فونداسیون ساختمان ، پی ساختمان و یا شالوده ساختمان چیست ؟
انواع فونداسیون ساختمان ، انواع پی ساختمان ، انواع شالوده ساختمان :
- فونداسیون های کم عمق موسوم به پی های سطحی
- پی های عمیق
- شالوده های ویژه
مراحل اجرای فونداسیون ساختمان :
- گودبرداری طبق نقشه سازه
- اجرای سازه نگهبان طبق نقشه سازه
- اجرای بتن مگر به ضخامت قید شده در نقشه سازه
- آرماتوربندی میلگردهای فونداسیون ساختمان
- قالب بندی فونداسیون ساختمان
- بتن ریزی پی ساختمان
- قالب برداری شالوده ساختمان
پی های سطحی چیست ؟
فونداسیون های سطحی را به صورت زیر می توان دسته بندی نمود :
شالوده منفرد :
فونداسیون مرکب ( Combined Footing ) :
پی نواری ( Strip or Continuous Footing ) :
پی شبکه ای ( Grid Footing ) :
فونداسیون گسترده ( Mat Footing ) :
پی منفرد :
نکته مهم :
کلاف ( شناژ ) :
شناژ :
فونداسیون دو ستونی (مرکب) :
فونداسیون نواری :
فونداسیون شبکه ای :
پی گسترده :
انواع مختلف فوندانسیون های گسترده (a) سیستم دال تخت (b) سیستم قارچی ( در بالا یا پایین ) (C) سیستم دال دیوار ( دال کف ، دال سقف و دیوارهای میانی و جانبی ) (d) سیستم جعبه ای
آموزش جامع مراحل ساخت ساختمان را مشاهده نمایید >
نکته :
به عبارت دیگر هنگامی که نیروی محوری ستون ها بسیار زیاد ، مقاومت زمین کم ( تنش مجاز خاک بسیار اندک ) و یا سازه در مقابل نشست های نامساوی حساس باشد ، می بایست از شالوده های پیوسته استفاده کرد.
پی های پیوسته همان شالوده های نواری شبکه ای و گسترده هستند هنگامی که به طور خود به خود تمام گستره ی سطح کف تبدیل به پی شود. آن فونداسیون را پی گسترده می گوییم. پی گسترده یا رادیه ژنرال در واقع نوعی دال بتنی است. که ستون ها روی آن قرار می گیرد. در شرایطی می بایست پی نواری را به پی گسترده تبدیل کرد یکی از این شرایط وقتی است که سطح پی نواری ما زیاد باشد و ما مجبور شویم از پی گسترده استفاده کنیم ( بیش از پنجاه درصد سطح کف ). یکی دیگر از شرایط وقتی است که تعداد طبقات و وزن ساختمان خیلی زیاد و خاک سست و کم مقاومت باشد و لذا پی نواری جوابگو نباشد.
مزایای تبدیل پی نواری به پی گسترده عبارت است از :
- ضخامت پی کمتر شده و در بتن صرفه جویی می شود.
- تعداد میلگردهای مصرفی کاهش می یابد.
- نشست پی یکنواخت یا متقارن می شود.
فونداسیون های عمیق :
وظیفه پی عمیق در ساختمان معمولاً انتقال بارهای سازه ای به وسیله ی یک سازه میانی که کلاهک یا سر شمع نامیده می شود به زمین است.
فونداسیون های عمیق را می توان به دو دسته تقسیم نمود :
- سیستم های لاغر متداول یا شمع.
- سیستم های قطورتر که شامل پایه های عمیق و کیسون ها می شود.
شمع ها :
رایج ترین نوع فونداسیون عمیق شمع ها (Pile) هستند. یک شمع عضو سازه ای نسبتا بلند لاغر و ستون مانندی است. که با قرار گرفتن در داخل خاک وزن سازه را به خاک زیرین منتقل می نماید. در واقع شمع همان ستون است، که در داخل خاک مستقر شده است. به تعبیری دیگر شمع بارهای وارده از روسازی را در عمق خاک می دهد و آن را به خاک مقاوم تر در عمق بیشتر منتقل می کند.
شمع ها را می توان به طرق مختلف دسته بندی نمود :
طبقه بندی شمع ها از لحاظ نوع جنس :
- شمع های بتنی ( بتن پیش ساخته و یا بتن درجا )
- شمع های فولادی
- شمع های چوبی ( چوب فرآوری شده )
- شمع های با مصالح ترکیبی
بخش بندی شمع ها از لحاظ نحوه انتقال بار به زمین :
- شمع های باربری نوک
- شمع های اصطکاکی
- شمع های با باربری نوک و جداره
- شمع های مایل
تقسیم بندی شمع ها از نظر نحوه اجرا :
- شمع های کوبشی ( پیش ساخته )
- شمع های درجا
تفکیک شمع ها از منظر جنس مصالح :
شمع های فولادی :
انواع معمول شمع های فولادی شمع های لوله ای و شمعهای H می باشند. شمع های لوله ای نیز در دو حالت انتهای بسته و انتهای باز به زمین کوبیده می شوند. هر چند که از تیرآهن های I و بال پهن نیز می توان برای شمع کوبی استفاده کرد. لیکن تیرآهن ها با نیمرخ H به علت مساوی بودن ضخامت بال و جان معمولاً ترجیح داده می شوند.
