در پروژه‌های ساخت و ساز یک سازه همواره از بخش‌های مختلفی تشکیل می‌شود. یکی از قسمت‌هایی که بدون آن امکان شروع پروژه وجود نخواهد داشت، فونداسیون است. اصلی‌ترین وظیفه فونداسیون افزایش مقاومت و حفاظت از ساختمان در مقابل بارهای وارد شده است. این بارها در اثر عواملی مانند زلزله، وزن ناشی از دیوار، ستون، سقف ساختمان و غیره ایجاد می‌شوند. فونداسیون بار اضافی وارد شده را در پی ساختمان پراکنده و به زمین انتقال می‌دهد. در این مقاله سعی داریم به بررسی آن‌که فونداسیون چیست، کاربرد فونداسیون چیست و انواع آن، بپردازیم. با ما همراه باشید.
فونداسیون چیست؟
فونداسیون به انگلیسی Foundation نام دارد و همان پی یا شالوده ساختمان است و وظیفه انتقال وزن سازه به زمین را بر عهده دارد. فونداسیون از ترک خوردگی و سقوط ساختمان جلوگیری می‌کند.
ساختمان و زمین به وسیله فونداسیون به یکدیگر متصل می‌شوند، محل قرارگیری پی بین زمین و ساختمان است. فونداسیون تنوع زیادی دارد که با توجه به خاک محل، وزن ساختمان و نوع سازه انتخاب می‌شود.
تفاوت پی و فونداسیون چیست؟
فونداسیون، از ترکیب پی و شالوده ساخته می‌شود. احتمال دارد علاوه بر میلگرد و بتن، از آجر نیز به عنوان قالب بتن‌ریزی در ساخت فونداسیون استفاده شود. اما پی در واقع همان فونداسیون تکی است که وظیفه انتقال بار یک ستون را بر عهده دارد و معمولا شکل آن با شکل ستون یکسان می‌باشد. آرماتوربندی پی به‌صورت مستقل بوده و سپس آن را با استفاده از شناژ به پی‌های دیگر متصل می‌کنند تا ابتدا شالوده و سپس فونداسیون تشکیل گردد. در صورتی‌که فونداسیون دارای پی و شناژ نباشد و آرماتوربندی و بتن‌ریزی آن به صورت یکپارچه انجام شود، پی با فونداسیون یکی خواهد بود.
فرق شناژ و فونداسیون چیست؟
شناژ یکی از عوامل تعیین‌کننده تفاوت پی و فونداسیون است. شناژ کلمه‌ای فرانسوی بوده که معنای زنجیر کردن می‌دهد و وظیفه آن، متصل کردن پی‌های منفرد و تقسیم بار ستون‌ها در کل فونداسیون می‌باشد. معمولا فاصله بین این پی‌های منفرد یا همان طول شناژ، از 5 متر تجاوز نمی‌کند.
انواع فونداسیون کدام است؟
در دسته بندی کلی فونداسیون در انواع زیر تقسیم می‌شود:
- فونداسیون کم عمق
این فونداسیون به‌طور معمول در ساختمان‌هایی که وزن پایین دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. عمق این پی 3 متر است و دارای یک لایه یکنواخت می‌باشد. فونداسیون کم عمق خود دارای انواع مختلفی است که به شرح زیر می‌باشد:
- پایه دیواری– این فونداسیون، در توزیع یکنواخت بار به زمین کمک می‌کند. تمام طول دیوار را اجرا کرده و با پراکنده کردن وزن در یک نقطه خاص ساختمان، منجر به توزیع بهتر وزن ساختمان می‌شود. معمولا پایه‌های دیواری از سیمان، آجر و بتن ساخته می‌شوند. نکته قابل توجه آن‌جاست که از پایه‌های دیواری برای ستون‌های منفرد استفاده می‌گردد.
- پایه نوار– پایه نوار، یک نوار بلند است که به پشتیبانی از کل وزن دیوار کمک می‌کند. از این نوع فونداسیون معمولا در ساختمان‌های قدیمی بیشتر استفاده می‌شده است.
- فونداسیون عمیق– در این نوع فونداسیون، بار سازه به جای افقی به صورت عمودی پخش می‌شود، یعنی عمق آن از عرض آن بیشتر است.
- فونداسیون مرکب– نوعی از فونداسیون‌ها به حساب می‌آیند که بار دو ستون را متحمل می‌شوند.
- فونداسیون گسترده– فونداسیون گسترده از یک لایه بتن در زیر ساختمان تشکیل می‌شود.
- فونداسیون عمیق
شرایط استفاده از فونداسیون عمیق در مواردی است که عمق پی بیش از 3 متر و عرض آن نیز یک ششم ارتفاع فونداسیون باشد. انواع فونداسیون‌های عمیق به شرح زیر است:
- فونداسیون با پایه‌های لاغر (شمع و پیر)– این نوع فونداسیون، از معمول‌ترین انواع پی‌های عمیق است که معمولا برای ساختمان‌های مرتفع مانند آسمان خراش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. شمع یا پیر، تکه‌های دایره‌ای شکل از بتن یا هر ماده دیگر هستند که برای حمایت از سازه به داخل زمین فرو می‌روند. معمولا از این نوع فونداسیون، هنگامی استفاده می‌شود که لایه خاک سطحی به اندازه کافی قوی نباشد و امکان پشتیبانی از وزن یک ساختمان وجود نداشته باشد.
- فونداسیون با پایه‌های قطور
- فونداسیون با المان ستونی
انواع فونداسیون از لحاظ مصالح
فونداسیون انواع مختلفی دارد که عبارتند از:
- فونداسیون بتنی
- فونداسیون سنگی
- فونداسیون شفته ای
- فونداسیون آجری
- فونداسیون صفحه ای
- فونداسیون نقطه ای
فونداسیون بتنی
بهترین نوع فونداسیون در ساختمان سازی، فونداسیون بتنی است. بتن از جمله سنگ‌های مصنوعی است که مقاومت بسیار بالایی دارد. این فونداسیون تایید شده و امروزه به استفاده از آن تاکید می‌شود، مخصوصا در مکان‌هایی که زمین لرزه زیاد اتفاق می‌افتد.
برای فونداسیون بتنی ساختمان، ابتدا در کف ساختمان، بتنی که میزان سیمان به کار رفته در آن اندک است، ریخته می‌شود. این کار باعث صاف و یکدست شدن سطوح برای ریختن بتن اصلی می‌گردد.
در مرحله بعدی روی بتن ریخته شده را با تخته قالب می‌زنند. بعد از آماده سازی قالب، درون قالب بتن می‌ریزند و آن را کوبیده و تکان می‌دهند تا بتن به خوبی ترکیب شده و متراکم شود. نکته قابل توجه این است که مراحل بعدی کار ساختمان سازی مانند بارگذاری بر روی بتن باید یک هفته بعد انجام شود.
فونداسیون سنگی
در جاهایی که سنگ‌های طبیعی به فراوانی وجود دارد، غالبا از سنگ به عنوان فونداسیون استفاده می‌شود. از جمله ویژگی‌های سنگ مصرفی برای فونداسیون این‌که، باید سنگ سالم بوده و پوسیده نباشد.
همچنین سنگ‌ها به صورت تکه‌ای بوده و بزرگ نباشند. اگر سنگ به صورت بزرگ و گرد باشد، برای استفاده در پی ساختمان مناسب نیست و فونداسیون بنا را شیب‌دار و بی ثبات می‌کند.
فونداسیون شفته ای
در ابتدا باید شفته را تعریف کنیم. اگر چند عنصر آب، شن، خاک و آهک را با یکدیگر ترکیب کنند، خمیری به دست می‌آید که به آن شفته می‌گویند.
درمواقع کمی با توجه به شرایط، به خمیر شفته اندکی پاره سنگ نیز اضافه می‌کنند. برای ایجاد فونداسیون شفته‌ای، خمیر آماده کرده را در فونداسیون می‌ریزند و در ارتفاع 20 سانتی‌متر، سطح خمیر را صاف و یکدست می‌کنند.
یک شبانه روز به خمیر شفته استراحت می‌دهند، تا آب موجود در آن تبخیر شود. بعد از این‌که آب آن کشیده شد، به کمک وسیله‌ای سنگین شفته را می‌کوبند و متراکم می‌کنند. این روند تا آن‌جا تکرار می‌شود که به فونداسیون مورد نظر برسند.
فونداسیون آجری
در مناطقی که سنگ به فراوانی موجود نیست و یا افراد قادر به پرداخت هزینه آن نیستند، برای فونداسیون از آجر استفاده می‌کنند. از ویژگی‌های فونداسیون آجری این است که باید وزنی که به فونداسیون وارد می‌شود، کم و سبک باشد. همچنین ساختمان در متراژ و ارتفاع کم ساخته شود.
فونداسیون صفحه ای
مواقعی که برج و ساختمان غول پیکر ساخته می‌شود، از فونداسیون صفحه‌ای استفاده می‌کنند. علت این‌کار این است که فشار وارد شده به ساختمان، به زمین منتقل شود. در این فونداسیون در زیر بنا به شکل یکدست از بتن استفاده می‌کنند و دیوارها و ستون‌ها را روی آن می‌سازند.
فونداسیون صفحه‌ای دارای مدل‌های مختلفی است مانند: فونداسیون صفحه‌ای با دیوار، فونداسیون صفحه‌ای با تیر و فونداسیون صفحه‌ای ساده.
فونداسیون نقطه ای
این مورد در ساختمان‌های با اسکلت فلزی و یا بتنی استفاده می‌شود؛ زیرا در آن‌ها بار به شکل متمرکز به زمین منتقل می‌شود.
مراحل قبل از اجرای فونداسیون چیست؟
تا به این قسمت به معرفی آن‌که فونداسیون چیست و انواع آن کدام است، پرداختیم. حال قصد داریم مراحل اجرای فونداسیون را بررسی نماییم. پیش از آن به بررسی آن‌که مراحل قبل از اجرای فونداسیون چیست، می‌پردازیم.
- اصلاح ناهمواری‌های زمین و گودبرداری
پیش از شروع به ساخت و ساز زمین و پس از بررسی نوع خاک، تعیین سطح آب‌های زیرزمینی و انتخاب بستر مناسب برای ساختمان‌سازی برای هموار شدن ناهمواری‌های زمین لازم می‌باشد.
برای اجرای نقشه لازم است ناهمواری‌های زمین اصلاح و پوشش گیاهی احتمالی و ریشه درختان برداشته شوند.
به جز آن در صورت نیاز باید گودبرداری تا عمق مورد نظر صورت گیرد. عمق گودبرداری تا تراز زیر بتن مگر است که توسط دوربین نقشه‌برداری یا شیلنگ تراز مشخص می‌شود.
اگرچه امروزه شیلنگ تراز کاربرد زیادی ندارد، اما مهم است که قبل از استفاده از آن، حباب‌های هوای داخل تخلیه شود. برابر بودن سطح آب در دو سر شیلنگ نشانه نبود حباب‌های هوا و صحت عملکرد آن است.
قابل توجه است که حتی در خاکبرداری‌های ماشینی نیز باید 15 تا 20 سانتی‌متر انتهایی به صورت دستی برداشته و سطح رگلاژ شود. هزینه رگلاژ دستی به نسبت پر کردن زیر پی با قلوه سنگ و بتن مگر در صورت اضافه گودبرداری توسط ماشین آلات، بسیار کم‌تر خواهد بود.
اگر این عملیات به صورت دستی انجام نشود باید برای جبران کردن حد فاصل تراز منفی زمین و تراز زیر بتن مگر، بر اساس نظر طراح سازه اقدام به سنگ چینی با سنگ لاشه و ملات ماسه و سیمان گردد.
در حالت کلی اگر زیرسازی ضخامت پایینی داشته باشد، با اضافه کردن ضخامت بتن مگر این کار انجام می‌شود و در صورتی که ارتفاع زیرسازی فونداسیون زیاد باشد، با استفاده از ملات ماسه سیمان لاشه چینی سنگ انجام می‌گیرد.
- جانمایی پروژه
پیش از اجرای فونداسیون باید تعیین شود که ملک مدنظر از هر چهار طرف چه حد و مرزی دارا است. این تعیین حدود برای جلوگیری از جا‌به‌جایی فونداسیون در زمان جانمایی و تجاوز به ملکهای مجاور، حائز اهمیت بسیاری می‌باشد.
این حد و مرز بر اساس پروانه و نقشه‌های مصوب تعیین می‌شود تا فونداسیون به درستی در محدوده ملک اجرا شده و پس از آن اقدامات گودبرداری صورت گیرد.
پس از انطباق جهت شمال نقشه با شمال جغرافیایی محل پروژه، یکی از محورهای طولی یا عرضی که موقعیت آن روی نقشه مشخص شده با حداقل دو میخ در ابتدا و انتها روی زمین اجرا می‌شود که به این امتداد، محور مبنا می‌گویند.
حال نوبت به مشخص کردن سایر محورهای طولی و عرضی از روی محور مبنا می‌رسد. جهت کنترل عمود بودن محورها نیز می‌توان از قضیه فیثاغورث استفاده کرد.
نکته قابل توجه آن است که هنگام پیاده کردن نقشه روی زمین، برای جلوگیری از بروز خطا، باید اندازه‌ها همیشه از یک نقطه اصلی محاسبه شده و روی زمین منتقل شوند.
نکته دیگر آن است که در زمین‌های شیب‌دار نیز باید طول افقی اضلاع، ملاک عمل قرار گرفته شود. پس از مشخص شدن حدود پلان، آکس‌ها با استفاده از ریسمان‌کشی و گچ‌ریزی روی زمین تثبیت می‌شوند. این عملیات در پروژه‌های بزرگ با دوربین نقشه‌برداری و برای کارهای کوچک با ریسمان کار، متر گونیا و تراز قابل اجرا است. استفاده از مترهای پارچه‌ای به علت تغییر طول در اثر کشش که منجر به ایجاد خطا خواهد شد، مجاز نمی‌باشد.
- زیرسازی فونداسیون (بتن مگر)
پس از اطمینان از جانمایی دقیق پروژه، رگلاژ دستی کف و حصول کد ارتفاعی مندرج در نقشه، کف گود کروم بندی شده و بتن مگر به ارتفاع حدود 10 سانتی‌متر برای جلوگیری از جذب شیره بتن فونداسیون توسط خاک و ایجاد سطح تراز جهت آرماتوربندی اجرا می‌شود.
بتن مگر یک بتن غیرسازه‌ای با عیار سیمان حدود 100 تا 150 کیلوگرم در هر مترمکعب است. بتن مگر جهت ایجاد سطح تمیز و عاری از گرد و خاک و نیز ایجاد سطح هموار برای آرماتوربندی فونداسیون اجرا می‌شود.
خاک زیر محل بتن ریزی بهتر است مرطوب باشد تا در حین بتن ریزی آب بتن را به خود جذب نکند و بتن پوک نشود. نحوه اجرای فونداسیون گسترده به این صورت است که لازم است کل سطح فونداسیون در کف گود با بتن مگر اجرا گردد، اما برای اجرای فونداسیون نواری، تنها زیر نوارهای فونداسیون، بتن مگر ریخته می‌شود.
بهتر آن است که در زمین‌هایی که گیاه و ریشه درختان وجود دارد، برای جلوگیری از رشد مجدد ابتدا کل سطح به گازوئیل آغشته گردد. همچنین برای جلوگیری از هوازدگی خاک، بهتر است فاصله زمانی خاک برداری و اجرای بتن مگر به کم‌ترین میزان کاهش یابد.
جهت اجرای بتن مگر ابتدا با دوربین یا شیلنگ تراز، کف گود، نقاط هم ارتفاعی ایجاد شده که به آن کروم بندی گفته می‌شود. سپس میان کروم‌ها در فواصل 1 تا 3 متر شمشه‌گذاری می‌گردد. نهایتا فضای بین شمشه‌ها بتن ریزی شده و با شمشه‌کشی و ماله مسطح می‌شود.
معمولا بتن مگر در پروژه‌های کوچک به صورت دستی توسط بتونیر ساخته می‌شود و لازم است حداقل 1.5 دقیقه پس از اضافه کردن تمامی مواد تشکیل دهنده، بتن درون دستگاه به خوبی مخلوط شده و پس از آن مورد استفاده قرار گیرد.
افزون بر آن برای جلوگیری از جذب شیره بتن باید قبل از بتن ریزی، بستر خاک کمی مرطوب شود. پس از اجرای بتن مگر و گیرش اولیه، جهت جلوگیری از گسترش ترک‌ها باید حداقل 12 ساعت سطح آن مرطوب شده و سپس عملیات اجرای پی آغاز گردد.
مراحل اجرای فونداسیون چیست؟
پیش‌تر به بررسی آن‌که مراحل قبل از اجرای فونداسیون چیست، پرداختیم. انتخاب فونداسیون با توجه به شرایط زمین و بار اعمال شده توسط سازه صورت می‌گیرد که شامل مراحل مختلفی است. برای اطلاع از آن‌که بدانید مراحل اجرای فونداسیون چیست، تا انتهای مطلب با ما همراه شوید.
- انتخاب محل ساخت– اولین مورد که در اجرای پی ساختمان در نظر گرفته می‌شود، آن است که محل مناسبی را انتخاب نمود. این پارامتر با توجه به شرایط زمین و همچنین ویژگی‌های سازه مورد نظر تعیین می‌گردد.
- انتخاب نوع فونداسیون– باتوجه به مطالبی که پیش از این اشاره شد، دو نوع فونداسیون سطحی و عمیق وجود دارد که با توجه به نوع سازه انتخاب می‌شوند. بنابراین پس از انتخاب محل ساخت، باید نوع فونداسیون را مشخص نمود.
- مشخص کردن مرزهای فونداسیون– در این مرحله باید مرزهای فونداسیون کاملا مشخص شوند. این اندازه‌گیری‌ها برای اطمینان از انتخاب صحیح نوع فونداسیون و یا تغییر نوع آن ضروری هستند.
- حفاری زمین– با توجه به نوع و محدوده فونداسیون، حفاری زمین انجام می‌شود. لازم به ذکر است که عمق حفاری به شرایط زمین و خصوصیات خاک آن بستگی دارد. معمولا به این صورت است که حفاری سطح زمین تا رسیدن به یک لایه محکم با ظرفیت باربری بالا ادامه پیدا می‌کند.
5. اجرای فونداسیون– پس از مراحل ذکر شده، اجرای فونداسیون شروع می‌شود. برای اجرای کار بدون شک نیاز به نیروی ماهر و تجهیزات مناسب وجود دارد.
6. نگهداری از فونداسیون– وظیفه‌ی اصلی فونداسیون، پایداری سازه است؛ بنابراین، برای نگهداری از فونداسیون، باید مواردی را رعایت کرد تا بتوان با استحکام بیشتری سازه را نگه داشت. پس از اجرای فونداسیون‌های بتنی، مهم است که فضای خالی موجود در زمین حفاری شده، توسط درزگیر پر شوند.
7. ایجاد دیوار نگهدارنده– ایجاد دیوار نگهدارنده آخرین مرحله است. در این مرحله، بر روی بخش‌های بالایی سازه مانند دیوارها، ستون‌ها و غیره، دیوارهای نگهدارنده ساخته می‌شوند. این دیوارها اغلب برای فونداسیون‌های بتنی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزیت استفاده از پی در ساختمان سازی چیست؟
استفاده از پی در ساختمان با مزایای زیر همراه می‌باشد:
- وزن بار وارد شده به ساختمان را به زمین منتقل می‌کند.
- از نشست سازه و ساختمان جلوگیری می‌کند.
- از ترک خوردگی و سقوط ساختمان پیشگیری می‌شود.
- حرکات جانبی سازه کاهش می‌یاید.
- مقاومت و استحکام بنا افزایش پیدا می‌کند.
جمع بندی
در این مقاله به بررسی آن‌که فونداسیون چیست، انواع و مراحل ساخت آن پرداختیم. فونداسیون نقش بسیار مهمی در استحکام و مقاومت سازه‌ها داشته و از فروپاشی ساختمان‌ها جلوگیری می‌کند. در واقع فونداسیون همان پی یا شالوده ساختمان است و وظیفه انتقال وزن سازه به زمین را بر عهده دارد. فونداسیون از ترک خوردگی و سقوط ساختمان جلوگیری می‌کند. فونداسیون انواع مختلفی دارد که شامل فونداسیون بتنی، فونداسیون سنگی، فونداسیون شفته‌ای، فونداسیون آجری، فونداسیون صفحه‌ای و فونداسیون نقطه‌ای می‌شود.
منبع(Resource): What is a Foundation in Construction
سوالات متداول
فونداسیون چیست؟
فونداسیون همان پی یا شالوده ساختمان است و وظیفه انتقال وزن سازه به زمین را برعهده دارد. فونداسیون از ترک خوردگی و سقوط ساختمان جلوگیری می‌کند. ساختمان و زمین به وسیله فونداسیون به یکدیگر متصل می‌شوند.
انواع فونداسیون
فونداسیون انواع مختلفی دارد که عبارتند از: فونداسیون بتنی، آجری، شفته ای، سنگی و غیره . توضیحات تکمیلی در متن مقاله.
مهمترین مزیت استفاده از فونداسیون چیست؟
اصلی ترین وظیفه فونداسیون افزایش مقاومت و حفاظت از ساختمان درمقابل بارهای وارد شده است. این بارها در اثر عواملی مانند زلزله، وزن ناشی از دیوار، ستون، سقف ساختمان و غیره می‌باشند.
