فونداسیون نواری چیست؟ بررسی کاربرد انواع پی نواری و نحوه اجرا

پی نواری یا فونداسیون نواری چیست؟ چرا پی نواری یکی از پرکاربردترین انواع فونداسیون‌ها است؟ آیا همه سازه‌ها می‌توانند از این نوع پی بهره ببرند یا محدودیت‌هایی وجود دارد؟ چگونه می‌توان با انتخاب درست عرض و ابعاد فونداسیون نواری از مشکلاتی مانند نشست نامتقارن و ترک‌خوردگی جلوگیری کرد؟ در این مقاله به این پرسش‌ها پاسخ داده‌ایم و ضمن معرفی انواع پی نواری، به جزئیات مراحل اجرای فونداسیون نواری، کاربردها، مزایا و معایب آن پرداخته‌ایم؛ پس تا انتها همراه آکادمی عمران باشید.

توصیه می‌کنیم پیش از مطالعه این مقاله فیلم زیر در خصوص فونداسیون نواری را مشاهده کنید. این فیلم تنها بخشی از دوره اجرای ساختمان است که در آن علاوه بر فونداسیون با جزئیات ساختمان‌سازی نیز آشنا خواهید شد.

پی نواری یا فونداسیون نواری چیست؟

فونداسیون نواری (به انگلیسی Strip Foundation) یا پی نواری یکی از متداول‌ترین انواع پی‌ ساختمان است. این نوع پی معمولا برای انتقال بار دیوارهای باربر یا یک ردیف ستون با فواصل نزدیک استفاده می‌شود. در واقع، پی نواری وظیفه دارد بارهای عمودی سازه را به‌صورت یکنواخت به زمین منتقل کند.

این پی به شکل یک نوار بتنی ممتد، در زیر دیوارهای طولی یا ستون‌های پشت سر هم اجرا می‌شود. همین ساختار، آن را به گزینه‌ای مناسب برای ساختمان‌های مسکونی، دیوارهای حائل، ویلاها و سوله‌های سبک تبدیل کرده است.

اگر این فونداسیون تنها وظیفه‌ انتقال بار دیوار را بر عهده داشته باشد، اصطلاحا به آن شالوده دیواری نیز گفته می‌شود. همچنین در زمین‌هایی با احتمال نشست نامتوازن یا رانش جزئی خاک، استفاده از فونداسیون نواری به‌دلیل پایداری طولی، انتخابی مناسب است.

کاربرد فونداسیون نواری

پی نواری به‌دلیل اجرای ساده و عملکرد مطلوب، در پروژه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین کاربردهای آن عبارت‌اند از:

• زیر دیوارهای باربر در ساختمان‌های آجری
• زیر ردیفی از ستون‌ها در سازه‌های بتنی یا فلزی
• زیر ترکیب دیوار و ستون در یک راستا
• زمین‌هایی با خطر رانش یا نشست نامتوازن
• مناطق زلزله‌خیز به‌دلیل رفتار لرزه‌ای مناسب
• مقابله با نیروی بلند کننده (Uplift) در نزدیکی تراز آب زیرزمینی

بیش از ۵۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

دریافت

انواع فونداسیون نواری

فونداسیون‌های نواری بسته به شرایط پروژه، نوع بارگذاری، جنس مصالح و نحوه اجرا در دسته‌های مختلفی قرار می‌گیرند. این دسته‌بندی‌ها معمولا بر اساس معیارهای مختلف زیر انجام می‌شوند:

• جهت‌گیری فونداسیون (یک طرفه و دو طرفه)
• شکل مقطع عرضی (مستطیلی، مربعی، پاشنه دار و دال)
• محل قرارگیری در پلان فونداسیون نواری (محیطی و داخلی)
• نوع بار وارده (خطی و نقطه‌ای)
• عمق اجرا (سطحی و نیمه‌عمیق)
• نحوه اتصال نوارها (منفصل و متصل)
• جنس مصالح و نحوه ساخت (ساده، مسلح، ترکیبی، پیش ساخته و متحرک)

در ادامه، رایج‌ترین انواع فونداسیون یا پی نواری را به‌صورت جداگانه بررسی می‌کنیم.

