«فونداسیون» (Foundation) یا شالوده، پایین‌ترین بخش یک سازه است که وظیفه انتقال و توزیع بارهای اعمال شده از طرف بخش‌های بالایی (روسازه) را بر عهده دارد. به طور کلی، فونداسیون‌ها به دو دسته سطحی و عمیق تقسیم می‌شود. در این مقاله، به معرفی انواع، مشخصات و عوامل موثر در انتخاب فونداسیون می‌پردازیم. با آجر دوران همراه باشید.
فوندانسیون چیست؟
یکی از ارکان اصلی ساختمان را باید فونداسیون دانست. فوندانسیون ساختمان وظیفه اصلی انتقال بار و وزن مصالح را برعهده دارد و باید این بار را به زمین و خاک اصلی منتقل کند.
زمانی که می‌خواهید نوع فونداسیون موردنظرتان را انتخاب کنید باید نکات مهمی را از قبل بدانید و برخی ویژگی‌های محیطی را در نظر داشته باشید.
کاربرد فوندانسیون مانند یک متغیر عمل می‌کند و از پروژه‌ای به پروژه دیگر متفاوت‌تر و غیر قابل پیشی بینی تر خواهد بود. مهمم ترین عواملی که می‌تواند در انتخاب فونداسیون ساختمان اثرگذار باشند را باید عمق خاک، مصالح مورداستفاده، میزان بار و وزن ناخالص مصالح و تا حدودی هم شرایط آب‌وهوایی منطقه دانست.
درواقع فونداسیون ساختمان علاوه بر بارهای زنده، بار مرده سازه را هم به دوش می‌کشد و همین موضوع باعث مهم‌تر بودن این بخش می‌شود. اگر Foundation ساختمان اصولی ساخته نشود یا در حین ساخت استانداردهای لازمه را در آن رعایت نکنید، قطعاً در ادامه مسیر یا حتی چندین سال بعد ساختمانتان دچار مشکلات اساسی خواهد شد.
در زمان‌های نسبتاً دور، ساختمان‌ها مانند امروز فندانسیون یا پی خیلی محکمی نداشتند و با اولین بلایای طبیعی دچار مشکلات اساسی می‌شدند.
با پیشرفت تکنولوژی و علم مهندسی سازه‌ها از قبل مقاوم‌تر شدند و نسبت به قبل ویرانی کمتری برای ساختمان‌ها به وجود آمد. یکی از دلایل اصلی این پیشرفت، استفاده از مصالح قوی‌تر مانند بتن و میلگردهای فولادی بود که در حین اجرای فونداسیون کمک شایانی به سازندگان می‌کرد.
وظیفه فونداسیون در ساختمان چیست؟
از وظایف اصلی فونداسیون‌ها در ساختمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- توزیع وزن سازه بر روی سطح بزرگی از زمین
- پیشگیری از نشست نامتقارن
- جلوگیری از حرکت جانبی سازه
- افزایش پایداری سازه
تفاوت فونداسیون با پی در چیست؟
فونداسیون یا شالوده، یک عنوان کلی برای عضوی از سازه است که علاوه بر تحمل وزن روسازه، از بستر خود نیز نگهداری می‌کند. در صورتی که «پی» (Footing)، نوعی فونداسیون سطحی است که فقط وظیفه نگهداری از روسازه را برعهده دارد.
انواع فونداسیون
انواع فوندانسیون به‌طورکلی به دودسته تقسیم می‌شوند. فونداسیون‌های سطحی و فندانسیون‌های عمیق که در ادامه هر دو را به طور مفصل مورد بررسی قرار خواهیم داد.
الف) فوندانسیون های سطحی
- نواری: فوندانسیون‌های نواری معمولاً در بیشتر ساختمان‌های امروزی دیده می‌شود. اجرای این Foundation باعث می‌شود تا بار اصلی وارد شده به ساختمان به طور مستقیم و یکنواخت به زمین منتقل بشود. در این مدل ستون‌ها با نوارهای از قبل مشخص شده به یکدیگر متصل می‌شوند تا این محصول پایه‌گذاری بشود.
- رادیه: کاربرد فوندانسیون بیشتر از آن چیزی است که فکرش را می‌کنید. Foundation رادیه زمانی مورداستفاده قرار می‌گیرد که بار وارد شده به زمین سازه بسیار زیاد باشد و قدرت تحمل خاک پایین بیاید. این Building foundation را در مکان‌هایی استفاده می‌کنند فشار بالایی باید مورد تحمل قرار بگیرد؛ مانند برج‌ها و ساختمان‌های چندین طبقه.
- تکی یا منفرد: یکی از دیگر از فوندانسیون‌های ساختمان مدل تکی یا منفرد است. این مدل معمولاً در کارگاه‌ها و سوله‌های بزرگ مورداستفاده قرار می‌گیرد. ستون‌های مشخص شده از قبل آرماتوربندی می‌شوند و با استفاده از مصالح سخت مانند بتن پی‌ریزی می‌شوند. این محصول تکی جزو ساده‌ترین و مرسوم‌ترین مدل مورداستفاده بین طراحان و معماران محسوب می‌شود. این مدل یک گزینه کاملاً اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه است که از امنیت بالایی هم برخوردار است.
- گسترده: فوندانسیون گسترده برای زمین‌های وسیع و بزرگ مانند زمین مراکز و پاساژهای تجاری مورداستفاده قرار می‌گیرد. درواقع زمانی که تحمل خاک پایین باشد و بار ساختمان باید در قسمت‌های مختلف زمین پخش بشود، از این نوع استفاده می‌کنند. در این نوع از دال و تیرهای بتنی استفاده زیادی می‌شود تا مقاومت سازه بیشتر از قبل بشود.
- مرکب: در فوندانسیون مرکب باید فضای بین پی‌ها کم باشد تا سطوح آنها به طور کامل همپوشانی بشوند. اگر Foundation مرکب را در کنار هم قرار دهیم یا برای یک سازه دوبار از این روش استفاده کنیم، فوندانسیون ذوزنقه‌ای خواهیم داشت. باتوجه‌به خواص ذوزنقه هم در سمت قاعده کوچک‌تر باید وزن بیشتر قرار بگیرد تا فشار کمتری به فوندانسیون وارد بشود.
ب) فونداسیون های عمیق
- شمعی: فوندانسیون شمعی اولین مورد از فوندانسیون ساختمان است که برای پروژه‌های عمیق و گود مورداستفاده قرار می‌گیرد. این روش هم وظیفه دارد تا بار اضافی و سنگین را از ساختمان به زمین منتقل کند. اگر وزن سازه خیلی سنگین است، باید شمع‌ها را به طور ردیفی و در کنار هم قرار دهید. اما اگر وزن زیادی ندارد چیدن چند شمع بافاصله هم پاسخگوی نیازتان خواهد بود. شمع‌ها وظیفه دارند بارهای اضافی را از روی سازه به زمین تخلیه کنند. اگر از شمع‌ها به‌صورت گسترده استفاده کنید، وزن ستون‌ها بر روی یک صفحه مرجع قرار می‌گیرد و همان صفحه که شمع‌ها به آن متصل هستند، توازن را ایجاد می‌کند.
- حفاری: فوندانسیون حفاری یکی دیگر از انواع فونداسیون ساختمانی است که امروزه کاربرد نسبتاً زیادی دارد. در این مدل وزن سازه از طریق میله به زمین منتقل می‌شود. ساختار کلی این فوندانسیون‌ها با یک مته ضخیم است. در مقایسه با مدل قبلی، این روش بار بیشتری را می‌تواند به زمین منتقل کند. فوندانسیون حفاری زمانی مورداستفاده قرار می‌گیرد که عمق زمین بین ۱۵ تا ۱۰۰ متر باشد.
- پایه‌ای: در این مدل باید یک ستون عمودی پایه اصلی کار قرار بگیرد. معمولاً این مدل فوندانسیون‌ها برای بارهایی با حجم بزرگ استفاده می‌شوند. عمق نصب این Foundation از عمق فوندانسیون این مدل شمعی کوتاه‌تر است.
بیشتر سازه‌هایی که از فوندانسیون‌هایی پایه‌ای استفاده می‌کنند معمولاً در مرحله‌های سطحی قرار داشته و پیشرفت چشمگیری نداشته‌اند. برای ایجاد یک فونداسیون پایه‌ای باید یک سوراخ به شکل استوانه طراحی کنید و پایه‌ها را در داخل سوراخ قرار دهید.
هدف از فونداسیون چیست؟
فونداسیون برای کلیه سازه های باربری برای اهداف زیر نصب می شوند:
- • فونداسیون، دلیل اصلی استحکام هر ساختمان است. هر چه پایه قوی تر باشد، سازه با ثبات تر است.
- • طراحی و ساخت مناسب فونداسیون، سطح مناسبی را برای توسعه زیرساخت در سطح مناسب و زیربنای مستحکم فراهم می کند.
