انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

پی‌ها به دو گروه کم‌عمق و عمیق طبقه‌بندی می‌شوند. در این پست در مورد انواع پی‌های کم‌عمق و عمیق برای ساخت و ساز و کاربردهای آن‌ها بحث شده است. توصیه می‌شود قبل از انتخاب آن‌ها در هر پروژه ساختمانی، از مناسب بودن آن برای نوع ساخت و ساز خود اطمینان حاصل کنید.

پی چیست؟

پی بخش‌هایی از سازه است که با خاک در تماس است و وظیفه‌ انتقال بار از ساختمان به زمین را دارد. به طور کلی وظیفه یک شالوده (پی) این است که وزن ساختمان را به گونه‌ای به زمین انتقال دهد که:

  • ساختمان بیش از حد نشست نکند.
  • مقادیر نشست در نقاط مختلف ساختمان متفاوت نباشد.
  • بر اثر بار وارد شده از سمت ساختمان در خاک زیر ساختمان شکست ایجاد نشود.
  • از واژگونی ساختمان در برابر نیروهای جانبی جلوگیری نماید.

در ساخت پی‌ها، برای انتخاب نوع و ابعاد مناسب باید شرایط زیر در نظر گرفته شود:

  1. پایداری در برابر واژگونی
  2. پایداری در برابر نشست
  3. پایداری در برابر لغزش
  4. پایداری در برابر روانگرایی
  5. طرح معماری
  6. عمق خاک مناسب : دکوپاژ
  7. عمق یخبندان که عمق پی باید بیشتر از عمق یخبندان باشد.

انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

جهت ساخت پی‌های بتنی، از سه نوع قالب‌بندی می‌توان استفاده کرد:

قالب‌بندی فلزی: استحکام بیشتری دارد و دفعات بیشتری استفاده می‌شود.

قالب‌بندی آجری: از لحاظ سرعت کار و اقتصادی بودن ارجحیت دارد.

قالب‌بندی چوبی: داخل این نوع قالب و قالب آجری را با پلاستیک می‌پوشانند تا هم آب بتن جذب قالب نشود و هم اینکه قالب به راحتی از آن جدا شود.

انواع پی ساختمان‌ها و موارد استفاده‌ آن‌ها

انواع مختلفی از پی‌های مورد استفاده در ساخت و ساز شامل موارد زیر هستند:

  1. پی کم‌عمق یا سطحی (Shallow foundation)

    • پی منفرد یا پی ایزوله (Individual footing or isolated footing)
    • پی مرکب (Combined footing)
    • پی نواری (Strip foundation)
    • پی گسترده (Raft or mat foundation)
    • پی کلاف‌دار یا باسکولی
  1. پی عمیق (Deep Foundation)

    • شمع (Pile foundation)
    • شفت‌های حفاری یا کیسون‌ها (Drilled Shafts or caissons)

انواع پی‌های کم‌عمق یا سطحی

  1. پی منفرد یا ایزوله

پی منفرد یا ایزوله، رایج‌ترین نوع فونداسیونی است که در ساخت و ساز ساختمان‌ها استفاده می‌شود. این پی فقط برای یک ستون ساخته می‌شود،  به این معنی که دو ستون به یک پی منفرد متصل نمی شوند.

انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

پی منفرد معمولا به شکل مربع یا مستطیل است. ابعاد آن نیز براساس بار روی ستون و ظرفیت بار قابل تحمل ایمن برای خاک، محاسبه می‌شود.

شکل مستطیلی برای پی‌های منفرد به این دلیل انتخاب می‌شود که ممکن است لنگر در یک جهت بسیار بیشتر از جهت دیگر باشد این اتفاق زمانی می‌افتد که بار افقی یا خروج از مرکزیت زیادی در بار‌های عمودی وارد بر پی داشته باشد.

پی منفرد اغلب زمانی استفاده می‌شود که بار وارده از ساختمان خیلی زیاد نباشد (برای مثال در ساختمان‌های مسکونی ۳ الی ۴ طبقه) و از طرفی احتمال نشست غیر‌یکنواخت زمین نیز وجود نداشته باشد؛ یعنی خاک زیر محلی که ساختمان روی آن ساخته می‌شود، در همه جا همسان بوده و مقاومت آن یکسان باشد. در ساختمان‌های اسکلت فلزی و بتنی به دلیل اینکه کلیه بارها به ستون وارد می‌شود و ستون‌ها بار را به پی انتقال می‌دهند، پی باید از نوع بتن‌آرمه باشد.