شمع های بتنی :
این نوع شمع ها به دو دسته تقسیم می شوند. شمع های بتنی پیش ساخته و شمع های ساخته شده در محل شمع های بتنی پیش ساخته را می توان تقریباً به هر شکل و اندازه ای در کارخانه ساخت مقاطع معمول این نوع شمع ها مربع دایره و چند ضلعی است. شمع های بتنی پیش ساخته معمولا با طول ۱۸ متر می سازند. در سر شمع های بتنی پیش ساخته برای جلوگیری از تخریب شمع در موقع کوبیده شدن کلاهک فلزی نصب می کنند.
شمع های چوبی :
شمع های چوبی از جمله پر مصرف ترین نوع شمع ها هستند. این شمع ها از تنه درختی با چوب سخت نظیر کاج و بلوط درست شده است و دو سر آنها را برای جلوگیری از خوردگی شن در موقع کوبیدن با کلاهک فلزی مسلح می سازند.
شمع های چوبی از جمله مقطع دایره ای را معمولاً بدون کندن پوست بکار می برند. تا نیروی اصطکاک حاصله بین سطح جانبی شمع و زمین به حداکثر مقدار ممکنه افزایش یافته و شمع قابلیت تحمل فشار زیادی داشته باشد. شمع های چوبی نسبت به شمعهای دیگر ارزانتر و از لحاظ برش و اتصال آسان تر و حمل و نقل و اجرای آنها نیز نسبتا راحت است. امروزه روش های مختلفی برای جلوگیری از پوسیدگی چوب در آب و یا در خشکی وجود دارد. که با استفاده از آنها را به میزان قابل توجهی از خطر پوسیدگی و حمله حشرات کاسته می شود.
شمع های مرکب :
در شمع های مرکب قسمت فوقانی و تحتانی شمع از دو مصالح مختلف ساخته می شوند. به عنوان مثال شمع های مرکب ممکن است از فولاد و بتن و یا چوب و بتن ساخته شوند. شمع های مختلط فولادی و بتن مرکب از قسمت تحتانی فولادی و قسمت فوقانی بتن درجا می باشند. این نوع شمع وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که طول شمع لازم برای تامین ظرفیت باربری از ظرفیت باربری بتن در جای ساده تجاوز کند. شمع های مختلط چوب و بتن دارای قسمت تحتانی چوبی می باشند. که به طور دائم در سفره آب زیرزمینی قرار دارد و قسمت فوقانی آنها از بتن است. در هر صورت ایجاد وصله در محل تلاقی دو مصالح مشکل بوده و به همین علت است که شمع های مختلط دارای کاربرد وسیعی نمی باشند.
بررسی شمع ها از منظر نحوه ی انتقال بار :
شمع های با باربری انتهایی :
شمعی است که قسمت عمده باربری آن توسط مقاومت مصالح فونداسیون که نوک شمع در روی آن قرار گرفته انجام می شود. از شمع های باربری نوک معمولاً در خاک هایی استفاده می شود. که در آن لایه خاک سفت در زیر لایه فوقانی نرم قرار گرفته است. در صورتی که لایه نرم فوقانی نشست هم نماید. شمع در معرض یک نیروی رو به پایین اضافی هم قرار می گیرد. که شمع باید برای تحمل این نیروها هم طراحی شده باشد.
شمع های اصطکاکی :
در مواقعی که زمین خوب در اعماق زیاد و دور از دسترس باشد ممکن است شمع ها مقاومت خود را از طریق نیروی اصطکاکی که بین سطوح جانبی آنها و زمین به وجود می آید کسب می کنند. این نوع شمع ها را شمع های اصطکاکی می نامند. از شمع های اصطکاکی اغلب در رسهای نرم که مقاومت انتهایی کم بوده و احتمال برش سوراخ کننده در نوک شمع وجود دارد استفاده می شود. شمعی که در برابر نیروهای روبه بالا یا برکنش مقاومت میکند هم جزو شمع های اصطکاکی محسوب می شود.
شمعهای با باربری نوک و جداره :
شمعی که بار را از طریق ترکیب مقاومت جدار و نوک انتقال می دهد در این رده قرار می گیرد.
شمع مایل :
شمعی که با زاویه مایل داخل خاک کوبیده می شود تا مقاومت بیشتری در برابر بارهای جانبی ایجاد نماید.
بررسی شمع ها از منظر نحوه اجرا :
اجرا شمع ها یا به داخل خاک کوبیده می شوند یا اینکه پس از حفر چاه در داخل آن به صورت درجا اجرا می شوند. شمع هایی که به داخل خاک رانده می شوند. بسته به میزان خاکی که به طرفین می رانند. به دو نوع جابجایی کم و جابجایی زیاد تقسیم می شوند. مثال هایی از شمع های کوبشی یا جابجایی کم مقاطع H و لوله های فولادی ته باز هستند. شمع های با جابجایی زیاد هم شمع های با مقاطع پر همانند شمع های چوبی یا بتنی پیش ساخته و لوله های فولادی با انتهای بسته هستند.
پایه های عمیق و کیسون ها :
فونداسیون از نوع پایه های عمیق (Pier) یک سیستم فونداسیون مشابه شمع های درجا است که از اعضاء ستون مانند بتن مسلح تشکیل شده است. قطر پایه های عمیق آنقدر هست که بتوان داخل آنها را بازرسی چشمی نمود. به پایه های عمیق اغلب محورهای حفاری شده شمع های درجا یا کسیون های حفاری شده هم میگویند. باید توجه داشت که پایه های عمیق و کیسون ها اندکی با هم متفاوت اند پایه های عمیق مشابه شمع های درجا بوده و اغلب دارای قطر بزرگی هستند و از بتن مسلح ساخته می شوند. اما کیسون ها همان پایه های عمیق با قطر بزرگ هستند. کیسون همچنین می تواند یک سازه آب بند زیرزمینی باشد. که عملیات ساختمانی در داخل آن انجام می گیرد.
کیسون ها را به سه دسته می توان تقسیم نمود :
- فونداسیون های صندوقه ای جعبه ای یا شناور ( روباز و ته بسته )
- پی صندوقه ای باز ( روباز و ته باز)
- پی صندوقه ای بادی ( رو بسته ته باز و پر شده با هوای متراکم جهت جلوگیری از ورود آب به داخل فضای داخلی )
در عمل از این نوع پی ها بیشتر برای سازه های دریایی استفاده می شود. این پی ها بصورت پیش ساخته می باشند. به نحوی که بتوان آنها را بصورت شناور به محل مورد نظر حمل و سپس آنرا تثبیت نمود. تثبیت صندوقه در محل با پر کردن آن از آب و یا مصالح وزین دیگر انجام می شود.
قالب ریزی فونداسیون ساختمان :
نکات قالب ریزی پی ساختمان :
بر اساس نشریه ی۵۵ چوب مورد مصرف در قالب باید صاف ، بدون هیچ و تاب ، سالم و بدون گره از نوع صمغ دار باشد. چنانچه ضخامت بدنه قالب ، روی نقشه ها مشخص نشده باشد. حداقل ضخامت برای قالب سطوح زیرین ۳ سانتیمتر برای قالب روی قالب سطوح قائم ۲ سانتی متر خواهد بود.
به منظور جلوگیری از تغییر شکل زیاد قالب تخته های قالب بندی باید حتی المقدور قدرت جذب رطوبت نداشته باشند. این مورد یا با رطوبت طبیعی تخته ها یا با کشیدن مواد رها ساز روی قالب تأمین می شود. جدار قالب باید به موادی آغشته شوند که بتن پس از گرفتن به آن نچسبد و هم قالب بندی به راحتی انجام شود. و هم سطح بتن پس از قالب برداری خراب نشود نوع این مواد بر حسب هوای محیط و سطح مورد نیاز برای بتن پس از قالب برداری متفاوت است.
در صورتی که آغشته کردن سطح قالب ها به مواد لازم در محل نصب و بسته شدن قالب صورت گیرد باید مطمئن شد که این مواد روی میلگردها و سایر نقاطی که پیوستگی بتن با آنها ضروری است نمانده باشد.
توجه مهم :
گرد و خاک ، خاک اره ، میخ های افتاده و سایر فضولاتی که ممکن است در قالب چوبی ریخته باشند باید قبل از شروع بتن ریزی برداشته شوند.
قالب بندی قسمت عمده ای از مخارج ساخت و اجرای اسکلت های بتنی و اجزای بتنی ساختمان را به خود اختصاص می دهد. هزینه مصالح ساخت و اجرای قالب های بتنی بستگی به شکل قالب و دشواری ساخت آن و نوع مصالح مصرفی دارد. در پاره ای از موارد ممکن است قالب بندی تا بیش از ۳۵ تا ۶۰ درصد هزینه یک عضو بتنی را به خود اختصاص دهد.
برای آنکه یک قالب از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد و هزینه های مصرفی برای ساخت آن به حداقل برسد ، باید نکات زیر توجه نمود ؛
- مخارج تهیه مصالح و ساخت قالب متناسب با نیازهای مورد مصرف آن باشد.
- مصالح مصرفی برای ساخت قالب با دقت کافی انتخاب و تهیه شود به نحوی که بین دفعات استفاده از قالب و تداوم فعالیتهای کارگاه از نظر اقتصادی تعادل برقرار باشد.
- انتخاب روش ساخت و مصالح مناسب ، و در صورت لزوم پوشش مناسب سطوح داخلی قالب ، به نحوی که امکان دست یابی به نتایج مورد نظر مستقیما میسر باشد. قابل ذکر است که ترمیم بتن و یا تغییر و اصلاح فرم مورد نظر طرح شده قبلی پس از گرفتن بتن و باز کردن قالب ها بسیار دشوار و حتی در صورتیکه امکان داشته باشد به مراتب از پیش بینی های لازم اولیه گران تر تمام می شود.
- روش مناسب و وسائل کافی برای حمل ، بلند کردن و سوار نمودن قالب ها در محل کار، انتخاب و پیش بینی شده باشد.
- توصیه می شود سطوح فوقانی با شیب بیشتر از ۲ قائم به ۳ افقی (۲:۳) قالب بندی شوند ، ارجح است که برای سطح فوقانی قطعه نیز قالب در نظر گرفته شود و در هر حال برای شیب های بیش از ۱:۱ ، تعبیه قالب سطح فوقانی اجباری است.
- قبل از جاگذاری آرماتورها باید تا حد امکان رویه قالب ها را نصب کرد و مواد رها ساز را روی قالب مالید.
توجه مهم :
- قطعات رویه قالب ها باید در کنار هم طوری قرار گیرند ( جذب و جفت شوند ) که مانع از هدر رفتن شیره بتن شوند.
- قالبها باید از هر نوع آلودگی ، ملات ها ، مواد خارجی و نظایر این ها عاری باشند. و قبل از هر بار مصرف با مواد رها ساز پوشانده شوند. این مواد را باید چنان بکار برد که بدون آلوده شدن آرماتورها ، روی سطوح قالب لایه ای یکنواخت و نازک به وجود آید.
- در مواردی که دسترسی به کف قالب ها دشوار یا غیر ممکن است. باید با تعبیه دریچه های بازدید و کف شوی های قالب امکان تمیز کردن قالب قبل از بتن ریزی فراهم گردد.
- در صورتی که کیفیت سطح تمام شده ، اهمیتی خاص داشته باشد ، نباید از قطعات صدمه دیده در مراحل قبلی استفاده کرد.
- هنگام برداشتن قالب سطوح زیرین قطعات بتن آرمه باید با رعایت بند ذیل پایه های به عنوان پایه های اطمینان در زیر سطح باقی گذاشت تا از بروز تغییر شکل های تابع زمان جلوگیری شود.
- پیش بینی پایه های اطمینان برای تیرهای با دهانه بزرگتر از ۵ متر ، تیر کنسول به طول بیشتر از ۲٫۵ متر ، دال های با دهانه بزرگتر از ۳ متر و دال های کنسول به طول بیشتر از ۱/۵ متر اجباری است. تعداد پایه های اطمینان باید طوری باشد که فاصله آنها به هر حال از ۳ متر تجاوز نکند.
تعاونی مسکن اسپرلوس بهترین راه برای خانه دار شدن شما با سرمایه های اندک >
زمان قالب برداری فونداسیون ساختمان :
- الف ) قالب باید موقعی برداشته شود. که بتن بتواند تنش های موثر را تحمل کند. و تغییر شکل آن از تغییر شکل های پیش بینی شده تجاوز نکند.
- ب ) پایه ها و قالب های باربر قبل از آنکه اعضاء و قطعات بتنی مقاومت کافی را برای تحمل وزن خود و بارهای وارد کسب کنند ، برچیده شوند.
- پ ) عملیات قالب برداری و برچیدن پایه ها باید گام به گام بدون اعمال نیرو و ضربه طوری صورت گیرد که اعضاء و قطعات بتنی تحت اثر بارهای ناگهانی قرار نگیرند بتن صدمه نبیند و ایمنی و قابلیت بهره برداری قطعات مخدوش نشود.
- ت ) در صورتی که قالب برداری قبل از پایان دوره مراقبت انجام پذیرد باید تدابیری برای مراقبت بتن پس ازقالب برداری اتخاذ کرد.
زمان برداشتن قالب در دماهای ۲۴ و بالاتر، ۱۶، ۸ و ۰ درجه به ترتیب برای انواع قالب ها در ذیل آمده است ؛
- برای قالب های قائم ۹ ، ۱۲، ۱۸ و ۳۰ ساعت
- برای قالب های زیرین (دال ها) به ترتیب سه ، چهار ، شش و ده شبانه روز
- برای پایه های اطمینان (دال ها) به ترتیب هفت ، ده ، پانزده و بیست و پنج شبانه روز
- برای قالب های زیرین (تیرها) به ترتیب هفت ، ده ، پانزده و بیست و پنج شبانه روز
- برای پایه های اطمینان (تیرها) به ترتیب ده ، چهارده ، بیست و یک و سی و شش شبانه روز
نکته :
انواع نشست پی ساختمان :
پدیده ی تحکیم و تورم خاک زیر فونداسیون ساختمان :
خاک زیر فونداسیون در تماس با آب معمولاً دچار یکی از دو پدیده ی تحکیم یا تورم خواهد شد. هنگامی که خاک اشباعی تحت بارگذاری قرار می گیرد. در ابتدا تمام بارگذاری توسط آب حفره ای تحمل می شود. اگر همزمان زهکشی انجام شود. به مرور زمان حجم خاک در اثر فشار وارده کاهش یافته و نشست می کند. به این پدیده تحکیم می گویند. پدیده ی تورم عکس پدیده ی تحکیم است. در این حالت خاک می تواند در اثر جذب آب حفره ای منفی افزایش و تغییر حجم دهد. که به این حالت تورم گفته می شود. تذکر این نکته ضروری است که میزان تغییر حجم بستگی به نفوذ پذیری خاک دارد.
انواع نشست خاک زیر پی ساختمان :
نشست خاک پی متناسب با مدت زمانی که بارگذاری بر روی آن انجام شده ، خشک یا تر بودن و اینکه درصد بیشتر آن شن و ماسه ( درشت دانه ) است و یا لای و رس ( ریز دانه ) به دو دسته تقسیم می شود ، که عبارت اند از :
- نشست تحکیم
- نشست الاستیک
نشست تحکیم به علت خروج آب منفذی از خاک اتفاق می افتد ، این نشست ، نشستی به نسبت خطرناک تر از نشست الاستیک است. در این نشست هنگامی که بار برداشته می شود ، خاک به حالت اول برنمی گردد. نشست تحکیم هم در خاک های درشت دانه و هم در خاک های ریزدانه اتفاق می افتد. این نشست خود به دو نشست دیگر تقسیم می شود که عبارت است از:
- تحکیم اولیه
- تحکیم ثانویه
نشست الاستیک که نام دیگر آن نشست آنی است به صورت کشسان رخ می دهد. در این نوع نشست درصد رطوبت خاک تغییری نمی کند. نشست آنی (الاستیک) فقط در خاک های درشت دانه رخ می دهد و خطر این نوع نشست کمتر از خطر نشست تحکیم است. در این نوع نشست هنگامی که بار برداشته شود. نشست از بین می رود و خاک به حالت اول بر می گردد. تذکر این نکته ضروری است که در خاک های درشت دانه هم نشست تحکیم و هم نشست آنی رخ می دهد. در حالی که در خاکهای ریزدانه فقط نشست تحکیم ایجاد می شود.
سطح آب زیرزمینی و پی ساختمان :
اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد. برای پی ریزی مناسب نیست. اگر سطح آب بالا باشد. مقاومت خاک یا تنش مؤثر خاک زیر فونداسیون ساختمان کاهش پیدا می کند. لذا می بایست سطح آب را پایین ببریم تا زمین برای پی ریزی مناسب شود. هنگامی که سطح آب زیرزمینی بالا باشد می بایست از فونداسیون گسترده حفره ای استفاده شود. همچنین اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد. باید از زهکشی یا چاهک شنی استفاده کرد. اگر در هنگام گودبرداری به مسیر قنات برخورد کردیم می بایست مسیر گودبرداری را با احداث یک کانال تغییر دهیم و نباید قنات را پر کنیم. زیرا ممکن است قنات در آینده فعال شده و فشار آب حفره ای آن بالا رفته و در نتیجه ظرفیت باربری پی را کاهش دهد.
اگر در هنگام گودبرداری به چاه فاضلاب برخورد کردیم چاه فاضلاب را با ملات شفته آهک پر می کنیم. استفاده سطح زمین از ملات ماسه سیمان که به علت خورندگی فاضلاب از بین می رود مناسب نیست. توجه به این نکته ضروری است. که اگر عرض فونداسیون برابر X باشد ، در این صورت اگر سطح آب پایین تر از عمقی برابر X باشد. مشکلی وجود ندارد. به طور مثال اگر فونداسیونی با عرض ۵ متر داشته باشیم اگر آب در عمقی پایین تر از ۵ متر در زیر x تراز آب زیرزمینی پی ساختمان باشد.
بر روی ظرفیت باربری پی تأثیر نمی گذارد. اما اگر غیر از این باشد. بر روی ظرفیت تأثیر می گذارد. Xنمای مجاز آب زیرزمینی بر طبق شکل بالا اگر سطح آب پایین تر از خط تراز باشد. تأثیری بر ظرفیت باربری پی ندارد. اما اگر در بالای خط تراز قرار بگیرد. ظرفیت باربری پی را کاهش می دهد.
پیرامون گودبرداری و سازه نگهبان ساختمان بیشتر بدانید >
پدیده ی روانگرایی فونداسیون ساختمان و کنترل آن :
هنگام زلزله اگر خاک ماسه ای سست و اشباع یا سیلت سست و اشباع یا ماسه سیلتی سست و اشباع باشد. پدیده ی رونگرایی رخ می دهد. هنگامی که موارد ذیل به طور همزمان موجود باشد. در این صورت پدیده ی روانگرایی ( یا آبگونگی یا غلیان یا جوشش یا زیرشویی ) رخ می دهد ؛
- وقوع پدیده ی زلزله
- خاک غوطه ور در آب زیرزمینی
- ماسه سست یا سیلت سست
در هنگام زلزله فشار آب حفره ای بین دانه ها زیاد می گردد ، در نتیجه فاصله ی بین دانه های خاک زیاد می شود. به عبارت دیگر اتصال دانه های خاک از بین می رود. و سرانجام آنقدر فشار آب حفرهای زیاد می شود. که تنش مؤثر خاک به صفر میل کند. هنگامی که تنش مؤثر خاک صفر شد. پدیده ی روانگرایی رخ می دهد. در نتیجه آب به هر جا رود ، دانه های خاک هم با آب به همان جا حرکت می کنند. در اصل در این حالت خاک همانند آب شده روان می شود و مانند مایع همراه آب می جوشد و از یکجا بیرون می زند و در نتیجه ناگهان نشستی که عمدتاً غیر یکنواخت است رخ میدهد.
البته سطح آب زیرزمینی جهت ایجاد خاک اشباع بسیار مهم است. اگر سطح آب زیرزمینی پایین تر از ۱۵ متر از کف باشد ، پدیده ی روانگرایی رخ نمی دهد. حتی اگر خاک سطح ماسه سیلتی شل باشد. یا مثلاً اگر در محلی که سطح آب بالاست زلزله رخ دهد. اگر خاک محل خاک چسبنده و ریز دانه باشد باز هم پدیده روانگرایی رخ نمی دهد.
پیرامون آزمایش خاک برای احداث ساختمان بیشتر بدانید >
برای کنترل روانگرایی می بایست از راهکارهای زیر استفاده کرد ؛
- نصب سیستم زهکش یا ستون های شنی و ماسه ای به صورت چاهک زهکشی
- تزریق سیمان به لایه های سست قبل از اجرای پروژه
- اجرای ریز شمع یا میکروپایل
- متراکم کردن خاک با ویبره و غلتک
عمق مجاز یخبندان جهت اجرای پی ساختمان :
معمولاً خاک محل در فصل سرد تا عمق مشخصی یخ می زند. یخ زدن و ذوب شدن یخ باعث سست شدن خاک می شود. به غیر از این یخ زدن سبب ترک خوردن پی می شود. بنابراین می بایست پی را طوری زیر خاک قرار که حداقل سطح بالایی آن از عمق معمول یخبندان پایین تر باشد. برای مناطق گرمسیر عمق پی کنی اهمیت چندانی ندارد. حداکثر عمق یخبندان در سردترین مناطق در بدترین شرایط سرما و در مناطق سردسیر ایران بیشتر از دو متر نمی شود.
اما مقررات ملی ساختمان تقسیم بندی زیر را برای عمق مجاز یخبندان ارائه کرده است :
۱- در مناطق سردسیر و معتدل ۷۰ الی ۸۵ سانتی متر
-۲ در مناطق گرمسیر ۳۰ الی ۴۵ سانتی متر
نکات مهم در مورد اجرای فونداسیون ساختمان :
احداث پی ساختمان در دامنه بالا یا پایین شیب :
براساس بند ۶-۲-۲ استاندارد ۲۸۰۰برای احداث شالوده ساختمان در دامنه بالا یا پایین شیب هر گونه خاک برداری و یا خاک ریزی بر روی آن باید همراه تحلیل و بررسی پایداری شیب و در صورت نیاز تمهیدات لازم برای تأمین پایدار سازی کلی شیب باشد. در صورت احداث بنا در بالا یا روی شیب ظرفیت باربری پی و پایداری موضعی و کلی شیب باید تأمین گردد.
ساخت شالوده شیبدار و شالوده ساختمان در یک تراز :
بر اساس بند ۸-۵-۵-۵ مبحث هشتم مقررات ملی ( ویرایش سال۹۲ ) ؛
- الف) شالوده ها باید در یک تراز ساخته شوند. و هرگاه احداث شالوده به هر دلیل در یک تراز ممکن نباشد. هر بخشی از شالوده باید به صورت افقی در یک تراز قرار گیرد.
- ب) ساخت شالوده شیبدار به هیچ وجه مجاز نیست. در زمین های شیبدار چنانچه ساخت شالوده ساختمان در یک تراز ممکن نباشد باید از شالوده های پلکانی استفاده شود. به طوری که این شالوده ها در جهت افقی حداقل ۶۰۰ میلیمتر هم پوشانی داشته و ارتفاع هر پله نباید بیش از ۳۰۰ میلیمتر باشد.
- پ) برای دیوارهای باربر عرض شالوده نواری باید حداقل ۱/۵ برابر عرض کرسی چینی و عمق آن حداقل ۵۰۰ میلی متر باشد.
- ت) شالوده دیوارها باید با استفاده از بتن یا حداقل شفته آهکی با عیار ۳۵۰ کیلوگرم آهک در متر مکعب شفته و یا سنگ لاشه با یکی از ملات های گل آهک ماسه سیمان آهک (با تارد) و یا ماسه سیمان ساخته شود.
- ث) در مناطق سردسیر و دارای یخبندان تراز روی شالوده حداقل ۴۰۰میلیمتر زیر سطح زمین قرار گیرد.
ساخت فونداسیون شیبدار و پی ساختمان در یک تراز :
بر اساس بند -۸-۵-۵-۲-۱- مبحث هشتم مقررات ملی ( ویرایش سال ۹۸ ) ؛
الف) شالوده ها باید در یک تراز ساخته شوند و هرگاه احداث فونداسیون به هر دلیل در یک تراز ممکن نباشد. هر بخشی از شالوده باید به صورت افقی در یک تراز قرار گیرد.
ب) ساخت شالوده شیبدار به هیچ وجه مجاز نیست. در زمین های شیبدار چنانچه ساخت شالوده ساختمان در یک تراز ممکن نباشد. باید از شالوده های پلکانی استفاده شود. به طوری که قسمت های مختلف شالوده در جهت افقی حداقل ۶۰ سانتی متر همپوشانی داشته و ارتفاع هر پله نباید بیش از ۳۰ سانتی متر باشد.
پ) برای اجرای فونداسیون ساختمان ، پی کنی باید تا رسیدن به لایه خاک مقاوم انجام شود. همچنین عمق پی کنی نباید از ۸۰۰ میلیمتر کمتر باشد.
ت) عمق پی کنی نباید از ۵۰۰ میلیمتر کمتر باشد. همچنین عرض شالوده نباید از یک و نیم برابر عرض کرسی چینی یا عرض دیوار ( در صورت عدم وجود کرسی چینی ) کمتر باشد.
ث) در زمین های سنگی که پی کنی بدون استفاده از دستگاه های ضرب های دشوار می باشد. اجرای شالوده ساختمان الزامی نیست.
ج) شالوده ساختمان باید به یکی از روشهای زیر اجرا شود ؛
- شفته آهکی با عیار حداقل ۳۵۰ کیلوگرم آهک در متر مکعب
- سنگ لاشه غوطه ای در بتن با عیار ۲۵۰ کیلوگرم سیمان در متر مکعب
- سنگ کاری با ملات ماسه سیمان یا باتارد
- بتن با عیار ۲۵۰ کیلوگرم سیمان در متر مكعب
ح) اجرای شالوده به صورت خشکه چینی با سنگ مجاز نمی باشد.
نکته :
براساس بند ۷-۲-۵ استاندارد ۲۸۰۰ فونداسیون ساختمان باید حتی المقدور بر روی یک سطح افقی ساخته شود. و در مواردی که به علت شیب زمین و یا علل دیگر احداث همه آنها بر یک تراز میسر نباشد. باید هر قسمت از آنها بر روی یک سطح افقی قرار داده شود.
1- زمین مناسب برای اجرای فونداسیون ساختمان :
به زمینی که با توجه به بار سازه موجود ، از نظر باربری قابل قبول بوده و نشست پذیری آن کم باشد ، زمین مناسب می گویند.
2-اهمیت ساختمان برای اجرای پی ساختمان :
بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ اهمیت ساختمان به نوع کاربری و میزان آسیب رسانی ناشی از خرابی آن بستگی دارد بر این اساس ساختمان ها به چهار دسته طبقه بندی می شوند ؛
الف) ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد :
که ساختمان های گروه ۱ نیز خوانده می شوند. این نوع ساختمان ها خود شامل ؛
- ساختمان های ضروری
- ساختمان های خطرزا می باشند
ساختمان های ضروری :
این ساختمان ها ، شامل ساختمان هایی هستند که قابل استفاده بودن آنها پس از وقوع زلزله اهمیت خاص دارد و ایجاد وقفه به هر دلیل از بهره برداری آنها باعث افزایش تلفات و خسارات می شود. به عنوان مثال از این دسته ساختمان ها می توان به بیمارستان ها درمانگاه ها مراکز آتش نشانی مراکز و تأسیسات آب رسانی نیروگاه ها و تأسیسات برق رسانی برجهای مراقبت فرودگاه ها مراکز مخابرات تأسیسات نظامی و انتظامی و امثال آن اشاره کرد.
ب) ساختمان های با اهمیت زیاد :
که به ساختمان های گروه ۲ نیز معروف می باشند. این دسته از ساختمان ها خود شامل سه زیر گروه می شوند که عبارتند از ؛
- ساختمان هایی که آسیب آن موجب تلفات زیاد می شود از جمله مسجد ، مدرسه ، استادیوم ، سینما و یا هر فضای سرپوشیده دیگری که محل تجمع بیش از ۳۰۰ نفر باشد.
- ساختمان هایی که آسیب آن موجب از بین رفتن ثروت ملی می شود. مانند موزه ها کتابخانه ها و یا هر مرکزی که در آن اسناد و مدارک ملی و یا آثار پر ارزش دیگری نگهداری می شود.
- ساختمان هایی که آسیب آن سبب آلودگی محیط زیست و یا آتش سوزی وسیع می گردد. مانند پالایشگاه ها ، انبارهای سوخت و مراکز گازرسانی
ج) ساختمان های با اهمیت متوسط :
که به ساختمان های گروه ۳ نیز معروف می باشند. این گروه از ساختمان ها شامل ساختمان های مسکونی و اداری و تجاری ، هتل ها پارکینگ های چند طبقه ، انبارها ، کارگاه ها ، ساختمان های صنعتی و امثال آن می باشد.
د) ساختمانهای با اهمیت کم :
یا ساختمانهای گروه ۴ که خود به دو دسته تقسیم می شوند ؛
- ساختمان هایی که در صورت آسیب و خرابی خسارت نسبتاً کمی حادث شده و احتمال بروز تلفات جانی و انسانی در آن بسیار کم است. مانند انبارهای کشاورزی و سالن های مرغداری و امثال آن
- ساختمان های موقتی که مدت زمان بهره برداری از آنها از ۲ سال کمتر باشد.
نشست مجاز فونداسیون ساختمان :
مقادیر مجاز اولیه برای نشست یکنواخت و غیر یکنواخت شالوده ساختمان در جدول زیر و مقادیر مجاز اولیه برای چرخش در جدول پایین تر ارائه شده است.
جدول مقادیر اولیه نشست مجاز شالوده ساختمان تحت بار استاتیکی ؛
جدول مقادیر مجاز چرخش شالوده ساختمان ؛
- الف) پرهیز از ظاهر نگران کننده شالوده ساختمان
- ب) تأمین عملکرد مناسب سازه
- پ) تأمین پایداری سازه مورد نظر و سازه های مجاور
پی بتن آرمه چه الزاماتی دارد ؟
به استناد مبحث هشتم مقررات ملی ( ویرایش ۱۳۹۲ ) ؛
در صورتی که از پی بتن آرمه استفاده شود. رعایت موارد زیر الزامی است ؛
- مقاومت بتن مورد استفاده در شالوده ساختمان باید حداقل ۲۰ مگاپاسکال باشد.
- مقاومت میلگرد مورد استفاده در شالوده ساختمان باید حداقل ۲۴۰ مگاپاسکال باشد.
- فولاد عرضی باید به میزان فولاد خمشی در نظر گرفته شود.
- بتن مگر زیر پی ساختمان با ضخامت ۱۰۰ میلی متر بیشتر از عرض فونداسیون ساختمان و حداقل ضخامت ۵۰ تا ۱۰۰ میلی متر باشد.
جدول حداقل قطر میلگردهای خمشی شالوده ساختمان در هر سفره ؛
به استناد مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان ( ویرایش ۱۳۹۸ ) ؛ در صورتیکه از پی بتن آرمه استفاده شود. رعایت موارد زیر الزامی است ؛
- الف) مقاومت فشاری مشخصه بتن مورد استفاده در شالوده حداقل ۲۰ مگاپاسکال می باشد.
- ب) مقاومت کششی میلگرد مورد استفاده در شالوده حداقل ۲۴۰ مگاپاسکال می باشد.
- پ) در زیر شالوده ساختمان بتن تسطیح به عرض حداقل ۱۰۰ میلی متر بیشتر از عرض شالوده ساختمان و ضخامت حداقل ۵۰ فاصله بین میلی متر اجرا گردد.
- ت) عرض شالوده ساختمان نباید از ۱/۵ برابر عرض دیوار و یا ۶۰۰ میلی متر هر کدام بیشتراست ، کمتر باشد. همچنین عمق پی ساختمان نباید از ۵۰۰ میلیمتر کمتر در نظر گرفته شود.
- ث) میلگرد عرضی پی ساختمان بر مبنای میزان میلگرد خمشی مورد نیاز یک فونداسیون نواری بتنی جهت انتقال نیروی محوری دیوار محاسبه شده و نباید از مقادیر مندرج در جدول زیر کمتر در نظر گرفته شود. همچنین میلگردهای عرضی نباید از ۳۰۰ میلیمتر بیشتر باشد.
- ج) میلگرد طولی فونداسیون ساختمان بر مبنای میزان میلگرد حرارتی مورد نیاز یک پی نواری بتنی در نظر گرفته می شود. برای این منظور می توان از میلگردهای به قطر ۱۲ میلی متر با با حداکثر فاصله ۳۰۰میلی متر استفاده نمود.
- چ) در مناطق سردسیر و دارای یخبندان تراز روی پی حداقل ۴۰۰ میلی متر زیر سطح زمین قرار گیرد.