فنداسیون

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.[1]
به‌طور 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:

1. پی‌های منفرد:پی‌هایی که بار یک ستون منفرد یایک دیوار را حمل می‌کنند.
2. پی‌های مرکب:پی‌هایی که بار دو یا چهار ستون را حمل می‌کنند.
3. پی گسترده:نوعی شالوده است که بار چندین ستون با فواصل نامنظم یا چندین ردیف ستون موازی را حمل می‌کند و در زیر بخشی از ساختمان یا کل آن قرار می‌گیرد. پی‌های گسترده برای ساختمان‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بر روی زمین‌های قابل تراکمی همچون خاک رس بسیار نرم، رسوبات آبرفتی و مواد خاکریز قابل تراکم بنا می‌شوند.

پی‌های سطحی به صورت جزئی تر نیز تقسیم‌بندی شده‌اند (مبحث ۷ مقررات ملی ساختمان):
الف) شالوده‌های منفرد(spread foundation): 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 جلوگیری 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 یا بتن مسلح معمولی، با سطوح شیبدار و پله‌ای باشد.

الف)عوامل موثر در انتخاب نوع پی

__________________________________________________________________________________________________________________________

• شرایط اقلیمی و آب و هوایی منطقه

• موقعیت جغرافیایی
• اطلاع از وضعیت اقتصادی و فرهنگی مردم آن منطقه
• نوع خاک و مقاومت آن
• میزان بار وارده از ساختمان به زمین

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. کاربرد اصلی این نوع شالوده در مواردی است که نمی‌توانند یک ستون را به‌طور مرکزی بر روی شالوده منفرد قرار داد، مانند شالوده ستون کناری (در نوار مرکزی ساختمان در زمین‌های محدود). شالوده دو ستونی می‌تواند به‌طور 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 یا دیوار باربر، از شالوده نواری استفاده می‌شود که نسبت طول به عرض آن بسیار زیاد است. معمولاً شالوده‌هایی که در آن‌ها نسبت طول به عرض آن‌ها بیشتر از چهار یا پنج باشد به عنوان شالوده نواری در نظر گرفته می‌شود.
د) شالوده گسترده(raft foundation):اگر زمین زیر شالوده آنقدر سست باشد 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 را به واسطه شکل خود به زمین منتقل می‌کنند و 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. معمولاً از اصطکاک جدار چاه و پی نیمه عمیق صرف نظر می‌شود لذا نحوه محاسبه این پی‌ها شبیه محاسبه شالوده‌های سطحی است. البته اگر اصطکاک جانبی جدار چاه و پی نیمه عمیق را در نظر بگیریم محاسبه آن مشابه شمع‌ها خواهد شد.

• پی‌های عمیق(deep foundation)

این پی‌ها عمدتاً شامل شمع بوده و در آن‌ها نسبت عمق به عرض پی بیشتر از ۱۰بوده‌است.

• 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

• پی از چرز
• پی از شفته
• پی‌های سنگی
• پی از شفته تیزان (شفته تیزون)
• پی چوبی

چرز، به ملاتهای کم آهک یا بدون آهک گفته می‌شود که معمولاً از موادی مانند شن و ماسه، خرده سنگ، نخاله آجر، گل و آب تشکیل شده‌است. 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.

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.

از آن‌ها معمولاً برای ساختمان‌هایی با وزن زیاد استفاده می‌شود. اجرای پی سنگی بر دو نوع است:

1. بدون ملات که در اصطلاح به آن خشکه چین می‌گویند.
2. 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.

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…

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 را 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 قرارگیری چوب در زیر زمین سبب پوسیدگی سریع آن شده و نیاز به مرمت‌های پیاپی خواهد داشت.

در برخی مناطق، زمینی که بنا را بر روی آن می‌سازند دچار شکافتگی 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 نقطه‌ی صفر ترک می‌کنند و پی‌سازی را از آنجا آغاز می‌کنند. نقطه صفر زمین یا منطقه شق محلی است که در اصل ترک یا شکافتگی در آن بخش تمام می‌شود.

به‌طور کلی از لحاظ اجرایی ما دارای ۵ نوع مدل اجرایی پی می‌باشیم که عبارتند از:

نخستین مرحله در ساختمان‌های آجری مانند سایر ساختمان‌ها پی‌سازی می‌باشد که این کار بعد از گودبرداری و پی کنی باید صورت بگیرد. معمولاً برای ساختمان‌های آجری که دیوارهای اصلی آن حمال می‌باشد از پی‌های نواری استفاده می‌شود.

عمق پی‌های نواری:

عمق پی‌های نواری در حدود ۵۰ سانتی‌متر می‌باشد و اگر در این عمق به زمینی بکر دسترسی نباشد باید عمق پی را تا زمین بکر ادامه داد یا از روش شمع‌کوبی استفاده نمود.

عرض پی

معمولاً عرض پی قدری بزرگتر از عرضدیوار روی آن ساخته می‌شود. زیرا اولا همیشه فشار وارده و سطح تحت فشار با هم نسبت معکوس دارند. در ثانی فرض بر این است که بار وارده به وسیله دیوار یا ستون به پی با زاویهٔ ۴۵ درجه منتقل می‌شود؛ بدین جهت عرض پی را بزرگتر از عرض دیوار می‌گیرند.

لایه‌های پی‌های نواری:

لایه‌های پی‌سازی در پی‌های نواری به ترتیب از پایین به بالا به صورت زیر است:

۱. شفته ریزی ۲. کرسی چینی ۳. شناژ ۴. ملات ماسه سیمان برای زیر ایزولاسیون رطوبتی ۵. قیر و گونی برای ایزولاسیون رطوبتی ۶. ملات ماسه سیمان برای پوشش روی قیر و گونی

شفته ریزی:

پی‌های نواری در ساختمان‌های آجری معمولاً با شفته پر می‌شوند. شفته مخلوطی است از خاک مناسب و آهک شکفته و آب.

کرسی چینی

معمولاً در طبقه هم کف ساختمان‌ها سطح اتاق‌ها را چند سانتی‌متر از کف حیاط یا کوچه بالاتر می‌سازند، به این اختلاف کرسی چینی می‌گویند. کرسی چینی به ۳ علت انجام می‌شود:

۱. بشراز قدیم تمایل داشت قدری بلندتر از کف زمین سکونت کند. ۲. ارتفاع طبقهٔ هم کف با سطح زمین مانع ورود برف و باران و برگ و خاشاک و … به داخل اتاق‌ها می‌گردد. ۳. به این دلیل که اغلب زمین‌هایی که ما برای ساختمان انتخاب می‌کنیم کاملاً مسطح نبوده و دارای شیب می‌باشد و از طرفی سالن‌ها و اتاق‌های ساختمان باید کاملاً در یک سطح ساخته شود. به همین دلیل برای مسطح کردن اتاق‌ها قسمت‌های پایین را به وسیله کرسی چینی با قسمت‌های بلند آن هم سطح می‌کنند. عرض دیوارهای کرسی چینی بستگی به ارتفاع آن دارد. هر قدر این ارتفاع بیشتر باشد به علت خاکی که در پشت آن قرار می‌گیرد باید پهنای آن بیشتر شود تا بتواند در مقابل فشار‌های جانبی مقاومت نماید.

شناژ

این قسمت از ساختمان روی کرسی چینی و در یک تراز ساخته می‌شود. برای متصل کردن پی‌ها به همدیگر ایجاد می‌گردد، در اثر وجود شناژ کلیه قسمت‌های ساختمان به‌طور یکپارچه عمل نموده و کلیهٔ نشست‌ها یکنواخت بوده و نیروهای واردهٔ اتفاقی (زلزله و …) به یک نقطهٔ ساختمان به تمام قسمت‌های ساختمان منتقل گشته و در نتیجه از شدت نیروی وارده در یک نقطه کاسته شده و مانع خرابی ساختمان می‌شود. شناژهای افقی را معمولاً روی کرسی چینی در طبقهٔ همکف اجرا می‌نمایند ولی گاهی اوقات نیز در طبقات زیر هر سقف روی کلیهٔ دیوارها شناژ اجرا می‌گردد. این شناژهای افقی که در پایین و بالای دیوار ساخته می‌شود توسط شناژهای عمودی در چند نقطه به هم متصل می‌شوند. شناژ را با مصالح مختلف از قبیل تیر آهن، میلگرد و تیر چوبی و… می‌سازند؛ ولی شناژ بتنی متداول‌ترین است که از ۳ قسمت تشکیل می‌شود.

۱. قالب بندی ۲. آرماتوربندی ۳. بتن

قشر ماسه سیمان زیر و روی قیر و گونی

زیر قیر و گونی به ۲ دلیل با یک قشر ماسه و سیمان اندود می‌کنند.

۱. برای ایجاد یک سطح صاف و مناسب جهت اندود قیر و گونی، زیرا چنانچه بخواهیم بلافاصله بعد از کرسی چینی اقدام به قیر و گونی بنماییم سطح آجری کرسی چینی بعلت ناهمواری برای قیر و گونی مناسب نیست و اصولاً قیر و گونی به علت شکننده بودن از زیر و رو باید بین دو پوشش محافظ قرار گیرد.

۲. اگر برای ساختمان از ملات ماسه آهک یا ماسه سیمان و آهک استفاده شود برای دور نگهداشتن قیر و گونی از آهک اقدام به ایجاد یک لایه ماسه سیمان روی آجر می‌نمایند زیرا در غیر این صورت به سبب ترکیب قیر با آهک بعد از مدتی قیر و گونی فاسد گشته و در آن سوراخ‌هایی ایجاد می‌گردد که باعث نفوذ رطوبت به سطح‌های بالاتر گشته و خاصیت قیر و گونی از بین می‌رود. چنانچه ایزولاسیون روی شناژ بتنی اجرا شود اگر سطح بالایی بتن را به وسیله تخت ماله به خوبی ساخت نمایند احتیاج به قشر ماسه سیمان نیست. اگر ملات عمومی ساختمان دارای آهک باشد باید روی قیر و گونی هم با پوسته‌ای از ملات ماسه سیمان پوشانیده شود به‌طوری‌که قیر و گونی به هیچ وجه با آهک در تماس نباشد.

ایزولاسیون یا عایق کاری به معنای جدا کردن یا جداسازی به کار می‌رود. ایزولاسیون انواع مختلف دارد مانند ایزولاسیون‌های حرارتی که در آن از پشم شیشه استفاده می‌کنند یا ایزولاسیون‌های صوتی که در آن از انواع مانع‌های صوتی استفاده می‌گردد یا ایزولاسیون در مقابل اشعه ایکس در بیمارستان‌ها برای اتاق‌های رادیوگرافی که از ورقه‌های سرب استفاده می‌شود ویا عایق رطوبتی که انواع مختلف داردیکی از روش‌های سنتی عایقکاری استفاده از قیرگونی می‌باشد. امروزه عایق های رطوبتی نوین جایگزین عایق های سنتی شده اند و در مکان های مختلف ساختمانی انواع مخلفی دارند از انواع پر کاربرد آن می توانیم عایق رطوبتی نانو، عایق شفاف و عایق دیوار باران گیر اشاره کنیم

ماسه سیمان برای پوشش روی قیر و گونی

برای محفوظ نگه داشتن قیر و گونی از آسیب، مخصوصاً در ساختمان‌هایی که از ملات آهک استفاده می‌شود باید روی قشر قیر و گونی با ملات ماسه سیمان پوشانیده شود. در جاهایی که دیوار چینی نمی‌شود مانند محل درها یا مکان‌هایی که بعد از چند روز دیوار چینی می‌شود این قشر ماسه سیمان مانع از آسیب دیدن لایهٔ قیر و گونی در اثر رفت و آمد خواهد گردید.[2]

کتاب حرفه و فن دوم راهنمایی

• دکتر محمود گلابچی، آیدین جوانی دیزجی- فن‌شناسی معماری ایران

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ فنداسیون موجود است.