طراحی فونداسیون سازه آخرین مرحله در روند طراحی سازه و اولین مرحله در روند اجرای هر ساختمانی است.

همه‌ی ما ممکن است بارها نام فونداسیون را شنیده‎ باشیم، اما اطلاعات زیادی در مورد آن نداشته باشیم. همان‌طور که پاها، نقش مهم و اساسی را برای بدن انسان ایفا می‌کنند، پی یا فونداسیون هم مهم‌ترین عنصر هر ساخت‌وساز می‌باشد. فونداسیون (Foundation) یا شالوده، پایین‌ترین بخش یک سازه است که  سازه و خاک را به یکدیگر متصل کرده و وظیفه آن دریافت بارهای وارده بر سازه و انتقال آن‌ها به خاک زیرین خود که بستر نامیده می‌شود، می‌باشد.

استحکام فونداسیون نقش مهمی در ایستایی و استحکام کل ساختمان دارد. نوع فونداسیون مورد نیاز برای هر ساختمان به عوامل مختلفی بستگی دارد. این عوامل شامل: شرایط اقلیمی و آب و هوایی‌ منطقه، موقعیت جغرافیایی، اطلاع از وضعیت اقتصادی و فرهنگی مردم آن منطقه، نوع خاک و مقاومت آن و میزان بار وارده از ساختمان به زمین می‌باشد، که قبل از نوع و شروع طراحی فونداسیون باید در نظر گرفته شود.

به طور کلی  وظیفه یک شالوده (پی) آن است که وزن ساختمان را به گونه‌ای به زمین انتقال دهد که:

1. از نشست زیاد ساختمان جلوگیری شود؛
2. در صورت نشست، این میزان یکسان باشد و سازه دچار نشست‌های نامتقارن نشود؛
3. از حرکت سازه جلوگیری کرده و از آن در برابر نیروهای جانبی محافظت کند؛
4. باعث افزایش مقاومت و پایداری سازه شود.

انواع فونداسیون

به طور کلی پی‌ها را به چهار گروه عمده می‌توان تقسیم نمود:

• پی‌های سطحی (shallow foundation)
• پی‌های عمیق(deep foundation)
• پی‌های نیمه عمیق (pier foundation)
• پی‌های ویژه (special foundation)

تقسیم بندی فوق بر اساس عمق شالوده به عرض شالوده(D/B)  می‌باشد.

الف) فونداسیون‌های سطحی

پی‌هایی می‌باشند که در عمق کم و نزدیک سطح زمین اجرا می‌گردند و بارهای سازه را به زمین منتقل می‌کنند. در این پی‌ها نسبت عمق به عرض از 3 متر کمتر می‌باشد. (D/B< 3)

این نوع شالوده‌ها از لحاظ شکل ظاهری شامل انواع زیر می‌باشند:

1. فونداسیون منفرد: فونداسیون تکی یا منفرد یا شالوده‌های مجزا، پی‌هایی هستند که به شکل جداگانه و مستقل بار وارده از یک ستون یا یک دیوار را تحمل کرده و آن را به زمین منتقل می‌سازند. به علت اینکه  ساختمان‌ها معمولاً تحت نیروی جانبی قرار می‌گیرند، باید برای مقابله با حرکت‌های پی‌های منفرد در جهت افق، از کلاف‌های بتن مسلح استفاده کرده و آن‌ها را توسط شناژ به یکدیگر متصل کرد.
   شناژها، اصلا در باربری پی کمکی نکرده و وظیفه‌ی آن مقابله با نیروهای افقی و یکنواخت کردن نشست در سازه می‌باشد. شکل این پی‌ها اصولا به صورت مربعی است. از این پی در ساختمان‌های شهری کمتر استفاده می‌شود و بیشترین کاربرد را در طراحی فونداسیون سوله‌ها دارد.

