انواع پی (فونداسیون) ساختمان بر اساس مصالح مصرفی

پی ساختمان که همان فونداسیون یا شالوده نام دارد به بخشی از سازه اطلاق می شود که در تماس با خاک بوده و به عنوان یک عضو باربر وزن ساختمان را به زمین انتقال می دهد. فونداسیون سازه را پایدار و مقاوم می کند و از سقوط آن جلوگیری می نماید.

اتصال یک ساختمان به زمین توسط پی صورت می گیرد و محل قرارگیری آن بین ساختمان و زمین است. پی ها بر اساس خصوصیات خاکی که در زیر آن ها قرار می گیرد و وزن سازه طراحی می شوند.

تصور یک ساختمان بدون پی غیرممکن است، زیرا عدم وجود پی منجر به نشست زمین می شود و سازه دچار ترک خوردگی می گردد.

پی ها مقاومت ساختمان را در برابر بارهای وارده مانند وزن دیوارها، ستون ها، سقف ها، باد و زلزله بالا می برد. آن ها بار اضافی را در ساختمان پخش می کنند و آن را به زمین منتقل می نمایند.

پی ها به انواع مختلف با توجه به مصالح مصرفی و روش ساخت دسته بندی می شوند. در این نوشته از ساختمانچی در ابتدا به معرفی انواع فونداسیون و آرماتوربندی آن ها و سپس به معرفی انواع پی بر اساس مصالح مصرفی می پردازیم. با ما همراه باشید.

فونداسیون یا پی ساختمان چیست؟

فونداسیون در دسته اولین و اساسی ترین مراحل ساختمان سازی قرار دارد که به واسطه آن انتقال وزن ساختمان از ستون های به کار رفته در ساخت و ساز به زمین و خاک اطراف آن صورت می گیرد. به طور کلی فونداسیون ساختمان دارای سه وظیفه اصلی انتقال بار سازه به زمین، توزیع بار به طور یکنواخت و لنگر انداختن سازه است.

فونداسیون باید بار را به طور یکنواخت به زمین زیر خود توزیع کرده تا از تمرکز تنش در یک نقطه و ایجاد مشکلاتی مانند ترک خوردن یا فرو ریختن فونداسیون جلوگیری شود. همچنین پی ساختمان باید سازه را در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله لنگر بیندازد تا واژگون نشود.

انواع پی ساختمان

انتخاب نوع و ابعاد فونداسیون با توجه به کاربری ساختمان و میزان نیروهای وارده، نوع خاک و شرایط آب و هوایی متفاوت بوده و به سه دسته فونداسیون سطحی، فونداسیون عمیق و فونداسیون ویژه تقسیم بندی می شود. در ادامه به توضیح در مورد هر یک از آن ها می پردازیم:

فونداسیون سطحی یا کم عمق

از رایج ترین انواع فونداسیون هایی که در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد، فونداسیون سطحی می باشد. نحوه اجرای این فونداسیون به گونه ای است که عموما عمق آن ها کمتر از عرضشان می باشد.

در اجرای فونداسیون سطحی، در ابتدا عمل گودبرداری صورت می گیرد و با عبور از لایه های نامناسب سطحی، فونداسیون اجرا می شود.

در صورتی که نیاز به ساخت طبقاتی در زیر زمین باشد، حفاری بیش تر صورت می گیرد. پی منفرد، پی دیواری، پی گسترده، پی مرکب و پی نواری از انواع پی های سطحی می باشند.

پی منفرد

فونداسیون منفرد از ساده ترین و رایج ترین نوع پی می باشد که از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون بصرفه است. این پی ها به طور معمول در ساختمان های معمولی تا پنج طبقه کاربرد دارند.

در پی ریزی منفرد، هر کدام از ستون های مورد استفاده در سازه، فونداسیون مختص به خود را در قسمت قاعده دارند. فشار و بار وارده بر سازه در این نوع پی به طور مستقیم از ستون به خاک منتقل می شود.

از پی های منفرد در شرایطی که بار سازه نسبتا پایین است، ستون ها خیلی بهم نزدیک نیستند و ظرفیت تحمل خاک در عمق و ضخامت های کم بالا باشد، می توان استفاده نمود.

