انواع فونداسیون، بررسی کامل انواع پی ساختمان + روش اجرای آن‌ها

هنگام ساخت انواع سازه‌ها، انتخاب نوع فونداسیون مناسب ضرروی است. زیرا فونداسیون یا پی، به ساختمان کمک می‌کند که وزن کل سازه به زمین منتقل شود و این موضوع در مقاومت و ایمنی ساختمان اهمیت دارد. اما فونداسیون یک نوع خاص ندارد و بلکه در هر مکان با توجه به ویژگی‌های خاک‌شناسی آن، انتخاب می‌شود.

اجرای فونداسیون مناسب به شما کمک می‌کند تا سازه‌ای ایمن‌تر داشته باشید. بنابراین ما در این مطلب قصد داریم ابتدا به بررسی انواع فونداسیون و اجرای آنها بپردازیم، سپس عوامل موثر بر انتخاب انواع مختلف فونداسیون را مورد بررسی قرار دهیم. در ادامه همراه وبلاگ آیرومارت باشید.

تعریف فونداسیون

ما پیش‌تر به این سوال پرداخته‌ایم که فونداسیون چیست و پیشنهاد می‌کنیم جهت آشنایی بیشتر، این مطلب را مطالعه کنید. اما به طور کلی، فونداسیون بخشی است که سازه بر روی آن ساخته می‌شود.

این بخش علاوه بر تحمل وزن قسمت‌های بالایی، بار وارد شده توسط آنها را بر روی زمین نیز تقسیم می‌کند. نحوه انتقال و توزیع بار از طریق فونداسیون با در نظر گرفتن ظرفیت باربری خاک و نشست سازه، صورت می‌گیرد. به زمین سختی که فونداسیون روی آن قرار می‌گیرد، بستر می‌گویند.

معرفی انواع فونداسیون

خاک‌های نقاط مختلف زمین، ویژگی‌های خاص و ظرفیت باربری متفاوتی دارند. بنابراین با توجه به ویژگی‌های خاک، اندازه و بار وارد شده توسط سازه، باید فونداسیون مناسب با شرایط موجود انتخاب شود. برای اجرای انواع فونداسیون مناسب برای هر سازه، شناخت مدل‌ها و ویژگی‌های آنها ضروری است.

به طور کلی فونداسیون ها به دو دسته سطحی و عمیق تقسیم می‌شوند. این دسته‌بندی بر اساس عمق خاک بستر انجام می‌گردد. در فونداسیون های سطحی معمولا عمق خاک کمتر از عرض فونداسیون است. از طرف دیگر، عرض بیشتری نسبت به عمق خاک بستر دارند. این دو نوع فونداسیون نیز به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

۱. فونداسیون سطحی

این فونداسیون ها معمولا در عمق کم از سطح زمین قرار دارند و نسبت عمق به عرض آنها کم است. فونداسیون های سطحی با افزایش سطح مقطع ستون یا دیوار، بار سازه را به زمین زیر پی منتقل می‌کنند. گاهی به فونداسیون سطحی پی نیز گفته می‌شود که برخی از مهمترین آن عبارتند از:

فونداسیون منفرد یا مجزا

این پی بار یک یا دو ستون با فاصله نزدیک در محل درز انبساط را به زمین انتقال می‌دهد. فونداسیون منفرد می‌تواند مربع، مستطیل، چندضلعی منظم، دایره یا هر شکل نامنظم دیگری باشد.

فونداسیون های منفردی که نزدیک به هم قرار دارند، می‌توانند به یکدیگر متصل شده و به عنوان یک پی مرکب عمل کنند. عموما زمانی از پی منفرد استفاده می‌شود که بار وارده به ساختمان تقریبا کم بوده و تعداد طبقات ۲ تا ۳ طبقه باشد و از طرفی امکان نشست ناهموار در سطح زمین وجود نداشته باشد.

در ساختمان های اسکلت فلزی چون ابتدا تمامی بارها به ستون‌ها وارد می‌شود و ستون‌ها بار را به پی منتقل می‌کنند، باید از بتن آرمه استفاده شود. فونداسیون های منفرد، اشکال مربع، مستطیل، چند ضلعی و دایره‌ای دارند که برای صرفه‌جویی در مصرف مصالح، می‌توان آنها را به صورت پلکانی یا شیب‌دار اجرا کرد.

این مدل، دارای شبکه آرماتور تحتانی در سطح زیر فونداسیون است. میزان آرماتور در فونداسیون‌ها، توسط مهندس ساختمان مشخص و در نقشه‌های تایید شده درج می‌شود.

در این‌جا باید با کلاف‌های افقی به هم دوخته شوند. اگر این فونداسیون‌ها مهار نشوند، در برابر نیروهای جانبی زلزله عملکرد خوبی نخواهند داشت. امروزه به ندرت از یک پی بدون شناژ استفاده می‌شود.

فونداسیون منفرد با شناژ (فونداسیون باسکولی یا کلاف شده)

هنگامی که فونداسیون های منفرد توسط شناژهای بتن مسلح به یکدیگر متصل و پیچیده شوند را فونداسیون کلاف شده می‌گویند. فونداسیون کلاف بندی شده در مناطق زلزله‌خیز بهترین نوع محسوب می‌شود؛ زیرا در هنگام زلزله، شناژها از حرکت پی جلوگیری می‌کنند و تغییری در فاصله آنها ایجاد نمی‌شود.

شناژها می‌توانند ارتفاع برابر یا کمتر از ارتفاع پایه داشته باشند. گاهی سطح بالایی شناژ در یک ردیف با فونداسیون قرار نمی‌گیرد و گاهی شناژ و پی در قسمت بالایی در یک سطح قرار می‌گیرند که در این صورت آن را شناژ باسکولی یا کلاف می‌نامند.

شناژ که بخشی از بار را از یک پی به پی دیگر منتقل می‌کند، نباید به خاک بستگی داشته باشد. اگر تیر رابط تحت فشار داخلی خاک قرار گیرد، باید مطابق با قوانین مربوط به فونداسیون نواری طراحی شود.

در فونداسیون باسکولی، تیرهای رابط در پی باید به اندازه کافی سفت باشند تا از چرخش فونداسیونِ تحت تاثیر بارهای خارج از محور، جلوگیری شود. این تیر باید برای خمش و برش طراحی گردد. در این صورت توزیع فشار خاک در زیر فونداسیون را می‌توان یکنواخت در نظر گرفت.

شناژها به گونه‌ای طراحی و محاسبه شده‌اند که در برابر نیروی محوریِ معادل ۱۰ درصد از حداکثر مقاومت فشاری ستون‌های جانبی، مقاومت کنند. از دیگر مزایای شناژ بندی و استفاده از شناژ رابط می‌توان به جلوگیری از نشست نامتقارن در فونداسیون منفرد اشاره کرد.

فونداسیون نواری یا پی دیواری

فونداسیون نواری نوع محکمی است که بار یک دیوار یا چند ستون قرار گرفته در یک ردیف را به زمین منتقل می‌کند. مقطع این مدل می‌تواند مربع، مستطیل، ذوزنقه یا پاشنه دار (T معکوس) باشد.

اگر فونداسیون های نواری فقط بار دیوار را به زمین منتقل کنند، به آن شالوده دیواری می‌گویند. به طور کلی در پی‌هایی که نسبت طول به عرض آنها بیشتر از ۴ به ۵ باشد، فونداسیون نواری در نظر گرفته می‌شوند.

این‌گونه پی‌ها در زمین‌های مستعد به رانش کاربرد دارند. این مدل بار وارده را به صورت طولی پخش و به خاک منتقل کرده و سازه را در برابر زلزله و رانش زمین مقاوم می‌کنند. انواع مدل فونداسیون نواری را می‌توان در موارد زیر اعمال کرد:

1. زیر یک ردیف ستون، در سازه اسکلت فلزی یا بتن مسلح
2. زیر دیوار باربر در ساختمان‌های آجری
3. زیر ستون و دیوار کنار هم

فونداسیون نواری یک طرفه، فونداسیون را در زیر ردیف ستون یا دیوار باربر که نسبت طول به عرض بسیار زیادی دارند، به هم متصل می‌کند. این فونداسیون‌ها فقط در یک ردیف جای می‌گیرند.

فونداسیون گسترده ( پی رادیه ژنرال یا یکپارچه)

از این گونه فونداسیون در جاهایی استفاده می‌شود که بار وارده به ساختمان خیلی زیاد باشد (مانند برج‌ها) یا مقاومت فشاری خاک به حدی کم باشد که کل سطح زیرین ساختمان برای انتقال بار به خاک فونداسیون آن لازم باشد.

این پی در سرتاسر زیر ساختمان از بتن ریزی مسلح ساخته شده و تمامی ستون‌ها و دیوارها بر روی آن جای می‌گیرند. در برخی موارد که بار بسیار زیاد است، سطح فونداسیون بزرگ‌تر از سطح ساختمان بالای آن ساخته می‌شود تا فشار رویِ سطح بزرگ‌تری توزیع شود.

فونداسیون مرکب

این فونداسیون مجموعه‌ای از دو فونداسیون منفرد است و زمانی استفاده می‌شوند که:

1. فاصله پی‌ها کم باشد، به طوری که سطوح آنها یکدیگر را بپوشانند.
2. یکی از فونداسیون‌ها در کنار زمین همجوار قرار دارد.
3. در مواقعی که به دلیل طول زیاد یک بنا، به ایجاد درز انبساط نیاز باشد. در این صورت باید فونداسیون مرکب برای ستون‌های مجاور درز انبساط نیز در نظر گرفته شود.

لازم به ذکر است که اگر فونداسیون مرکب را برای دو پی با بارهای متفاوت طراحی کنیم، فونداسیون ذوزنقه‌ای شکل خواهد بود. در این صورت، قاعده کوچکتر در سمت بار کمتر و قاعده بزرگتر در سمت بار بیشتر جای می‌گیرد.

۲. فونداسیون عمیق

فونداسیون عمیق با اصطکاک جدار فونداسیون و مقاومت نوک آن، بار سازه فوقانی را به زمین منتقل می‌کند. بنابراین مهمترین تفاوت فونداسیون های عمیق و فونداسیون های سطحی، در نحوه انتقال بار به زمین است. به طور کلی، این فونداسیون و انواع آن شامل موارد زیر می‌شود:

فونداسیون شمعی

شمع از عناصر فونداسیون است که بارهای ساختمان را به زمین منتقل می‌کنند. شمع‌ها می‌توانند تکی یا به صورت گروهی باشند. شمع منفرد، شمعی است که بار ستون را دریافت کرده و به زمین منتقل می‌کند.

اما گروه شمع‌ها به شمع‌های متعددی اطلاق می‌شود که بار خود را از یک یا چند ستون از طریق صفحه سر شمعی دریافت می‌کنند. در گروه شمع‌ها، میلگردهای طولی شمع‌ها با توجه به نوع اتصال انتخابی، باید به درستی در سر شمع، امتداد یافته و مهار شوند.

ضخامت فونداسیون نباید کمتر از ۲۵ سانتی‌متر باشد. در ضمن، ضخامت صفحه سرِ شمع مربوط به گروه شمع، نباید کمتر از ۴۰ سانتی‌متر باشد. در مواردی که نیروی وارد بر شالوده، کششی است، باید اقدامات مناسبی برای جلوگیری از بلند شدن شالوده از سطح زمین انجام شود. این تدابیر باید به گونه‌ای باشند که ضریب ایمنی در برابر نیروهای بالابرنده حداقل برابر ۱.۵ باشد.

فونداسیون حفاری یا کیسون

این نوعی از پی عمیق است که مکانیزمی مشابه مدل شمع دارد، با این تفاوت که این نوع ظرفیت تحمل بار بیشتری دارد. فونداسیون حفاری بارهای سازه را از طریق مقاومت میله، مقاومت پنجه یا ترکیبی از آنها تحمل می‌کنند. این نوع فونداسیون با استفاده از مته ساخته می‌شود.

آنها نسبت به فونداسیون شعمی، بارهای ستون را بیشتر منتقل می‌کنند. آنها در شرایطی استفاده می‌شوند که عمق لایه سخت بین ۱۰ متر و ۱۰۰ متر در زیر زمین است.

فونداسیون های کیسون برای رسوبات عمیق خاک رس نرم یا خاک‌های آبکی و سست، مناسب نیستند. به علاوه، استفاده از این نوع فونداسیون در مکان‌هایی که حفاری و تثبیت آن مشکل است، خاک از تخته سنگ تشکیل شده و یا آبخوان آرتزین وجود دارد، مناسب نیست.

فونداسیون پایه ای

این فونداسیون از یک ستون عمودی با سطح مقطع بزرگتر از شمع تشکیل شده است. این نوع فونداسیون ها برای انتقال بارهای بزرگ (بیشتر از ظرفیت فونداسیون سطحی) استفاده می‌شوند.

عمق قرارگیری فونداسیون پایه کمتر از پی شمع است. ساخت این فونداسیون معمولا در محل پروژه انجام می‌شود. برای این کار ابتدا یک سوراخ استوانه‌ای در زمین ایجاد کرده و پایه را در داخل این سوراخ قرار داد.

فونداسیون پایه معمولا زمانی استفاده می‌شود که عمق لایه سخت خاک کمتر از ۵ متر باشد. عمق سوراخ ایجاد شده، اندازه و شکل پایه بتنی به عمق لایه سخت خاک بستگی دارد. استفاده از فونداسیون پایه ای در شرایط زیر مناسب است:

1. قرار دادن لایه سخت زمین در نزدیکی سطح
2. وجود لایه سطحی خاک رس سخت
3. نیاز به انتقال بارهای سنگین

عوامل موثر در انتخاب نوع فونداسیون چیست؟

عوامل موثر در انتخاب فونداسیون با توجه به شرایط خاک و بار وارد شده توسط سازه تقسیم می‌شوند. با توجه به نامشخص بودن شرایط زمین و نیازهای متفاوت هر پروژه، با بررسی شرایط موجود، فونداسیون مناسب انتخاب می‌شود. در ادامه به معرفی مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار در انتخاب انواع فونداسیون می‌پردازیم.

۱. بارهای اعمال شده توسط سازه

نوع و میزان بارهای وارد شده توسط سازه، یکی از عوامل تاثیرگذار در انتخاب پی است. این پارامتر به نوع سازه، مصالح ساختمانی مورد استفاده، محل ساخت و پتانسیل احتمال زمین لرزه بستگی دارد. استفاده از آجر، سنگ، فولاد و بتن در انتخاب فونداسیون مناسب نیز موثر است.

علاوه بر این، میزان نشست سازه نیز بر این انتخاب تاثیر دارد. به طور کلی اجرای فونداسیون سطحی برای ساختمان‌های کوچک و اجرای فونداسیون عمیق برای ساختمان‌های بلند مناسب است.

۲. ظرفیت باربری زمین

انتخاب سطحی یا عمیق بودن فونداسیون، به این فاکتور بستگی دارد. ظرفیت باربری، به توانایی خاک برای حمایت از سازه بدون رخ دادن شکست یا نشست اشاره دارد. برای اعمال پی سطحی برای یک ساختمان چهار یا پنج طبقه، ظرفیت باربری زمین باید حداقل ۰.۱ مگاپاسکال باشد.

۳. نوع خاک یا سنگ

خاک انواع مختلفی مانند خاک رس، شن و ماسه دارد. از سطح زمین تا عمق سه متری را لایه خاک سطحی و عمق زیر آن را لایه خاک زیرسطحی می‌نامند.

خواص این دو لایه به ویژه ظرفیت باربری آنها، در انتخاب نوع فونداسیون تاثیر زیادی دارد. برای ساخت سازه‌ها بر روی خاک‌هایی با ظرفیت باربری پایین، استفاده از یک فونداسیون قوی گزینه خوبی خواهد بود.

خاک لومی، بهترین انتخاب برای اجرای پی است. این نوع خاک از خاک رس، سیلت و ماسه تشکیل می‌شود. خواص یکنواخت و تغییر حجم کم این خاک در تماس با آب، باعث شده‌اند تا به انتخابی عالی برای اعمال فونداسیون منفرد تبدیل شود.

ظرفیت باربری سنگ‌هایی مانند سنگ آهک، سنگ بستر و ماسه سنگ بالا است. این متریال انتخاب مناسبی برای اجرای فونداسیون ساختمان‌های تجاری یا مسکونی بزرگ محسوب می‌شود.

۴. سهولت اجرا

ضمن انتخاب فونداسیون مناسب، سهولت اجرای فونداسیون در محل پروژه نیز باید مورد توجه قرار گیرد. ساخت هر کدام از انواع فونداسیون، به نیروی کار خاصی با توانایی‌ها و سطح مهارت‌های مختلف نیاز دارد.

۵. سطح آب زیرزمینی

در خاک‌هایی که به دلیل نوسانات سطح آب زیرزمینی منبسط یا منقبض می‌شوند، فونداسیون نباید ساخته شود. اجرای فونداسیون روی خاک کاملا خشک یا اشباع شده درست نیست. در صورتی که سطح آب زیرزمینی کمتر از سطح تعیین شده برای فونداسیون باشد، اجرای فونداسیون منفرد یا ترکیبی گزینه مناسبی خواهد بود.

با انتخاب نوع فونداسیون مناسب با شرایط آب زیرزمینی، از اثرات فشار برخاست و سایر فشارهای ناشی از جابجایی آب در مراحل اولیه ساخت سازه، جلوگیری می‌شود. اگر وضعیت آب های زیرزمینی بحرانی باشد و اجرای فونداسیون سطحی امکان‌پذیر نباشد، چاره‌ای جز اجرای فونداسیون عمیق وجود نخواهد داشت.

۶. سازه‌ها، منابع آب و شیب‌های مجاور

هنگام انتخاب پلان انواع فونداسیون، باید سازه‌های مجاور، منابع آب و شیب‌ها را در نظر بگیرید. اگر فونداسیون سازه مجاور به فونداسیون سازه طراحی شده نزدیک باشد، ایمنی سازه مجاور ممکن است به خطر بیفتد. اگر یک سازه بلند در کنار سازه جدید وجود داشته باشد، انتخاب فونداسیون مناسب مشکل می‌شود.

برای اجرای فونداسیون در سمت شیب، ترجیح داده می‌شود که انواع فونداسیون بتنی با بتن مسلح اجرا شود. ساختمان‌های مسکونی نباید در شیب‌های بیش از ۲۵ درجه ساخته شوند.

۷. بلایای طبیعی و آب و هوای نامناسب

در انتخاب فونداسیون مناسب باید به تاریخچه بلایای طبیعی و وجود آب و هوای نامساعد توجه کرد.

۸. مشکلات مالی

در حالی که تعداد گزینه‌های مناسب برای اجرای انواع فونداسیون زیاد است، هزینه اجرا بر انتخاب نوع فونداسیون تاثیر دارد. با این حال، این نباید بر ایمنی، کیفیت، استحکام و دوام فونداسیون لطمه وارد کند.

قیمت انواع فونداسیون

با توجه به نکات گفته شده، هر نوع فونداسیون تمهیدات خاصی نیاز دارد که قیمت‌گذاری را سخت می‌کند. بنابراین شما ابتدا باید نوع فونداسیون، مکان مورد نظر و مساحت را مشخص کنید تا بر اساس این نکات قیمت مشخص شود.

ما در آیرومارت قیمت برخی از تجهیزات مانند قیمت میلگرد ۸، قیمت میلگرد ۱۲ و سایر سایزهای میلگرد را قرار داده‌ایم تا شما بتوانید قیمت میلگرد مورد نیاز برای فونداسیون را محاسبه کنید. همچنین، در صورت داشتن هر گونه سوال در مورد انواع تجهیزات فولادی فونداسیون و قیمت آنها، می‌توانید با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید و توسط کارشناسان مجرب راهنمایی شوید.