• فونداسیون مرکب: فونداسیون مرکب زمانی ساخته می‌شود که دو یا چند ستون آنقدر به هم نزدیک باشند که فونداسیون منفرد آن‌ها با یکدیگر هم‌پوشانی داشته باشد؛ به عبارت دیگر این نوع فونداسیون ترکیبی از فونداسیون‌های مجزا می‌باشد، اگرچه در طراحی با یکدیگر متفاوت‌اند. شکل این نوع فونداسیون به صورت مستطیلی بوده و بار دو یا چند ستون را تحمل و مهار می‌کنند.
• فونداسیون نواری: فونداسیون‌های نواری شالوده‌هایی هستند که می‌توانند بار یک ردیف ستون را تحمل و مهار کنند. این شالوده‌ها می‌توانند به صورت نوار بتنی در یک جهت یا دو جهت باشند و در صورتی که در یک جهت اجرا شوند می‌توان آن‌ها را با شناژهای رابط متصل نمود. این پی‌ها پرکاربردترین نوع فونداسیون می‌باشد و در ساختمان‌های شهری از آن‌ها زیاد استفاده می‌شود. همچنین در سوله‌ها نیز اگر خاک مقاومت پایینی داشته باشد، برای طراحی فونداسیون می‌توانیم از پی نواری استفاده کنیم.
  از این فونداسیون‌ها در خاک‌هایی که امکان جاری شدن آب بر روی لایه‌ی باربر خاک وجود دارد، نباید استفاده کرد زیرا ممکن است منجر به فرسایش و روانگرایی گردد.
• پی باسکولی یا پاشنه اردکی: هرگاه فونداسیون ساختمان از یک یا دو طرف به ساختمان دیگری محدود گردد، برای آن قسمت از ساختمان که در مجاورت همسایه قرار دارد از پی باسکولی استفاده می‌گردد.

5. فونداسیون‌ گسترده: فونداسیون‌های گسترده شالوده‌هایی هستند که به طور کامل در تمامی سطح ساختمان پخش شده تا بارهای سازه‌ای ناشی از ستون‌ها و دیوارها را تحمل نمایند. این نوع پی در زمانی که بارهای ستون‌ها و دیوارها بسیار زیاد است و همچنین در ساختمان‌های بلند مرتبه، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در قسمت‌هایی از سوله که تجهیزات سنگین داریم یا تعداد ستون‌های داخلی سوله‌ها زیاد می‌شود نیز از این نوع پی استفاده می‌کنند.

فونداسیون‌های گسترده انواع مختلفی دارند:

1. فونداسیون گسترده ساده
2. فونداسیون گسترده تیرچه‌دار
3. فونداسیون گسترده سلولی

این نوع فونداسیون برای خاک‌های منبسط شونده که ظرفیت باربری آن‌ها برای اجرای فونداسیون‌های نواری کمتر است، مناسب است. از این نوع فونداسیون‌ها در مکان‎‌هایی که سفره‌ی آب زیرزمینی بالاتر از سطح باربر خاک قرار دارد، نباید استفاده کرد به این دلیل که استفاده از آن‌ها در این شرایط ممکن است منجر به فرسایش و روانگرایی خاک گردد.

ب) فونداسیون‌های عمیق

به طور کلی اگر خاک در سطح زمین یا در عمق کم دارای مقاومت اندکی باشد، بایستی نیروهای وارده را توسط فونداسیون عمیق به لایه‌های پایین‌تر که مقاومت بیشتری دارند منتقل نمود. در این پی‌ها نسبت عمق به عرض پی از ۱۰ متر بیشتر می‌باشد. (D/B> 10)

یکی از انواع پی‌های عمیق که معمولا در طراحی فونداسیون سازه‌های بلند مرتبه کاربرد دارد، پی‌های شمعی می‌باشد. شمع‌ها شبیه ستون با مقطع دایره هستند که از جنس بتن، فولاد و چوب می‌باشند و برای انتقال بار به لایه‌های عمیق زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. به علت اینکه چوب و فلز پس از گذشت زمان دچار پوسیدگی می‌شوند، از قطعات پیش ساخته بتنی و یا بتن درجا به صورت استوانه‌ای برای شمع‌ها استفاده می‌شود .
سر شمع یا کلاهک شمع (Cap)، المان سازه‌ای واسط بوده که به وسیله آن بار سازه به شمع و سپس به زمین منتقل می‌شود. در آیین نامه، سر شمع به عنوان پی سطحی نامگذاری شده است.

