هر واحد از منطقه است که خاک میتواند تحمل کند. برای مثال، ظرفیت تحمل ایمن در یک مکان میتواند 20 تن در هر متر مربع باشد. این رقم، حداکثر مقداری است که خاک میتواند تحمل کند. بنابراین یک مهندس تلاش زیادی می کند که ببیند طرحش از این رقم در هر قسمت ساختمان تجاوز نکند.
این ظرفیت همچنین در عمق های مختلف از خاک تغییر میکند. به طور کلی، هرچه قدر پایین تر برویم، این ظرفیت بیشتر می شود. مگر این که خاک ضعیف در داخل زمین وجود داشته باشد.
برای حمایت ساختمان به طور درست؛ خاک باید بسیار قوی و محکم باشد. اگر یک ساختمان بر روی این خاک سوار شده باشد، مثل یک کشتی داخل آب، به داخل خاک فرو خواهد رفت.
پیمانکاران ساختمان، معمولا تا جایی حفر میکنند که به یک خاک محکم و قوی برسند؛ خاکی که به راحتی نمی تواند قبل از ساختن یک فونداسیون، حفر بشود.
برای مطالعه مشخصه های خاک قبل از طراحی فونداسیون ها، مهندسان درخواست می کنند که تحقیق و بررسی خاک انجام شود. یک مهندس بررسی خاک، 4 یا 6 گودال در زمین حفر میکند و در زمان انجام این کار نمونه های زمین را برمیدارد.
او سپس این نمونه ها را برای فهمیدن مشخصه های بتفصیل از خاک، در هر عمق، به آزمایشگاه میفرستد. خاک معمولا از استراتا تشکیل شده است؛ یا لایه های مختلف؛ که هرکدام مجموعه ای از مشخصات خودش را دارد.
تکنولوژی حفاری، امروزه آنرا برای حفاری در عمق های بیشتر، به آسانی چند صد متر یا بیشتر، حتی در سنگهای سفت و محکم، آسان و به صرفه کرده است.
تیم تحقیق و بررسی خاک سپس یک گزارش بررسی خاک را آماده می کنند که مشخصه های مهندسی خاک را در فواصل زمانی منظم، لیست می کند.
برمبنای این گزارش، مهندسانی که طراحی ساختار میکنند، می توانند تصمیم بگیرند که کدام عمق از خاک، برای فونداسیون، نوع فونداسیون هایی که آنها باید فراهم کنند، و اندازه ی فونداسیون ها، مناسب است.
هرچند وقت یکبار، مهندسان در مکان با یک خاکریزی روبرو میشوند. این موضوع زمانی اتفاق می افتد که از قبل کسانی زمین آنجا را حفر کرده باشند و سپس آنرا پر کرده باشند. این زمانی اتفاق می افتد که از قبل شن و ماسه (منظور زمین) در آنجا حفاری شده باشد و یا ساختمانی در آنجا ساخته شده باشد.
از آنجایی که خاک خاکریزی شده، نرم و سست است، مهندسان به عمق پایین تر از آن خاک (خاک خاکریزی شده)، حفاری میکنند؛ جایی که خاک قوی و محکم پیدا میشود و فونداسیون را در آنجا میسازند. مطالعه خاک و مشخصه ها و رفتار آن، مکانیک خاک نامیده می شود.
به محض اینکه فونداسیون ها ساخته شد، خاک سست که حفاری شده بود باید بر روی آن (فونداسیون) برگردانده شود. این عمل پرکردن نامیده می شود.
پر کردن باید به دقت انجام شود؛ همانطور که خاک آنجا باید وزن طبقه بتنی در سطح زمین را تحمل کند (در امریکا به آن طبقه اول گویند)؛ پر کردن بوسیله قراردادن خاک در لایه های افقی، درحدود ضخامت پا انجام می شود؛ و سپس زمین را فشرده می کنند؛ و یا آنرا تحت فشار در یک شرایط مرطوب فشار می دهند.
این باعث می شود که قسمتهای خاک بهم دیگر فشرده شوند و فضای خالی میان آنرا از بین میبرد. که باعث میشود لایه ها قوی شوند. پرکردن خوب همچنین عملکرد فونداسیون ها را بهبود می بخشد، همانطور که زمین آنها را محکم سرجایشان نگه می دارد و آنها را بر روی فونداسیون برای مهار کردن آنها، فشرده می کند.
