فونداسیون یا پی ساختمان با وجود آنکه در انتهای کار سازه یا خانه قابل مشاهده نیستند، یکی از مهم‌ترین و حیاتی‌ترین بخش‌های هر پروژه ساختمانی‌اند.
فونداسیون در واقع اولین و سطح‌ترین بخش سازه است که جهت توزیع وزن ساختمان و ایجاد یک پایه‌ی قوی برای ساختمان طراحی شده است. شما باید در انتخاب نوع فونداسیون و بتن بسیار دقت کنید، چرا که عدم انتخاب صحیح می‌تواند در ادامه ساختمان و پروژه‌ی شما را با مشکلات جدید مواجه کند.
فونداسیون در ساختمان چیست؟
فونداسیون یا پی ساختمان، بخشی از سازه است که بارهای ساختمان را به خاک زیرین منتقل می‌کند. این قسمت به عنوان نقطه اتصال سازه به زمین عمل می‌کند و برای جلوگیری از نشست، لغزش و تغییرات نامطلوب در سازه، اهمیت بالایی دارد. فونداسیون انواع مختلفی دارد از جمله فونداسیون سطحی (مثل پی نواری، پی منفرد، یا پی گسترده) و فونداسیون عمیق (مانند شمع‌ها) که بسته به نوع زمین و ابعاد ساختمان انتخاب می‌شود.
انواع فونداسیون در ساختمان سازی
همانطور که گفته شد فونداسیون یا پی ساختمان انواع مختلفی دارد. بهتر است پیش از انتخاب نوع فونداسیون، خاک زمین را بررسی کنید تا با توجه به نوع خاک و شرایط زمین، فونداسیون مناسب را انتخاب کنید. برای بررسی خاک زمینی که قرار است ساختمان در آن ساخته شود، لازم است در نقاط مختلف سایت سوراخ‌هایی ایجاد کنید و خاک به دست آمده از هر قسمت را بررسی کنید تا به نتیجه درست برسید.
فونداسیون معمولا به دو دسته کلی فونداسیون سطحی و گسترده تقسیم می‌شود. فونداسیون سطحی معمولا رایج‌ترین نوع فونداسیون است که بیشتر برای ساختمان‌های کوچک و ویلایی استفاده می‌شود در چنین بناهایی عمق ساختمان کمتر از عرض آن است.
اما در ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری بلندتر یا سازه‌ها و بناهایی که زمین ضعیفی دارند، فونداسیون عمیق لازم است تا وزن و بار سازه را از طریق خاک سست به خاک بااستحکام بیشتر منتقل کند.
انواع فونداسیون سطحی
پی منفرد یا فونداسیون منفرد
پی منفرد یا پی تک، نوعی از فونداسیون سطحی است که برای انتقال بار یک ستون یا یک دیوار باربر به زمین استفاده می‌شود. همانطور که گفته شد این نوع پی زمانی به کار می‌رود که بارهای سازه‌ای کم باشد و خاک زیر پی توانایی تحمل بار را داشته باشد.
پی منفرد معمولا بسته به میزان بار و ظرفیت خاک طراحی می‌شود و مربعی، مستطیلی یا دایره‌ای است، این نوع پی و شالوده برای ساختمان‌هایی با تعداد طبقات کم و وزن سبک و متوسط مناسب است. به دلیل حجم کم خاکبرداری و بتن‌ریزی هزینه‌ی اجرای این نوع پی نسبت به سایرین کمتر است. می‌توان جهت افزایش مقاومت در برابر نیروهای برشی و خمشی، از آرماتوربندی (میلگرد) در پی‌های منفرد استفاده کنید.
پی یا فونداسیون نواری
فونداسیون نواری برای انتقال دیوارهای باربر یا مجموعه‌ای از ستون‌ها به زمین استفاده می‌شود. این نوع پی به صورت یک نوار ممتد از بتن مسلح در زیر دیوارهای باربر یا در امتداد ردیفی از ستون‌ها اجرا می‌شود. پی نواری معمولا به صورت مستطیلی و به طول زیاد در امتداد دیوارها یا ستون‌ها اجرا می‌شود.
در این نوع شالوده، بار دیوار یا ستون‌ها در سطح وسیع‌تری از خاک توزیع می‌شود. در این نوع فونداسیون هم مثل منفرد، برای افزایش مقاومت از آرماتورهای طولی و عرضی استفاده می‌شود. معمولا در جایی که خاک مقاومت مناسبی داشته باشد از این نوع پی استفاده می‌شود.
پی یا فونداسیون گسترده
اگر بار وارده زیاد باشد یا خاک زیر پی بسیار ضعیف باشد بهتر است از پی گسترده استفاده کنید. فونداسیون گسترده معمولا به صورت یک صفحه بتنی ضخیم و یکپارچه طراحی می‌شود که تمام سطح زیر سازه را پوشش می‌دهد.
این نوع فونداسیون به جای تمرکز بار در نقاط خاص، بار را به سطح وسیعی از خاک منتقل می‌کند. همچنین با استفاده از بتن مسلح و آرماتورهای تقویتی در برابر نیروهای خمشی و برشی مقاوم است. اگر خاک زمین نرم و سست باشد استفاده از این نوع فونداسیون مانع از ایجاد نشست‌های نامتقارن و خرابی پی می‌شود. برخلاف فونداسیون منفرد و نواری که به صورت مستقل برای هر ستون یا دیوار طراحی می‌شوند، پی گسترده به صورت یک صفحه بزرگ است که تمامی بارها را به طور یکپارچه توزیع می‌کند.
شناژ در اجرای فونداسیون به چه معناست؟
شناژ در اجرای فونداسیون به تیر بتنی یا فولادی گفته می‌شود که برای اتصال و یکپارچه‌سازی پی‌های مختلف (مانند پی‌های منفرد یا پی‌های نواری) و همچنین توزیع یکنواخت بارها از یک قسمت به قسمت دیگر سازه استفاده می‌شود. شناژ در واقع به عنوان یک پیوستگی افقی عمل کرده و بارهای وارد بر پی را به صورت یکنواخت تقسیم می‌کند. این عضو در فونداسیون می‌تواند به صورت یک تیر بتنی یا فولادی و به طور معمول در لبه‌های پی‌های مختلف نصب شود.
شناژ چه کاری انجام می‌دهد؟
- یکپارچه‌سازی فونداسیون: شناژ پی‌های منفرد و نواری را به هم متصل می‌کند و از نشست‌های نامتقارن و حرکات مختلف پی جلوگیری می‌کند.
- توزیع بارها: بارهای سازه‌ای وارد بر پی را به طور یکنواخت به تمام قسمت‌های فونداسیون توزیع می‌کند.
- افزایش استحکام: شناژ باعث تقویت فونداسیون و جلوگیری از تغییر شکل یا آسیب‌دیدگی در پی‌ها می‌شود.
- قرارگیری در بالای فونداسیون: معمولا شناژها در سطح بالای فونداسیون (روی پی‌ها) قرار می‌گیرند و به عنوان بخش اتصال دهنده عمل می‌کنند.
انواع فونداسیون عمیق
فونداسیون شمعی
فونداسیون شمعی از شمع‌هایی (که معمولا به صورت میله‌های فولادی یا بتنی بلند هستند) تشکیل شده که در زمین نفوذ کرده و بار سازه را به لایه‌های مقاوم‌تر منتقل می‌کنند. این شمع‌ها می‌توانند به صورت عمودی یا افقی در خاک قرار بگیرند. این شمع‌ها جنس‌های مختلفی دارند از بتن و فولاد گرفته تا چوب و شمع‌های ترکیبی.
فونداسیون دیوار برشی
این نوع فونداسیون از دیوارهای عمودی بتنی یا فولادی استفاده می‌کند که در زمین حفر می‌شوند تا بارهای وارده به سازه را به لایه‌های عمیق‌تر خاک منتقل کنند. این دیوارها معممولا در پروژه‌های ساختمانی بزرگ مانند تونل‌ها، ایستگاه‌های مترو و پل‌های بلند به کار می‌روند. مزیت فونداسیون دیوار برشی نسبت به سایر فونداسیون‌ها، مقاومت بالا در برابر نیروهای برشی و خمشی و تقویت مقاومت خاک در برابر آب‌های زیرزمینی است.
مراحل اجرای پی ساختمان
مراحل اجرای پی ساختمان از فرآیندهای حیاتی و پیچیده در ساخت یک بنا است که نیاز به دقت و دنباله‌روی دقیق از اصول مهندسی دارد. این مراحل به طور کلی شامل مراحل زیر است:
1. بررسی و طراحی پی
مطالعه و آزمایش خاک: پیش از هر چیزی، لازم است که آزمایش‌های ژئوتکنیکی (آزمایش خاک‌شناسی) انجام شود تا ویژگی‌های خاک محل ساخت‌وساز (از جمله مقاومت، ظرفیت باربری، سطح آب‌های زیرزمینی، و نوع خاک) تعیین شود.
طراحی فونداسیون: بر اساس نتایج آزمایش خاک، مهندس سازه نوع پی (سطحی یا عمیق) و ابعاد آن را طراحی می‌کند. همچنین، محاسبات لازم برای باربری و ایمنی پی انجام می‌شود.
2. آماده‌سازی محل اجرای پی
پاکسازی زمین: محل ساخت باید از هرگونه موانع (سنگ‌ها، درخت‌ها، پوشش گیاهی، یا ساختمان‌های تخریب‌شده) پاکسازی شود.
شخم‌زنی و تسطیح: زمین به‌طور کامل تسطیح شده و در صورت نیاز، لایه‌های خاک سطحی که مقاومت کافی ندارند، برداشته می‌شود.
3. حفاری پی
بسته به نوع پی، فرآیند حفاری برای ایجاد فضای مناسب جهت قرار دادن فونداسیون انجام می‌شود. این فرآیند ممکن است شامل مراحل زیر باشد:
- حفاری دستی یا با استفاده از ماشین‌آلات حفاری برای پی‌های عمیق مانند شمع‌ها یا پی‌های نواری عمیق.
- کندن زمین به عمق مشخص برای پی‌های سطحی مانند پی منفرد یا پی نواری.
در این مرحله، عمق و ابعاد حفاری طبق طراحی‌های انجام‌شده رعایت می‌شود.
4. آرماتوربندی
آرماتورگذاری (میلگردگذاری): در داخل حفره‌های آماده‌شده، آرماتورهایی (میلگردهای فولادی) قرار داده می‌شود تا مقاومت کششی پی را افزایش دهد. برای پی‌های بتنی مسلح، میلگردهای طولی و عرضی در قالب‌های مشخص به کار می‌روند.
اتصال میلگردها: میلگردها به‌دقت به هم متصل می‌شوند تا شبکه‌ای مقاوم تشکیل دهند.
5. ریختن بتن
بتن‌ریزی: پس از اتمام آرماتوربندی، بتن آماده برای پرکردن فونداسیون آماده می‌شود. بتن باید از نوع با مقاومت مناسب باشد.
بتن‌ریزی به‌صورت تدریجی: بتن به‌طور یکنواخت در حفره‌ها ریخته می‌شود تا از وجود حباب‌های هوا و نواحی خالی جلوگیری شود. در صورت نیاز به فونداسیون‌های عمیق، بتن‌ریزی به‌صورت لایه به لایه انجام می‌شود.
ویبره کردن بتن: برای جلوگیری از هواگیری بتن، از ویبراتور استفاده می‌شود تا بتن به‌طور یکنواخت در محل ریخته شده و از کیسه‌های هوا خالی شود.
6. عمل‌آوری بتن (Curing)
پس از بتن‌ریزی، باید شرایط مناسبی برای عمل‌آوری بتن فراهم شود تا بتن به‌درستی سخت شود و خواص مقاومتی خود را پیدا کند.
محافظت از سطح بتن: معمولاً سطح بتن باید مرطوب نگه‌داشته شود تا از ترک‌خوردگی جلوگیری شود. این فرآیند می‌تواند از چند روز تا چند هفته طول بکشد.
7. کنترل کیفیت و آزمایش بتن
آزمایش مقاومت بتن: آزمایش‌های مربوط به مقاومت بتن مانند آزمایش کمپرسیا (فشاری) و تست‌های دیگر برای اطمینان از کیفیت بتن و سازگاری آن با طراحی‌های انجام می‌شود.
کنترل میزان تراکم: برای پی‌هایی که نیاز به فشرده‌سازی دارند، میزان تراکم خاک بررسی می‌شود.
8. آغاز ساخت سازه بر روی پی
پس از اتمام عمل‌آوری و اطمینان از استحکام کافی پی، عملیات ساخت سازه آغاز می‌شود.
نصب ستون‌ها، دیوارها و سازه‌های بالای زمین: بر روی پی‌های آماده‌شده ستون‌ها یا دیوارهای باربر نصب می‌شود تا سازه شروع به ساخت‌وساز کند.
9. نظارت و کنترل نهایی
در هر مرحله، لازم است که مهندسین ناظر و مجری به دقت فرآیند اجرای پی را کنترل کنند تا از انحراف از جلوگیری شود و ایمنی سازه در تمام مراحل حفظ شود.
نکات تکمیلی:
ضدآب کردن پی: در صورت نیاز، برای جلوگیری از نفوذ آب به پی (خصوصاً در مناطق با سطح آب زیرزمینی بالا یا خاک‌های رطوبتی)، از روش‌های مختلف مانند استفاده از لایه‌های ضدآب یا مواد نفوذناپذیر استفاده می‌شود.
ترمیم ترک‌ها: در صورت مشاهده ترک‌ها یا آسیب‌های دیگر در پی پس از بتن‌ریزی، باید اقدامات ترمیمی انجام شود.
اجرای دقیق پی‌ها در مراحل فوق، تأثیر زیادی در پایداری و ایمنی کلی سازه دارد.
