انواع فونداسیون و نحوه اجرای آن‌ها | 2024 سنگچی

  • دسته بندی:
  • زمان مطالعه : 6 دقیقه
Picture of ادمین سنگ چی

ادمین سنگ چی

بدون نظر

انواع فونداسیون

فونداسیون، یکی از حیاتی‌ترین اجزای هر سازه است که وظیفه‌ی انتقال بار ساختمان به زمین را بر عهده دارد. درک دقیق انواع فونداسیون و روش اجرای آن‌ها برای هر مهندس عمران یا پیمانکار ضروری است، زیرا انتخاب نادرست می‌تواند پایداری کل سازه را تحت تأثیر قرار دهد. در این مقاله، تمام نکات فنی، اجرایی و کاربردی مربوط به انواع فونداسیون‌ها را به‌صورت جامع بررسی خواهیم کرد.

تعریف فونداسیون و نقش آن در سازه‌ها

فونداسیون (Foundation) به بخش زیرین ساختمان گفته می‌شود که وزن کل سازه را به زمین منتقل می‌کند. این عنصر باید به‌گونه‌ای طراحی شود که فشار وارد بر خاک کمتر از ظرفیت باربری آن باشد.
در واقع، فونداسیون نقش یک واسطه بین ساختمان و زمین را ایفا می‌کند تا از نشست‌های غیر یکنواخت یا شکست سازه جلوگیری شود.

معرفی انواع فونداسیون بر اساس عمق و عملکرد

به‌طور کلی، فونداسیون‌ها به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:

  1. فونداسیون سطحی (Shallow Foundations)
  2. فونداسیون عمیق (Deep Foundations)

در ادامه به بررسی جزئی‌تر هر نوع می‌پردازیم.

فونداسیون سطحی یا کم عمق

پایه های کم عمق را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

پایه های پهن گسترده
پایه های نواری
پایه های اسلب

پایه های گسترده

پایه های گسترش یافته انواعی از فونداسیون کم عمق هستند که بار نقطه ای را از سازه (ستون، تکیهگاه) به خاک منتقل و توزیع می کنند. پایه های گسترده به صورت سازه های بنایی بلوک های سنگی پیچیده، آجر و بتن مسلح انجام شده اند. امروزه از چنین نوع پی های توده ای اجتناب می شود و به دلیل استفاده از آرماتور، یعنی افزایش قابلیت استفاده مقاطع بتنی، از پی های پخش شده مسلح با ابعاد بسیار کوچکتر استفاده می شود.

فونداسیون های گسترش یافته با توجه به سفتی آنها را می توان به پایه های محکم و انعطاف پذیر تقسیم کرد. رابطه سختی و پی خاک، تغییر شکل و توزیع کرنش در تماس پی و خاک را تعریف می کند. معیار تعیین سختی پی گسترش به ماژول راکتور پی خاک بستگی دارد و برای K> 0,40 برای پی های جامد یعنی K <0,40 برای پی های انعطاف پذیر معتبر است.

به دلیل سرعت ساخت مورد نیاز، اغلب از پایه های پیش ساخته روی بستر آماده شده استفاده می شود. ترکیب فونداسیون پیش ساخته و سازه آینده با پر کردن میکروبتن انجام می شود.

پایه های نوار

پایه های نواری در زیر یک سری ستون ها یا دیوارهای نگهدارنده انجام می شود و در صورتی که فشار روی فونداسیون خاک در زیر فونداسیون گسترده زیاد باشد. پایه های نوار همچنین از اعوجاج افقی پایه های فردی جلوگیری می کنند و آنها را تقویت می کنند. در جهت طولی، پایه های نوار به عنوان یک حامل پیوسته تحت تأثیر نیرو ستون ها/دیوارها عمل می کنند.

پایه های اسلب

پایه های اسلب ساختارهای فونداسیون کم عمقی هستند که در موارد زیر در زیر کل سازه قرار می گیرند:
اگر پایه های گسترده/نوار خیلی نزدیک به یکدیگر باشند.
برای پایه و اساس سازه های بلند و آنهایی که بارهای زیادی دارند (تاسیسات صنعتی، انبارها).
برای حل مسائل سکونتگاهی دیفرانسیل (فونداسیون خاک با ویژگی های مقاومت و تغییر شکل پذیری مختلف).

پایه های دال به عنوان صفحات باربر دو طرفه با بار مداوم تقویت می شوند. تقویت کننده در نواحی بالا و پایین برای پذیرش گشتاورهای خمشی ناشی از واکنش خاک توصیه می شود.

فونداسیون عمیق

در پروژه‌هایی که زمینِ سطحی (خاک‌های سطحی) سست، رسی یا ماسه‌ای با چسبندگی پایین دارد، استفاده از پی‌های سطحی مانند فونداسیون نواری یا اسلب کفایت نمی‌کند؛ در این حالت، برای انتقال بار به ترازهای پایین‌تر و پایدارتر، از فونداسیون عمیق استفاده می‌شود.

وظیفه فونداسیون عمیق

انتقال بارهای فشاری و کششیِ ساختمان یا سازه به زمین مقاوم

کنترل نشست ناهمگون (differential settlement)

جلوگیری از واژگونی یا جابجاییِ سازه در خاک‌های ضعیف

ایجاد پایداری در سازه‌های بلند یا سازه‌های ساحلی، پل‌ها، دکل‌های سنگین، و برج‌ها

فونداسیون شمعی (Pile Foundation)

فونداسیون شمعی (Pile Foundation) یکی از انواع مهم فونداسیون‌های عمیق است که زمانی استفاده می‌شود که خاکِ سطحی قدرت تحمل بارهای ساختمان را ندارد و باید این بارها به لایه‌های سفت‌تر و مقاوم‌تر در عمق زمین منتقل شوند.

در این فونداسیون، تعدادی شمع (Pile) به صورت عمودی یا کمی مایل در زمین نصب می‌شوند تا بار را به عمق منتقل کنند. این شمع‌ها معمولاً از بتن، فولاد یا گاهی چوب خاص ساخته می‌شوند

دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall)

نوعی فونداسیون عمیق و نگهدارنده خاک است که در سازه‌های زیرزمینی مثل تونل‌ها، ایستگاه‌های مترو، پارکینگ‌های زیرزمینی و زیرگذرها استفاده می‌شود.

این دیوارها علاوه بر تحمل فشار خاک و نیروهای سازه، جلوی نفوذ آب‌های زیرزمینی را هم می‌گیرند؛ بنابراین نقش سازه‌ای و آب‌بندی توأمان دارند.

فونداسیون صندوقه‌ای (Caisson Foundation)

فونداسیون صندوقه‌ای (Caisson Foundation) یکی از انواع فونداسیون‌های عمیق است که بیشتر در پل‌ها، اسکله‌ها، سازه‌های دریایی و ساحلی استفاده می‌شود.

در این روش، صندوقه یا استوانه بتنی بزرگ در آب یا خاک اشباع‌شده قرار می‌گیرد تا به لایه‌های مقاوم‌تر زیر زمین برسد و بار سازه را منتقل کند.

نحوه اجرای انواع فونداسیون در پروژه‌های عمرانی

مراحل اجرای فونداسیون سطحی

مراحل اجرای فونداسیون سطحی

  1. گودبرداری و آماده‌سازی بستر خاک
  2. اجرای لایه‌ی بتن مگر
  3. آرماتوربندی فونداسیون
  4. قالب‌بندی و بتن‌ریزی
  5. عمل‌آوری و آب‌دهی مناسب

مراحل اجرای فونداسیون عمیق

  1. حفاری چاهک‌ها یا شمع‌کوبی
  2. قراردادن آرماتور در چاه
  3. بتن‌ریزی با روش ترمی یا خشک
  4. تست بارگذاری برای کنترل کیفیت

عوامل مؤثر در انتخاب نوع فونداسیون

  • شرایط خاک: نوع و ظرفیت باربری خاک تعیین‌کننده‌ی اصلی است.
  • وزن سازه: ساختمان‌های بلند به فونداسیون‌های عمیق نیاز دارند.
  • شرایط اقلیمی: در مناطق مرطوب باید از فونداسیون‌های ضد رطوبت استفاده شود.

مصالح مورد استفاده در اجرای فونداسیون

یکی از مهم‌ترین عوامل در پایداری و دوام هر فونداسیون، نوع مصالحی است که در اجرای آن به کار می‌رود. انتخاب مصالح مناسب نه‌تنها بر مقاومت سازه تأثیر دارد بلکه در برابر رطوبت، نشست و خوردگی نیز از فونداسیون محافظت می‌کند.

بتن و آرماتوربندی در فونداسیون

بتن اصلی‌ترین مصالح در اجرای انواع فونداسیون است. کیفیت بتن باید مطابق با استانداردهای فنی مانند ACI و ASTM باشد.
ترکیب مناسب سیمان، شن، ماسه و آب به همراه استفاده از افزودنی‌هایی نظیر روان‌کننده‌ها باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می‌شود.
آرماتوربندی نیز نقش حیاتی در تحمل نیروهای کششی دارد. آرماتورها معمولاً از فولاد با مقاومت بالا ساخته می‌شوند و در قالب شبکه‌های منظم در کف فونداسیون قرار می‌گیرند.

مواد ضد رطوبت و عایق‌بندی فونداسیون

در مناطقی با سطح آب زیرزمینی بالا، نفوذ رطوبت می‌تواند بتن را تخریب کند.
برای جلوگیری از این مشکل، از قیرگونی، ایزوگام، ژئوممبران و پوشش‌های اپوکسی استفاده می‌شود.
عایق‌بندی باید پس از اتمام بتن‌ریزی و قبل از پر کردن مجدد خاک اطراف فونداسیون انجام گیرد تا اثرات ماندگار داشته باشد.

نکات اجرایی و کنترل کیفیت در فونداسیون

اجرای دقیق و اصولی فونداسیون مستلزم رعایت مجموعه‌ای از نکات فنی و نظارتی است.

آزمایش‌های کنترل کیفیت خاک و بتن

قبل از اجرای فونداسیون باید آزمایش‌های متعددی روی خاک انجام شود؛ از جمله:

  • آزمایش برش مستقیم
  • آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
  • آزمایش باربری صفحه‌ای

پس از آن، در مرحله‌ی بتن‌ریزی، کنترل نسبت آب به سیمان، اسلامپ بتن و نمونه‌گیری برای آزمایش مقاومت فشاری بسیار ضروری است.

نظارت مهندسی و ایمنی در اجرا

حضور ناظر فنی در تمام مراحل اجرای فونداسیون الزامی است.
مهندس ناظر باید بر عمق گودبرداری، کیفیت بتن، محل قرارگیری آرماتورها و فاصله بین قالب‌ها نظارت کند.
همچنین رعایت ایمنی کارگران در حین گودبرداری و بتن‌ریزی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

شما نیز می توانید مقاله اصول ایمنی آیین نامه 2800 را نیز مشاهده کنید.

اشتباهات رایج در اجرای انواع فونداسیون

حتی در پروژه‌های بزرگ نیز اشتباهاتی در مرحله‌ی فونداسیون ممکن است رخ دهد که تأثیرات جبران‌ناپذیری بر سازه می‌گذارد.

عدم توجه به نتایج آزمایش خاک

بسیاری از پروژه‌ها بدون بررسی دقیق خاک شروع می‌شوند و این مسئله باعث می‌شود نوع فونداسیون متناسب با ظرفیت خاک انتخاب نشود.
نتیجه چنین اشتباهی، نشست ناهمگون و ترک در سازه خواهد بود.

آرماتوربندی نادرست و بتن‌ریزی غیر اصولی

چیدمان نادرست آرماتورها یا استفاده از بتن با اسلامپ بالا می‌تواند باعث کاهش مقاومت فونداسیون شود.
بهتر است در هنگام بتن‌ریزی از ویبراتور مکانیکی استفاده شود تا حباب‌های هوا از بین بروند و چسبندگی بتن و فولاد افزایش یابد.

مقایسه انواع فونداسیون از نظر هزینه و کاربرد

در جدول زیر، مقایسه‌ای میان انواع فونداسیون از نظر هزینه، عمق و کاربرد ارائه شده است:

نوع فونداسیون

عمق معمول (متر)

هزینه تقریبی

کاربرد اصلی

فونداسیون منفرد

0.5 تا 1

کم

ساختمان‌های کوچک و مسکونی

فونداسیون نواری

0.8 تا 1.2

متوسط

دیوارهای باربر و سازه‌های سبک

فونداسیون گسترده

1 تا 2

زیاد

برج‌ها و ساختمان‌های چندطبقه

فونداسیون شمعی

10 تا 30

بالا

پل‌ها و ساختمان‌های بلند

فونداسیون صندوقه‌ای

تا 50

بسیار بالا

اسکله‌ها و سازه‌های دریایی

منبع خارجی پیشنهادی: برای مطالعه بیشتر درباره انواع فونداسیون، می‌توانید به وب‌سایت The Constructor مراجعه کنید.

نوآوری‌های جدید در طراحی و اجرای فونداسیون

پیشرفت فناوری باعث شده تا روش‌های نوینی در طراحی و اجرای فونداسیون‌ها ایجاد شود:

  1. فونداسیون‌های هوشمند:

    با استفاده از حسگرهای دیجیتال، میزان بار، نشست و تغییر شکل‌ها به‌صورت لحظه‌ای پایش می‌شود.

  2. بتن‌های خودترمیم‌شونده:

    این نوع بتن‌ها با میکروارگانیسم‌هایی ترکیب شده‌اند که در صورت ترک، خود را ترمیم می‌کنند.

  3. فونداسیون‌های پیش‌ساخته:

    برای کاهش زمان اجرا، قطعات فونداسیون در کارخانه تولید و در محل پروژه مونتاژ می‌شوند.

این فناوری‌ها ضمن افزایش سرعت کار، باعث کاهش خطای انسانی و افزایش عمر مفید سازه می‌شوند.


سوالات متداول درباره انواع فونداسیون

1.تفاوت فونداسیون سطحی و عمیق چیست؟

فونداسیون سطحی در نزدیکی سطح زمین اجرا می‌شود، در حالی که فونداسیون عمیق بار را به لایه‌های مقاوم‌تر در عمق زمین منتقل می‌کند.

2.چه نوع فونداسیونی برای ساختمان‌های بلند مناسب‌تر است؟

فونداسیون شمعی و صندوقه‌ای بهترین گزینه‌ها برای ساختمان‌های بلند هستند، زیرا می‌توانند بار زیادی را تحمل کنند.

3.آیا نوع خاک در انتخاب فونداسیون تأثیر دارد؟

بله، ظرفیت باربری و جنس خاک مستقیماً بر نوع فونداسیون تأثیر دارد. خاک‌های سست معمولاً نیاز به فونداسیون‌های عمیق دارند.

4.هزینه اجرای هر نوع فونداسیون چقدر است؟

هزینه به عمق، نوع مصالح و روش اجرا بستگی دارد. به طور کلی فونداسیون‌های سطحی کم‌هزینه‌تر از فونداسیون‌های عمیق هستند.

5.بهترین مصالح برای اجرای فونداسیون چیست؟

بتن مسلح با فولاد باکیفیت و استفاده از افزودنی‌های ضد رطوبت بهترین گزینه برای فونداسیون‌های پایدار است.

6.چه عواملی باعث خرابی فونداسیون می‌شوند؟

نفوذ رطوبت، نشست غیریکسان، بتن‌ریزی نادرست و عدم نظارت فنی از مهم‌ترین عوامل خرابی فونداسیون‌ها هستند.

تصویری از سنگ گرانیت مروارید
گرانیت مروارید محصول جدید سنگچی
در ارتباط با این مطلب بیشتر بخوانید

مطالب مرتبط

تبلیغات شما