این فونداسیون‌ها بر اساس عملکرد به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

• شمع اتکایی (Bearing Pile): این نوع شمع در لایه سخت زمین یا سنگ بستر قرار داده می‌شود. به این ترتیب، بارهای اعمال شده توسط ستون به لایه سخت زمین انتقال می‌یابد.
• شمع اصطکاکی (Friction Pile): این نوع شمع در زمین‌هایی با خاک نرم در عمق مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت، انتقال بار از طریق اصطکاک بین خاک نرم و شمع انجام می‌شود.

ج) فونداسیون‌های نیمه عمیق

این فونداسیون حد فاصل پی‌های سطحی و عمیق است و به آنها پی‌های چاهی نیز گفته می‌شود. در این پی‌ها نسبت عمق به عرض بین ۳ تا ۱۰ متر می‌باشد (3 <D/B< 10). برای اجرای این پی‌ها، چاهی در زمین حفر کرده و سپس درون آن را با مصالح مناسب پر می‌کنند.

د) فونداسیون‌های ویژه

هرگونه فونداسیونی که جزء دسته‌های فوق نباشد: مانند پی‌های صندوقچه‌ای، مهارها، ستون‌های شنی و سنگی و غیره در این دسته قرار می‌گیرد.

انواع فونداسیون از لحاظ مصالح مصرفی

طراحی فونداسیون به نوع مصالح مصرفی برای آن نیز بستگی دارد. پی‌ها را می‌توان از لحاظ نوع مصالح مصرفی نیز دسته بندی نمود. انواع پی از لحاظ نوع مصالح مصرفی عبارت‌اند از:

• پی شفته‌ای:
  این نوع پی یکی از قدیمی‌ترین انواع پی در کشور ایران بوده و بسیاری از سازه‌های قدیمی دارای این نوع فونداسیون می‌باشند. استفاده از این پی امروزه برای ساختمان‌های بنایی کوچک با طبقات کم مناسب است. شفته خمیری است که از مواد زیر تشکیل شده:
  خاک، آب، شن، گرد آهک و در مورد خاص قلوه سنگ و در هر متر مکعب خاک آن بین ۲۰۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم آهک استفاده می‌شود.

• پی سنگی:
  از این نوع پی در مناطقی که سنگ، ارزان بوده و به آسانی در دسترس می‌باشد استفاده می‌شود. نوع سنگی که برای این نوع پی‌ها استفاده می‌شود باید سالم بوده و از انواع سنگ‌های لاشه شکسته باشد. سطح فونداسیون‌های سنگی نسبت به دیوارهای روی آن وسیع‌تر بوده و به عنوان ریشه از هر طرف دیوار باید حداقل ۱۵ سانتی‌متر گسترش داشته باشد‌.
• پی چوبی:
  اغلب در مناطق شمالی کشور که دسترسی به چوب آسان است، از پی چوبی استفاده می‌شود. این پی‌ها بر روی سطح زمین ساخته شده و چوب‌های به کار رفته در آن‌ها دارای ابعاد بزرگی است که توانایی تحمل نیروهای مختلفی همچون وزن ساختمان را دارد.

