عمق پی ساختمان دو طبقه چه عواملی بستگی دارد؟

فونداسیون مجموعه‌ای از پی‌ها است که نقشی اساسی در انتقال بار وارد بر سازه به زمین را دارد. به همین دلیل باید در طراحی و اجرای آن دقت بسیار زیادی صورت گیرد. آیا می‌دانید طراحی و تعیین ابعاد پی به چه عواملی بستگی دارد؟! آیا با عمق موثر پی یا فونداسیون آشنا هستید؟! تا انتهای این مقاله با آکادمی عمران همراه باشید تا به جواب سوال‌های خود برسید.

ابعاد پی به چه عواملی بستگی دارد؟

مانند هر کار مهندسی دیگر، تعیین ابعاد پی و طراحی آن مجموعه‌ای از علم و تجربه است. به صورت کلی این ابعاد به عوامل زیر بستگی دارد:

• وزن سازه
• نیروهای وارد بر فونداسیون (بارهای مرده، زنده و بارهای جانبی)
• نوع خاک
• مقاومت فشاری زمین

مهندس طراح پس از مشخص شدن پارامترهای خاک، ابعاد پی و مشخصات آن را طراحی می‌کند.

معمولا عمق پی ساختمان‌های متعارف بین ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر است و ابعاد آن به شرایط بالا بستگی دارد.

به طور کلی برای تعیین ابعاد و نوع پی چهار مرحله پیش نیاز لازم است که به دو مورد اول کمتر توجه می‌شود. در ادامه این چهار مرحله پیش نیاز را بیان می‌کنیم.

1) تعیین موقعیت پی‌ و میزان بار وارد بر آن‌ها

در گام اول باید یک مطالعه موردی انجام شود. در این مطالعه با توجه به بارگذاری و نوع خاک، احتمالات ممکن بررسی می‌گردد.

سپس با توجه به راه‌حل‌های به کار گرفته شده در موارد مشابه، می‌توان موقعیت محل پی‌ها و میزان بار وارد بر فونداسیون را تخمین زد.

2) عوارض زمین شناسی

محل پی‌ها باید بر اساس عوارض و مسائل زمین شناسی مانند گسل، آب‌های زیرزمینی، حفرات زیر سطحی و غیره مورد مطالعه قرار گیرد.

به طور مثال زمانی که پی روی آب‌های زیرزمینی قرار گیرد، ممکن است تحت اثر نیروهای بلندکننده باشد. به همین دلیل قبل از طراحی آن باید عمق دقیق سطح آب زیرزمینی تعیین شده و پی مناسب با آن طراحی گردد.

3) نمونه برداری و آزمایشگاه مکانیک خاک

جهت تعیین پارامترهای خاک ابتدا باید برنامه اکتشافات ژئوتکنیکی با توجه به اطلاعات لازم برای طراحی پی‌ها تعیین شود.

به وسیله گمانه زنی (حفر چاه در زمین) می‌توان نوع، جنس خاک و وضعیت آب‌های زیرزمینی را شناسایی کرد. عمق مورد شناسایی خاک تابع جنس خاک و میزان بارهای وارد بر آن است.

با انجام روش‌های مختلف گمانه‌ زنی که با توجه به نوع خاک و شرایط پروژه تعیین می‌شود، از خاک نمونه‌برداری می‌گردد.

سپس نمونه‌ها به آزمایشگاه مکانیک خاک فرستاده شده و آزمایش‌های لازم روی آن‌ها انجام می‌شود.

بیش از 30 ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفتر‌فنی و ساختمان‌سازی

مشاهده مینی دوره

4) تعیین پارامترهای خاک

پارامترهای خاک بر اساس نتایج آزمایش‌ها، اصول علمی و قضاوت مهندسی محاسبه می‌شود.

در شرایط خاص مانند زمانی که خاک‌هایی با مشخصات پیچیده وجود دارد، پارامترهای به دست آمده باید با آنچه در متون مهندسی موجود است، مقایسه شده یا از دیگر متخصصین اهل فن نیز پرسیده شود.

تعیین ابعاد و عمق پی کنی ساختمان

با توجه به پارامترهای خاک، فونداسیون طراحی می‌شود. طرح فونداسیون باید از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر بوده و با ابزار و پرسنل فنی موجود قابل ساخت باشد.

در طراحی فونداسیون باید روش ساخت متداول و رواداری متداول نیز مورد توجه قرار گیرد.

بهتر است مهندس طراح در تمامی پنج مرحله قبل سهیم باشد ولی عرف متداول خلاف آن است.

در اغلب موارد چهار مرحله اول یعنی شناسایی و تعیین پارامترهای خاک توسط یک شرکت یا مهندس ژئوتکنیک انجام می‌شود و نتیجه برای مهندس طراح پی فرستاده می‌شود.

نقص بزرگ این روش آن است که پارامترهای طراحی خاک، از آزمایش‌ها با کیفیت‌های متغیر یا قضاوت‌های مهندسی زیاد به دست می‌آید اما مهندس طراح به عنوان اعداد غیر قابل تغییر به آن نگاه می‌کند.

بنابراین لازم است تا مهندس طراح در تماس تنگاتنگ با مشاور ژئوتکنیک بوده و در جریان نحوه به دست آوردن پارامترهای مقاومت برشی خاک یا دیگر پارامترهای لازم برای طراحی پی قرار گیرد.

