بررسی نشست خاک زیر فونداسیون و حد مجاز نشست ساختمان از صفرتاصد

حد مجاز نشست ساختمان چیست ؟ شاید برایتان این سوال پیش آمده که چرا برج پیزا کج شده است؟! کج شدن آن به دلیل نشست‌های پی آن است. بسیاری از سازه‌ها در اثر نشست پی خدمت‌پذیری خود را از دست می‌دهند یا در بهره‌برداری از آنان مشکلاتی به وجود می‌آید. در این مقاله همراه ما باشید تا با حد مجاز نشست ساختمان، نشست خاک زیر فونداسیون و جمع شدن آب در پی ساختمان آشنا شده و با دستی پر از آکادمی عمران خارج شوید.

نشست پی یا فونداسیون

قبل از خواندن ادامه مطلب، با مشاهده فیلم زیر این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

فونداسیون بخش تحتانی سازه است که وظیفه انتقال بار از سازه به زمین را دارد.

زمانی که خاک زیر فونداسیون تحت بارگذاری قرار می‌گیرد، لایه خاک دچار تغییر شکل می‌شود. این تغییر شکل (فشرده شدن خاک) نشست نام دارد که منجر به نشست فونداسیون می‌شود.

نشستهای خاک اگر در حد مجاز نشست ساختمان باشد مشکلی پیش نمی‌آورد ولی این نشست‌ها در خارج از این محدوده موجب نشست فونداسیون ساختمان شده و باعث آسیب جدی در معماری، سازه و تاسیسات ساختمان‌ها می‌شود.

مثلا در اثر نشست زیاد فونداسیون در و پنجره‌ها آسیب دیده و باز و بسته کردن آن‌ها دچار مشکل می‌شود یا دیوارها و سقف‌ها ترک می‌خورند.

با اعمال محدودیت‌هایی باید اقدام به کنترل نشست ساختمان (چه در مرحله اجرا چه پس از ساخت) کرد.

برای مطالعه بیشتر در مورد اجرای اصولی فونداسیون به مقاله ” اجرای فونداسیون “ مراجعه کنید.

با توجه به ماهیت خاک و عدم شناخت دقیق و کافی از رفتار خاک، محاسبات مربوط به نشستهای بتن، جز در موارد استثنایی فقط تخمینی از تغییر شکل خاک در اثر بار وارده است.

عمده نشست‌ها را چرخش و لغزش دانه‌های خاک روی یکدیگر به وجود می‌آورند که گاهی اوقات باعث شکست دانه‌های خاک شده که ماده را از نظر دانه بندی تغییر می‌دهد.

شکست دانه‌ها فقط در تنش‌های خیلی زیاد (با توجه به بارهای معمولی که سازه‌ها وارد می‌کنند) اتفاق می‌افتد.

برای مطالعه بیشتر در مورد انواع فونداسیون یا پی به مقاله ” انواع فونداسیون ” مراجعه کنید.

انواع نشست خاک زیر فونداسیون ساختمان

در واقعیت اکثر پی‌ها تا حدی انعطاف‌پذیر هستند که این امر موجب نشست نامتقارن می‌شود:

1) در خاک‌های دانه‌ای: نشست در گوشه پی بیشتر از مرکز آن است، زیرا در این خاک دانه‌هایی که در گوشه پی هستند وقتی تحت فشار قرار می‌گیرند، به سادگی از زیر آن فرار می‌کنند که این امر باعث نشست بیشتر می‌شود.

2) در خاک‌های چسبنده: دانه‌ها به دلیل چسبندگی از زیر پی نمی توانند فرار کنند و به همین دلیل تحت بارگذاری نشستهای مرکز پی بیشتر از گوشه‌های آن است.

بیش از 30 ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفتر‌فنی و ساختمان‌سازی

مشاهده مینی دوره

نشست متقارن فونداسیون

در محاسبات معمولا پی را صلب در نظر می‌گیرند. پی صلب اگر تحت بارگذاری گسترده متقارن یا در مرکز سطح خود قرار بگیرد، بدون ایجاد انحنا و نیز بدون دوران به صورت یکسان نشست می‌کند.

هم‌چنین در مواردی که خصوصیات خاک زیر فونداسیون در تمامی قسمت‌ها یکسان باشد، نشستهای متقارن رخ می‌دهد که در این حالت آسیب جدی به ساختمان وارد نمی‌کند.

اما ممکن است در برخی از تاسیسات مانند لوله مشکلاتی به وجود بیاورد.

نشست نامتقارن فونداسیون

اکثر پی‌ها تحت اثر بار برون محوری (همراه با لنگر خمشی) قرار دارند. در این صورت نشستها در نقاط زیر پی یکسان نبوده و پی کمی می‌چرخد.

این نوع نشستها در مواردی اتفاق می‌افتد که خصوصیات خاک زیر فونداسیون در نقاط مختلف زیر پی یکسان نباشد، در این حالت پی تحت بار برون محوری قرار می‌گیرد.

در صورت بروز این نشست، ترک خوردگی در دیوار، سقف و کج شدن قاب در و پنجره‌ها ایجاد می‌‌شود. در نشستهای نامتقارن شدید، ساختمان کج شده و به راحتی با چشم قابل تشخیص است.

یکی از معروف‌ترین نشستهای نامتقارن مربوط به برج پیزا واقع در ایتالیا است.

عوامل نشست پی 

به طور کلی عوامل نشست پی به دو نوع زیر تقسیم می‌شود:

1) نشست آنی خاک (الاستیک) 

نشستهای آنی در تمامی خاک‌ها چه ریزدانه، چه درشت دانه، اشباع و غیر اشباع رخ می‌دهد. بخش کمی از نشستها ناشی از تغییر شکل الاستیک دانه‌های خاک است.

