طراحی فونداسیون شناور

طراحی فونداسیون شناور یا پی شناور در مواردی که لایه های ضعیف تا عمق قابل توجهی از خاک وجود دارند و استفاده از شمع نیز امکان پذیر نمی باشد، به کار می رود. ساختمان ها روی دو نوع پی احداث می شوند. پی های عمیق که در آن شمع ها درعمق خاک فرو رفته (شمع پیش ساخته) و یا در محل مورد نظر ساخته می شوند (شمع درجا). هدف از احداث فونداسیون عمیق عبور از لایه های خاکی که فاقد مقاومت کافی هستند و رسیدن به لایه ای با مقاومت مناسب است. پی های سطحی، زمانی استفاده می شوند که مقاومت لایه های رویی خاک به اندازه ی کافی بالا هست. پی های گسترده، پی های نواری، و پی مفرد نمونه هایی از این نوع پی هستند. رایج ترین نوع فونداسیون سطحی، پی نواری است که در زیر دیوارهای باربر احداث می شود.

عملکرد طراحی فونداسیون شناور بدین صورت است که با عمل گودبرداری و جایگزین کردن وزن سربار با بخشی از وزن ساختمان، میزان بار خالص وارد بر بسترخاک و بدنبال آن نشست کاهش می یابد. بار یک ساختمان توسط پی های منفرد، نواری، رادیه، شمع ها و .....تحمل می شود. اگر خاک بستر ضعیف باشد، تحت بار ساختمان، خطر گسیختگی برشی در زیر پی وجود دارد. بنابراین بارها بایستی در سطح بزرگتری گسترده شوند، یا مقدار بار وارده بایستی کاهش یابد ویا بایستی از خاک ضعیف توسط شمع ها یا سایر تجهیزات به مصالح مستحکم در اعماق پایین منتقل شوند. این سه راه حل می توانند به طور جداگانه یا توأماً مورد استفاده قرار بگیرند. یک راه برای کاهش مقدار بار وارده، کاربرد پی شناور یا پی نسبتاً شناور می باشد.

پی های شناور در مواردی کاربرد دارند که لایه های نشست پذیر و یا ضعیف تا عمق قابل توجهی وجود داشته باشند و استفاده از شمع هم امکان پذیر نباشد.

در این صورت می توان پی گسترده سازه را در عمق پایین تر مستقر و با برداشت خاک حاصل از گودبرداری با بار ثقلی حاصله از روسازه مقابله و یا حتی فشار روسازه با میزان خاک حاصل از حفاری را معادل نمود.

در این حالت آنقدر خاک برداری می شود که وزن خاک برداشته شده و نیروی هیدروستاتیک برکننده با وزن ناخالص سازه برابر شود.

به عبارت دیگر فشار در کف گودبرداری تغییر نخواهد کرد.

یعنی فشار ایجاد شده برابر فشار خاک جابجا شده خواهد بود و به لحاظ نظری نشستی ایجاد نمی شود و نشست حاصله عمدتاً در اثر برگشت تورم حاصل از خاکبرداری پس از احداث بنا می باشد.

در این حالت به نظر می رسد که سازه روی آب همانند کشتی روی آب شناور است.

معمولاً یک متر مکعب خاک را می توان به لحاظ وزنی معادل دو طبقه ساختمان مسکونی معمولی در هر متر مربع به حساب آورد. هدف طراحی فونداسیون شناور این است که با عمل گودبرداری و جایگزین کردن وزن سربار با بخشی از وزن ساختمان، میزان بار خالص وارد بر بستر خاک و بدنبال آن نشست کاهش می یابد. بار یک ساختمان توسط پی های منفرد، نواری، شمع ها و … تحمل می شود. اگر خاک بستر ضعیف باشد، تحت بار ساختمان، خطر گسیختگی برشی در زیر پی وجود دارد. بنابراین بارها بایستی در سطح بزرگتری گسترده شوند، یا مقدار بار وارده بایستی کاهش یابد و یا بایستی از خاک ضعیف توسط شمع ها یا سایر تجهیزات به مصالح مستحکم در اعماق پایین منتقل شوند.

یک راه برای کاهش مقدار بار وارده، طراحی فونداسیون شناور یا پی نسبتاً شناور می باشد. برای ساختمان های بلند استفاده از ایده شناوری نیازمند ایجاد چندین طبقه زیرزمین خواهد بود که با مشکلات اجرایی بسیاری همراه است. همچنین از آنجا که فوندانسیون های گسترده شناور در عمق خاک اجرا می شوند مسئله تراز آب زیر زمینی باید در نظر گرفته شود.