فونداسیون چیست؟ | تمام نکات زیرپوستی پی زیر ذره‌بین
آیا می‌دانید فونداسیون یا شالوده وظیفه انتقال بار از سازه به زمین را دارد؟! آیا می‌دانید چه عواملی در انتخاب نوع فونداسیون موثر هستند؟! آیا با قوانین و نکات مهم فونداسیون آشنا هستید؟! ما در این مقاله تمام جزئیات آن را زیر برده‌ایم. تا انتهای این مقاله با ما در آکادمی عمران همراه باشید تا به جواب سوال خود در مورد ” فونداسیون چیست ؟” برسید.
فیلم بررسی فونداسیون یا پی
با مشاهده فیلم زیر به جواب سوال خود در مورد ” فونداسیون چیست ” می‌رسید و این مقاله را با دید بهتری می‌خوانید.
تعریف فونداسیون چیست؟
فونداسیون (شالوده) یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی و اجرای یک سازه است. فونداسیون بتنی ترکیبی از میلگرد و بتن (بتن مسلح) است که سازه و خاک را به یکدیگر متصل کرده و وظیفه آن دریافت بارهای وارده بر سازه و انتقال آن‌ها به زمین است.
اگر فونداسیون سازه به درستی طراحی و اجرا شود، انتقال بارهای سازه (در اثر بارهای ثقلی و جانبی) به زمین زیر آن به طور مناسب انجام می‌شود. در این صورت ایمنی سازه در بخش زیر سازه (Substructure) فراهم می‌شود.
در صورت انتقال نامناسب بارها به زمین مشکلات زیادی به وجود می‌آید که بعضی مواقع سرمایه‌های زیادی را که در سازه فوقانی (Superstructure) هزینه شده است را از بین برده و به کل پروژه ضرر می‌رساند.
فونداسیون همان شالوده است با این تفاوت که Foundation یک کلمه انگیسی است و تلفظ فرانسوی آن فونداسیون می‌شود.
ما در این مقاله و مقالات دیگر اکثرا از کلمه فونداسیون استفاده می‌کنیم.
برای مطالعه بیشتر در مورد تفاوت پی و فونداسیون و معنی آن به مقاله ” تفاوت پی و فونداسیون ” مراجعه کنید.
کاربرد فونداسیون چیست؟
از کاربردهای اصلی شالوده در ساختمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کنترل نشست سازه
- پیشگیری از نشست نامتقارن
- جلوگیری از حرکت جانبی سازه
- افزایش پایداری و جلوگیری از واژگونی سازه
- توزیع وزن سازه بر روی سطح بزرگی از زمین
برای مطالعه بیشتر در مورد نشست فونداسیون و حد مجاز نشست ساختمان روی لینک آبی رنگ کلیک کنید تا مقاله مربوط به آن را ببینید.
عوامل موثر در انتخاب نوع فونداسیون چیست؟
با توجه به شرایط متفاوت حاکم در هر پروژه و همچنین به دلیل عدم قطعیت موجود در شرایط زمین، انتخاب شالوده متناسب با شرایط انجام می‌شود.
فونداسیون با توجه به نوع مصالح مصرفی و نحوه انتقال نیرو به زمین انواع مختلفی دارد. به طور کلی انتخاب نوع فونداسیون با توجه به شرایط زمین و بارهای اعمالی سازه انجام میگیرد.
برای مثال به طور نسبی فونداسیون نواری یک فونداسیون رایج برای سازه‌‌ها در ایران و کشورهای دیگر است.
برای مطالعه بیشتر در مورد انواع فونداسیون ( پی ) به مقاله ” انواع فونداسیون ” مراجعه کنید.
بیش از ۳۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی
مانند هر کار مهندسی دیگر، انتخاب و طراحی یک فونداسیون مجموعه‌ای از علم و تجربه است. عوامل موثر در انتخاب و طراحی فونداسیون به شرح زیر است:
1) تعیین موقعیت محل پی ها و تخمین میزان بار وارد بر فونداسیون
در این مرحله یک مطالعه در مورد راه‌حل‌هایی که در موارد مشابه (با توجه به بارگذاری و نوع خاک) مورد استفاده قرار گرفته است، انجام می‌شود.
2) وجود یا عدم وجود عوارض و مسائل زمین شناسی
محل شالوده باید برای گسل‌ها، سطح آب زیر زمینی، وجود قنات یا حفرات زیرسطحی مورد مطالعه قرار گیرد.
با انتخاب نوع شالوده متناسب با شرایط آب زیرزمینی، از اثرات فشار بلندکننده (uplift) و دیگر فشارهای ناشی از جابجایی آب در مراحل اولیه ساخت سازه جلوگیری می‌شود.
فونداسیون نباید بر روی خاک در حال انبساط یا انقباض ناشی از نوسان سطح آب زیرزمینی ساخته شود. به همین دلیل اجرای فونداسیون بر روی خاک کاملا خشک یا اشباع شده نادرست است.
3) تعیین برنامه اکتشافات ژئوتکنیکی جهت اجرای پی
به وسیله آزمایش‌های مکانیک خاک چه در محل، چه در آزمایشگاه نوع خاک و پارامترهای آن باید تعیین شود.
یکی از علت‌های مهم بررسی خاک، تعیین شالوده متناسب با نوع خاک است.
از سطح زمین تا عمق سه متری به عنوان لایه خاک سطحی و عمق پایین‌تر از آن به عنوان لایه خاک زیرسطحی شناخته می‌شود. خواص این دو لایه، مخصوصا ظرفیت باربری آن‌ها، تاثیر زیادی بر انتخاب نوع شالوده دارد.
4) تعیین پارامترهای لازم خاک برای طراحی فونداسیون
این پارامترها بر اساس نتایج آزمایش‌ها، اصول علمی و قضاوت مهندسی به دست می‌آید.
در مواردی که مساله پیچیده است (خاک های مشکل دار و پیچیده) پارامترهای به دست آمده باید با آن چه در متون مهندسی موجود است، مقایسه شده یا از دیگر متخصصین نظر خواهی شود.
5) ظرفیت باربری زمین
همانطور که گفته شد ظرفیت باربری زمین در انتخاب نوع شالوده اهمیت زیادی دارد. انتخاب اینکه پی سطحی یا پی عمیق مناسب‌تر است، به این پارامتر مهم بستگی دارد.
برای مثال پی منفرد و پی مرکب جزء پی‌های سطحی محسوب می‌شوند. برای مطالعه بیشتر درباره آن‌ها روی لینک آبی کلیک کنید.
ظرفیت باربری یک پی میزان باری از جنس تنش است که می‌توان آن را بارگذاری کرد تا قبل از آن که خاک زیر آن دچار گسیختگی برشی شود.
گسیختگی برشی هنگامی اتفاق می‌افتد که بلوک‌هایی از خاک نسبت به یکدیگر شروع به حرکت میکنند.
این بلوک‌ها زمانی نسبت به یکدیگر حرکت میکنند که در سطوح لغزش میزان تنش برشی به حد نهایی و جاری شدن خود رسیده است. این حالت را “حالت نهایی” می‌نامند.
در حقیقت ظرفیت باربری یک پی میزان باری است که می‌تواند این حالت را در خاک ایجاد کند. گسیختگی برشی یکی از عوامل کنترل کننده طراحی پی ها است.
گسیختگی برشی در خاک‌هایی که دارای خاصیت خمیری کمی هستند تعیین کننده است.
عامل دیگر، نشست پی ها است. در مواردی که خاک خاصیت خمیری بالایی دارد معمولا نشست پی است که بار نهایی پی را تعیین می‌کند.
ظرفیت باربری ایمن خاک از تقسیم ظرفیت باربری نهایی بر یک ضریب اطمینان (که معمولا 2 الی 4 است) به دست می‌آید.
به طور کلی هرچه ظرفیت باربری خاک کمتر باشد بیشتر به اجرای فونداسیون یا پی گسترده تمایل پیدا می‌کنیم.