• پی آجری:
  این نوع پی مناسب ساختمان‌های کوچک و با بار وارده کم می‌باشد. این فونداسیون نیز مانند پی‌های سنگی باید دارای ریشه‌ای به اندازه ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر از طرفین دیوار روی آن باشد.
• پی فلزی:
  پی فلزی زمانی استفاده می‌شود که مقاومت فشاری خاک کم و بارهای وارده بر پی زیاد باشد. اصولاً برای ستون‌های فولادی از پی‌های فولادی استفاده می‌شود. استفاده از فلز در ساخت پی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، به همین علت میزان ساخت پی‌های بتن مسلح در مقایسه با پی‌های فولادی در صنعت ساختمان بیشتر می‌باشد.
• پی بتنی:
  یکی از مقاوم‌ترین، مستحکم‌ترین و رایج‌ترین مصالح برای فونداسیون، استفاده از بتن مسلح می‌باشد. پی‌هایی که با بتن ساخته می‌شود، جز بهترین فونداسیون‌ها از نظر جنس مصالح می‌باشد. امروزه استفاده از سایر انواع پی در کارهای ساختمانی تقریباً منسوخ شده و تنها از آن‌ها در موارد خاص استفاده می‌شود. به همین دلیل توصیه می‌شود که پی تمامی ساختمان‌ها از بتن مسلح ساخته شود. حتی برای ساختمان‌های سبک و یک طبقه نیز پی‌های بتنی از نوع نواری آن بسیار مناسب می‌باشد.

انواع خاک مناسب زیر فونداسیون

فونداسیون وظیفه‌ی انتقال بار ساختمان و تجهیزات آن به خاک زیرین خود را بر عهده دارد. به همین علت خاک زیر فونداسیون باید از مقاومت کافی برخوردار باشد و دچار نشست نشود. چون با نشست خاک، سازه نشست می‌کند و حتی ممکن است دچار واژگونی شود. به همین علت آیین‌نامه‌ها برای طراحی فونداسیون، خاک‌های موجود را تیپ‌بندی کرده که در محاسبات سازه مد نظر قرار می‌گیرند.

خاک بر اساس میانگین سرعت امواج زلزله در آیین نامه ۲۸۰۰ به چهار تیپ زیر تقسیم می‌گردد:

خاک تیپ یک: این تیپ از خاک، سنگ و شبه سنگ بوده و شامل سنگ‌های آذرین، دگرگونی، رسوبی و … می‌باشد. این تیپ از خاک مستحکم‌ترین خاک‌های سطحی هستند و سرعت موج برشی عبوری در آن بیشتر از ۷۵۰ متر بر ثانیه است.

خاک تیپ دو: خاک خیلی متراکم یا سنگ سست که شن و ماسه خیلی متراکم و رس بسیار سخت با ضخامتی بیش از ۳۰ متر مشمول این دسته هستند. سرعت موج برشی در خاک تیپ دو بین ۳۷۵ تا ۷۵۰ متر بر ثانیه است. از جمله سنگ‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند، سنگ‌های آذرین و رسوبی سست مانند توف و یا سنگ‌های متورق و هوازده می‌باشند.

خاک تیپ سه: خاک متراکم تا متوسط که شامل شن و ماسه‌ی متراکم تا متوسط و یا رس‌های سخت می‌باشد. سرعت موج برشی در این تیپ از خاک بین ۱۷۵ تا ۳۷۵ متر بر ثانیه می‌باشد.

خاک تیپ چهار: خاک متوسط تا نرم که شامل لایه‌های خاک غیر چسبنده یا با کمی چسبندگی با تراکم متوسط تا کم و یا لایه‌های خاک کاملا چسبنده‌ی نرم تا محکم می‌باشد. سرعت موج برشی در خاک نوع چهار کمتر از ۱۷۵ متر بر ثانیه است.

در این دسته‌بندی به ترتیب خاک تیپ یک از همه قوی‌تر و خاک تیپ چهار از همه ضعیف‌تر است. تعیین نوع خاک توسط آزمایشگاه ژئوتکنیک و به وسیله نتایج آزمایش خاک صحرایی دانهول و یا نفوذ استاندارد انجام می‌پذیرد.