- • فونداسیون ویژه طراحی شده، در جلوگیری از تحرکات جانبی مواد پشتیبان مؤثر است.
- • یک فونداسیون مناسب، وزن سازه را به طور یکنواخت روی سطح بستر توزیع می کند. این انتقال یکنواخت به جلوگیری از نشست نابرابر ساختمان کمک می کند. نشست ناهموار، یک اثر نامطلوب ساختمانی است.
- • فونداسیون، وزن روبنای سازه را به طور یکنواخت از بستر (کف لایه) به خاک زیر بستر منتقل می کند. این بار منتقل شده به خاک، باید در ظرفیت تحمل مجاز خاک باشد.
- نقش فونداسیون در ساخت وساز
کارکردهای اصلی فونداسیون را می توان به ترتیب زیر طبقه بندی کرد:
- فراهم کردن پایداری جانبی کلی برای سازه
- تأمین سطح برای ساخت زیربنا
- توزیع مساوی وزن سازه
- کاهش شدت بار مطابق با ظرفیت ایمنی تحمل خاک
- مقاومت در برابر اثر حرکت خاک
- رفع فرسایش و زیر شویی خاک
الزامات یک فونداسیون خوب
طراحی و ساخت یک فونداسیون مناسب، باید مطابق با الزامات اساسی زیر انجام شود:
- طراحی و ساخت فونداسیون باید بتواند پایدار باشد و همچنین بار مرده و وارده را به خاک منتقل کند. این انتقال باید بدون ایجاد هرگونه نشست که می تواند استحکام ساختمان را ضعیف کند، انجام شود.
- با ساخت فونداسیون مستحکم، می توان از نشست ناهموار برای زیربنا جلوگیری کرد. این مسائل در مناطقی که بارهای وارده ازنظر ماهیت یکنواخت نیستند، مشخص تر است.
- با توجه به خاک و منطقه، توصیه می شود فونداسیون عمیق تر نصب شود تا بتواند از هرگونه آسیب و خسارت جلوگیری کند. تغییر دما، ازجمله مواردی است که می تواند روی اندازه و عمق فونداسیون درگذر زمان تأثیر بگذارد.
- مکان فونداسیون، باید درجایی انتخاب شود که تحت تأثیر آثار و یا عوامل آینده قرار نگیرد.
جمع بندی نهایی
فونداسیون یکی از اجزای بنیادی سازه‌های ساختمانی است که وظیفه انتقال بار ساختمان به زیرساخت‌های زیرین را داراست. این ساختار بتنی یا فلزی، تحت بار و فشار ساختمان قرار می‌گیرد و از اهمیت بسیاری برخوردار است.
فونداسیون‌ها در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام براساس نیازها و شرایط خاص ساختمانی طراحی و استفاده می‌شوند. یکی از انواع شایع فونداسیون‌ها، فونداسیون محوری است که بار ساختمان را به صورت مستقیم به زیرساخت باربر انتقال می‌دهد. این نوع فونداسیون برای ساختمان‌هایی با سازه‌هایی که محورهای باروری مشخص دارند مناسب است. فونداسیون‌های پی در پی نیز به صورت عمود بر فونداسیون محوری ساخته می‌شوند و مخصوصاً برای ساختمان‌های بلند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فونداسیون‌ها نه تنها بار ساختمان را انتقال می‌دهند، بلکه علاوه بر این وظیفه، وظیفه‌های دیگری نیز دارند. این وظایف شامل استحکام‌بخشی به ساختمان، جلوگیری از نفوذ رطوبت و آب به ساختمان، عبور لوله‌ها و سیم‌های زیرزمینی از زیر ساختمان، و کاهش انتقال لرزه از زمین به ساختمان است.
با توجه به اهمیت فونداسیون‌ها، کاربردهای گسترده‌ای در صنعت ساخت و ساز دارند. آنها در ساختمان‌های مسکونی، تجاری، صنعتی و تاریخی به کار می‌روند. همچنین، در پروژه‌های ساخت بنادر، پل‌ها، بناهای زیرزمینی و سازه‌های دریایی نیز از فونداسیون‌ها استفاده می‌شود.
با اینکه فونداسیون‌ها در زیر سطح زمین قرار می‌گیرند و در بسیاری از موارد قابل رؤیت نیستند، اما نقش بسیار مهمی در استحکام و ثبات ساختمان‌ها دارند. به عنوان نتیجه، انتخاب و طراحی صحیح فونداسیون‌ها برای هر ساختمانی بسیار حائز اهمیت است.