انواع پی نواری (از نظر جهت گیری فونداسیون)

پی‌های نواری با توجه به جهت گیری فونداسیون به دو دسته پی نواری یک طرفه و پی نواری دو طرفه تقسیم بندی می‌شوند.

پی نواری یک طرفه

پی نواری یک طرفه معمولا برای انتقال بار دیوارها یا ستون‌هایی که در یک ردیف قرار دارند به زمین استفاده می‌شود. در این نوع فونداسیون، بار به صورت خطی و فقط در یک جهت منتقل می‌شود و نوار پی نیز در همان جهت قرار می‌گیرد. این نوع پی مناسب سازه‌هایی با بارهای خطی است که نیاز به توزیع بار در دو جهت ندارند و اجرای آن نسبتا ساده‌تر است.

پی نواری دو طرفه (پی شبکه‌ای)

پی نواری دو طرفه یا فونداسیون شبکه‎‌‌ای زمانی شکل می‌گیرد که نوارهای فونداسیون در دو جهت عمود بر هم (متعامد) قرار گیرند. این ساختار باعث انتقال بار سازه به صورت یکنواخت‌تر در دو جهت می‌شود که مقاومت و پایداری فونداسیون را افزایش می‌هد.

پی‌های دو طرفه عملکرد بسیار خوبی در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله دارند و از نشست‌های نامتقارن جلوگیری می‌کنند. به همین دلیل، این نوع فونداسیون در ایران و بسیاری از کشورهای دیگر رایج‌ترین انتخاب است، به ویژه در سازه‌های چند طبقه و پروژه‌هایی که به استحکام بیشتری نیاز دارند.

برای درک بهتر تفاوت‌های اجرایی و سازه‌ای بین فونداسیون نواری یک‌طرفه و دوطرفه، جدول زیر یک نمای کلی از ویژگی‌های هر دو نوع را نشان می‌دهد.

انواع فونداسیون نواری (از نظر شکل مقطع عرضی)

انواع پی نواری بر اساس شکل مقطع عرضی به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

فونداسیون نواری مستطیلی

مقطع عرضی مستطیلی شکل رایج‌ترین پی نواری است. این فونداسیون برای توزیع یکنواخت بار در ساختمان‌های با وزن متوسط و شرایط خاک معمولی مناسب است.

پی نواری مربعی

این فونداسیون مشابه نوع مستطیلی است، با این تفاوت که شکل مقطع عرضی آن‌ها شکل مربعی دارد. پی مقطع مربعی در پروژه‌هایی با بارهای سبک‌تر و ستون‌های متمرکز به‌کار می‌رود و به دلیل مصرف کمتر بتن، مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

فونداسیون نواری پاشنه دار

در پی نواری پاشنه‌دار، بخش تحتانی فونداسیون (پاشنه) عریض‌تر از قسمت بالایی است. این افزایش سطح باعث پخش بهتر بار و کارایی بیشتر در زمین‌های با ظرفیت باربری پایین یا در سازه‌های سنگین می‌شود.

فونداسیون نواری دال

به‌جای نوار باریک، یک دال بتنی عریض و ضخیم زیر دیوارها یا ستون‌ها اجرا می‌شود. مناسب برای ساختمان‌های بزرگ، پروژه‌های صنعتی یا شرایط بارگذاری شدید است. این نوع فونداسیون ظرفیت بالایی برای پخش نیرو در سطح وسیع دارد. توجه کنید پی نواری دال مشابه فونداسیون گسترده است، اما برای یک یا چند ستون در یک محور اجرا می‌شود.

انواع فونداسیون نواری (از نظر مصالح و ساخت)

پی‌های نواری بر اساس مواد سازنده و نحوه ساخت به انواع زیر دسته‌بندی می‌شوند:

1- فونداسیون نواری بتن ساده

پی نواری ساده با استفاده از بتن بدون میلگرد اجرا می‌شود و تنها در شرایطی با بارهای بسیار سبک و خاک‌های مقاوم به‌کار می‌رود. کاربرد این نوع پی به دلیل مقاومت کششی پایین بتن، محدود و نادر است.

2- فونداسیون نواری بتن مسلح

پی نواری مسلح متداول‌ترین نوع است که در آن بتن با میلگردهای فولادی تقویت می‌شود. این ترکیب، فونداسیون را در برابر نیروهای فشاری و کششی مقاوم می‌سازد و در پروژه‌هایی با بارگذاری سنگین و شرایط سازه‌ای سخت بسیار پرکاربرد است.

3- فونداسیون نواری پیش ساخته

این فونداسیون از قطعات بتنی آماده تشکیل شده که در کارخانه تولید و در محل نصب می‌شوند. مناسب برای پروژه‌هایی با زمان‌بندی فشرده، نیاز به دقت بالا یا اجرا در مناطق دورافتاده است. سرعت اجرا، کیفیت یکنواخت و کاهش خطا از مزایای این نوع پی نواری به‌شمار می‌رود.

4- فونداسیون نواری با مصالح ترکیبی

گاهی پی نواری با استفاده از بتن به همراه سنگ‌های معدنی، فلزات یا مصالح خاص دیگر اجرا می‌شود تا مقاومت بیشتری در برابر زلزله، رطوبت یا شرایط محیطی ویژه ایجاد کند.

5- فونداسیون نواری قابل تنظیم (متحرک)

در شرایط خاص مانند خاک‌های ناپایدار یا مناطق با خطر نشست بالا، ممکن است از پی‌هایی با قابلیت تنظیم یا جابجایی استفاده شود که انعطاف‌پذیری بیشتری در مواجهه با تغییرات زمین فراهم می‌کنند.

اجزای فونداسیون نواری

فونداسیون نواری از سه جز اصلی زیر تشکیل شده است:

1- بتن

بتن ماده اصلی فونداسیون است که بارهای وارده را به زمین منتقل می‌کند. بتن به دلیل مقاومت فشاری بالا، توانایی تحمل وزن سازه و فشارهای وارده را دارد؛ اما باید قالب‌بندی و عمل‌آوری مناسبی داشته باشد.

2- میلگرد فونداسیون نواری

میلگردها برای تقویت مقاومت کششی بتن به‌کار می‌روند. در پی نواری، میلگردها به دو صورت میلگرد طولی و میلگرد عرضی (خاموت‌ها) درون بتن قرار می‌گیرند. این شبکه میلگردی باعث افزایش استحکام و جلوگیری از ترک‌خوردگی و شکست فونداسیون می‌شود. جهت آشنایی بیشتر با آرماتور بندی و خاموت فونداسیون نواری به مقاله آرماتوربندی فونداسیون مراجعه کنید.

3- قالب بندی

قبل از بتن‌ریزی، قالب‌ها در محل مورد نظر نصب می‌شوند تا بتن شکل مناسب بگیرد. قالب‌ها معمولا از فلز یا چوب ساخته می‌شوند و باید به‌خوبی آب‌بندی شوند تا از نشت بتن جلوگیری کنند.

تفاوت اجرای فونداسیون نواری و گسترده

هرچند اصول کلی اجرای انواع فونداسیون‌ها یکسان است، اما جزئیات اجرایی در هر نوع، بسته به ویژگی‌های سازه و شرایط زمین متفاوت خواهد بود.

در فونداسیون‌های نواری و همچنین پی منفرد، نخستین گام، تعیین محل دقیق قرارگیری پی‌ها است. این کار معمولا با استفاده هم‌زمان از دوربین نقشه‌برداری، ریسمان و اسپری رنگ انجام می‌شود. ابتدا موقعیت فونداسیون‌ها، شناژها و بازشوها توسط دوربین تعیین و سپس خطوط راهنما با ریسمان و اسپری روی زمین علامت‌گذاری می‌شوند.

