انواع فونداسیون های شمعی و کاربرد آنها در ساختمان سازی

فونداسیون‌ها را می‌توان به دو گروه سطحی و عمیق تقسیم کرد. فونداسیون‌های سطحی معمولاً در جایی ‌هایی استفاده می‌شوند که بار وارده از سوی سازه کمتر از بارپذیری خاک ‌های سطحی باشد. در موقعیت‌ هایی که بارپذیری خاک‌ های سطحی کمتر از بار وارده باشد، استفاده از فونداسیون‌های عمیق ضروری است؛ به همین علت، پی‌ ها را در لایه‌های عمیق ‌تری که بارپذیری بالاتری دارند قرار می‌دهند.

کاربرد فونداسیون شمعی

اصولاً، از فونداسیون‌های شمعی برای انتقال بار روسازه‌ها از لایه‌ های ضعیف، تراکم ‌پذیر یا آبی به خاک یا سنگ قوی، فشرده و سفت ‌تری که تراکم‌ پذیری کم ‌تری دارد و در لایه‌ های عمیق‌ تر است استفاده می‌شود. این کار موجب افزایش اندازه موثر فونداسیون و بالا رفتن مقاومت در برابر فشارهای افقی می‌شود. معمولاً از این پی‌ها برای تحمل  انواع بارها بر ساختمان ها  و در شرایطی که خاک برای جلوگیری از نشست بیش از حد مناسب نیست استفاده می‌شود. از آن ‌جایی که پی‌ های شمعی بار زیادی را تحمل می‌کنند، باید با دقت طراحی شوند.

یک مهندس خوب باید خاکی که پی ‌ها در آن قرار می‌گیرند را مطالعه کند تا مطمئن شود که بار وارده از بار پذیری خاک بیش‌تر نیست. هر پی، عمق نفوذی در خاک اطراف خود دارد. باید توجه داشت که پی‌ها به اندازه کافی از یکدیگر فاصله داشته باشند تا بار وارده به طور یکنواخت در کل خاک نگه ‌دارنده تقسیم شود و فقط در چند ناحیه خاص متمرکز نشود. موارد زیر شرایطی هستند که در آن‌ها استفاده از فونداسیون‌های شمعی ممکن است:

• هنگامی که سطح آب‌ های زیرزمینی بالاست

• روسازه فشار زیاد و غیر یکنواختی وارد می‌کند

• دیگر فونداسیون‌ها گران‌ تر هستند یا استفاده از آن‌ ها امکان پذیر نیست

• هنگامی که خاک در لایه ‌های اولیه خود تراکم پذیر باشد

• در مواقعی که به علت مجاورت با بستر رودخانه ، ساحل و غیره، احتمال آبشستگی وجود دارد

• هنگامی که کانال یا سیستم‌های زهکشی عمیقی در نزدیکی سازه وجود دارد

• زمانی که به علت شرایط نامناسب خاک، خاک‌ برداری تا عمق مورد نظر امکان پذیر نباشد

• زمانی که به دلیل تراوش‌ شدید جریان ‌های ورودی، خشک نگه داشتن ترانشه فونداسیون ‌ها - با پمپاژ یا هر روش دیگری امکان‌ پذیر نباشد

دسته ‌بندی پی ‌های شمعی

هدف از نصب این پی‌ها انتقال و توزیع بار سازه از ماده یا لایه‌ای با ظرفیت بارپذیری، لغزشی یا بالا آمدگی ناکافی به لایه محکم ‌تری است که می ‌تواند بدون جابجایی مضری، بار وارده را تحمل کند. برای کاربرد، انواع خاک و الزامات ساختاری مختلف ، پی ‌های مختلفی وجود دارد. شمع‌ها به دو روش می ‌توان تقسیم ‌بندی کرد؛ بدین گونه که بر اساس عملکرد طرح اصلی به اتکایی ، اصطکاکی و مرکب تقسیم شده و بر اساس روش ساخت به جابجایی (کوبشی) یا جایگزینی (درجا) طبقه ‌بندی شوند.

شمع های اتکایی:

در شمع‌های اتکایی، انتهای پایینی شمع در لایه‌ای از خاک یا سنگ قرار می‌گیرد که مقاومت بالایی داشته باشد. بار سازه از طریق شمع به لایه قوی منتقل می شود. به عبارت دیگر، این شمع‌ها عملکردی مانند ستون‌ها دارند. نکته کلیدی این است که انتهای پایینی شمع باید روی سطحی قرار گیرد که محل تلاقی لایه‌های ضعیف و قوی است. بنابراین، بار از لایه ضعیف عبور کرده و در امنیت به لایه قوی منتقل می‌شود.