در مناطقی که خاک تیپ 4 وجود دارد باید طراحی فونداسیون سازه را به صورت نیمه عمیق و یا عمیق انجام دهیم. یعنی ابتدا یک سری شمع داخل زمین اجرا کرده و سپس فونداسیون را روی آن‌ها اجرا می‌کنیم. ارتفاع شمع‌ها به گونه‌ای است که در حدی گودبرداری بکنیم که به خاک مقاوم و مطلوب برسیم و زیر فونداسیون‌ها را چند شمع اجرا کرده و سپس بعد از آن فونداسیون را اجرا می‌کنیم و بار فونداسیون، که همان بار سازه است را، به شمع‌ها انتقال داده و سپس شمع‌ها، بار ناشی از سازه را به خاک مستحکم زیرین خود منتقل می‌کنند.

[/vc_column_text][/vc_column_inner][/vc_row_inner][vc_row_inner content_placement=”middle” css=”%7B%22default%22%3A%7B%22margin-top%22%3A%2230px%22%7D%7D”][vc_column_inner width=”1/1″][vc_column_text]

اصول طراحی فونداسیون

طراحی فونداسیون اصول اولیه‌ای دارد که زمان اجرای فونداسیون ساختمان باید مد نظر قرار گیرد:

• سطح فوقانی فونداسیون باید پایین‌تر از سطح یخبندان باشد.
• سطح تحتانی فونداسیون باید بالاتر از سطح ایستایی باشد. (عمق ایستایی همان سطح دریا است و این عمق در هر ساختمان فرق می‌کند و باید محاسبه شود.)
• به ازای هر طبقه ساختمان باید عمق گمانه را 3 متر در نظر گرفت.
• اگر در محلی که ساختمان سازی انجام می‌شود آب‌های زیرزمینی سطح بالایی داشته باشد، باید از ساخت زیرزمین اجتناب کرد.
• در مناطقی که خاک رس منبسط شده وجود دارد، باید از روش‌های خاصی برای خاکریزی استفاده نمود.
• در مناطقی که لایه‌های خاک زیر ساختمان ضعیف است، باید از ساخت سازه‌های بتنی سنگین اجتناب کرد.
• در مناطقی که خاک آلی زیادی وجود دارد، فونداسیون باید پایین‌تر از این لایه‌ها ساخته شود.
• در آزمایش خاک زیر فونداسیون باید عواملی همانند ظرفیت باربری، درصد رطوبت، موقعیت آب‌های زیرزمینی، میزان چسبندگی و میزان تراکم را مد نظر قرار داد.

مراحل اجرای فونداسیون

پس از طراحی فونداسیون نوبت به اجرای آن می‌رسد که نحوه اجرای فونداسیون نیز، به نوع آن بستگی دارد. با این وجود، مراحل اجرای فونداسیون‌های مختلف مشابه یکدیگر است. از این رو در ادامه به معرفی مراحل کلی اجرای فونداسیون‌ها می‌پردازیم.

مرحله اول: انتخاب محل ساخت

ابتدا باید محل ساخت فونداسیون مشخص شود. انتخاب محل ساخت با توجه به شرایط زمین و ویژگی‌های سازه مورد نظر صورت می‌گیرد. همانطور که در انواع خاک ذکر شد، بعضی از خاک‌ها استحکام کافی برای اجرای هر فونداسیونی را ندارند. به همین علت، پیش از انتخاب نوع فونداسیون، باید از وضعیت مناسب محل ساخت اطمینان حاصل کرد.

مرحله دوم: انتخاب نوع فونداسیون

پس از انتخاب محل ساخت سازه و بررسی ویژگی‌های خاک منطقه و همچنین انجام آزمایش‌های مربوطه، باید از بین فونداسیون‌های سطحی، نیمه عمیق و عمیق یکی را انتخاب کرد. در بخش انواع فونداسیون، نکاتی راجع به ویژگی‌های این فونداسیون‌ها ذکر شد.

مرحله سوم: مرزبندی محدوده فونداسیون

در این مرحله، مرزهای فونداسیون مشخص شده و محدوده محل ساخت سازه اندازه‌گیری می‌شود. این اندازه‌گیری‌ها برای اطمینان از انتخاب صحیح نوع فونداسیون و یا تغییر نوع آن الزامی است.