پس از تعیین پارامترهای خاک و ظرفیت باربری زمین به طراحی و تعیین ابعاد پی می‌پردازیم که در مقاله ابعاد پی در مورد عوامل تاثیرگذار روی ابعاد پی و عمق آن صحبت می‌کنیم.
یک نکته مهم این است که محل قطع بتن در فونداسیون باید قسمت‌هایی باشد که نیروی برشی کمتری وجود دارد. در یک مقاله به طور کامل این مسئله را توضیح دادیم. برای مطالعه آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.
6) زمین و سازه‌های مجاور
یکی از موارد دیگر که در انتخاب شالوده باید به آن توجه داشت سازه مجاور است.
اگر فونداسیون سازه مجاور به فونداسیون سازه طراحی شده نزدیک باشد، احتمال به خطر افتادن ایمنی سازه مجاور وجود خواهد داشت و همچنین در صورت وجود یک سازه بلند در کنار سازه جدید، انتخاب مناسب فونداسیون دشوار خواهد بود.
7) سهولت اجرا
ساخت هر یک از انواع فونداسیون، نیازمند تعداد مشخصی نیروی کار با توانایی‌ها و سطح مهارت متفاوت است لذا باید در انتخاب فونداسیون به سهولت اجرا نیز توجه داشت.
8) مسائل اقتصادی
همان طور که در بخش قبل ذکر شد ساخت و اجرای هر یک از انواع شالوده علاوه بر تامین مصالح، نیازمند نیروهای متخصص است. به همین دلیل هزینه اجرا و در نظرگرفتن آن روی انتخاب آن تاثیر می‌گذارد.
اما بدیهی است که این مسئله نباید به ایمنی و استحکام شالوده لطمه وارد سازد.
اجزای تشکیل دهنده فونداسیون
فونداسیون انواع مختلفی دارد. همانطور که گفتیم بر اساس یک سری عوامل نوع آن انتخاب می‌شود. پی‌ها بر اساس نوع مصالح استفاده شده نیز انواع مختلفی دارند.
انواع مختلف پی بر اساس نوع مصالح استفاده شده عبارتند از:
- پی سنگی
- پی آجری
- پی آهکی
- پی فلزی
- پی بتنی
امروزه استفاده از پی بتنی متداول‌تر است. جهت اجرای پی بتنی از بتن و میلگرد استفاده میکنند. از آنجایی که بتن در برابر کشش مقاومت زیادی ندارد، از میلگرد جهت افزایش مقاومت کششی استفاده می‌شود که به آن بتن مسلح می‌گویند.
حهت اجرای فونداسیون بتنی پس از پی کنی و زیرسازی فونداسیون، آرماتور بندی فونداسیون انجام می‌شود. سپس قالب بندی فونداسیون انجام شده و بتن ریزی فونداسیون صورت میگیرد.
جهت اتصال مناسب المان‌های بتنی به یکدیگر باید از میلگرد انتظار استفاده شود. همچنین برای جلوگیری از وقوع ترک، گسترش آن و افزایش مقاومت پیچشی المان نیز از آرماتور گونه که نوعی آرماتور در المان‌های بتنی مانند تیر و فونداسیون است استفاده می‌شود. برای مطالعه بیشتر درباره هر یک از آن‌ها روی لینک‌های آبی کلیک کنید.
برای مطالعه بیشتر در مورد مراحل اجرای فونداسیون به مقاله ” اجرای فونداسیون “ سر بزنید.
قوانین فونداسیون و نکات مهمی که در مورد پی باید بدانیم!
- علاوه بر ملاحظاتی که برای مقاومت فشار پی لازم است، سیستم پی باید در مقابل واژگونی و لغزش ایمن باشد.
- در محیط‌هایی که خاک یا آب زیر زمینی املاح خورنده دارد، برای طراحی اختلاط مناسب بتن شالوده باید به نکات زیر توجه کرد:
- انتخاب نوع سیمان (در محیط های خورنده شدید باید از سیمان تیپ پنج استفاده کرد).
- عیار حداقل سیمان و نسبت آب به سیمان باید رعایت شود.