2) نشست تحکیمی خاک

این نوع نشستها عموما در خاک‌های ریزدانه اشباع یا نزدیک به اشباع اتفاق می‌افتد، در نتیجه در خاک‌های دانه‌ای و یا خاک ریزدانه با درصد اشباع کم، نشستهای تحکیمی نداریم.

در خاک‌های ریزدانه اشباع که بار را آب و دانه‌های خاک تحمل می‌کنند به دلیل نفوذپذیری کم، بلافاصله پس از اعمال بارگذاری و در کوتاه مدت، تمام بار وارده به آب می‌رسد و فشار آب حفره‌ای افزایش می‌یابد. در این حالت تنش موثر خاک (تنش بین دانه‌های خاک) تغییری نمی کند.

مدتی بعد از بارگذاری و در بلند مدت، آب موجود در خاک تحت بارگذاری خارج شده (خاک زهکشی شده و فشار آب حفره‌ای صفر می‌شود) و تمام بار وارده به دانه‌های جامد خاک می‌رسد، که این امر موجب افزایش تنش موثر خاک و درنتیجه نشستهای تحکیمی می‌شود.

هر عاملی که باعث افزایش تنش موثر خاک شود منجر به نشستهای تحکیمی خاک رس اشباع می‌شود. این عوامل شامل موارد زیر است:

• اعمال بار روی سطح خاک

این بارگذاری می‌تواند به صورت گسترده باشد و نیز از طریق یک پی با ابعاد مشخص و در یک سطح محدود انجام شود.

در هر صورت این بارگذاری‌ها باعث افزایش تنش موثر خاک (تنش بین دانه‌های خاک) می‌شود که در صورت وجود لایه خاک رسی اشباع، نشستهای تحکیمی رخ می‌دهد.

• پایین آمدن سطح سفره آب زیرزمینی

اگر تراز آب زیرزمینی در اثر عواملی مانند خشکسالی منطقه یا پمپاژ آب پایین بیاید، باعث افزایش تنش موثر خاک و نشستها تحکیمی می‌شود.

• صعود مویینگی در خاک

صعود مویینگی در خاک ریزدانه بیشتر رخ می‌دهد و در ناحیه‌ای که این اتفاق می‌افتد فشار آب حفره‌ای منفی است. این امر باعث افزایش تنش موثر خاک و نشستها می‌شود.

پس می‌توان نتیجه گرفت نوع خاک یه عامل تاثیرگذار در میزان نشستها است.

برای مثال نشست ساختمان در تهران ، با توجه به تیپ خاک در مناطق مختلف، متفاوت است. در مناطق 16 تا 20 تهران دانه‌بندی خاک ریزدانه (رسی خالص) بوده و نشستهای تحکیمی در طولانی مدت رخ می‌دهد.

اما در مناطقی مانند نیاوران، ازگل، خیابان شریعتی و یخچال خاک از نوع درشت دانه متراکم بسیار سخت و سنگ است، به همین دلیل نشستهای تحکیمی در این مناطق رخ نداده و نشستهای آنی بسیار کمی دارند.

حد مجاز نشست ساختمان

در تمامی مراحل طراحی، اجرا و حتی پس از ساخت می‌توان با استفاده از علم، تجهیزات و تکنیک‌ها از وقوع نشست پیشگیری کرد یا به اصلاح نشست ساختمان، پرداخت.

اما بدیهی است که پیشگیری بهتر از درمان است! با طراحی مناسب پی و اجرای صحیح می‌توان از نشست فونداسیون جلوگیری کرد و متحمل هزینه‌های زیاد ترمیم پی نشد.

به منظور جلوگیری از نشست‌های پی باید قبل از اجرا، تمامی آزمایش‌های لازم انجام شود تا بتوان پی متناسب با نوع خاک محل پروژه را طراحی و حد مجاز نشست ساختمان را مشخص کرد.

بنا به دلایلی که در قسمت بالا گفتیم ممکن است نشست‌ها در دراز مدت رخ دهد، به همین دلیل باید برای تعمیر نشست کف ساختمان اقدام کنیم.

روش‌هایی که به بهبود ظرفیت باربری خاک و افزایش حد مجاز نشست ساختمان کمک می‌کند به شرح زیر است:

• تزریق رزین اپوکسی و پلی یورتان در ترک‌ها
• استفاده از بتن‌های پلیمری
• استفاده از ملات و چسب لاتکس
• استفاده از ملات و چسب اپوکسی
• اجرای بتن شاتکریت
• استفاده از پوشش‌های پلیمری و سیمانی
• استفاده از پوشش‌های اپوکسی
• اجرای پوشش‌های کریستال‌شونده و سیلوکسان
• نیلینگ
• ستون شنی
• اختلاط عمیق خاک
• میکروپایل

هر کدام از این روش‌ها با توجه به نوع پروژه، شرایط محیطی و غیره انتخاب می‌شوند. از جمله این موارد:

• هزینه‌ها
• دمای محیطی  و میزان رطوبت
• میزان ابعاد پروژه و محل مورد نظر
• نوع آسیب وارده ( سازه‌ای یا غیرسازه‌ای)
• مقاومت بستر بتن
• میزان سهولت اجرا از لحاظ تردد و غیره
• ضریب انبساط حرارتی بستر
• عامل زمان
• نتیجه مورد انتظار
• در دسترس بودن تجهیزات و نیروی متخصص

در صورتی که مایل به یادگیری ریز به ریز نکات اجرای ساختمان هستید توصیه می‌کنیم پکیج صفر تا صد اجرای ساختمان را از دست ندهید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری