فونداسیون یا شالوده در پایین‌ترین قسمت ساختمان قرار دارد و با توجه به اینکه بار ساختمان از طریق آن به زمین منتقل میشود، استحکام فونداسیون، نقش مهمی در ایستایی و استحکام کل سازه دارد. به منظور ساخت کلیه ساختمان‌ها، رعایت مقررات ملی و ضوابط پی در ساخت و اجرای فونداسیون الزامی است. با توجه به اینکه شما از چه نوع فونداسیونی برای سازه خود استفاده خواهید کرد؛ عملکردهای لازم بررسی و انجام خواهد شد. این عملکردها و تدابیر، اتخاذ می‌شوند تا تعادل لازم، بین بارهای ساختمان بر روی زمین برقرار شود. به همین دلیل شما باید روش اجرایی تمام فونداسیون‌ها را به خوبی بشناسید. برای پیاده‌سازی هر بخش از سازه (چه در فونداسیون و چه در بخش‌های بعدی) شما باید مصالح درست را انتخاب کنید. برای مثال باید انواع میلگرد را بشناسید و پس از بررسی محل ساخت و ساز، انتخاب درست را انجام دهید.
پیِ ساختمان به مجموعه بخش‌هایی از سازه که وظیفه انتقال بار از ساختمان به زمین را دارد گفته میشود. در ادامه به بررسی پی و فونداسیون و انواع آن و نحوه اجرا از جمله میلگردگذاری فونداسیون خواهیم پرداخت. به طور کلی وظیفه یک شالوده (پی) آن است که وزن ساختمان را به گونه‌ای به زمین انتقال دهد که:
- از نشست بی‌جا و زیاد ساختمان جلوگیری شود.
- در صورت نشست این میزان یکسان باشد و هر بخش به شکل مختلف درگیر نشست نشود.
- باری که از سمت ساختمان به زیر سازه وارد میشود باعث بوجود آوردن شکستی در قسمت زیر ساختمان نشود.
- شالوده ساختمان، باید زمانی که نیرو جانبی به سازه وارد میشود از واژگون شدن سازه جلوگیری کند
در سازه ساختمان مجموعه‌ای از اعضا، جهت تحمل و انتقال نیروهای فشاری و کششی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله این اعضا می‌توان به تیر، ستون، شالوده و سقف اشاره نمود. در اشکال زیر این اعضا را مشاهده می‌کنید. همانطور که میدانید قیمت مصالح فولادی، مانند قیمت تیرآهن و میلگرد بسیار افزایش داشته! از این رو انتخاب فونداسیون مناسب برای بهبود سازه و جلوگیری از اتلاف مصالح ساختمانی ضروری است.
انواع فونداسیون در ساخت سوله
ابعاد فونداسیون چگونه تعیین می‌گردد؟! این ابعاد براساس مقدار بار وارده، مقاومت بستر خاک و جنس مصالح تشکیل دهنده فونداسیون مشخص میشود به طوری که ابعاد فونداسیون با مورد نخست، رابطه مستقیم و با مورد دوم نسبت معکوس دارد. به این معنا که هرچه بار وارده بیشتر باشد، فونداسیون دارای ابعاد بزرگ‌تری بوده و هرچه مقاومت بستر خاک بیشتر باشد، شالوده ابعاد کمتری را خواهد یافت.
پایین‌ترین بخش سازه که وظیفه انتقال بارهای مرده یا زنده سازه به خاک را دارد، شالوده یا فونداسیون ساختمان می‌گویند.
عمده‌ترین بارهای وارده بر سازه ساختمان عبارتند از:
- بارهای ناشی از وزن سازه (بارهای مرده)
- بارهای ناشی از اجزای متحرک (بار زنده)
- بارهای زلزله، باد (بارهای جانبی)
همان طور که در بالا گفتیم فونداسیون سوله انواع مختلفی دارد، که در زیر به آن اشاره می شود.
- پی منفرد با شناژ: زمانی از این نوع فونداسیون استفاده می شود که سازه دارای بارگذاری متمرکز باشد و بیشترین فشار وارده، روی پایه ستون ها است. در واقع فونداسیون های منفرد، بار یک ستون منفرد را تحمل می کنند.
2-پی منفرد یکی از انواع فونداسیون سوله
- فونداسیون گسترده: این نوع از فونداسیون سوله، برای سوله‌هایی استفاده می شود که وزن آنها به صورت همگن در سطح توزیع شده است و تمرکز بار نقطه ای در استراکچر فلزی وجود ندارد.
- فونداسیون نواری: در این نوع فونداسیون، یک نوار که از بتن مسلح با عرض مشخص تشکیل شده است، در دور تا دور سطح زیر سوله اجرا می شود، تا بتواند فشار وارده را مدیریت کند.
3-مراحل اجرای فونداسیون در ساخت سوله
برای ساخت فونداسیون سوله، باید مرحله به مرحله و با دقت پیش رفت تا به نتیجه درست و دلخواه در ساخت سوله خود برسید. در زیر مراحل اجرای فونداسیون سوله توضیح داده شده است.
- آزمایش خاک: اولین مرحله برای اجرای فونداسیون، آزمایش خاک است، زیرا جنس خاک هر منطقه با منطقه دیگر متفاوت میباشد. در این مرحله میزان سفتی زمین بررسی می شود تا میزان تحمل پذیری آن نسبت به وزن سوله مشخص گردد و اگر مقاومت زمین، بالای یک کیلوگرم در هر متر مربع باشد، آن زمین برای ساخت سوله مناسب است.
- تعیین وزن سوله: برای مشخص کردن فرم فونداسیون به وزن سوله احتیاج داریم. بنابراین برای ساخت فونداسیون باید وزن آن نسبت به کاربرد سوله و طراحی آن،از یک شرکت سوله سازی پرسیم.
- تهیه نقشه فونداسیون سوله: این نقشه که شامل دو قسمت نقشه پایه و نقشه کلی می باشد، بر اساس ابعاد سوله مشخص می گردد. در تهیه نقشه باید دقت زیادی به خرج دهید و به خاطر کاهش قیمت فونداسیون، تغییرات خودسرانه ای را انجام ندهید، زیرا همانطور که گفته شد فونداسیون بخش بسیار مهم در ساخت سوله می باشد.
- حذف عوامل مزاحم: در این مرحله باید درختان، گیاهان و ریشه های آنها، سنگ ، کلوخ و موارد دیگر را جمع آوری کرد تا برای اجرای فونداسیون سوله مزاحمت ایجاد نکنند.
- تعیین موقعیت اجرای فونداسیون: این مرحله که با کمک گرفتن از دوربین تئودولیت، ریسمان، متر، گونیا و… انجام می شود، توجیه نقشه نیز نام دارد و در آن شمال نقشه را با شمال جغرافیایی منطبق می کنند و سپس محورهای طولی و عرضی را مشخص میکنند.
- تسطیح زمین: به این معنا که باید زمینی را که سوله قرار است در آن بنا شود، مسطح باشد. این مرحله برای تراز شدن سوله انجام می شود و در آن، خاک زمین را سفت می کنند و شیب های آن را نیز می گیرند.
- خاکبرداری: مرحله خاک برداری را با به دست آوردن یک سری از اطلاعات اولیه، مانند عمق یخبندان، مقاومت فشاری خاک، آب زیرزمینی و…. انجام می شود تا احتمال ریزش، در آن به حداقل برسد.
- زیرسازی فونداسیون: زمانی که در حال اجرای فونداسیون سوله هستید؛ ممکن است به چاه های بلا استفاده و قنات های خالی برخورد کنید، در این صورت باید از پی مرکب یا تخت استفاده کنید و یا می توانید روی قنات از دال بتن استفاده کنید. برای متراکم کردن خاک ابتدا باید خاک را خیس کرد، سپس با غلتک روی آن کوبید.
- بتن مگر یا بتن نظافت: حال نوبت به اجرای بتن مگر یا بتن نظافت، در اجرای فونداسیون رسیده است. بتن مگر بتنی است که عیار سیمان آن کم میباشد. در این مرحله قبل از بتن ریزی اصلی، بتن مگر، به ضخامت ۱۰ الی ۱۵ سانتی متر با عیار ۱۵۰ کیلوگرم سیمان در متر مکعب در محل مورد نظر ریخته می شود.
- قالب بندی فونداسیون سوله: برای اجرای قالب بندی، معمولا از تخته هایی با ضخامت ۳ سانتی متر استفاده می شود. از دیگر ابزار قالب بندی می توان به ورق های فلزی، قالب آجری و یا حتی ورق های پلاستیکی اشاره کرد.
4-قالب بندی فونداسیون سوله
- سنگ زیر پی: به منظور افزایش تراز بودن فونداسیون در ساخت سوله، از سنگ معدنی شکسته به همراه سنگ ماسه شویی، برای زیر آن استفاده می کنند.
- بولت گذاری فونداسیون سوله: برای اینکه ستون روی فونداسیون قرار گیرد، از پیچ و مهره استفاده میشود. این پیچ ها بلند و ضخیم هستند. زمانی که می‌خواهند این بولت ها، دقیق سرجایشان قرار گیرند، از شابلون استفاده میکنند. و بعد از قرار گیری بولت ها بتن ریزی انجام میشود.
5-علت ترکیب فولاد و بتن در فونداسیون سوله
همانطور که میدانید فولاد و بتن دارای خواص منحصر به فرد و شگفت انگیز زیادی هستند. زمانی که این دو با هم ترکیب شوند، خواص زیادی را برای سازه فلزی به ارمغان می آورند و هر کدام از آنها کاستی ماده دیگر را جبران می کند.
انواع قالب بندی
با توجه به مصالحی که در سازه استفاده میشود، انواع قالب بندی عبارتند از:
- قالب‌بندی چوبی: این نوع قالب برای قطعات بزرگ‌تر استفاده می‌شوند.
- قالب‌بندی فلزی: این نوع قالب بسیار مستحکم است و استفاده‌های زیادی دارد.
- قالب‌بندی آجری: قالب‌های آجری یکی از اقتصادی‌ترین و سریع‌ترین قالب‌ها برای پیاده‌سازی هستند.
فونداسیون مرکب: هنگامی که دو ستون در فاصله کم از یکدیگر قرار دارند از پی مرکب استفاده میشود. ابعاد این فونداسیون باید به گونه‌ای انتخاب شود که بار حاصل از مرکز، با فشار یکنواخت توزیع شود. زمانی از پی ذوزنقه‌ای استفاده می‌گردد که اختلاف بارهای دو ستون زیاد باشد و محدودیت‌هایی برای طول پی وجود داشته باشد.
فونداسیون تسمه‌ای – پی طره‌ای: استفاده از این نوع پی هنگامی که فاصله ستون‌ها زیاد باشد یا بار ستون برون محوری بر پی وارد میشود، مرسوم است. وظیفه تیر تسمه‌ای مقاومت در برابر واژگونی است. زمانی که فاصله ستون ها زیاد باشد، استفاده از این نوع پی، باصرفه‌تر است. تیر تسمه‌ای بین دو پی نباید در تماس با خاک باشد.
فونداسیون نواری: این نوع پی در زیر دیوار یا یک ردیف ستون قرار می‌گیرد. پی‌نواری در سطوح شیب‌دار در صورت لزوم پله‌ای اجرا می گردد. در پی نواری که زیر دیوار قرار دارد، باید عمق پی، حداقل برابر مقدار پیش آویز باشد.
فونداسیون های نیمه عمیق: پی نیمه عمیق حد فاصل شالوده و پی‌های شمعی را تشکیل می‌دهد.
فونداسیون های چاهی: در مواردی که زمین سست باشد با حفر چاهک تا رسیدن به زمین سفت استفاده میشود.
فونداسیون های شناور: نوعی فونداسیون که در آن وزن خاک گودبرداری شده با وزن ساختمانی که قرار است ساخته شود برابر است. زمانی از این فونداسیون استفاده می‌گردد که خاک نرم بوده و احتمال نشست آن بالا باشد. عمق مناسب خاک بیش از 50 متر باشد و شمع زدن امکان پذیر نباشد.
اجرای شمع در پی ساختمان: یک ستون قرار گرفته در عمق زیاد زمین است که بارهای وارد شده از طرف سازه را تحمل و به لایه‌های مقاوم منتقل می‌کند.
فاصله شمع ها: کمترین فاصله مرکز به مرکز شمع‌ها، برای شمع‌هایی با تکیه گاه انتهایی، دو برابر کمترین عرض شمع‌ها، برای شمع‌های اصطکاکی قطر شمع ها
ظرفیت بارپذیری شمع‌ها: در یک پروژه شمع اصطکاکی، ظرفیت بارپذیری از مجموع شمع‌ها کمتر خواهد بود. کاهش ظرفیت، یک سوم محاسبه میشود. از طرفی ظرفیت بارپذیری شمع تکیه‌گاهی با ظرفیت تمام شمع‌ها برابر است.