شمع‌های اصطکاکی:

شمع‌های اصطکاکی اصول متفاوتی دارند. آن ‌ها بار سازه را توسط نیروی اصطکاک طول شمع به خاک منتقل می‌کنند. به عبارت دیگر، عملکرد تمام سطح استوانه ‌ای شکل این شمع انتقال نیرو به خاک است. برای درک این مسئله، فرض کنید که میله فلزی جامدی به قطر مثلاً 4 میلی ‌متر را در وانی پر از بستنی یخ زده هل می ‌دهید. هنگامی که آن را به داخل هل دادید، آنقدر قوی است که بتواند مقداری بار را تحمل کند.

هر چه عمق جاسازی در بستنی بیش ‌تر باشد، میله می‌تواند بار بیش ‌تری را تحمل کند. این مثال بسیار شبیه به طرز کار شمع‌های اصطکاکی است. مقدار باری که این شمع‌ ها می‌توانند تحمل کنند با طول‌ شان رابطه مستقیم دارد. فونداسیون‌‌های شمعی همان پی‌ های عمیق هستند. آن‌ها از عناصر بلند، باریک و ستونی تشکیل می‌شوند که معمولاً از جنس فولاد،  انواع بتن  مسلح و گاهی چوب هستند. هنگامی که عمق فونداسیون بیش از سه برابر وسعتش باشد، به عنوان «شمعی» توصیف می‌شود. هر شمع اساساً استوانه‌ ای بلند از جنس یک ماده قوی است که به عنوان تکیه‌ گاهی ثابت برای سازه‌هایی که بر رویش قرار می‌گیرند، درون زمین قرار می‌گیرد.

 در این مقاله در مورد کاربرد انواع پلیمر و تاثیر آن در مقاوم سازی ساختمان ها بیشتر می خوانید:

کاربرد پلیمرهای تقویت شده در مقاوم سازی سازه ها

طبقه‌ بندی پی‌ های شمعی بر اساس اثر خاک

شمع ‌های کوبشی:

شمع‌های کوبشی - یا شمع ‌های جابجایی - شکل رایجی از فونداسیون ساختمان هستند که برای نگه‌ داشتن در هنگام  طراحی برای سازه‌ها پیش ساخته  پیش بینی می کنند و با انتقال بارشان به لایه‌ های خاک یا سنگی استفاده می‌شوند که بارپذیری کافی و ویژگی ‌های نشست مناسبی داشته باشند. معمولاً این شمع‌ ها برای نگه‌ داشتن ساختمان ، مخزن ، برج ، دیوار و پل کاربرد دارند و می‌توانند به‌ صرفه ‌ترین راه حل فونداسیون عمیق باشند.

همچنین می ‌توان از آن‌ها در جاهایی مانند خاک ریز،  انواع دیوار حائل  ، دیوار ساحلی، لنگرگاه و سد نیز استفاده کرد.

انواع قالب های فلزی بتن در قالب سازی قادری :

قالب فلزی ستون گرد

قالب فلزی بتن کنج

شمع‌های درجا:

شمع‌های درجا - یا شمع‌های جایگزین شکل رایجی از فونداسیون ساختمان هستند که برای نگه‌ داشتن سازه ‌ها و انتقال بارشان به لایه‌های خاک یا سنگی استفاده می‌شوند که بارپذیری کافی و ویژگی‌های نشست مناسبی داشته باشند. این نوع شمع‌ها، پی ‌هایی هستند که با برداشتن روباره ، سوراخی برای شمعی از جنس بتن مسلح ایجاد می‌شود که در محل ریخته می‌شود. نام‌ گذاری این شمع‌ها به این علت است که شمع جایگزین روباره می ‌شود؛ برخلاف شمع‌های جابه‌جایی که در آن با کوبش یا پیچاندن شمع، خاک با فشار پایین می‌رود. این شمع‌ها عمدتاً در زیر‌خاک ‌های منسجم برای تشکیل شمع‌های اصطکاکی و هنگام تشکیل فونداسیون شمعی در نزدیکی ساختمان ‌های محل کاربرد دارند. آن‌ها در مناطق شهری محبوبیت بالایی دارند؛ چرا که حداقل ارتعاش را ایجاد می‌کنند، در شهر بلندی طاق محدود است، خطر آماس وجود ندارد و احتمال نیاز به تغییر طول شمع‌ها وجود دارد.

شمع‌های پیچی:

این فونداسیون‌ها نوعی پی شمعی هستند که در نزدیکی انتهای خود مارپیچ‌هایی دارند تا بتوانند به زمین پیچ شوند. فرآیند و مفهوم این پی‌ ها درست شبیه به پیچ کردن چوب است. بسته به کاربرد و شرایط زمین، یک شمع پیچی ممکن است بیش از یک مارپیچ (که به آن پیچ نیز می‌گویند) داشته باشد. در کل، هر چه میزان بار بیش ‌تر باشد یا در صورت برخورد با زمین نرم ‌تر، تعداد مارپیچ‌ها افزایش می‌یابند.

طبقه ‌بندی بر اساس جنس شمع:

شمع‌های چوبی:

شمع‌های چوبی قدیمی‌ ترین نوعی هستند که در حال حاضر استفاده می‌شوند. آن‌ها معمولاً شمع ‌های کوبشی پیش ‌ساخته‌ای هستند که با روش رانشی، یا به‌ صورت غیر متداول ‌تر و به روش ارتعاشی نصب می‌شوند. همگرایی طبیعی شفت شمع ‌ها به ما کمک می‌ کند ظرفیت بارپذیری نسبتاً بالایی بدست آوریم. این شمع‌ها اگر به درستی اعمال شوند فونداسیونی بسیار مقرون به صرفه ، کارآمد و ایمن برای سازه ‌های موقت و دائمی خواهند بود. این مسئله را می‌ توان با تعدادی از بناهای تاریخی که بر روی شمع‌های چوبی بنا شده‌اند و هزاران سال است که پا بر جا مانده‌اند، توجیه کرد. آن دسته که برای سازه‌های دائمی استفاده می ‌شوند، تحت فشار بالایی تولید می‌شوند.

شمع‌های فولادی:

شمع ‌های فولادی کوبشی با استفاده از ضربه چکش یا لرزش و در عمق یا درجه مقاومت دلخواه نصب می‌شوند. شما می ‌توانید از مجموعه کامل این شمع‌ها از قطر کوچک گرفته تا بزرگ برای نگه ‌داشتن پروژه خود استفاده کنید. این شمع‌ ها ظرفیت ژئوتکنیکی خود را به طور موثری با جابجایی خاک اطراف شفت و فشرده‌ سازی آن در قسمت انتهایی در حین نصب به دست می‌آورند. شمع‌های فولادی را می‌توان به دو صورت بسته یا باز درون خاک راند. انرژی لازم برای انجام این کار توسط نوعی چکش نوسانی با فرکانس بالا یا یک چکش کوبه‌ای تامین می‌شود.

شمع‌های بتنی:

این شمع ‌ها، فونداسیون‌های رایجی هستند که برای نگه‌ داشتن سازه‌های فراساحلی اعم از پل ‌ها، سکوهای نفتی و فرودگاه‌های شناور استفاده می‌شوند. استفاده از سازه‌های فراساحلی همچنان به عنوان روشی نسبتاً جدید در نظر گرفته می‌شود که نیازمند تحقیقات زیادی است. بارگذاری این سازه‌ها از دو قسمت تشکیل می‌شود: بارهای ساختاری عمودی و بارهای موجی جانبی. اثر متقابل این دو بر واکنش شمع و شیوه‌ای که این تنش‌ ها در سرتا سر آن‌ها منتقل می‌شوند تأثیر بسزایی دارد. علاوه بر این، هنگامی که تحت بار ساختاری کوچکی قرار می‌گیرند نیز واکنشی متفاوت نسبت به بارهای بزرگ نشان می‌دهند.

روش نصب شمع

شمع‌ها بنا به نیاز با استفاده از روش ‌های مختلفی نصب می‌شوند. عوامل مختلفی که بر نوع شمع و روش ‌های شمع‌ بندی شما اثر می‌گذارند ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• عمق حفاری

• مواد به کار رفته در شمع‌ها

• زاویه رانش شمع‌ ها

• مسائل زیست محیطی که ممکن است بر ساکنان محلی، گیاهان یا جانوران تأثیر بگذارند

هنگامی که نیازهایتان را ارزیابی کردید، بهتر می‌توانید بین دو روش رایج نصب شمع، یعنی جابجایی یا جایگزینی، انتخاب کنید. به روشی که در آن شمع‌ها را بدون برداشتن خاک یا مواد دیگر به داخل زمین وارد می‌کنند جابجایی می‌گویند و جایگزینی به روشی گفته می‌شود که در آن ابتدا سوراخی حفر کرده و سپس شمع را در آن قرار می‌ دهند.

