تقسیم بندی فونداسیون های ویژه

پی های شناور

پی های شناور در مواردی کاربرد دارند که لایه های نشست پذیر یا ضعیف تا عمق قابل توجهی وجود داشته و استفاده از شمع هم امکان پذیر نباشد. در آن صورت می توان پی گسترده سازه را در عمق پایین تر مستقر کرد. در این حالت می توان خاک حاصل از گود برداری را با بار ثقلی حاصله از روسازه معادل کرد. حتی می توان فشار روسازه را با میزان خاک حاصل از حفاری معادل نمود. در این حالت تا آنحایی خاک برداشت می شود که وزن خاک گود برداری شده به علاوه نیروهای بلند کننده ناشی از فشار هیدرواستاتیکی، با بار ناخالص روسازه و زیرسازه برابر شود.

به عبارت دیگر فشار در کف خاک گود برداری شده تغییر نخواهد کرد. یعنی فشار خاک جابجا شده برابر فشار ایجاد شده توسط ساختمان خواهد شد و به لحاظ نظری نشستی ایجاد نخواهد شد. در این حالت به نظر می رسد که سازه در روی خاک، همانند کشتی در روی آب شناور است. معمولاً یک متر مکعب خاک را می توان به لحاظ وزنی معادل دو طبقه ساختمان مسکونی معمولی در هر متر مربع به حساب آورد.

به طور طبیعی این مسئله تنها یک مدل نظری است زیرا در اثر تغییر بارهای زنده و تراز آب زیر زمینی، ناهنگمنی خاک و تراکم مجدد آماس خاک حفاری شده، مقداری نشست رخ خواهد داد. برای ساختمان های بلند استفاده از ایده شناوری نیازمند ایجاد چندین طبقه زیرزمین خواهد بود که خود با مشکلات اجرایی بسیاری همراه است و بعضاً وزن طبقات زیرزمینی خود قابل توجه است.

بنابراین استفاده از فونداسیون های گسترده با شناوری جزئی به جای شناوری ناقص اقتصادی تر خواهد بود. همچنین از آنجایی که فونداسیون های گسترده شناور، در عمق خاک اجرا می شوند. مسئله تراز آب زیرزمینی باید در نظر گرفته شود مخصوصاً ترازِ آبِ زیرزمینیِ بالا در فصول بارانی. در چنین حالتی نیاز به فونداسیون های جعبه مانند آب بند خواهد بود. در طراحی چنین فونداسیون هایی اثر غوطه وری و فشارهای جانبی باید مدنظر قرار گیرند.

پی های سلولی و پوسته ای

در این نوع از فونداسیون های ویژه از صفحات متناوب و متقاطع جهت تامین مقاومت استفاده می شود. پی های سلولی و پوسته ای باعث صرفه جویی در احجام بتن و آرماتور مصرفی نیز می شود.در مواردی که سازه سنگین تر و از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد، سیستم فونداسیون باید از صلبیت خمشی ویژه ای برخوردار باشد. بدین ترتیب تلفیق دال های کف و سقف و نیز دیوارهای اطراف و میانی زیر زمین، ملاحظات خاص تحلیل، طراحی سازه ای و اجرای پی های شناور را مطرح می سازد.

پی های فولادی یا پروفیله

استفاده از پی های فولادی در مواردی است که بارهای حاصل از روسازه سنگین و زمین بستر سخت یا سنگی باشد و راه حل های استفاده از بتن مسلح پاسخگوی وضعیت سیستم های معمول پی سازی نباشد. در این صورت استفاده از پروفیل های فولادی بال پهن در دو لایه عمود و بر روی یکدیگر با قالب بتنی درجا در اطراف به عنوان نوعی از فونداسیون های ویژه کار گرفته می شود. در موارد بارهای کمتر و در دسترس نبودن پروفیل های بال پهن فولادی یا پی سازی موقتی در بستر های سست، می توان از دو ردیف الوارهای چوبی متعامد روی هماستفاده کرد. این الوارها در بتن محصور می شوند.

پی های منفرد چسبان

پی های منفرد چسبان به عنوان جایگزینی برای پی های گسترده استفاده می شود. پی های گسترده معضلاتی از نقطه نظر تحلیل، طراحی و در نهایت اجرا را در بر دارند. در صورتی که در پی های منفرد با فرض صلبیت آن ها روش های تحلیل و طراحی، ساده و معمول است. در اجرا نیز با وجود شبکه آرماتور فوقانی در پی های گسترده، معضلات دسترسی برای بتن ریزی و عبور بتن از شبکه آرماتور بالایی وجود دارد.با توجه به ابعاد قابل توجه پی گسترده در سطح، مشکلاتی نیز در اجرای یکپارچه بتن مطرح است لذا برای تسهیل در طراحی و اجرا می توان به جای پی گسترده، یک ردیف پی های منفرد، مجاور را جایگزین آن نمود که به صورت منقطع در قسمت بالایی و متصل در قسمت پایینی باشد.

لذا به علت عدم پیوستگی در بالا، لنگری رد و بدل نشده و مانند پی های منفرد نیازی به سفره آرماتور پایین مطرح می شود. جهت سهولت بیشتر در اجرا و ایفای نقش شناژ می توان یک سفره مشترک حداقل آرماتور در پایین پی های مجاور منظور نموده و سپس در صورت لزوم هر پی تک، آرماتور اضافی منظور شود. سیستم پی های منفرد در زیر یکپارچه شده و علی رغم مجاورت و سراسری بودن پلان فونداسیون، مدل پی منفرد را می توان در تحلیل، طراحی و اجرا به کار گرفت.

تلفیق پی گسترده و پی های عمیق

یکی دیگر از انواع فونداسیون های ویژه تلفیقی از پی گسترده و پی های عمیق است. اگرچه پی گسترده در میان پی های سطحی راه حل نسبتاً مناسبی به شمار می رود ولی ایراداتی از قبیل معضلات اجرایی و بتن ریزی یکپارچه، غیر اقتصادی بوده و در نهایت وقوع نشست های زیاد را به دنبال دارد. به طور کلی وقوع نشست در خاک اعم از تحکیمی و آنی را می توان تابعی از شدت بارگذاری (q) و عرض پی (B) محسوب نمود.

در این صورت با توجه به عرض نسبتاً زیاد پی های گسترده در مقایسه با پی های نواری و منفرد و منطقه تأثیر تنش نسبتاً زیاد در زیر پی معضلات نشست در زیر پی های گسترده ممکن است برای سازه های مهم و سنگین از محدوده مجاز نشست ها تجاوز نماید. به علاوه برای پروژه های سنگین فشارهای بزرگی را به زمین وارد می سازند و معضلات باربری نیز به صورت قابل توجهی مطرح خواهد بود. در این خصوص می توان با تلفیق پی گسترده به همراه پی های عمیق و مشارکت در باربری، یکی از کاملترین انواع فونداسیون ها را اجرا نمود.