نقش فونداسیون در ساختمان سازی بسیار حیاتی و اساسی است، زیرا به عنوان رابط بین سازه و زمین عمل میکند و پایداری، ایمنی و عمر مفید ساختمان را تضمین میکند.
تعریف فونداسیون در ساختمان
فونداسیون در ساختمان ( شالوده یا پی ) در مهندسی عمران و معماری به بخشی از سازه گفته میشود که وظیفه انتقال بارها و وزن ساختمان به زمین را بر عهده دارد. به عبارت دیگر، نقش فونداسیون در ساختمان پایهای است که ساختمان روی آن قرار میگیرد و استحکام و پایداری سازه را تضمین میکند. این بخش معمولا در زیر سطح زمین قرار دارد و با توجه به نوع خاک، شرایط محیطی و وزن سازه طراحی میشود.
وظیفه اصلی فونداسیون در ساختمان
وظیفه اصلی فونداسیون یا شالوده در ساختمان، انتقال بارهای سازه به زمین به صورت ایمن و پایدار است. به عبارت دیگر، فونداسیون وزن ساختمان (شامل بارهای مرده مثل مصالح و بارهای زنده مثل ساکنان و اثاثیه) و نیروهای خارجی (مثل باد، زلزله یا فشار خاک) را به زمین منتقل میکند.
شالوده شامل پی (بخش در تماس با خاک) و اجزای مرتبط مثل شناژ یا دیوار حائل میشود و با توجه به نوع خاک، بار ساختمان و شرایط محیطی طراحی میگردد. هدف آن ایجاد پایداری و جلوگیری از نشست یا تخریب سازه است. در زبان فارسی، گاهی به جای فونداسیون از کلمه شالوده استفاده میشود.
این وظیفه شامل چند جنبه کلیدی میشود:
- توزیع یکنواخت بار: فونداسیون بار را به طور یکسان روی سطح زمین پخش میکند تا فشار بیش از حد به خاک وارد نشود.
- ایجاد پایداری: با اتصال محکم سازه به زمین، از حرکت یا جابجایی آن جلوگیری میکند.
- تطبیق با خاک: با توجه به نوع خاک و شرایط زمین، بار را به لایههای مقاومتر منتقل میکند.
پی ریزی ساختمان برای طبقات مختلف
پیریزی (فونداسیون) ساختمانها با توجه به تعداد طبقات و بار وارد بر سازه متفاوت است، زیرا هرچه تعداد طبقات بیشتر شود، وزن و فشار وارده بر زمین افزایش مییابد و نیاز به فونداسیونی مقاومتر و پیچیدهتر احساس میشود. در ادامه، انواع پیریزی رایج برای ساختمانهای با طبقات مختلف را توضیح میدهم:
- ساختمانهای کمطبقه (1 تا 3 طبقه)
در ساختمان های کم طبقه معمولا از فونداسیون سطحی مثل پی نواری یا پی گسترده استفاده می شود زیرا در این ساختمان ها، بار نسبتا سبک است واگ خاک سطحی ظرفیت تحمل کافی داشته باشد، پی نواری (که زیر دیوارها اجرا میشود) یا پی گسترده (یک دال بتنی وسیع زیر کل سازه) کافی است. این نوع از فونداسیون در ساختمان برای خاک های مقاوم مثل خاک ماسه ای یا سنگی با نشست کم مناسب است.
- ساختمانهای میانطبقه (4 تا 10 طبقه)
بسته به شرایط خاک، از فونداسیون گسترده (رادیه) یا ترکیبی از پی نواری و شمع استفاده میشود. با افزایش طبقات، بار بیشتر میشود و اگر خاک سطحی ضعیف باشد (مثل خاک رسی یا سست)، ممکن است نیاز به شمعهای کوتاه برای انتقال بار به لایههای عمیقتر باشد. پی رادیه هم در مواردی که بار یکنواخت نیاز است، به کار میرود. این روش، برای زمینهایی با ظرفیت متوسط، متداول است.
- ساختمانهای بلند مرتبه (بیش از 10 طبقه)
معمولا از فونداسیون عمیق مثل شمعها، پی ترکیبی (شمع و رادیه) یا پی عمیق با دیوار حائل استفاده میشود. در این سازهها، بار بسیار سنگین است و اغلب خاک سطحی نمیتواند آن را تحمل کند. شمعها (ستونهای بتنی یا فلزی) به عمق زمین رانده میشوند تا بار را به لایههای سختتر (مثل سنگ بستر) منتقل کنند. در برخی موارد، یک دال رادیه روی شمعها قرار میگیرد تا بار را بهتر پخش کند.
برای خاکهای سست، مناطق زلزلهخیز یا نزدیک به آبهای زیرزمینی مناسب است.
عوامل مؤثر در انتخاب نوع پیریزی:
پیریزی ساختمان یکی از مهمترین مراحل ساختوساز است. برای اجرای فونداسیون در ساختمان عوامل موثری دخیل هستند که به اختصار آنهارا مورد بررسی قرار دادیم:
- نوع خاک: خاکهای مقاوم (سنگی) نیاز به پی سادهتر دارند، اما خاکهای ضعیف (رسی یا باتلاقی) به پی عمیقتر نیاز دارند.
- بار سازه: با افزایش طبقات، بار افزایش مییابد و فونداسیون باید قویتر باشد.
- شرایط محیطی: زلزلهخیزی، رطوبت، و سطح آب زیرزمینی در طراحی تأثیر دارد.
- اقتصاد: هزینه اجرا و مصالح نیز مهم است.
هرکدام از عوامل بالا در مقاومت، دوام و کیفیت فونداسیون در ساختمان تاثیر بسزایی دارد.
مراحل کلی پیریزی:
فونداسیون مثل ریشههای یک درخت عمل میکند که ساختمان را سرپا و استوار نگه میدارد. برای اجرای فونداسیون در ساختمان مراحل زیر مورد بررسی قرار می گیرد:
- مطالعات ژئوتکنیک: بررسی خاک و ظرفیت باربری آن.
- طراحی فونداسیون: انتخاب نوع پی بر اساس بار و شرایط زمین.
- اجرا: گودبرداری، بتنریزی، و نصب شمع یا دال (بسته به نوع پی).
برای مثال، یک ساختمان 20 طبقه در شهری مثل تهران که زلزلهخیز است، احتمالاً به شمعهای عمیق و یک پی ترکیبی نیاز دارد، در حالی که یک خانه روستایی دوطبقه ممکن است فقط با پی نواری ساخته شود.
میزان بار اعمالشده در فونداسیون
میزان بار اعمالشده از طرف سازه در ساختمانسازی به عوامل مختلفی بستگی دارد و به دو دسته کلی بارهای مرده (Dead Loads) و بارهای زنده (Live Loads) تقسیم میشود. در ادامه، به طور مختصر توضیح میدهیم:
- بارهای مرده (Dead Loads):
بار ثابت و دائمی سازه است. شامل وزن خود مصالح (مثل بتن، فولاد، دیوارها، سقف) و اجزای ثابت (پنجرهها، تأسیسات).
- بارهای زنده (Live Loads):
بارهای متغیر و موقتی مثل ساکنان، (مبلمان)، یا تجهیزات.
- بارهای محیطی:
باد: ( بسته به ارتفاع و منطقه )، زلزله: ( وابسته به شتاب منطقه و جرم سازه )، برف: ( در مناطق سردسیر )
برای محاسبه کل بار از فرمول زیر استفاده می شود:
مجموع بار مرده + بار زنده + بارهای محیطی (با ضریب اطمینان)
مثال: برای یک ساختمان معمولی چندطبقه (مثلاً 5 طبقه)، بار مرده: 10-15 k N/m² (بسته به مصالح)
بار زنده: 2-3 k N/m²، کل: حدود 12-18 k N/m² بدون احتساب باد و زلزله.
نکته: با افزایش طبقات، بار مرده (وزن سازه) به طور خطی افزایش مییابد و نیاز به فونداسیون قویتر میشود. بار زلزله هم به دلیل جرم بیشتر، شدیدتر میشود. برای عدد دقیق، باید نقشه سازه، مصالح و کاربری ساختمان مشخص باشد.
فونداسیون در ساختمان مهمترین بخش یک ساختمان است، زیرا کل سازه روی آن بنا میشود. همیشه باید مطمئن شوید شالوده در ساختمان با توجه به نوع خاک، بار ساختمان و شرایط محیطی بهدرستی طراحی و اجرا شود.
استفاده از مصالح باکیفیت، رعایت استانداردهای مهندسی و نظارت دقیق در اجرا و ساخت و ساز، این اطمینان را به ما می دهد که نقش فونداسیون در ساختمان بدرستی اجرا شده است و تضمینکننده پایداری و عمر طولانی ساختمان خواهد بود.
نظرات کاربران