مرحله چهارم: حفاری زمین و اجرای سازه نگهبان

پس از اجرای مراحل قبلی، سطح زمین با توجه به نوع و محدوده فونداسیون حفاری می‌شود. عمق حفاری به شرایط زمین و خصوصیات خاک آن بستگی دارد. معمولا سطح زمین را تا رسیدن به یک لایه محکم با ظرفیت باربری بالا گودبرداری کرده و پس از آن در صورت لزوم دیواره‌های گود را با اجرای سازه نگهبان مناسب پایدار می‌کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر به صفحه “طراحی سازه نگهبان” رجوع کنید.

مرحله پنجم: اجرای فونداسیون

پس از به پایان رسیدن مراحل قبلی که به عنوان عملیات‌ آماده‌سازی انجام شد، اجرای فونداسیون شروع می‌شود. اجرای فونداسیون شامل موارد زیر می‌باشد:

اجرای بتن مگر: به منظور جلوگیری از تماس مستقیم بتن اصلی شالوده با خاک و ایجاد سطحی صاف برای اجرای شالوده از بتنی با عیار کم سیمان (حدود 150-100 کیلوگرم بر متر مکعب) در زیر شالوده استفاده می‌شود که به آن بتن مگر می‌گویند.

ضخامت این بتن معمولا 10 سانتی‌متر می‌باشد و عرض آن 10 سانتی‌متر از هر طرف از ابعاد فونداسیون بیشتر است.

آرماتوربندی: از آنجایی که بیشترین هزینه اجرای فونداسیون در خرید میلگرد است به همین علت آرماتوربندی، مهم‌ترین مرحله اجرای فونداسیون می‌باشد. از این رو قطع و خم و برش میلگردها باید به دقت انجام شود تا هم کار درست و اصولی انجام شود و هم از هدر رفت و پرت میلگردها جلوگیری شود.

ابتدا شبکه پایین میلگردها با چیدن میلگردهای عرضی به فاصله مشخص اجرا می‌شود. سپس میلگردهای طولی را روی آنها قرار داده و با سیم مفتول به هم می‌بندند. لازم به ذکر است که در این مرحله جهت ایجاد کاور بتن، در فواصل مناسب اسپیسر نصب کرده و شبکه‌ی میلگرد را روی آن نصب می‌کنند.

پس از آن برای پایداری شبکه میلگرد بالایی از میلگردهای خرک استفاده می‌شود. خرک میلگردی است معمولا با سایز ۲۰ به فاصله ۱ متر (البته بستگی به وزن آرماتورها دارد.) و بعد از آن شبکه‌ی بالایی میلگردهای فونداسیون اجرا می‌شود.

در مرحله‌ی بعد اگر سازه بتنی باشد باید ریشه میلگرد ستون‌ها کار گذاشته شود. خاموت ریشه ستون‌ها نیز باید اجرا شود که متاسفانه برخی از آرماتوربندها به دلیل سختی کار زیر بار اجرای آن نمی‌روند و اگر سازه فلزی باشد باید صفحه ستون‌ها نصب گردند.

قالب‌بندی: بعد از اتمام آرماتوربندی شبکه اصلی فونداسیون مطابق با نقشه‌های سازه، نوبت به قالب‌بندی فونداسیون می‌رسد. قالب‌بندی می‌تواند توسط آجر چینی، قالب‌های چوبی یا قالب‌های مدولار فلزی انجام شود. بسیار مهم است که ابعاد تمام شده داخل به داخل قالب فونداسیون مطابق با نقشه‌های فونداسیون باشد.

بتن ریزی: آخرین مرحله بعد از اتمام آرماتوربندی، قالب‌بندی و استقرار ریشه ستون‌ها یا بیس پلیت‌ها و تحویل مقطع به ناظر، بتن‌ریزی فونداسیون می‌باشد. مواردی که باید قبل از بتن ریزی به آن‌ها دقت شود:

• وسایل بتن‌ریزی شامل ویبراتور، بیل، ماله و وسایل حفاظت فردی مثل عینک و چکمه آماده باشد.
• با آزمایشگاه هماهنگ شده و تعداد نمونه‌ها اعلام شده باشد.
• با کارخانه بتن هماهنگ شده که بتن‌ها را بدون توقف و فاصله زمانی ارسال نماید.
• اسلامپ بتن خروجی از کارخانه بتن بیشتر از 5 یا 6 نباشد.
• به هیچ عنوان برای روان کردن بتن، اجازه ندهید که از آب استفاده شود و برای این کار حتما از روان‌کننده‌ها یا فوق روان‌کننده‌های استاندارد استفاده شود.
• عیار بتن با کارخانه بتن هماهنگ شده باشد.

قالب برداری: اگر قالب فلزی یا چوبی باشد باید روز بعد قالب برداری کنیم. ولی اگر قالب آجری باشد نیازی به قالب برداری نیست.

مرحله ششم: نهایی سازی و نگهداری از فونداسیون

به دلیل اهمیت بالای فونداسیون در پایداری سازه، از درزگیرها و مواد مختلف برای جلوگیری از آسیب رسیدن به این بخش مهم استفاده می‌شود. به عنوان مثال، پس از اجرای فونداسیون‌های بتنی، فضای خالی موجود در زمین حفاری شده توسط درزگیر پر می‌شود.

مرحله هفتم: ساخت دیوار نگهدارنده

قبل از شروع ساخت بخش‌های بالایی سازه (دیوارها، ستون‌ها و غیره) دیوارهای نگهدارنده بر روی فونداسیون ساخته می‌شوند. این دیوارها اغلب برای فونداسیون‌های بتنی کاربرد دارند.سؤالات و ابهامات خود در زمینه طراحی فونداسیون را از کارشناسان ما بپرسی

طراحی فونداسیون مخازن

موضوع استحکام فونداسیون مخازن از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد، چرا که در صورت عدم استحکام مناسب، مخزن تعادل نداشته و ممکن است سبب بروز مشکلاتی در وضعیت مکانیکی مخزن گردد.

قبل از هر گونه محاسبات و طراحی فونداسیون و سازه توسط مهندسین باید اطلاعاتی نظیر زﻣﻴﻦﺷﻨﺎسی، مکانیک خاک، لرزه‌خیزی منطقه و همچنین شرایط پی، در خصوص مسائلی از قبیل: نشست، اختلاف نشست (نشست غیریکنواخت)، ظرفیت باربری، اثرات خوردگی ناشی از آب و خاک، سطح آب زیرزمینی، آبگونگی یا روانگرایی، فشار جانبی، ضریب عکس‌العمل افقی و قائم خاک و سایر پارامترهای مکانیک خاک، توسط گروه‌های ذیصلاح مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل و پارامترهای لازم در اختیار گروه‌های مختلف طراحی مخزن قرار گیرد.

انواع مختلفی از فونداسیون برای مخازن وجود دارد:

• فونداسیون شکل تپه خاکی برآمده
• فونداسیون شکل پی گسترده تقویت شده
• دیواره حلقه مانند بتنی در زیر دیواره مخزن
• انواع دیگر فونداسیون (شامل شمع کوبی)

طراحی فونداسیون سیلوها

سیلوها سازه‌های بسیار سنگینی هستند که تنش منتقله از آن‌ها به زمین قابل ملاحظه است. به همین علت طراحی فونداسیون آن‌ها مهم بوده و باید با دقت بالایی انجام گیرد. در این خصوص مطالعات کامل زمین‌شناسی و مکانیک خاک تا عمق مناسب و انجام آزمایش‌های مربوطه باید انجام پذیرد.

از عوامل مهمی که می‌توان باعث خرابی فونداسیون سیلو شود، بارگذاری نامتقارن مجموعه‌ی سیلوهای گروهی است. در نتیجه بارگذاری‌های نامتقارن باید در برنامه کنترل شالوده سیلوها قرار گیرد.

