فونداسیون شمعی

رایج ترین نوع فونداسیون عمیق شمع ها هستند. یک شمع، عضو سازه ای نسبتاً بلند، لاغر و ستون مانندی است که با قرار گرفتن در داخل خاک وزن سازه را به خاک زیرین منتقل می نماید. شمع در واقع همان ستون است که در داخل خاک مستقر شده است. شمع بارهای وارده از روسازه را در عمق خاک عبور داده و آن را به خاک مقاومتر (در عمق بیشتر) منتقل می کند.

سه نوع فونداسیون شمعی وجود دارد که شامل شمع کوبیدنی، شمع درجا ریخته شده و شمع کوبیده درجا ریخته شده است. فونداسیون شمعی اعضایی از جنس فولاد، بتن، بتن مسلح، و چوب هستند که در صورت مناسب نبودن ظرفیت باربری زمین برای استفاده از شالوده های سطحی، از آنها برای ساخت شالوده های عمیق ( شالوده های شمعی) استفاده می شود.

وقتی که لایه یا لایه های فوقانی خاک دارای قابلیت فشردگی زیاد یا خیلی ضعیف باشند، به طوری که نتوان از شالوده سطحی برای توزیع بار ساختمان استفاده کرد، فونداسیون شمعی برای انتقال بار به لایه تحتانی محکمتر یا سنگ بستر مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی که بستر سنگی یا لایه محکمتر تحتانی در عمق معقولی از سطح زمین قرار نداشته باشد، از شمع برای انتقال تدریجی بار استفاده می شود.

در این حالت، بیشتر مقاومت شمع از طریق نیروی اصطکاک بین سطح تماس شمع و خاک ( مقاومت جلدی) تامین می شود. اگر شمع ها تحت تأثیر نیروی افقی قرار گیرند، در حالی که هنوز قابلیت حمل بار های قایم را دارا هستند، می توانند به وسیله خمش، نیرو های افقی راحمل نمایند. این وضعیت اغلب در شالوده سازه های حایل خاک که وظیفه آنها مقاومت در مقابل فشار جانبی خاک است یا ساختمان های بلند که تحت تأثیر نیروی باد یا زلزله قرار دارند، پیش می آید.

شمع اتکایی (End-bearing piles)

این شمع ها در لایه های خاک نرم نفوذ کرده و متکی بر لایه خاک سخت یا سنگ بستر (بخش صلب) هستند.در این نوع شمع ها، نوک شمع روی لایه بسیار مقاوم خاک یا بستر سنگی قرار می گیرد. بار سازه از طریق شمع به لایه مقاوم منتقل شود. به معنایی دیگر می توان گفت که این شمع ها مانند ستون عمل می کنند. اصل اساسی این است که نوک شمع روی سطحی قرار دارد که محل تماس لایه ضعیف و قوی خاک است. بنابراین بار سازه از لایه ضعیف عبور کرده و به صورت ایمن به لایه مقاوم خاک منتقل می شود. لازم بذکر است اگر بستر سنگی و یا لایه خیلی متراکم (لایه شبیه سنگ) در عمق منطقی قرار داشته باشد شمع را می توان تا آن لایه ادامه داد.

باربری شمع بستگی به ظرفیت باربری بستر سنگی در مقابل نوک شمع خواهد داشت. از این رو است که به این نوع شمع ها، اتکایی گفته می شود. با تخمین عمق بستر سنگی از روی گمانه های حفاری، طول شمع ها تعیین می‌شود. همچنین در صورتی که به جای بستر سنگی لایه سخت و متراکم خاک در عمقی منطقی وجود داشته باشد می توان شمع را چند متر در این لایه ادامه داد.

شمع اصطکاکی piles Friction

این شمع ها بر لایه صلب اتکا ندارند و به وسیله اصطکاک ایجاد شده بین پوسته شمع با خاک اطراف عمل می کنند.این نوع شمع با اصول دیگری عمل می کند. شمع بار سازه را به واسطه اصطکاکی که تمام طول آن با خاک اطراف دارد به زمین منتقل می کند. به عبارت دیگر تمامی سطح شمع، که به شکل استوانه است، برای انتقال نیروها به خاک، درگیر می شود.

برای اینکه تصور بهتری از عملکرد این نوع شمع ها داشته باشید، فرض کنید شما در حال فشار دادن میله ای فلزی به قطر 4 میلیمتر در درون بستنی تازه (یخ زده) هستید. به محض اینکه میله درون بستنی فرو رفت، این میله توانایی تحمل مقداری بار را خواهد داشت و هر چقدر میزان فرورفتگی بیشتر باشد پس سطح بیشتری از میله درگیر شده و می تواند بار بیشتری را تحمل کند. این مورد بسایر شبیه عملکرد شمع های اصطکاکی است. در این نوع شمع ها میزان بار قابل تحمل توسط شمع بستگی مستقیم به طول آن خواهد داشت.