تصمیم گیری برای انتخاب نوع ابزار دقیقی برای آزمایش بار شمع باید بخشی جدایی ‌ناپذیر از طراحی باشد. طراح باید ابزاری را انتخاب کند که بتواند داده‌های لازم را به ‌طور دقیق اندازه گیری کند. از این ابزارهای دائمی برای جمع آوری داده‌‎های مربوط به وضعیت تنش و رفتار شمع تحت شرایط بار بدون ضریب استفاده می‌شود. علاوه بر نشان دادن رفتار یک پی شمعی خاص ، این ابزار به ما اطلاعات مفیدی در مورد کلیات تحلیل و فرضیات طراحی به ما می‌دهند.

معیارها و روش‌های انتخاب بهترین نوع فونداسیون شمعی

هماهنگی سازه و ژئوتکنیک: هماهنگی کامل مهندسین ژئوتکنیکی، مهندسان سازه و زمین ‌شناسان می‌تواند به شما اطمینان خاطر دهد که نتیجه تجزیه و تحلیل پی شمع به درستی در طرح کلی به کار رفته است. این هماهنگی از طریق طرح‌ها و مشخصات، جلسات پیش‌ ساخت و ساخت و ساز بیش‌تر می‌شود.

ملاحظات شکست: خرابی‌ های سازه یا فونداسیون را می‌ توان به عنوان یک فروریختگی واقعی یا نوعی شکست در عملکرد در نظر گرفت. شکست در عملکرد می‌تواند نتیجه انحراف بیش از حد، حرکات دیفرانسیل نامقبول، ارتعاش بیش از حد و فرسودگی زودرس ناشی از عوامل محیطی باشد. برای سازه‌ های حیاتی ، شکست در برآوردن الزامات عملکردی ممکن است به جدیت سقوط واقعی ساختار کوچکتری باشد. بنابراین، طراحان باید از میزان امنیت در برابر فروریختگی و نیز اثرات نشست و ارتعاش بر عملکرد مدنظر آگاه باشند.

ملاحظات ایمنی: عوامل ایمنی بیان‌ گر ظرفیت ذخیره‌ای هستند که یک پی یا سازه در برابر فروریختن تحت مجموعه معینی از بارها و شرایط طراحی دارد. اگر پارامترها و بارهای طراحی نامشخص باشند، آن ‌گاه به ضریب ایمنی بالاتری نسبت به زمانی که به خوبی شناخته شده‌اند خواهیم داشت. طراحان برای اکثر سازه‌های هیدرولیکی باید از پارامترهای خاک و شمع و تحلیل‌ها به خوبی مطمئن باشند. بنابراین، به جای نیاز به ضریب ایمنی بالا باید از چنین پارامترهایی به خوبی مطمئن باشیم. برای سازه‌های کم اهمیت ‌تر استفاده از عوامل ایمنی بزرگ‌ تر اشکالی ندارد البته در اطمینان از تحلیل و طراحی با انجام مطالعات تکمیلی، آزمایش و غیره ‌به ‌صرفه نباشد.

ملاحظات ساختار خاک: نوع و درجه بررسی و آزمایش پی، آزمایش شمع، تحلیل نشست و نشت و مدل‌های تحلیلی شمع و سازه توسط عواملی چون اهمیت عملکردی و ملاحظات اقتصادی سازه تعیین می‌شوند. برای سازه‌های مهم، آزمایش پی باید به وضوح پارامترهای لازم برای طراحی فونداسیون شمعی اعم از انواع خاک و پروفیل‌ها، مقاومت خاک و غیره را مشخص کند.

شرکت قالب سازی قادری با سالها تجربه یکی از بزرگترین تولید کننده ها در زمینه فروش  داربست فلزی در اصفهان   می باشد جهت استعلام انواع محصول مانند :  قالب سازی بتن  ،  جک سقفی در اصفهان  با بهترین کیفیت با ما در تماس باشید .