- مواد افزودنی در صورت لزوم استفاده شود.
- در هنگام پی کنی و گودبرداری برای اجرای شالوده باید به نکات زیر توجه نمود:
- هرگونه اقدام لازم برای تامین پایداری شالوده مجاور باید انجام شود. این اقدامات می‌تواند شامل ساخت سازه نگهبان خرپایی، شمع کوبی، نیلینگ، انکراژ و غیره باشد. برای مطالعه بیشتر در مورد اصول گودبرداری و تمام نکات و ریزه کاری‌های آن به مقاله ” گودبرداری ” مراجعه کنید.
- در جایی که پی ها در شیب قرار دارند و شیب در معرض خط لغزش کلی قرار ندارد، حداکثر شیبی که لبه‌های تحتانی دو پی مجاور را به هم وصل می‌کند نباید از یک به دو (یک قائم به ۲ افقی) یا ۲ به ۳ (دو قائم به ۳ افقی) تجاوز کند. برای درک بیشتر، این مفاهیم در شکل زیر آمده است.
- پی سازه باید بتواند تغییرات احتمالی که در زمین روی می‌دهد، تحمل کند. به همین دلیل کلیه سازه‌های لازم که برای تامین ایمنی و پایداری دائمی سیستم فونداسیون لازم است باید از قبل پیش‌بینی شوند.
به عنوان مثال برای پی هایی که در ساحل رودخانه ساخته می‌شوند و احتمال آب شستگی ساحل رودخانه وجود دارد، ساخت و پیش بینی یک دیوار ساحلی جهت حفاظت خاک می‌تواند الزامی باشد.
باید در نظر داشت که در یک پروژه اجرای شالوده مثل همه پروژه‌های مهندسی به علت عدم قطعیت‌هایی که به دلایل مختلف وجود دارد، قضاوت مهندسی یک پارامتر تعیین کننده است.
- در همه مواردی که احتمال از دست رفتن آب بتن وجود دارد، باید یک لایه بتن مگر در زیر محل پی‌ها (با حداقل 10 سانتی‌متر اضافه عرض از هر طرف) اجرا شود. ضخامت این لایه حداقل 5 سانتی‌متر است.
برای مطالعه بیشتر در مورد بتن مگر کاربرد آن به مقاله ” بتن مگر ” مراجعه کنید.
- در مواردی که تراز اجرای پی در زیر تراز آب زیرزمینی است، اجرای شالوده باید پس از زهکشی محل انجام شود.
در هیچ موردی اجرای شالوده درون آب مجاز نیست. زهکشی می‌تواند از طریق زهکشی سطحی یا عمقی انجام شود.
در این گونه موارد رعایت دو نکته زیر ضروری است:
- پایداری شیب‌های خاک برداری و سازه‌های مجاور در اثر زهکشی به خطر نیفتد.
- ریسک ناپایداری کف گود در اثر افزایش گرادیان هیدرولیکی مورد مطالعه قرار گیرد (مخصوصا در مواردی که زهکشی سطحی انجام می‌شود).
در مواردی که زهکشی لازم باشد، هزینه عملیات زهکشی می‌تواند درصد قابل ملاحظه‌ای از هزینه‌های عملیات ساختمانی را به خود اختصاص دهد.
اگر مایل به یادگیری تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان هستید توصیه می‌کنیم آموزش اجرای ساختمان را از دست ندهید.
مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران
سلام مطالب جامع و کامل و بی نظیر هست خدا خیرت بده مهندس متشکرم
ممنون از لطف شما
سلام خسته نباشید
در صورتی که ماشین بتن ریزی به محل اجرای فونداسیون دسترسی نداشته باشه، چه اسکلتی باید اجرا بشه؟
سلام
میشه بتن را در بتونیر درست کرد. برخی به اشتباه فکر میکنند بتن بتونیر دستی است. بتن دستی ابخوره کردن و ملات کردن است که غلط است. بتونیر بتن سازه ای است و می توان المان های سازه ای را بتن ریزی کرد