آموزش نرم‌افزار Revit و کاربردهای آن
مطالعه می‌کنم

انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

به عنوان مثال، ستونی با بار عمودی 200 کیلو نیوتن و ظرفیت بار ایمن 100 کیلو نیوتن بر متر‌مربع برای خاک را در نظر بگیرید. مساحت پی مورد نیاز دو متر مربع خواهد بود. بنابراین اگر شکل مربعی برای پی در نظر بگیریم، می‌توان از مربعی به ابعاد حدودی 1.45×1.45 استفاده کرد. البته در مرحله بعدی باید با توجه به خروج از مرکزیت بار یا نیروهای افقی مان را محاسبه کنیم که آیا پی با این ابعاد جواب می‌دهد یا خیر.

  1. پی مرکب

پی مرکب وقتی ساخته می‌شود که دو یا چند ستون به اندازه کافی نزدیک باشند و اگر بخواهیم از پی منفرد استفاده کنیم، قسمت‌هایی از آن‌ها با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. در واقع پی مرکب ترکیبی از پی‌های منفرد است، اما با این تفاوت که طراحی ساختاری آن‌ها متفاوت است. شکل این پی معمولا به صورت مستطیلی است.

  1. پی نواری

نسبت طول به عرض در این نوع پی زیاد است. پی نواری از اتصال فونداسیون ستون‌های یک ردیف کنار هم ایجاد می‌گردد. همچنین فونداسیون زیر دیوار باربر نیز پی نواری محسوب می‌شود.

این سیستم باعث می‌شود که تنش‌های زیر پی تعدیل شود لذا نشست مطلق زیر ستون‌ها و نشست نامتقارن بین ستون‌ها تا حدود زیادی کاهش می‌یابد.

پی‌های نواری برای ستون‌های مجزا، دیوارها و پل‌های اسکله‌ها استفاده می‌شود که لایه باربر خاک، در فاصله 3 متری از سطح زمین قرار دارد. این پی نباید در خاکی استفاده شود که احتمال اتفاق افتادن روانگرایی و آبشستگی در آن وجود دارد.

انواع پی و روش‌های ساخت آن‌ها

  1. پی گسترده

پی‌های گسترده نوعی فونداسیون هستند که در کل منطقه ساختمان پخش می‌شود تا از بارهای زیاد سازه که از طریق ستون‌ها و دیوارها به خاک می‌رسد پشتیبانی کند. در این نوع پی، تمام محدوده زیربنا به ساخت پی اختصاص داده می‌شود بنابراین تمامی بارهای دیوارها و ستون‌ها توسط یک دال یکپارچه تحمل می‌شود.

از این نوع پی برای اجرای پروژه‌های بزرگ و سنگین بر روی زمین‌های با مقاومت کم استفاده می‌شود. همچنین در صورت وجود تفاوت قابل ملاحظه بار دیوارها و ستون‌های مجاور با دیگر ستون‌ها و دیوارها، برای حصول عکس‌العمل یکنواخت و به حداقل رساندن نشست‌های غیریکنواخت، ممکن است پی گسترده بهترین گزینه باشد.

گاهی ممکن است بیش از نیمی از زمین زیربنا توسط پی‌های منفرد، نواری و یا شبکه‌ای اشغال شود، در این حالت اقتصادی‌تر است که به جای قالب‌بندی‌های کوچک درون زمین، کل آن را بتن‌ریزی کرده و یک پی گسترده داشته باشیم.

این پی‌ها نباید در جایی استفاده شود که سطح آب‌های زیرزمینی بالاتر از سطح خاک باربر باشد. استفاده از فونداسیون در چنین شرایطی ممکن است منجر به آبشستگی زیر پی و یا روانگرایی خاک شود.

  1. پی کلاف‌دار یا باسکولی

گاهی به علت وجود لنگر‌های بالا در یک پی یا قرارگیری بعضی از ستون‌ها در پیرامون پلان ساختمان و محدودیت زمین برای ساخت یک پی منفرد در آن نقطه، ساخت یک پی منفرد متقارن که ستون در مرکز آن قرار بگیرد، امکان‌پذیر نیست. در این‌صورت به منظور جلوگیری از تفاوت مرکز پی منفرد و ستون که موجب دوران پی می‌شود و همچنین برای دستیابی به یک طرح مناسب و قابل قبول، باید پی‌ها را به وسیله کلاف به یکدیگر متصل کرد.

بتن و نوع استفاده از آن در ساخت و ساز
مطالعه می‌کنم

کلاف در واقع یک تیر خمشی قوی است که موجب اتصال دو منفرد به یکدیگر و ساخت یک پی کلاف‌دار یا باسکولی می‌شود. کلاف دو کار اصلی را انجام می‌دهد:

  1. انتقال تنش از پی دارای خروج از مرکزیت به پی دیگر (در واقع تنش‌ها را تعدیل می‌کند).
  2. کنترل نشست‌های مطلق و نامتقارن پی

در نظر داشته باشید که کلاف باید 5 تا 10 سانتی‌متر بالاتر از سطح زمین قرار بگیرد تا در انتقال بار به زمین مشارکت نداشته باشد.

انواع پی عمیق

  • شمع‌ها

شمع‌ها نوعی از فونداسیون‌های عمیق است که برای انتقال بارهای سنگین از سازه به یک لایه سنگی سخت که بسیار پایین‌تر از سطح زمین قرار دارد، استفاده می‌شود.

از پی‌های شمعی برای انتقال بارهای سنگین سازه‌ها از طریق ستون‌ها به اقشار سخت خاک استفاده می‌شود که بسیار پایین‌تر از سطح زمین است زیرا که در این حالت نمی‌توان از پی‌های کم عمق مانند پی‌های نواری و گسترده استفاده کرد. از شمع‌ها همچنین برای جلوگیری از کنده شدن سازه از زمین به دلیل بارهای جانبی مانند نیروهای شدید زلزله و باد استفاده می‌شود.

شمع‌ها معمولاً در خاک‌هایی استفاده می‌شود که شرایط خاک در نزدیکی سطح زمین برای بارهای سنگین مناسب نباشد. عمق لایه‌های بستر سنگی سخت، ممکن است 5 تا 50 متر از سطح زمین باشد.

شمع‌ها با دو مکانیزم اصطکاک جانبی و باربری انتهایی در برابر بارهای زیاد مقاومت می‌کنند. به این معنی که یا تمامی بار‌های وارد شده به شمع از طریق اصطکاک جداره‌های آن با خاک به خاک وارد می‌شود؛ و یا انتهای شمع به بستر سنگی می‌رسد و مانند یک ستون در خاک عمل می‌کند.

  • شفت حفاری یا پی کیسون

شفت‌های حفر شده، که به عنوان کیسون نیز نامیده می‌شوند، نوعی پی عمیق هستند و عملکردی شبیه به پی‌های شمعی مورد بحث در بالا دارند، اما از پی‌های درجا ریز با ظرفیت بالا هستند.

این نوع پی به وسیله مقاومت ناشی شفت یا مقاومت پنجه و یا ترکیبی از هر دوی اینها در برابر بارهای سازه مقاومت می‌کند. ساخت شفت‌ها یا کیسون‌ها با استفاده از مته زمینی انجام می‌شود.

این نوع پی می‌تواند بارهایی بزرگ‌تر از مقاومت شمع‌ها را تحمل کند و در جایی استفاده می‌شود که عمق سنگ بستر سخت  خیلی دورتر از سطح زمین و در فاصله 10 تا 100 متری قرار داشته باشد.

شفت ‌حفاری یا پی کیسون در خاک‌هایی که رسوبات عمیق از جنس خاک رس‌های نرم دارند و یا خاک‌های از جنس گرانول سست و آبدار مناسب نیست.

منبع

www.theconstructor.org

 

مپسا | نرم‌افزار آنلاین حسابداری پروژه ساخت و ساز

ثبت رویدادهای مالی پروژه و دریافت گزارش‌های تحلیلی

ثبت نام رایگان

[تعداد: 1    میانگین: 5/5]
زهرا گل‌آزاد
زهرا گل‌آزاد هستم،‌ کارشناس عمران از دانشگاه تهران. در حال حاضر دانشجوی ارشد مدیریت ساخت همون دانشگاه هستم. علاقه‌مندم مطالبی که یاد میگیرم رو با شما به اشتراک بذارم.