در مقابل، اجرای فونداسیون گسترده با تثبیت دقیق محدوده کار و نشانه‌گذاری گوشه‌ها آغاز می‌شود. پس از مشخص شدن محل ستون‌ها و دیوارهای برشی، فرآیند آرماتوربندی کل سطح فونداسیون آغاز خواهد شد.

در خصوص اجرای بتن مگر نیز تفاوت‌هایی وجود دارد؛ در فونداسیون نواری، نیازی به بتن‌ریزی در کل سطح زمین نیست و بتن مگر صرفا در زیر نوارهای پی، همراه با حدود ۱۰ سانتی‌متر حاشیه اطراف آن اجرا می‌شود.

مشخصات فنی و ابعاد فونداسیون نواری

ابعاد و مشخصات فنی فونداسیون نواری، به عوامل متعددی مانند بار وارد بر سازه، نوع و مقاومت خاک، عرض دیوار یا ستون، و الزامات آیین‌نامه‌ای بستگی دارد. تعیین ابعاد دقیق، به‌ویژه عرض و ضخامت فونداسیون، در عملکرد صحیح و ایمن سازه تاثیر مستقیم دارد.

حداقل عرض فونداسیون نواری

به‌طور کلی، عرض فونداسیون نواری به صورت مستقیم با میزان بار وارد بر سازه و به‌صورت معکوس با ظرفیت باربری خاک مرتبط است. به‌عبارت دیگر:

• هرچه بار سازه بیشتر باشد، عرض فونداسیون باید بیشتر در نظر گرفته شود.
• هرچه ظرفیت باربری خاک بیشتر باشد، عرض فونداسیون می‌تواند کمتر انتخاب شود.

طبق مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (طراحی پی‌ها)، حداقل عرض فونداسیون نباید از 40 سانتی‌متر کمتر باشد، حتی اگر تحلیل عددی مقدار کمتری را پیشنهاد کند. این حداقل برای اطمینان از سهولت اجرا، توزیع یکنواخت بار و پوشش کامل میلگردها الزامی است.

نسبت طول به عرض در فونداسیون نواری

نسبت طول به عرض در فونداسیون نواری، طبق منابع مهندسی، معمولا بیش از 10 در نظر گرفته می‌شود، هرچند برخی آیین‌نامه‌ها مقدار بیش از 5 را نیز کافی می‌دانند. این نسبت، یکی از ملاک‌های تشخیص فونداسیون نواری از انواع گسترده‌تر مانند پی گسترده یا شالوده منفرد است.

ضخامت فونداسیون نواری

ضخامت فونداسیون نیز با توجه به عرض پی، مقدار بار وارده و نیاز به پوشش مناسب میلگردهای کششی در بخش تحتانی انتخاب می‌شود. در شرایط معمول، ضخامت پی باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها ظرفیت خمشی و برشی کافی داشته باشد، بلکه در برابر ترک‌خوردگی نیز مقاوم باشد. ضخامت فونداسیون نباید به‌گونه‌ای انتخاب شود که منجر به تمرکز تنش یا ناپایداری در تماس با خاک شود.

در نهایت، انتخاب ضخامت و ابعاد دقیق فونداسیون نواری باید بر اساس طراحی مهندسی و تحلیل دقیق بارگذاری و شرایط خاک انجام شود. همچنین، استفاده از نتایج آزمایش‌های ژئوتکنیکی و رعایت الزامات آیین‌نامه‌ای در این فرآیند الزامی است.

