فونداسیون؛ ریشه‌ی ساختمان

یکی از اساسی‎ترین قسمت‎های هر ساختمانی، فونداسیون آن ساختمان است. اگر شما ساختمان را به مثابه‎ی یک درخت ببینید، فونداسیون یا پی، ریشه‌ی این درخت هستند. اگر ریشه محکم در خاک قرار نگرفته باشد و یا خراب باشد، آن درخت تنومند می‌شود؟ قطعا نه.

به همین خاطر اگر فونداسیون ساختمان هم اصولی ساخته نشود، بنای مورد نظر درست احداث نمی‌شود. حتی خطر خراب شدن آن هم وجود دارد. در این نوشتار می‌خواهیم پاسخ این سوال که فونداسیون چیست را به طور جامع بررسی کنیم.

فونداسیون چیست؟

فونداسیون یکی از ضروری‌ترین زیرساخت‌هایی است که ساختمان بر روی آن قرار دارد. در زیر خاک زمین قرار دارد و به زمینی که فونداسیون روی آن قرار دارد، بستر پی می گویند. فونداسیون بار را از سازه ساخته شده روی آن، به خاک منتقل می کند.

به طور کلی، پی احداث می‌شود تا:

1. شدت بار کاهش پیدا کند.
   فونداسیون بارهای روبنا را در یک منطقه بزرگ‌تر توزیع می کند تا شدت بار در پایه آن (یعنی بار کل تقسیم بر مساحت کل) از ظرفیت باربری ایمن خاک زیرین تجاوز نکند.
2. بار را به شکلی یکنواخت توزیع می‌کند.
   پی‌ها بار غیر یکنواخت روبنا  را به طور یکنواخت در زیر خاک توزیع می کنند. به عنوان مثال، دو ستون حامل بارهای نابرابر، دارای پی ترکیبی هستند که ممکن است بار را به طور یکنواخت با فشار یکنواخت خاک به زیر خاک منتقل کند. به همین دلیل، نشست های نابرابر یا تفاضلی به حداقل می رسد.
3. سطحی تراز فراهم می‌کند.
   فونداسیون سطح صاف و سختی را فراهم می کند که می توان بر روی آن روبنا را ساخت.
4. پایداری جانبی به وجود می‌آورد.
   روبنا را به زمین متصل می‌کند، بنابراین پایداری جانبی را به آن می‌دهد. پایداری ساختمان در برابر لغزش و ریزش ناشی از نیروهای افقی (مانند باد، زلزله و …) بخاطر وجود پی بیشتر ‌می‌شود.
5. ایمنی در برابر آبشستگی به وجود می‌آورد.
   ایمنی ساختاری را در برابر تخریب یا آبشستگی ناشی از نقب زدن حیوانات و آب سیل فراهم می کند.
6. در برابر حرکات خاک از ساختمان حفاظت می‌کند.
   کارکرد فونداسیون مانع از به وجود آمدن ترک‌هایی می‌شود که در روبنا به علت انبساط یا انقباض خاک زیرین به دلیل حرکت رطوبت در برخی از خاک‌های مسئله‌دار ممکن است به وجود بیایند. حتی اگر نتواند مانع شود، آن‌ها را به حداقل می‌رساند.

پی‌ها انواع مختلفی دارند. انتخاب پی به ظرفیت باربری خاک و هدف سازه بستگی دارد. مهندسی ژئوتکنیک رشته‌ای از مهندسی عمران است که به تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاک می‌پردازد و اطلاعات مربوط به خصوصیات خاک و انواع پی‌های پیشنهادی را به طراحان ارائه می‌دهد. ظرفیت باربری ایمن خاک، نوع و ابعاد پی را تعیین می کند.

انواع فونداسیون

فونداسیون یا پی به طور کلی به دو دسته کم عمق و عمیق تقسیم می‎شود.

پی های کم عمق

پی های کم عمق، بار را به صورت جانبی به خاک منتقل می کنند. به آن فونداسیون های نواری نیز می گویند. عمق یک پی کم عمق کمتر از عرض آن است.

پی‌های کم عمق به عنوان پایه‌های گسترده هم شناخته می‌شوند. در این نوع از فونداسیون‌ها، عمق پی کمتر از عرض آن است. عمق معمولاً 6 فوت از پایین‌ترین طبقه است. پی‌های کم عمق اساساً در مواردی استفاده می شوند که ظرفیت کافی باربری خاک، عمق کمی دارد و مواد پی منجر به نشست بی رویه نشود. این نوع پی بیشتر برای ساخت و ساز ساختمان‌های کم ارتفاع استفاده می شود. پی کم عمق به پنج نوع تقسیم می‌شود:

پی انفرادی

این نوع فونداسیون که به عنوان پایه‎های پهن یا پی منفرد نیز شناخته می شود، برای حمایت از یک ستون ساخته شده و به شکل مربع، مستطیل یا دایره است. ضخامت این نوع پی یکنواخت بوده و برای حمل و پخش بارهای متمرکز طراحی شده‌اند. اندازه بر اساس بار و شرایط زمین محاسبه می‌شود.

پی ترکیبی

پی ترکیبی یا مرکب یکی از انواع پی‌های کم عمق است که شباهت زیادی به پی انفرادی دارد. درواقع پی مرکب در سازه‌هایی به کار می‌رود که چند ستون نزدیک هم باشند و به نوعی ترکیب چند پی منفرد هستند. البته ساختار آن‌ها متفاوت از پی انفرادی است.

پی گسترده

پی گسترده، دال (slab:بالشتکی بتنی که روی بستر ریخته می‌شود و به عنوان کف عمل می‌کند) بزرگی است که تعدادی ستون و دیوار را نگه می‌دارد. این نوع فونداسیون در کل محوطه ساختمان پخش می‌شود و زمانی که فشار خاک کم است یا در جایی که ستون ها و دیوارها به قدری نزدیک هستند که پی انفرادی مناسب یا مقرون به صرفه نیست، استفاده می‌شود. اگر فشار وارده بر ستون‌ها و دیوار زیاد باشد، این نوع از پی گزینه‌ی مناسبی است تا از نشست‌های احتمالی جلوگیری کند.

پی نواری

پایه نواری برای دیوارهای باربر احداث می‌شود. همچنین اگر قرار باشد ردیفی از ستون با فاصله نزدیک کنار هم قرار بگیرند از این نوع پی استفاده می‌شود. درواقع هرچه ظرفیت تحمل خاک کمتر باشد، عرض این نوع از پی برای افزایش پایداری بیشتر می‌شود. عرض فونداسیون نواری معمولا 2 الی 3 برابر بیشتر از عرض دیوار است.

پی عمیق

هنگامی که زمین برای استفاده از پی‌های سطحی مناسب نباشد، از پی‌های عمیق استفاده می‌شود.این نوع پی، عمیقاً زیر سطح زمین ترازشده قرار می‌گیرد تا ظرفیت باربری آن افزایش پیدا کند.

آنها معمولاً در عمق 3 متری زیر سطح زمین احداث می‌شوند و در صورت وجود خاک های نامناسب در نزدیکی سطح، می توان از آن‌ها برای انتقال بار به لایه های عمیق‌تر و مناسب‌تر در عمق استفاده کرد.

پی شمعی

فونداسیون شمع زمانی استفاده می‌شود که شرایط زمین نزدیک به سطح، برای بارهای سنگین مناسب نباشد. شمع‌ها با استفاده از تجهیزات تخصصی به داخل زمین رانده می‌شوند و قبل از اضافه شدن تیر کف برای ایجاد سطحی برای ساخت، با بتن پر می‌شوند.

پی کیسون (صندوقه‌ای)

پی صندوقه‌ای (شفت‌های حفاری) که به نام کیسون نیز شناخته می‌شوند، بیشتر در ساخت پل‌ها و همچنین احداث فونداسیون در بستر رودخانه‌هایی که نیاز به پی دارند، استفاده می‌شوند.

کلام آخر

در این مقاله سعی شد تا یکی از مهم‌ترین مراحل بعد از مرحله‌ی  یعنی فونداسیون توضیح داده شود. یکی دیگر از مراحل مهم در پی‌ریزی که باعث محکم‌تر شدن پایه‌ی بنا شده می‌شود و باید به آن توجه کرد بتن ریزی مگر است.