پی دیواری

از پی دیواری به منظور توزیع بارهای دیواری حامل در سازه به سطح زمین و موازی با دیوار، استفاده می گردد. پهنای این نوع پی تقریبا 2 تا 3 برابر پهنای دیوار می باشد. پی دیواری در اصل نواری بتنی در طول دیوار می باشد.

در ساخت پی دیواری از مصالحی چون آجر، سنگ و بتن می توان استفاده نمود. از این نوع پی در شرایطی که بزرگی و شدت بارهایی که باید انتقال داد کم است، می توان استفاده کرد. همچنین این فونداسیون باید بر روی بستری از ماسه و گراول های بسیار متراکم قرارداده شود.

پی گسترده

از پی گسترده زمانی استفاده می شود که ظرفیت تحمل خاک پایین است و بار سازه باید در منطقه وسیعی پخش شود یا اینکه سازه مورد نظر به طورپیوسته تحت تاثیر ارتعاش ها و تکان ها قرار می گیرد. دال بتنی مسلح یا دال تیر تی شکل، از جمله پی های گسترده می باشد که در سراسر سازه قرار می گیرند.

در این نوع پی، تمام کف به عنوان فونداسیون عمل می کند. از پی های گسترده در شرایطی می توان بهره برد که خاک سست و ضعیف باشد، سازه مشتمل بر یک زیرزمین باشد، فاصله ستون ها کم باشد و یا استفاده از دیگر انواع پی امکان پذیر نباشد.

پی مرکب

هنگامی که ستون های سازه فاصله کمی از یکدیگر دارند یا ظرفیت تحمل پایین باشد، بهتر است از پی سطحی مرکب استفاده نمود.

در این نوع پی ها، بیش از یک ستون در فونداسیون قرار می گیرد، به همین علت به آن مرکب می گویند. پی مرکب ممکن است مستطیلی، ذوزنقه ای یا تی شکل باشد.

پی نواری

در پی نواری، پی ها را در زیر ستون ها به صورت منفرد می سازند و با استفاده از تیرهای نواری به یکدیگر وصل می کنند. به طور کلی زمانی که لبه پی را نمی توان از خط املاک فراتر برد، پی خارجی را از طریق تیر نواری به پی داخلی متصل می کنند.

فونداسیون عمیق

اجرای این فونداسیون همان گونه که از نام آن پیداست، در لایه های عمیق صورت می گیرد؛ چرا که خاک های سطحی مقاومت لازم برای تحمل نیروهای وارده را ندارند.

از این رو عمق انجام این کار باید به گونه ای باشد که نیرو به لایه های سخت که در زیر قرار دارند، منتقل شود. به طور کلی فونداسیون عمیق به دو دسته سیستم قطور و سیستم فونداسیون شمعی تقسیم بندی می شود.

پی شمعی

متداول ترین انواع فونداسیون عمیق، فونداسیون شمعی می باشد. شمع به سازه ای بلند و ستونی که قطر کمی دارد و باریک می باشد، اطلاق می شود.

این سازه با قرارگرفتن در داخل خاک، وزن سازه را به خاک زیرین آن منتقل می کند. فونداسیون شمعی خود به سه دسته شمع کوبیدنی، شمع درجا ریخته شده و شمع کوبیده درجا ریخته شده تقسیم بندی می شود.

در ساخت فونداسیون شمعی کوبیدنی، از بتن، فولاد و چوب استفاده می شود. این شمع ها سازه های از پیش ساخته شده ای هستند که پس از ساخت در محل مورد نظر نصب می شوند.

شمع درجا ریخته شده با نام شمع بتنی نیز شناخته می شود. اجرای این مدل فونداسیون به این گونه است که شمع در داخل زمین تا عمق مناسب و لازم، حفره ایجاد می کند و سپس حفره با استفاده از بتن پر خواهد شد. این گونه فونداسیون ها به دو صورت قابل دسترسی و اجرا هستند.

نمونه ای از این فونداسیون ها به گونه ای است که شمع ها به طور مستقیم حفر می شوند. نمونه ای دیگر نیز به گونه ای است که شمع باید ابتدا قالب گیری شود و سپس در اجرا مورد استفاده قرار گیرد.

این گونه شمع ها دارای یک یا چند برآمدگی هستند و با عنوان شمع سر پهن نیز شناخته می شوند. دسته سوم از فونداسیون شمعی که شمع کوبیده درجا ریخته شده نام دارند، مزایایی مشابه با شمع کوبیدنی و شمع درجا ریخته شده دارد.

سیستم های قطور در اجرای فونداسیون عمیق شامل پایه های عمیق و کیسون ها می باشد. از این سیستم برای احداث سازه های سنگین مانند پایه های پل ها و دکل های نفتی استفاده می شود.

فونداسیون ویژه

فونداسیون ویژه شامل پی های شناور، پی های سلولی و پوسته ای و پی های فولادی یا پروفیله می باشد. از پی های شناور در زمانی که لایه های عمقی نشست پذیر یا ضعیف هستند، استفاده می شود.

پی های سلولی و پوسته ای بر اساس عملکرد مورد نیاز، شکل فونداسیون، ایجاد سختی کافی در طبقات زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند.

پی های فولادی یا پروفیله برای ساخت سازه هایی که نیروی وارده حاصل از آن بالا بوده و بستر آن سخت و سنگی می باشد، استفاده می شود.

آرماتوربندی فونداسیون

یکی از مهم ترین قسمت های اجرایی در ساختمان های بتنی، آرماتور بندی می باشد. اجرای صحیح آرماتوربندی از اهمیت و حساسیت بالایی برخوردار می باشد، چرا که در بسیاری از موارد مقاومت فونداسیون توسط آرماتورها تامین می شود.

نکات مهمی در اجرای آرماتور بندی وجود دارد که باید توجه ویژه ای به آن ها شود. برای مثال باید توجه داشت از آرماتورهای زنگ زده یا آغشته به روغن استفاده نشود. از این رو بررسی آن ها قبل از استفاده باید صورت پذیرد. آرماتورها به دو دسته تقسیم بندی می شوند که به شرح زیر می باشد:

آرماتورهای طولی یا اصلی

استفاده از آرماتورهای طولی به صورت افقی و در دو ردیف بالا و پایین فونداسیون صورت می گیرد. در هنگام اجرای آرماتور طولی باید به رعایت فاصله آن ها برای جلوگیری از زنگ زدگی و فرسایش توجه نمود.

آرماتورهای عرضی یا خاموت

از آرماتورهای عرضی یا خاموت ها در جهت حفظ و نگهداری از آرماتورهای طولی استفاده می شود. همچنین استفاده از آن ها از خم شدگی آرماتورهای طولی بر اثر فشار، جلوگیری به عمل می آورد.

از دیگر موارد قابل توجه در استفاده از خاموت ها رعایت فاصله مناسب می باشد. این فاصله حداکثر باید 20 سانتی متر باشد. عدم رعایت فاصله مناسب ممکن است باعث ریزش بتن شود.

خرک فونداسیون

آرماتورهای پایه داری که برای بستن آرماتورهای فوقانی مورد استفاده قرار می گیرند، با عنوان خرک شناخته می شوند. بنابراین می توان گفت اهمیت استفاده از خرک ها حفظ پایداری موقت آرماتورهای فوقانی می باشد.

ارتفاع و عرض پایه ها، عرض خرک و فاصله آن ها از یکدیگر باید بر اساس ابعاد فونداسیون و با توجه به میزان نیروی میلگرد فوقانی که وزن خرک را تحمل می کند، تعیین شود.

در جهت جلوگیری از خارج شدن خرک ها در زمان بتن ریزی و در زمان اجرای آرماتورها، باید فاصله آن ها از یکدیگر به درستی انتخاب شود.

انواع پی از لحاظ جنس

فونداسیون‌ ها از نظر مصالح به کار رفته به موارد زیر دسته بندی‌ می‌ شوند:

پی سنگی

پی سنگی را همانطور که از نامش پیداست از سنگ می سازند. سنگ های طبیعی در ساخت این نوع پی به کار می روند، اما هر نوع سنگی مناسب این کار نیست.

سنگی که برای پی سازی استفاده می شود باید سالم و صاف باشد، زیرا سنگ های ناصاف و مدور پی ساختمان را سست و ناپایدار می کنند.

پی های سنگی سطح وسیع تری در مقایسه با دیواری که بر روی آن قرار می گیرد دارند و با استفاده از دو نوع ملات ساخته می شوند. اگر مقدار بار وارده بر پی ها زیاد باشد، ملات ماسه سیمان به کار می رود اما برای بارهای کم، ملات گل و آهک استفاده می گردد.

سنگ های ارزان قیمت و در دسترس، مناسب ساخت پی هستند و می توان آن ها را به راحتی تهیه نمود. پی سنگی در سازه های یک طبقه و پی دیوارهای محوطه مورد استفاده قرار می گیرد.

پی بتنی

بتن یکی از محکم ترین و مقاوم ترین مصالح ساختمانی است که استفاده از آن برای ساخت پی پایداری و استقامت سازه را تضمین می کند. در واقع بهترین نوع پی، پی های بتنی هستند، از این رو امروزه پی ریزی ساختمان ها با بتن مسلح صورت می گیرد.

بتن مسلح در ساخت پی ساختمان های اسکلت بتنی و فلزی به کار می رود. این نوع پی را به شکل پلکانی، شیبدار و… می سازند و برای افزایش مقاومت آن در برابر بارهای سنگین، پایه بتنی با میلگردهای فولادی در دو جهت مسلح سازی می کنند.

برای انجام پی سازی بتنی ابتدا کف زمین را با بتن مگر یا بتن کم سیمان به اندازه 10 سانتی متر می پوشانند. با انجام این کار خاک و بتن اصلی از هم تفکیک می شوند و سطح پی برای بتن ریزی تراز می گردد.

بعد از آن بر روی بتن مگر داخل پی، قالب بندی صورت می گیرد و بتن درون آن می ریزد. این بتن را به خوبی لرزش می دهند و می کوبند. این عمل تا زمانی که بتن جا بیفتد ادامه دارد.

در نهایت بعد از یک روز، بارگذاری بر روی پی انجام می شود. در صورت استفاده از بتن مسلح، بتن ریزی بعد از قرار دادن میلگرد درون قالب صورت می گیرد.

پی فلزی

پی فلزی زمانی استفاده می شود که مقاومت فشاری خاک کم و بارهای وارده بر پی زیاد باشد. اصولاً برای ستون های فولادی از پی های فولادی استفاده می شود.

استفاده از فلز در ساخت پی از نظر اقتصادی مقرون بصرفه نیست، از این رو میزان ساخت پی های بتن مسلح در مقایسه با پی های فولادی در صنعت ساختمان بیشتر است.

برای ساخت پی توسط شبکه ای از فولاد، یک ترانشه با عرض مورد نظر و عمق 90 تا 1/50 متری حفر شده، سپس کف آن رگلاژ می شود. بعد از آن بتن نظافتی با ضخامت 30 سانتی متر بر روی ترانشه ریخته و متراکم می گردد.

علاوه بر آن یک لایه 15 سانتی متری بتن عیار پایین بر روی بتن قبلی قرار می گیرد. سپس تیرهای فولادی با فاصله های مشخص روی این لایه بتنی گذاشته و فاصله بین آن ها با بتن پر می شود.

بر روی ردیف اول تیرهای فولادی در مواقع لزوم می توان یک ردیف دیگر نیز قرار داد. در نهایت تمام قسمت ها با بتن پر می شوند و سازه بر روی این پی قرار می گیرد.

پی شفته ای

شفته نوعی خمیر تولید شده از شن، خاک، آب و آهک است. پی شفته ای یکی از ساده ترین انواع پی در ساختمان سازی می باشد که اغلب برای ساختمان هایی با متراژ پایین و ساخته شده از آجر اجرا می گردد.

برای اجرای پی شفته ای ابتدا شفته را در پی می ریزند و بعد از ایجاد سطح 20 الی 30 سانتی متری، آن را صاف می کنند و یک روز آن را به این حالت رها می کنند تا آب آن جذب شود.