بنابراین برای رسیدن به این مفاهیم لازم است تا مهندس طراح پی آشنایی کافی با روند مطالعات ژئوتکنیک و به طور کلی مکانیک خاک داشته باشد. در ادامه برای آشنایی بیشتر با این مبحث دو مثال درباره عمق پی ساختمان خواهیم گفت.

عمق پی ساختمان یک طبقه

عمق پی ساختمان یک طبقه به طور معمول به اندازه ۶۰ سانتی متر اجرا می‌شود. همچنین عرض پی این ساختمان نیز نهایتا یک متر خواهد بود. اگر سازه به صورت خرپای سبک باشد (شیروانی بدون بتن ریزی سقف) احتمالا می‌توان فونداسیون سبک‌تری را اجرا کرد.

عمق پی ساختمان دو طبقه

به طور معمول به ازای هر طبقه ساختمان، حدودا 10 سانتی متر به عمق پی آن اضافه می‌شود. پس عمق فونداسیون یا پی ساختمان دو طبقه را حدود ۷۰ سانتی متر در نظر می‌گیریم.

البته باید به این نکته توجه کرد که این مقدار در شرایط معمولی و ایده‌آل است و در شرایط مختلف همانطور که گفتیم برای تعیین ابعاد و نوع پی، چهار مرحله تعیین موقعیت پی‌ و میزان بار وارد بر آن‌ها، عوارض زمین شناسی، نمونه برداری و آزمایشگاه مکانیک خاک و تعیین پارامترهای خاک که در همین مقاله به طور مفصل در موردشان صحبت کردیم را باید مورد بررسی قرار دهیم.

برای مطالعه بیشتر در مورد فونداسیون به مقاله ” فونداسیون ” سر بزنید.

حداقل عمق پی سطحی

شاید این سوال برای شما پیش آمده باشد که “حداقل عمق پی سطحی چقدر است؟”

جهت ایجاد یک فشار همه جانبه حداقل برای زیر پی، باید عمقی در نظر گرفت و از قرار دادن فونداسیون روی سطح خاک پرهیز کرد.

به حداقل عمقی که این فشار همه جانبه را تامین می‌کند، حداقل عمق پی سطحی موثر فونداسیون گفته می‌شود.

عمق پی با توجه به مشخصات بارگذاری سازه طراحی می‌شود و همانطور که در بالا اشاره کردیم برای ساختمان‌های متداول بین ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر است. اما اینکه فونداسیون در چه عمقی قرار بگیرد تابع شرایط زمین و باربری خاک است.

به طور مثال در ساختمان‌هایی که طبقه منفی ندارند، اگر عمق فونداسیون را ۸۰ سانتی‌متر در نظر بگیریم و کف سازی روی آن را ۴۰ سانتی‌متر اجرا کنیم، عمق پی کنی در حدود ۱۳۰ سانتی‌متر از تراز روی هم‌کف (کف ساختمان و کد ارتفاعی صفر طبق نقشه‌ها) است. (۸۰ سانتی‌متر عمق فونداسیون، ۴۰ سانتی‌متر کف سازی و ۱۰ سانتی‌متر بتن مگر)

حال اگر خاک زیر این ساختمان دستی یا نباتی باشد، باید تا عمقی که به خاک مناسب برسیم این کار را ادامه دهیم که ممکن است بیشتر از ۱۳۰ سانتی‌متر شود.

پس به این نتیجه می‌رسیم که عمق فونداسیون با تراز قرارگیری آن متفاوت است. در مثال بالا عمق فونداسیون ما ۸۰ سانتی‌متر بوده اما تراز قرارگیری آن در منفی ۱۲۰ سانتی‌متری زمین بود.

عمق پی کنی ساختمان

عمق قرارگیری پی در پروژه‌های مختلف تابع شرایط زمین، وجود طبقات منفی و ضخامت کف سازی همکف است.

حداقل عمق قرارگیری فونداسیون برای نقاطی که مسئله یخ‌زدگی در آن وجود ندارد برابر با ۵۰ سانتی‌متر است. یعنی فاصله روی پی تا سطح زمین حداقل ۵۰ سانتی‌متر باشد.

به دلایل زیر این حداقل عمق لازم است :

1) سطح زمین عمدتا دارای خاک هوا زده و نباتی است که تخلخل زیاد و نشست پذیری زیادی دارد.

خاک نباتی باید برداشته شود و نیز در شرایطی که خاک دستی در محل وجود دارد از اجرای پی روی خاک دستی باید اجتناب گردد.

زیرا خاک دستی تراکم کافی را نداشته و نه تنها باعث نشست‌های زیادی می‌شود بلکه می‌تواند به راحتی در معرض جریان آب شسته شده و نشست های بیشتری را به وجود آورد.

برای مطالعه بیشتر در مورد نشست فونداسیون به مقاله ” نشست فونداسیون ” سر بزنید.

2) خاک کف فونداسیون باید از اثرات آب و هوا مثل یخ‌زدگی و رشد گیاهان در امان باشد. به همین دلیل عمق پی باید پایین‌تر از عمق یخ‌زدگی خاک در نظر گرفته شود.

3) عمق پی باید به گونه‌ای باشد که فونداسیون بر روی خاک‌هایی که تغییرات حجمی دارند (مثل خاک‌های متورم شونده) قرار نگیرد. در غیر این صورت باید اثر فشار تورم بر روی محاسبه و طراحی فونداسیون و سازه فوقانی در نظر گرفته شود.

برای اینکه تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان را یاد بگیرید آموزش اجرای ساختمان را از دست ندهید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری