اجرای فونداسیون منفرد یا تک
پی تکی(منفرد یا نقطه ای)
فونداسیون تکی یا (نقطه ای) به پی هایی که بار یک تک ستون یا دیواری را حمل می‌نمایند. یا برای ساختمانهایی که بار آنها به صورت نقطه‌ای به زمین منتقل میشود فونداسیون تکی می نامند. مانند ساختمانهای فلزی یا ساختمانهای بتنی. در واقع پی‌های تکی در ابعاد محدود زیر هر ستون قرار می‌گیرند و باکلاف افقی بتی به هم متصل می‌شوند. این پی‌ها بعلت نقاط ضعفی که در قبال زلزله و رانش دارند. برای سازه‌های سبک وبا طبقات محدودبر روی خاکهایی با مقامت فشاری مجاز:۱٫۲ – ۱٫۵kg/cm2 پیشنهاد می‌شوند. فونداسیون پایه چراغ نیز از این نوع فوندانسیون می باشد.
لایه‌های پی‌های نقطه‌ای
- زمین مناسب :با لایه‌های رسی حداقل :۱٫۵ kg/cm ویا زمین ماسه‌ای متراکم بازاویه اصطکاک حداقل۳۰ درجه بین ذرات.
- بتن مگر: با حداقل:۱۵۰–۲۰۰ kg/m3-عیار سیمان وضخامت ۱۰ تا۱۵ سانتیمتر زیر هر فونداسیون تکی.
- میلگردهای کف پی:درفواصل ۱۵ تا ۲۰ سانت براساس محاسبه تعداد آنها و فاصله حداقل ۵ تا ۷ سانت از کف پی.
- بتن اصلی: عیار سیمان حداقل ۳۰۰-۳۵۰kg/m3
- صفحه زیر ستون (در ساختمانهای اسکلت فلزی):بر اساس محاسبه بار و حداقل با چهار پیچ و مهره مهاری در ستونهای با بار متمرکز
توجه مهم:احداث هر سازه سبک وکم اهمیت بر ماسه بادی و مرطوب و لغزنده ساحلی که سطح اب زیر زمینی بالاست خطر نشست و بخصوص واژگونی و خوابیدن سازه را در اثر پدیده طبیعی مانن دزلزله که بسرعت فعال میشود را دارد. در بعضی سازه ها به علت سنگینی ستونها مانند سوله هایی که دارای بالابرهای متحرک (جرثقیل سقفی) میباشند در زیر این ستونها شمع بندی میشود.
ظرفیت باربری شمع بستگی به دو عامل زیردارد:
- مقاومت شمع.
- مقاومت خاک زیرین.
تقسیم شمع‌ها بر اساس نوک آن ها/
شمع‌های پا فیلی: این شمع‌ها دارای سطح مقطع بزرگتر نسبت به دیگر نقاط شمع هستند و بر اساس بابری نوک طراحی می‌شوند، از این شمع موقعی استفاده میشود که خاک لایه‌های بالا نرم بوده
شمع‌های معمولی: که در آن قطر شمع ثابت است.
شمع نوک تیز یا مخروطی: باعث میشود که شمع راحت تر در عمق بیشتری اجرا شود.
نکته نهایی: از شمع‌های مورب برای مقاومت بیشتر در برابر بارهای جانبی استفاده میشود.
پی منفرد یا فونداسیون منفرد چیست؟
هرگاه پی سطحی فونداسیون دکل دوربین فقط به یک ستون متصل شده و بار ستون را به زمین منتقل کند، به آن پی منفرد یا فونداسیون منفرد گویند. فونداسیون منفرد به شکل‌های مستطیلی، مربعی و دایروی متداول هستند که برای صرفه جویی در مصرف مصالح می‌توان آن را به صورت پی پلکانی یا شیبدار نیز اجرا کرد.
رایج‌ترین شکل هندسی پی منفرد، مقطع مستطیل شکل است. فونداسیونهای منفردی که نزدیک به هم باشند، می‌توانند به یکدیگر پیوسته و به صورت فونداسیون مرکب کار کنند. معمولا از فونداسیون منفرد (فونداسیون نقطه‌ای) در مواقعی استفاده میشود که بار وارده از طرف ساختمان نسبتا کم بوده و تعداد طبقات نهایتا 2 تا 3 طبقه باشد و از طرفی احتمال نشست غیریکنواخت زمین وجود نداشته باشد.
در فونداسیون پیش ساخته بتنی؛ بارها ابتدا به ستونها وارد میشود و ستونها بار را به پی منتقل می‌کنند، در این گونه موارد فونداسیونهای بتن مسلح از نوع منفرد اجرا می‌شوند. پی منفرد یک شبکه آرماتور تحتانی در تراز زیر فونداسیون و یک شبکه آرماتور فوقانی در تراز بالای فونداسیون دارد. میزان آرماتور موجود در پی منفرد توسط مهندس محاسب تعیین میشود.
به منظور یکپارچگی فونداسیونهای منفرد معمولا آنها را توسط اجزایی به نام شناژ به یکدیگر متصل می‌کنند. شناژها اعضای بتنی بوده و به صورت کششی طراحی می‌شوند. وظیفه اصلی شناژها جلوگیری از حرکت احتمالی پی در امتداد افق به هنگام زلزله است. امروزه معمولا از پی منفرد فاقد شناژ استفاده نمی‌شود. برای مطالعه بیشتر درباره شناژ روی لینک آبی کلیک کنید.
پی منفرد با شناژ ( پی باسکولی یا کلاف شده ) چیست؟
اگر فضای اطراف یک ستون محدود باشد، یعنی نتوان ستون را در مرکز سطح فونداسیون منفرد اجرا کرد در آن صورت نمی‌توانیم خروج از محوریت پی را از بین ببریم. هر گاه فونداسیونهای منفرد توسط شناژهایی از بتن مسلح به یکدیگر متصل و کلاف شوند، آن را فونداسیون کلاف شده می‌نامند.
اگر خروج از محوریت پی زیاد باشد، لازم است تا جهت تعادل بیشتر و کاهش خروج از محوریت، فونداسیونهای کناری را به کمک یک تیر رابط به پی ستون میانی ببندیم تا فشار زیر آن یکنواخت شود. به این فونداسیونهای، فونداسیون باسکولی یا فونداسیون کلاف شده می‌گویند.
تیر رابط در پی باسکولی ، کلاف نامیده میشود و یک عضو خمشی است که نقش تعدیل، انتقال و توزیع بار بین فونداسیونهای را ایفا می‌کند و همچنین باعث کاهش نشست نامتقارن پی دو ستون نیز میشود. شناژها ممکن است ارتفاعی برابر یا کمتر از پی داشته باشند. اگر شناژ از زمین فاصله داشته باشد، به آن کلاف می‌گویند. کلاف بخشی از بار یکی از فونداسیونهای را به دیگری منتقل می‌کند و نباید متکی بر خاک باشد. چنانچه این تیر رابط تحت اثر فشار خاک زیرین قرار گیرد باید طبق ضوابط مربوط به فونداسیون نواری طراحی شود.
در طراحی فونداسیون باسکولی فرض بر این است که تیر کلاف با خاک در ارتباط نیست و تنشی بین آن دو وجود ندارد. به همین دلیل به هنگام اجرای آن باید یک فاصله کوچک بین خاک و کلاف وجود داشته باشد. شناژهای ساده فقط نیروهای محوری در سطح مقطع را تحمل می‌کنند. در حالی که کلاف‌ها علاوه بر تحمل لنگر خمشی منفی، نقش جلوگیری از نیروی بلندکننده (Uplift) را بر عهده دارند.
شناژ باسکولی (کلاف) در حقیقت یک تیر با خمش منفی بوده که لنگر طاقدیس دارد. طرح شناژ باسکولی (کلاف) باید مطابق ضوابط طرح تیرها با لنگر منفی انجام شود. این تیر باید برای خمش و برش طراحی شود. در این حالت توزیع فشار خاک زیر فونداسیونهای را می‌توان یکنواخت در نظر گرفت. ابعاد کلاف باید به نحوی تعیین شوند که این عضو سازه‌ای صلبیت لازم برای جلوگیری از کج شدن و چرخش فونداسیونهای را داشته باشد. برای این امر باید ممان اینرسی پی باسکولی، حداقل برابر بیشترین ممان اینرسی مقطع دو پی مجاورش شود.
ممان اینرسی کلاف پی باسکولی = 12 / bh3 >= بیشترین ممان اینرسی دو پی مجاور
پی منفرد با شناژ عملکرد بسیار خوبی در مناطق زلزله خیز به دارد. در هنگام زلزله شناژها مانع از جابجایی فونداسیونهای می‌شوند و باعث می‌شوند که فاصله بین آنها تغییری نکند. شناژها برای تحمل نیروی محوری معادل ۱۰ درصد بیشترین نیروی فشاری ستونهای طرفین، طراحی و محاسبه می‌شوند. از مزایای دیگر شناژهای رابط، علاوه بر کلاف نمودن کل فونداسیونهای منفرد به یکدیگر و تحمل نیروهای جانبی، می‌توان به جلوگیری از نشست‌های نامتقارن در فونداسیونهای منفرد اشاره کرد.
پی مرکب چیست؟
فونداسیون مرکب به مجموعه‌ای از دو فونداسیون منفرد گفته میشود. در موارد زیر از پی مرکب دو ستونی استفاده میشود:
- فاصله شالوده‌های منفرد دو ستون از هم کم باشد.
- یکی از شالودهها در کنار زمین همسایه قرار گرفته باشد (به دلیل بالا بردن ضریب اطمینان)
- نیازمند مشارکت دو شالوده باشیم.
- برای ستونهای مجاور درز انبساط (وقتی که به علت طول زیاد یک بنا نیاز به ایجاد درز انبساط باشد، دو پی منفرد باید به هم متصل شوند تا به صورت یکپارچه عمل کنند).
زمانی که بار ستونها تقریبا با هم برابر است، پی مرکب به صورت متقارن (مستطیلی) اجرا میشود. اگر بار یکی از ستونها به طور چشم‌گیری، بیشتر از ستون دیگر باشد باید در محدوده ستون با بار بیشتر، ابعاد شالوده بزرگتر شود. در این حالت پی مرکب به صورت ذوزنقه‌ای خواهد بود.
گاهی بارهای وارد بر یکی، دارای برون محوری زیاد نسبت به مرکز شالوده بوده و شالودهها یکپارچه ساخته می‌شوند تا بار بهتر توزیع شود. نکته قابل در توجه در اجرای فونداسیون منفرد یا مرکب این است که نیازی به تعبیه کول و تقویت اطراف آن جهت اجرای چاه جذبی و چاه ارت در مراحل پایانی ساختمان سازی نیست.