سپس با استفاده از یک وزنه آن را می کوبند و متراکم می نمایند. این کار تا زمانی که پی به ارتفاع مورد نظر برسد، ادامه پیدا می کند.

پی آجری

در صورتی که ساختمان کوچک و بار وارده بر پی ها کم است، از آجر برای ساخت پی استفاده می شود. برای صرفه جویی در آجر می توان پی را به صورت پلکانی ساخت که در این حالت بار با زاویه 60 درجه به زمین منتقل می شود. پی کنی آجری حدود 30 الی 40 سانتی متر از عرض دیوار بیشتر است.

مزایای پی یا فونداسیون

• بار سازه را در منطقه وسیعی از خاک پخش و توزیع می کند.
• از نشست نامتقارن و نامتعادل سازه جلوگیری می کند.
• سبب افزایش پایداری و ثبات سازه می شود.
• از حرکات جانبی سازه جلوگیری به عمل می آورد.

نکات مهم در پی سازی ساختمان

• سطح فوقانی پی باید پایین تر از سطح یخبندان باشد.
• سطح تحتانی پی باید بالاتر از سطح ایستایی باشد.
• به ازای هر طبقه ساختمان باید عمق گمانه 3 متر را در نظر گرفت.
• اگر در محلی که ساختمان سازی می کنید آب های زیرزمینی سطح بالایی داشته باشد، باید از ساخت زیرزمین اجتناب نمایید.
• در مناطقی که خاک رس منبسط شده وجود دارد، باید از روش های خاصی برای خاکریزی استفاده نمایید.
• در مناطقی که لایه های خاک زیر ساختمان ضعیف است، از ساخت سازه های بتنی سنگین اجتناب نمایید.
• در محل هایی که خاک آلی زیادی وجود دارد، پی را باید پایین تر از این لایه ها اجرا نمود.
• در آزمایش خاک زیر پی باید عواملی چون ظرفیت باربری، درصد رطوبت، موقعیت آب های زیرزمینی، میزان چسبندگی و میزان تراکم را در نظر بگیرید.

اجزای مهم در پی سازی

• آرماتور داخل پی
• بتن مگر
• قالب بندی
• بولت
• رامکا
• صفحه ستون

ابعاد پی به چه عواملی بستگی دارد؟

انتخاب فونداسیون با توجه به شرایط زمین و بار اعمال شده توسط سازه، انجام می‌شود. یعنی با توجه به نوع سازه و پروژه مورد نظر، باید عوامل مختلفی بررسی شوند تا بتوان بهترین فونداسیون را انتخاب کرد. از جمله این عوامل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

میزان بار اعمال شده از طرف سازه: این پارامتر مهم به نوع سازه، مصالح ساختمانی، محل ساخت و میزان احتمال وقوع زلزله بستگی دارد.

نوع خاک یا سنگ استفاده شده در سازه: لایه خاک سطحی از سطح زمین تا عمق سه متری است، در حالی که پایین‌ تر از آن، به عنوان لایه خاک زیر سطحی شناخته می‌شود. سنگ‌ هایی که دارای ظرفیت باربری بالایی هستند، معمولا برای ساختمان‌ های تجاری یا مسکونی بزرگ، مناسب تر محسوب می شوند.

ظرفیت باربری زمین: منظور از ظرفیت باربری زمین توانایی زمین در نگهداری از سازه است. از مهم ترین مواردی که در این پارامتر دخیل است، سطحی یا عمیق بودن فوندانسیون می باشد.

در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی و بلایای طبیعی: این مورد هم از عوامل مهمی است که نباید در انتخاب فونداسیون فراموش شوند، چرا که ممکن است برخی سازه‌ ها در شرایط آب و هوایی مرطوب یا خشک ساخته شوند.

کلام آخر

امیدواریم این نوشته از ساختمانچی توانسته باشد اطلاعات مفیدی را در مورد انواع مختلف پی و کاربرد و ویژگی های هر کدام در اختیار شما کاربران گرامی قرار داده باشد. نظرات، پیشنهادات و انتقادات خود را در مورد این مطلب با ما در میان بگذارید.