نشست زیاد مجموعه اصلی سیلو نیز می‌تواند باعث کج شدن و واژگونی سازه سیلو شود، پس هنگام طراحی فونداسیون، به مسئله نشست هم باید دقت کافی شود.

شالوده سیلوهای گروهی به صورت دال یکپارچه صلب با ضخامت زیاد است که برای ترکیبات مختلف پر و خالی بودن سیلو و همچنین نیروی جانبی زلزله و باد، تنش‌های فشاری و همچنین واژگونی آن باید کنترل شود. در صورتی که مقاومت زمین کم باشد باید از شمع‌ها استفاده نمود به نحوی که یک دال یکپارچه به عنوان کلاهک روی شمع‌ها اجرا می‌شود.

طراحی فونداسیون سوله

در سوله‌ها اغلب اوقات از پی منفرد استفاده می‌شود که در جهت طولی سوله با کلاف کششی به هم متصل می‌شوند تا جلوی بلندشدگی سوله در برابر نیروی باد را بگیرند. (سوله‌ها چون سازه‌هایی سبک هستند میزان نیروی جانبی باد از نیروی زلزله بیشتر است.) همچنین برای غلبه بر نیروی بلندشدگی عمق پی‌ها را افزایش می‌دهند.ولی در بعضی از پروژه‌ها مجبور به استفاده از انواع دیگر فونداسیون هستیم. مثلا برای مکان‌هایی که مقاومت خاک پایین است یا وزن اسکلت سوله خیلی زیاد باشد، از فونداسیون نواری استفاده می‌شود. یا برای جاهایی که تعداد ستون‌های داخلی سوله زیاد است، یا تجهیزات صنعتی سنگین وزن، داخل سوله استفاده شده و نیاز به فونداسیون قوی برای این تجهیزات داشته باشیم از فونداسیون گسترده استفاده می‌شود.

به دلیل فلزی بودن ستون‌ها در سوله، در صورت قرارگیری پی در زیر خاک، مشکل خوردگی برای ستون پیش می‌آید. برای رفع این مشکل با ایجاد یک ستونک کوتاه بتنی روی پی ، از تماس مستقیم ستون فلزی با عوامل خورنده‌ی داخل خاک جلوگیری می‌کنند که به این ستون‌ها پدستال می‌گویند. مشخصات این پدستال‌ها باید در روند طراحی فونداسیون توسط طراح سازه تعیین شود.

طراحی فونداسیون تجهیزات صنعتی

تجهیزات صنعتی به دلیل عملکردی که دارند، بارهای مختلفی را به فونداسیون خود منتقل می‌کنند. مثل لرزش، ضربه، وزن زیاد، حرکت افقی یا عمودی که این موضوع باعث می‌شود طراحی فونداسیون این تجهیزات تخصصی‌تر و پیچیده‌تر باشد و اگر هر نقطه ضعفی در طراحی آن وجود داشته باشد عملکرد این دستگاه‌ها را مختل و دچار مشکل می‌کند.

بعضی از دستگاه‌های صنعتی که عملکرد ضربه‌ای یا لرزشی دارند؛ باید بارگذاری فونداسیون را در آنها دینامیکی در نظر گرفت که هنگام کار کردن دستگاه عملکرد فونداسیون دچار مشکل نشود.

از طرف دیگر بعضی از تجهیزات که وزن زیادی دارند نشست آنها خطرناک است (بار وارد شده به فونداسیون در این حالت استاتیکی است.) و باید در طراحی فونداسیون این موضوع که سازه به هیچ عنوان نشست نکند، در نظر گرفته شود. چون اگر فونداسیون دچار نشست نامتقارن شود، دستگاه دچار واژگونی شده و ممکن است خسارت جانی و مالی غیر قابل جبرانی را به عمل آورد.

همچنین در کنار طراحی فونداسیون باید به نحوه‌ی اتصال دستگاه‌ها به فونداسیون دقت کافی شود که هنگام کار کردن دستگاه، اتصالات دچار مشکل نشده و از فونداسیون جدا نشوند.