بررسی اصول و روشهای اجرای پی
دسته بندي :
فنی و مهندسی »
عمران
پی، شالوده یا فونداسیون (به انگلیسی: Foundation) بخشی از ساختمان است که وظیفهٔ انتقال نیرو از ستونها به زمین و خاک اطرافش را بر عهده دارد بر اساس نوع ساختمان و میزان نیروهای وارده، بافت لایه هاو نوع خاک زمین و شرایط آب و هوایی منطقه :میتوان تیپ و ابعاد شالوده را انتخاب و مشخص نمود. عمق، طول و عرض پی‌ها به وزن ساختمان، تعداد طبقات و نوع خاک محل بستگی دارد.
انواع پی در معماری مدرن
پی‌ها بر اساس عمق و نوع عملکرد طبقه‌بندی می‌شوند. در حالت کلی چنانچه لایه مقاوم در عمق کمی از سطح زمین قرار گرفته باشد، پی در نزدیکی سطح زمین بنا می‌شود. در غیر این صورت برای رسیدن به لایه مقاوم، عمق پی افزایش می‌یابد.
بطور کلی پی‌ها را میتوان به چهار دسته تقسیم کرد:
پی‌های کم عمق معروف به پی‌های سطحی(shallow foundation)
پی‌هایی که نسبت عمق به عرض آنها مساوی یا کمتر از یک باشد را پی سطحی می‌نامند دسته‌بندی‌های متفاوتی از پی‌های سطحی در مراجع مختلف یافت می‌گردد. باولز انواع کلی پی‌های سطحی را به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌کند:
پی‌های منفرد:پی‌هایی که بار یک ستون منفرد یایک دیوار را حمل می‌کنند.
پی های مرکب:پی‌هایی که بار دو یا چهار ستون را حمل می‌کنند.
پی گسترده:نوعی شالوده است که بار چندین ستون با فواصل نا منظم یا چندین ردیف ستون موازی را حمل می کندو در زیر بخشی از ساختمان یا کل آن قرار می‌گیرد.
پی‌های سطحی به صورت جزئی تر نیز تقسیم‌بندی شده‌اند (مبحث ۷ مقررات ملی ساختمان):
الف) شالوده‌های منفرد(spread founadtion): به شالوده‌ای که تنها بار یک ستون را منتقل می‌کند، شالوده منفرد می‌گویند. این پی‌ها معمولاً از یک دال مربعی یا دایره‌ای تشکیل می‌شوند. در بیشتر موارد، پی‌های منفرد توسط تیرهایی به نام کلاف به یکدیگر متصل می‌شوند. کلاف‌ها نقشی در جلو گیری از نشست شالوده‌های منفرد ندارند. (قادر به تحمل برش و خمش نمی‌باشند) و تنها صلبیت جانبی سازه را افزایش می‌دهند. شالوده منفرد می‌تواند شامل انواع بتنی غیر مسلح یابتن مسلح معمولی، با سطوح شیبدار و پله‌ای باشد.
ب) شالوده‌های دو ستونی
اگر دو ستون به هم نزدیک باشند (به نحوی که فاصله شالوده منفرد آنها کمتر از نصف فاصله دو ستون می‌شود)، اقتصادی و مناسب است که از شالوده دو ستونی استفاده شود. کار برد اصلی این و نوع شالوده در مواردی است که نمی‌توانند یک یک ستون را به طور مرکزی بر روی شالوده منفرد قرار داد، مانند شالوده ستون کناری (در نوار مرکزی ساختمان در زمین‌های محدود). شالوده دو ستونی می‌تواند به طور مستطیلی یا ذوزنقه‌ای طرح شود. این شالوده‌ها به نحوی طراحی می‌شوند که مرکز هندسی آنها بر نقطه اثر برآیند بارهای وارد منطبق شود.
راه دیگر مقابله با خروج از مرکزیت ستون کناری اتصال آن توسط یک تیر قوی به شالوده داخلی مجاور است. چنین شالوده‌ای را شالوده باسکولی یا شالوده تسمه‌ای می‌گویند. شالوده باسکولی از نشست‌های نامساوی ستونها نیز جلوگیری می‌کند.
ج) شالوده نواری(strip footing):برای شالوده ستونهای یک ردیف و یا دیوار باربر، از شالوده نواری استفاده می شودکه نسبت طول به عرض آن بسیار زیاد است. معمولاً شالوده‌هایی که در آنها نسبت طول به عرض آنها بیتشر از چهار یا پنج باشد به عنوان شالوده نواری در نطر گرفته می‌شود.
د) شالوده گسترده(raft foundation):اگر زمین زیر شالوده آنقدر سست باشد و یا بار وارد از طرف سازه آنقدر زیاد باشد که سطح پوشیده شده توسط پی‌های منفرد بیش از نصف سطح زیر بنا شود، در این صورت اقتصادی است که از پی گسترده استفاده شود. شالوده گسترده شامل یک دال یکپارچه است که کلیه بارهای سازه را از ستونهای و دیوارها به خاک منتقل می‌کند. این نوع شالوده موجب توزیع نسبتاً یکنواخت تنش و جلوگیری از تمرکز آن در زیر بارهای سنگین و موضعی می‌شود، لذا در کاهش نشست نامساوی بسیار مؤثر است.
ه) شالوده شبکه‌ای(grid foundation):به لحاظ اقتصادی (کاهش هزینه قالب بندی) گاهی مقرون به صرفه است که شالوده‌های یک ردیف در هم ادغام و شالوده به صورت نواری اجرا شود. چنانچه این نوارها در هر دو امتداد عمود برهم قرار گیرند، شالوده شبکه‌ای به وجود می‌آید. عملکرد این شالوده‌ها مرکب بوده و متفاوت از عملکرد شالوده منفردی است که توسط کلاف به یکدیگر متصل می‌شوند.
و) پی‌های پوسته‌ای(shell foundation):این نوع پی‌ها بار رابه واسطه شکل خود به زمین منتقل می کنندو حجم آنها تأثیری در انتقال بار ندارد. این نوع پی‌ها به عنوان پی برج‌های خیلی بلند نظیر برج‌های رادیو تلویزیون یا برج‌های خنک‌کننده به کار می‌روند و طراحی آنها مشکل است.
پی‌های نیمه عمیق (پی‌های چاهی)(pier foundation)
در این پی‌ها نسبت عمق به عرض در محدوده (۴–۵)تا(۱۰)قرار دارد.
این پی‌ها حد فاصل پی‌های سطحی و عمیق هستندو به آنها پی‌های چاهی نیز گفته می‌شوند. عملکرد آنها تا حدودی شبیه پی‌های عمیق است زیرا بار را به یک لایه مقاوم که در عمق متوسطی از زمین قرار دارد منتقل می‌کنند. برای اجرای این پی‌ها، چاهی در زمین حفر کرده و سپس درون آن را با مصالح مناسب پر می‌کنند.
پی‌های عمیق(deep foundation)
این پی‌ها عمدتاً شامل شمع بوده و در آنها نسبت عمق به عرض پی بیشتر از ۱۰بوده است
پی‌های ویژه(special foundation)
هرگونه پی که جزء دسته‌های فوق نباشد مانند پی‌های صندوقچه‌ای، مهارها، ستونهای شنی و سنگی و... در این دسته قرار می‌گیرند
انواع پی در معماری سنتی ایرانی
پی از چرز
پی ازشفته
پی‌های سنگی
پی از شفته تیزان (شفته تیزون)
پی چوبی
پی از چرز
چرز، به ملاتهای کم آهک و یا بدون آهک گفته می‌شود که معمولاً از موادی مانند شن و ماسه، خرده سنگ، نخاله آجر، گل و آب تشکیل شده است. پی از چرز مانند بتن مگر در بناهای جدید است و برای یکسان‌سازی زیر پی از آن استفاده می‌شود. معمولاً پی‌هایی که در آن از ملات شفته آهکی استفاده می‌شود باید از چرز در زیر آن استفاده کرد. برای دفع رطوبت نیز تا روی پی، شفته ریخته می‌شود. حتی ریختن آهک بر خاک به دلیل جذب شیره آهک توسط زمین سبب مقاوم شدن خاک اطراف می‌شود.
پی از شفته
معمولاً این پی در مناطق مرطوب استفاده می‌شود و مواد تشکیل دهنده آن عبارت اند از؛ گرد آهک، شن و ماسه، خاک و نخاله آجر. در مناطقی که رطوبت وجود ندارد از آهک استفاده نمی‌کنند، زیرا ملات آهکی در مناطق خشک مقاومت خود را از دست می‌دهد و به اصطلاح پوک می‌شود. برای تقویت پی معمولاً دور تا دور پی را خالی کرده و ملات شفته آهک را می‌ریزند.
پی سنگی
از آنها معمولاً برای ساختمانهایی با وزن زیاد استفاده می‌شود. اجرای پی سنگی بر دو نوع است:
بدون ملات که در اصطلاح به آن خشکه چین می‌گویند.
با ملات.
برای اتصال سنگها در حالتی که پی سنگی دارای ملات است با توجه به نوع محل در مناطق مرطوب از ملات شفته آهکی و در مناطق خشک از ملات قیرچارو استفاده می‌شود.
پی از شفته تیزان
شفته تیزان همانند شفته آهکی است با این تفاوت که دارای آهک بیشتری در ترکیب خود است. از این ملات برای بناهایی که زیاد در مجاورت آب فرار می‌گیرند استفاده می‌شود. مانند آب‌انبارها،حمام‌ها و استخرها و...
پی چوبی
پی‌های چوبی اغلب در مناطق شمالی کشور که دسترسی به چوب آسان است، استفاده می‌شود، این پی‌ها اغلب بر روی سطح زمین ساخته شده و چوب‌های بکار رفته در آنها دارای ابعاد بزرگی است که توانایی تحمل نیروهای مختلفی همچون وزن ساختمان ر دارند. از دیگر دلایلی که این نوع پی‌ها را بر روی سطح زمین می‌سازند ایجاد شرایطی برای عبور هوا از زیر ساختمان و کاستن مقدار رطوبت در بنا است، همچنین قرار گیری چوب در زیر زمین سبب پوسیدگی سریع آن شده و نیاز به مرمت‌های پیاپی خواهد داشت
منطقه شق
در برخی مناطق، زمینی که بنا را بر روی آن می‌سازند دچار شکافتگی و یا ترک می‌شود، در صورتی که عمق این ترکها زیاد نباشد، و با گود برداری تا چندین متر قابل رفع باشد، قبل از اجرای پی، زمین را تا نقطه صفر ترک می‌کنند و پی سازی را از آنجا آغاز می‌کنند. نقطه صفر زمین یا منطقه شق محلی است که در اصل ترک یا شکافتگی در آن بخش تمام می‌شود.
انواع مدل‌های اجرایی پی
به طور کلی از لحاظ اجرایی ما دارای ۵ نوع مدل اجرایی پی می‌باشیم که عبارتند از
پی منفرد (تکی، نقطه‌ای
پی‌هایی که بار یک تک ستون یا دیواری را حمل می‌نمایند. یا برای ساختمانهایی که بار آنها به صورت متمرکز (نقطه‌ای) به زمین منتقل می‌شود ساخته می‌گردند مانند ساختمانهای فلزی یا ساختمانهای بتنی. در واقع پی‌های منفرد در ابعاد محدود زیر هر ستون قرار می‌گیرند و باکلاف افقی بتی به هم متصل می‌شوند. این پی‌ها بعلت نقاط ضعفی که در قبال زلزله و رانش و نشست زمین دارند-برای سازه‌های سبک-سازه‌های با طبقات محدود-و بر روی خاکهایی با مقامت فشاری مجاز:1.2 - 1.5kg/cm2از نظر تجربه پیشنهاد می‌شوند. بدیهی است علیرغم این تمهیدات پاسخ اصلی را محاسبه دقیق کمتر شدن تنش ایجاد شده خاک زیر پی از تنش مجاز فوق باید بدهد. لایه‌های پی‌های نقطه‌ای:
زمین مناسب :با لایه‌های رسی با چسبندگی حداقل :c=1-1.5 kg/cm2 ویا زمین ماسه‌ای وشنی متراکم بازاویه اصطکاک حداقل:۳۰ درجه بین ذرات.
توجه مهم:احداث هر سازه‌ای ولو سبک وکم اهمیت بر ماسه بادی-و مرطوب و لغزنده ساحلی که سطح اب زیر زمینی بالاست خطر نشست و بخصوص فرورفتن و دفن سازه-یا واژگونی و خوابیدن سازه را در اثر پدیده روانگرایی-که در زلزله بسرعت فعال می‌شود دارد.
بتن مگر: با حداقل:150–200 kg/m3-عیار سیمان با ضخامت ۱۰ تا۱۵ سانتیمتر زیر هر فونداسیون تکی.
میلگردهای کف پی:درفواصل ۱۵ تا ۲۰ سانت براساس محاسبه تعداد آنها و فاصله حداقل ۵ تا ۷ سانت از کف پی.
بتن اصلی: عیار سیمان حداقل 300-350kg/m3.
صفحه زیر ستون (در ساختمانهای اسکلت فلزی):بر اساس محاسبه بار و حداقل با چهار پیچ و مهره مهاری در ستونهای با بار متمرکز کم و ترجیحاً گوشه‌ای.
پی مرکب
پی‌هایی که بار دو تا چهار ستون را حمل می‌نمایند:این پی‌ها می‌توانند برحسب نظر مهندس محاسب مستطیلی-یا حتی ذوذنقه‌ای انتخاب شوند.
پی باسکولی
برای جلوگیری از چرخش فونداسیون و تیر و در کنار دیوار همسایه از فونداسیون باسکولی یا استواپیم استفاده می‌شود. منظور از کلمه باسکول سوای معنای محاسباتی ان از نظر ظاهر شکل انست که ستونها با فاصله از لبه عرضی شالوده روی ان قرار دارند.
پی نواری