مراحل اجرای فونداسیون نواری

اجرای فونداسیون نواری به‌صورت کلی در چند مرحله اصلی انجام می‌شود. این مراحل به ترتیب عبارت‌اند از:

• خاکبرداری: برداشت خاک تا عمق مورد نیاز بر اساس نقشه‌های سازه و نتایج مطالعات ژئوتکنیک
• قالب‌بندی: اجرای قالب‌های چوبی یا فلزی برای شکل‌دهی به فونداسیون
• آرماتوربندی: قرار دادن میلگردهای طولی و عرضی طبق نقشه‌های اجرایی برای تقویت بتن
• بتن‌ریزی: ریختن بتن درون قالب با رعایت اصول تراکم و عمل‌آوری مناسب
• تراکم و ویبره: تراکم بتن برای جلوگیری از ایجاد حفره‌های هوا و افزایش مقاومت نهایی
• بازکردن قالب‌ها: پس از گیرش اولیه بتن، قالب‌ها برداشته می‌شوند و سطح بتن بررسی می‌شود.

پس از اجرای کامل فونداسیون، نگهداری و بررسی دوره‌ای آن برای جلوگیری از ترک‌خوردگی یا آسیب ناشی از نشست خاک، ضروری است. توصیه می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با مراحل اجرایی انواع پی به مقاله نحوه اجرای فونداسیون مراجعه کنید.

مزایا و معایب فونداسیون نواری

پی نواری به دلیل ساخت ساده، مصرف بهینه مصالح و عملکرد مناسب در بسیاری از پروژه‌ها، مزایای قابل‌توجهی دارد. با این حال، مانند هر سیستم سازه‌ای، معایبی نیز دارد که باید در طراحی و اجرا مدنظر قرار گیرد. در ادامه، مهم‌ترین مزایا و معایب این نوع پی بررسی می‌شود.

مزایای فونداسیون نواری

پی نواری به دلیل ویژگی‌های فنی و اجرایی مناسب، یکی از پرکاربردترین گزینه‌ها در پروژه‌های ساختمانی به‌شمار می‌رود. مهم‌ترین مزایای این نوع پی عبارت‌اند از:

• اجرای ساده و سریع
• مصرف بهینه بتن و میلگرد در مقایسه با فونداسیون گسترده
• فراهم کردن مسیر مناسب برای عبور تأسیسات از فضای خالی بین نوارها
• کارایی قابل‌قبول در زمین‌های با ظرفیت باربری پایین
• طراحی و جزئیات اجرایی ساده
• ایجاد بستر مناسب برای عایق‌کاری کف سازه
• عدم نیاز به تقویت خاص برای چاه ارت یا چاه جذبی

معایب فونداسیون نواری

در کنار مزایای فنی و اقتصادی، فونداسیون نواری محدودیت‌هایی دارد که در طراحی دقیق و اجرای اصولی آن باید لحاظ شود:

• انتقال غیر یکنواخت نیرو به زمین، به‌ویژه در بارگذاری‌های نامتقارن
• احتمال نشست نامتقارن در شرایط خاص
• قالب‌بندی پیچیده‌تر نسبت به پی گسترده
• مصرف بیشتر مصالح در مقایسه با پی‌های منفرد، به‌ویژه در پروژه‌های کوچک

جمع بندی

فونداسیون نواری یا پی نواری به‌دلیل ساخت ساده، هزینه مناسب و قابلیت انتقال یکنواخت بار، یکی از پرکاربردترین روش‌های اجرای پی در سازه‌های سبک تا نیمه‌سنگین محسوب می‌شود. این نوع فونداسیون نه‌تنها نقش مهمی در ایمنی و پایداری سازه دارد، بلکه با شناخت دقیق انواع، مشخصات فنی و مراحل اجرای آن می‌توان بهره‌وری بیشتری در پروژه‌های ساختمانی به‌دست آورد. آگاهی از مزایا و معایب پی نواری به مهندسان کمک می‌کند تا با توجه به شرایط خاک، نوع سازه و الزامات آیین‌نامه‌ای، انتخابی دقیق و مهندسی داشته باشند. موفقیت نهایی در استفاده از فونداسیون نواری، وابسته به طراحی صحیح، اجرای اصولی و نظارت فنی مستمر است.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره مراحل اجرای فونداسیون نواری کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری