پرناک پیمان
فونداسیون ساختمان چیست و چه نقشی دارد؟
فونداسیون ساختمان (Foundation) یکی از مهمترین بخشهای هر سازه است که وظیفه انتقال بارهای وارد بر ساختمان به زمین را بر عهده دارد. در واقع، فونداسیون نقطه اتصال ساختمان با زمین است و اگر این بخش به درستی طراحی و اجرا نشود، حتی مقاومترین اسکلتها نیز در برابر نشست یا نیروهای جانبی دچار آسیب خواهند شد.
بهطور ساده، میتوان گفت که فونداسیون همان پایهای است که کل سازه بر روی آن استوار میشود. طراحی اصولی فونداسیون، بر اساس نوع خاک، بار ساختمان، ارتفاع طبقات و شرایط اقلیمی انجام میشود.
اهداف اجرای فونداسیون ساختمان
- توزیع یکنواخت بار سازه بر روی زمین
فونداسیون باعث میشود تا وزن ساختمان بهصورت متعادل به زمین منتقل شود و از نشست ناهمگون جلوگیری شود. - افزایش پایداری سازه در برابر زلزله و باد
اتصال درست سازه به زمین، نیروی جانبی را کنترل کرده و مانع واژگونی میشود. - جلوگیری از نفوذ رطوبت و آسیب خاکی
طراحی فونداسیون با عایق مناسب، مانع نفوذ آبهای زیرزمینی یا بارندگی به سازه میشود. - ایجاد سطح تراز برای اجرای سازه اصلی
فونداسیون، سطحی محکم و تراز برای اجرای ستونها و دیوارهای باربر فراهم میکند.
اجزای اصلی فونداسیون
- پی یا پایه اصلی: بخش بتنی یا سنگی که مستقیماً با خاک در تماس است.
- بیس پلیت و میلمهار: برای اتصال ستونهای فلزی به بتن فونداسیون استفاده میشود.
- آرماتوربندی: شبکهای از میلگردهای فولادی که مقاومت کششی فونداسیون را بالا میبرد.
- عایق و لایه محافظ: برای جلوگیری از نفوذ رطوبت به بتن و فولاد.
- بتن و ملات: مصالح اصلی در ساخت پی، که باید از نوع باکیفیت و با مقاومت مناسب باشد.
انواع فونداسیون ساختمان
انتخاب نوع فونداسیون به عواملی مانند وزن ساختمان، نوع خاک، عمق لایههای مقاوم زمین، سطح آب زیرزمینی و شرایط اقلیمی بستگی دارد. در ادامه مهمترین انواع فونداسیون ساختمان را معرفی میکنیم:
-
فونداسیون سطحی (Shallow Foundation)
فونداسیون سطحی زمانی به کار میرود که لایه مقاوم خاک در عمق کمی از سطح زمین قرار داشته باشد. عمق این نوع فونداسیون معمولاً کمتر از عرض آن است.
انواع فونداسیون سطحی:
الف) پی منفرد (Isolated Footing)
در ساختمانهایی با ستونهای جدا از هم، برای هر ستون یک پی مجزا ساخته میشود.
- مزایا: اجرای سریع، هزینه پایین، مناسب برای ساختمانهای سبک.
- معایب: مناسب زمینهای نرم یا ساختمانهای سنگین نیست.
ب) پی نواری (Strip Footing)
برای دیوارهای باربر یا ردیفهای ستون نزدیک به هم، از پی نواری استفاده میشود.
- مزایا: مقاومت بالا در برابر بار خطی و نشستهای ناهمگون.
- معایب: مصرف زیاد بتن و میلگرد در مقایسه با پی منفرد.
ج) پی گسترده یا رادیه (Raft Foundation)
زمانی که کل سطح ساختمان باید روی زمین توزیع شود، از پی یکپارچه استفاده میشود.
- مزایا: کاهش نشستهای موضعی، پایداری زیاد، مناسب ساختمانهای سنگین.
- معایب: هزینه و حجم بتن زیاد.
-
فونداسیون عمیق (Deep Foundation)
وقتی خاک سطحی ضعیف است و لایه مقاوم در عمق زیاد قرار دارد، از فونداسیون عمیق استفاده میشود. در این حالت بار ساختمان از طریق شمعها یا ستونهای بتنی به عمق زمین منتقل میشود.
انواع فونداسیون عمیق:
الف) شمعی (Pile Foundation)
در این روش، شمعهای بتنی، فولادی یا چوبی در عمق زمین فرو میروند تا بار سازه را منتقل کنند.
- مزایا: مناسب برای ساختمانهای بلندمرتبه یا زمینهای نرم.
- معایب: نیاز به تجهیزات خاص و هزینه بالا.
ب) فونداسیون چاهی (Caisson Foundation)
در پروژههایی که بار بسیار زیاد است (مانند پلها یا سازههای ساحلی)، از فونداسیون چاهی استفاده میشود.
- مزایا: تحمل بار زیاد، مقاومت در برابر نیروهای جانبی.
- معایب: اجرای پیچیده و پرهزینه.
-
فونداسیون نیمهعمیق (Combined Foundation)
در شرایطی که خاک نسبتاً ضعیف است و ستونها به هم نزدیکاند، از پیهای ترکیبی یا نیمهعمیق استفاده میشود.
در این نوع، دو یا چند ستون با یک فونداسیون مشترک پشتیبانی میشوند.
- مزایا: کاهش حجم خاکبرداری، پایداری بیشتر نسبت به پیهای منفرد.
- معایب: طراحی و آرماتوربندی پیچیدهتر.
عوامل مؤثر بر طراحی فونداسیون ساختمان
- نوع خاک: خاکهای شنی و دانهدرشت مقاومت بالایی دارند، اما خاکهای رسی ضعیفتر هستند.
- بارهای وارد بر سازه: وزن ساختمان، بار زنده و نیروهای زلزله باید در طراحی لحاظ شوند.
- سطح آب زیرزمینی: در مناطق مرطوب باید از عایقبندی قوی و زهکشی مناسب استفاده شود.
- شرایط اقلیمی: در مناطق سرد، فونداسیون باید پایینتر از عمق یخبندان اجرا شود.
- جنس مصالح: کیفیت بتن، نوع میلگرد و پوششهای ضدزنگ بر دوام فونداسیون اثر مستقیم دارند.
نکات اجرایی در ساخت فونداسیون ساختمان
- همیشه قبل از اجرا، آزمایش مکانیک خاک انجام شود.
- از بتن با عیار مناسب (C25 تا C35) استفاده شود.
- قالببندی و تراز فونداسیون باید دقیق انجام گیرد تا ستونها در محل درست قرار گیرند.
- آرماتورها باید با فاصله مناسب از خاک و پوشش بتن (کاور) قرار بگیرند.
- بتن باید پس از ریختن حداقل ۷ روز عملآوری مرطوب داشته باشد تا مقاومت کامل بهدست آید.
- در مناطق مرطوب، از عایق قیری یا ژئوممبران برای جلوگیری از نفوذ آب استفاده شود.
جمعبندی
فونداسیون، مهمترین بخش سازه است که سلامت کل ساختمان به آن وابسته است.
انتخاب نوع فونداسیون، بستگی به شرایط خاک، نوع ساختمان و بارهای وارده دارد.
در پروژههای کوچک، معمولاً فونداسیونهای سطحی و در ساختمانهای بزرگ و صنعتی، فونداسیونهای عمیق بهکار میروند.
رعایت اصول طراحی، اجرای دقیق آرماتوربندی، بتنریزی استاندارد و عملآوری صحیح، تضمینکننده دوام و پایداری سازه برای دههها خواهد بود.
