انواع مختلف فونداسیون مورد استفاده در ساختمان و سازه
فونداسیون یا شالوده جزء اصلی پشتیبان هر سازۀ ساختمانی است. پایین‌ترین قسمت ساختمان است که با خاک در تماس است و تمام بارهای سازه‌ای را به طور ایمن به خاک منتقل می‌کند.
فونداسیون، یک عنوان کلی برای عضوی از سازه است که علاوه بر تحمل وزن روسازه، از بستر خود نیز نگهداری می‌کند. در صورتی که پی نوعی فونداسیون سطحی است که فقط وظیفه نگهداری از روسازه را برعهده دارد.
برخلاف تجربۀ روزمرۀ ما، زمین کاملاً ثابت نیست و در بسیاری از موارد کاملاً محکم نیست. خانه‌ای که بر روی زمین لخت فرو می‌رود، به احتمال زیاد در طول زمان توسط نیروهای طبیعی شکسته یا آسیب می‌بیند. فونداسیونی که به درستی ساخته شده باشد عمر یک ساختمان را افزایش می‌دهد و برای افراد داخل آن ایمن باقی می‌ماند.
انواع فونداسیون در ساختمان
فونداسیون‌ها به دو دستۀ سطحی و عمیق طبقه بندی می‌شوند این تقسیم‌بندی بر اساس عمق خاک بستر صورت می‌گیرد.
پایه‌های سطحی:
پی‌هایی با عمق پی (Df) کمتر از عرض پایه و کمتر از 3 متر پی‌های سطحی هستند.
اساساً، اگر بارگذاری سطح یا سایر شرایط سطح بر ظرفیت باربری فونداسیون تأثیر بگذارد، "سطحی" است. پایه‌های سطحی شامل پدها ("پایه‌های جدا شده")، پایه‌های نواری و قایق‌ها هستند. شالوده‌های سطحی که اغلب پایه نامیده می‌شوند، در زیر پایین‌ترین قسمت سازه قرار دارند. پایه اولین عنصر ساخته شده سازه است که پس از خاکبرداری زمین ساخته می‌شود. به طور کلی، عمق خاک کمتر از عرض فونداسیون است.
پی‌های سطحی معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا اقتصادی‌ترین سیستم پی هستند و ساخت آن‌ها نسبتاً آسان است.( این فونداسیون، گزینه مناسبی برای سازه‌های سبک محسوب می‌شود.) بررسی دقیق محل فونداسیون و اطلاعات دقیق لایه زیرین برای طراحی فونداسیون و جلوگیری از هرگونه تخریب در آینده در عملکرد پی ضروری است.
انواع مختلف پی‌های سطحی:
پی منفرد
پی ترکیبی
پی نواری
پایۀ رافت یا حصیر
پی منفرد:
پی منفرد برای پشتیبانی از ستون‌های جداگانه استفاده می‌شود. آن‌ها می‌توانند از نوع شیب دار یا دارای برجستگی در پایه بتنی باشند. در مواردی که ظرفیت باربری خاک در اعماق کمتر خوب باشد، ارائه می‌شود. ساخت آن آسان است. به طور کلی فونداسیون به گونه‌ای طراحی می‌شود که سه معیار اساسی را برآورده کند، فونداسیون باید در هر دو جهت عمودی و افقی به درستی تراز شود، باید از خرابی ظرفیت باربری در امان باشد و از نشست شدید در امان باشد. بارهای روی پی عبارتند از بارهای خودوزن، بارهای زنده، بارهای زلزله، فشار زمین و فشار آب.
پی ترکیبی:
پی ترکیبی زمین دو یا چند ستون مجاور را پشتیبانی می‌کند. دو نوع پایۀ ترکیبی وجود دارد، پایه ترکیبی مستطیلی و پایه ترکیبی ذوزنقه‌ای. هنگامی که فاصله بین دو ستون کم باشد و ظرفیت باربری خاک کمتر باشد و پایه‌های آن‌ها با یکدیگر همپوشانی داشته باشد، پایه‌های ترکیبی ایجاد می‌شود.
فونداسیون نواری:
در جاهایی که خاک از ظرفیت باربری خوبی برخوردار است از پی‌های نواری استفاده می‌شود. اندازه‌های کلیدی یک فونداسیون نواری برای ساخت دیوار حفره بتنی و ساخت دیوار حفره قاب چوبی مشابه است. اندازه و موقعیت نوار ارتباط مستقیمی با عرض کلی دیوار دارد. پی‌های نواری را می‌توان برای اکثر زیر خاک‌ها استفاده کرد، اما برای خاک‌هایی که ظرفیت باربری نسبتاً خوبی دارد، مناسب‌ترین هستند. آن‌ها به ویژه برای بارهای سازه‌ای سبک مانند مواردی که در بسیاری از ساختمان‌های خانگی با ارتفاع کم یا متوسط یافت می‌شوند که در آن‌ها می‌توان از پایه‌های نوار بتنی انبوه استفاده کرد، مناسب هستند. در شرایط دیگر، بتن مسلح ممکن است مورد نیاز باشد.
پایۀ رافت یا حصیر
فونداسیون رافت بر روی خاک سخت قرار دارد که در کل ردپای ساختمان امتداد دارد. فشار تماس را در مقایسه با پایه نواری یا سنگر معمولی کاهش می‌دهد. فونداسیون رافت با نام فونداسیون مات نیز شناخته می‌شود. پی‌های رافت برای پخش بار از یک سازه در یک منطقه بزرگ، به طور معمول در کل منطقه سازه استفاده می‌شود. آن‌ها زمانی استفاده می‌شوند که بارهای ستون یا سایر بارهای سازه‌ای نزدیک به هم باشند و پایه‌های تکی پد با هم تعامل داشته باشند. یک پایه قایق معمولاً از یک دال بتنی تشکیل شده است که در کل منطقه بارگذاری شده گسترش می‌یابد. ممکن است توسط دنده‌ها یا تیرهای تعبیه شده در فونداسیون سفت شود. این مزیت کاهش نشست‌های دیفرانسیل را دارد زیرا دال بتنی در برابر حرکات تفاضلی بین موقعیت‌های بارگذاری مقاومت می‌کند.
پایه‌های عمیق
پی عمیق نوعی پی است که در عمق بیشتری در زیر سطح زمین قرار می‌گیرد و بارهای سازه را در عمق به زمین منتقل می‌کند. نسبت عمق به عرض چنین فونداسیونی معمولاً بیشتر از 4 به 5 است.
فرآیند ساخت فونداسیون عمیق پیچیده‌تر و گران‌تر از پی‌های کم عمق است. با این حال، هنگامی که با شرایط نامناسب خاک در عمق کم، بارهای طراحی زیاد و محدودیت‌های سایت سروکار داریم، احتمالاً یک پی عمیق راه‌حل بهینه است. در جاهایی که ظرفیت باربری خاک بسیار کم است از فونداسیون عمیق استفاده می‌شود. بار ناشی از روسازه بیشتر به صورت عمودی به خاک منتقل می‌شود
انواع پی‌های عمیق
پایۀ شمعی
کیسون(صندوقه‌ای)
پایه‌ای
پایۀ شمع
شالوده‌های شمع اصولاً برای انتقال بارها از روسازه‌ها، از طریق لایه‌های ضعیف، تراکم پذیر یا آب به خاک یا سنگ قوی‌تر، فشرده‌تر، کمتر تراکم پذیرتر و سفت‌تر در عمق، افزایش اندازه مؤثر پی و مقاومت در برابر بارهای افقی استفاده می‌شود. آن‌ها معمولا برای سازه‌های بزرگ و در شرایطی که خاک برای جلوگیری از نشست بیش از حد مناسب نیست استفاده می‌شود. از آنجایی که پایه‌های شمع بار زیادی را تحمل می‌کنند، باید با دقت طراحی شوند. یک مهندس خوب خاکی را که شمع‌ها در آن قرار می‌دهند مطالعه می‌کند تا مطمئن شود که خاک بیش از ظرفیت باربری آن بارگذاری نشده است.
دو نوع اساسی از پایه‌های شمع وجود دارد، شمع‌های اتکایی شمع‌های اصطکاکی. در شمع‌های اتکایی، انتهای پایین شمع بر روی لایه‌ای از خاک یا سنگ بسیارقوی قرار می‌گیرد. بار ساختمان از طریق شمع به لایه قوی منتقل می‌شود. به یک معنا، این شمع مانند یک ستون عمل می‌کند. شمع‌های اصطکاکی بر اساس یک اصل متفاوت کار می‌کنند. شمع با اصطکاک بار ساختمان را در تمام ارتفاع شمع به خاک منتقل می‌کند. به عبارت دیگر، تمام سطح شمع که به شکل استوانه است برای انتقال نیروها به خاک کار می‌کند.
شفت یا کیسون حفاری شده
به روکش‌های شفت حفاری شده ، شمع حفاری یا پایه‌های حفاری نیز گفته می‌شود. آن‌ها راه حل‌های سفت، با ظرفیت بالا، ریخته‌گری در محل، بتنی و فونداسیون عمیق هستند. آن‌ها برای حمایت از سازه‌هایی با بارهای محوری و جانبی بزرگ با سوراخ کردن شفت‌های استوانه‌ای در زمین استفاده می‌شوند که سپس با بتن پر می‌شوند. این عناصر و فرآیندها برای طیف وسیعی از سازه‌ها و پروژه‌های ساخت‌وساز، پایه و زمین را پشتیبانی می‌کنند. شفت‌های حفر شده مانند این راه حل‌هایی با فونداسیون عمیق هستند که قادر به تحمل بارهای بزرگ با مقاومت جانبی بالا هستند و اغلب برای پل‌ها و سایر سازه‌های بزرگ طراحی می‌شوند.
هدف از شفت حفاری انتقال بار ساختاری به پایه شفت است که ممکن است سنگ بستر یا لایه سخت دیگری باشد. در اصل، یک شفت حفاری شده در درجه اول یک عضو فشاری است که بار محوری در بالای آن اعمال می‌شود، یک واکنش در پایین آن، و پشتیبانی جانبی در امتداد دو طرف آن است. شفت‌های حفاری شده با استفاده از تجهیزات مته برای ایجاد سوراخ در خاک ساخته می‌شوند.. تجهیزات حفاری در مقایسه با تجهیزات شمع‌گردانی نسبتاً سبک و استفاده آسان است و شاید هزینه‌های ساخت کمتری را به همراه داشته باشد.
فونداسیون پایه ای داری ستون عمودی با سطح مقطعی بزرگتر از شمع است. این نوع فونداسیون‌ها برای انتقال بارهای بزرگ (بیشتر از ظرفیت فونداسیون‌های سطحی) استفاده می‌شوند. عمق قرارگیری فونداسیون‌های پایه‌ای کمتر از فونداسیون‌های شمعی است. به این منظور، ابتدا یک حفره استوانه‌ای در زمین ایجاد شده و پایه فونداسیون درون این حفره قرار داده می‌شود.
منبعconstrofacilitator.com