پی بندی کردن
عمل مستحکم کردن فونداسیون، پی بندی کردن نامیده می شود. این عمل، همچنین به اسم تعمیر فونداسیون نیز نامیده می شود. در حالی که فهمیدن اینکه چگونه فوندانسیون ها (که در زیر ساختمان هستند)، می تواند تعمیر و یا مستحکم شود، مشکل می باشد؛ چندین تکنیک وجود دارند که می توانند ما را به این موضوع نزدیک کنند.
از یک نظر، این روشها می تواند تشبیه به عمل جراحی برروی بیماران بشود. پی بندی کردن به دلایل مختلف انجام می شود که در این مقاله میتوانید درباره پی بندی کردن مطالعه کنید.
انواع فونداسیون
در این جا، ما در مورد فونداسیون های رایج در ساختمان بحث میکنیم. به طور کلی، همه‌ی فونداسیون ها به دو طبقه تقسیم می شوند:
- فونداسیون های کم عمق
- فونداسیون های عمیق
لغت عمیق و کم عمق به عمق خاکی که در آن فونداسیون ساخته می شود، بر می گردد. فونداسیون های کم عمق میتوانند در عمق های کم، برابر با سه فوت (یک متر) ساخته شوند؛ درحالی که فونداسیون های عمیق میتوانند در عمق های در حدود 60 تا 200فوت (25-65متر) ساخته شوند.
فونداسیون های کم عمق برای ساختمان های کوچک و سبک و فونداسیون های عمیق برای ساختمان های بزرگ و سنگین، به کار میرود.
فونداسیون کم عمق
فونداسیون های کم عمق، همچنین به اسم پای ستون گسترده و یا پای ستون باز نیز نامیده می شوند. لغت باز به این حقیقت بر میگردد که فونداسیون ها توسط اولین گودبرداری کل زمین تا کف پای ستون و سپس ساختن پای ستون؛ ساخته می شوند.
در طول مراحل اولیه‌ی کار، تمامی پای ستون با چشم قابل رویت است؛ و به خاطر همین به اسم پای ستون باز نامیده میشود. ایده این است که هر پای ستون یک بار (فشار) متمرکز از هر ستون را گرفته و آنرا بر روی یک منطقه وسیع پخش میکند؛ برای اینکه وزن واقعی روی خاک از حد ظرفیت تحمل ایمن خاک، تجاوز نکند.
چندین نوع از فونداسیون های کم عمق وجود دارد:
- پای ستون انفرادی
- پای ستون نواری
- پای ستون گسترده
در آب و هوای سرد، فونداسیون های کم عمق باید در برابر یخ زدن محافظت شوند. این بخاطر این است که آب داخل خاک در سرتاسر فوندانسیون، میتواند یخ زده و حجیم شود؛ به موجب آن باعث آسیب زدن به فونداسیون شود.
این فونداسیون ها باید در زیر خط شبنم ساخته شوند؛ که یک سطح در زمین است که بالاتر از آن، یخ زدگی اتفاق می افتد. اگر آنها نتوانند پایین تر از این حد ساخته شوند، آنها باید توسط عایق کاری محافظت شوند. به طور معمول، یک حرارت کوچک از ساختمان میتواند به داخل خاک نفوذ کرده و از یخ زدگی جلوگیری کند.
پی های انفرادی
پی های انفرادی یکی از ساده ترین و رایج ترین انواع فونداسیون ها میباشد. این نوع فوندانسیون ها زمانی استفاده میشوند که فشار ساختمان توسط ستون ها متحمل میشود. معمولا، هر ستون پای ستون (فونداسیون) خودش را دارد. پی ستون یک لایه‌ی مستطیلی و یا مربعی از بتن است که بر روی آن هر ستون قرار می گیرد.
برای رسیدن به یک اندازه‌ی محکم از پای ستون، مهندسان بارنهایی بر روی ستون را در نظر گرفته و سپس آنرا بر ظرفیت تحمل ایمن خاک، تقسیم می کنند. برای مثال اگر ستون یک فشار عمودی 10 تن داشته باشد؛ و ظرفیت تحمل خاک ده تن بر متر مربع باشد؛ بنابراین منطقه‌ی پای ستون باید یک متر مربع باشد.
در عمل، طراح قبل از آماده سازی تشکیل طرح برای پای ستون، بر عوامل بسیار دیگری نگاه می کند. پای ستون های انفرادی معمولا با تیرک پا سنگ ارتباط دارد؛ یک تیرک افقی که در زمین یا زیر سطح زمین ساخته می شود.
پی های نواری
پای ستون های نواری عمدتا در ساخت و ساز آجری دیوار حمال، یافت می شوند؛ و بعنوان یک نوار طولانی که وزن کل دیوار را تحمل می کند، عمل می کند.این پی ها زمانی استفاده می شوند که فشار های ساختمان توسط دیوار های حامل، به نسبت ستون های عایق بندی شده، متحمل می شوند؛ از قبیل ساختمان های قدیمی ساخته شده از آجر.
پی های گسترده
پی های گسترده، که همچنین به عنوان پی های حصیری نامیده می شوند، اغلب زمانی استفاده می شوند که زیرزمینها قرار است که ساخته بشوند. در این نوع پی، سرتاسر طبقه زیرزمین به عنوان فونداسیون عمل می کند.
وزن ساختمان بر روی تمامی این سطح پخش می شود؛ این نوع پی به raft معروف است؛ چرا که ساختمان همچون یک کشتی در دریای خاک، شناور می باشد.
پی های حصیری در جایی که خاک ضعیف است، استفاده می شود و بنابراین بارهای (فشارهای) ساختمان باید بر روی یک منطقه وسیع، پخش بشود؛ یا جایی که ستون ها بدقت مرتب (فاصله گذاری) شده اند؛ که این بدین معناست که اگر پی های انفرادی استفاده شوند، آنها به همدیگر تماس پیدا خواهند کرد.
فونداسیون های عمیق
فونداسیون های ستون پایه
یک ستون پایه اساسا یک استوانه ی بلند از مواد محکم از قبیل بتن است که در داخل زمین قرار داده می شود تا ساختمان بر روی راس آن قرار داده شود.
فونداسیون های ستون پایه در وضعیت های زیر استفاده می شود:
- وقتی که یک لایه از خاک ضعیف در سطح وجود داشته باشد. این لایه نمی تواند وزن ساختمان را تحمل کند؛ بنابراین بارهای ساختمان باید این لایه را کنار زده و به لایه ی از خاک قوی تر و یا سنگ که در زیر این لایه ی ضعیف قرار دارد، انتقال یابند.
- وقتی که ساختمان بسیار سنگین است، فشارهای آن متمرکز است؛ از قبیل ساختار‌های با ارتفاع بالا.
فونداسیون های ستون پایه قادر به تحمل وزن بیشتری نسبت به پی های گسترده است.
دو نوع از فوندانسیون های ستون پایه وجود دارند که هر کدام از آنها کاربرد خودش را دارد.
ستون های پایه نوک تیز
در این ستون ها، قسمت انتهایی ستون بر روی یک لایه مخصوصا از خاک قوی و یا سنگ قرار می گیرد. فشار ساختمان از طریق ستون پایه بر روی لایه قوی انتقال می یابد.
قاعده کلیدی این است که قسمت انتهایی بر روی سطحی قرار می گیرد، که آن سطح، محل تقاطع لایه قوی و ضعیف است. بنابراین فشار لایه ی ضعیف را کنار زده و به طور ایمن به سمت لایه قوی انتقال می یابد.
ستون اصطحکاکی
ستون های اصطحکاکی، در قواعد و اصول مختلف کاربرد دارند. ستون پایه فشار ساختمان را از میان کل ارتفاع ستون، به خاک انتقال می دهد. توسط ستون اصطحکاکی، به عبارت دیگر، کل سطح ستون پایه که دارای شکل استوانه ای است؛ برای انتقال نیرو های خاک، کار می کند.
برای تصویرسازی اینکه این ستون چگونه کار می کند، تصور کنید که شما در حال هل دادن میله فلزی جامد به قطر 4 میلی متر به داخل یک وان از بستنی یخ زده هستید.
به محض اینکه شما آنرا در داخل آن فشار می دهید، آن به اندازه کافی قوی برای تحمل مقداری فشار می باشد. هرچه قدر که عمق جایگذاری در بستنی بیشتر باشد، فشار بیشتری را می تواند تحمل کند.
این خیلی شبیه به نحوه ی انجام کار ستون پایه ی اصطحکاکی است. در ستون اصطحکاکی، مقدار فشاری که ستون می تواند تحمل کند به طور مستقیم متناسب با طول آن است. به طور عملی، هر چند، هر ستون پایه، فشار را توسط ترکیب ستون نوک تیز و اصطحکاکی تحمل می کند.
تنها مقاله جامع و ساده ای بود که راجع به اینکه فونداسیون چیه و انواع فونداسیون خوندم.
ممنون.
خوشحالیم که این مقاله اطلاعات شما راجع به فوندانسیون رو بیشتر کرده
شما اجرای فوندانسیون هم دارین؟
بله دوست عزیز اجرای انوع فوندانسیون هم تو زمینه خدمات ما هست و ما صفر تا صد پیمانکاری پروژه ها رو خودمون انجام میدیم.