طراحی فونداسیون های معمولی

طراحی فونداسیون از مراحل ابتدایی طراحی ساختمان است. طراحی فونداسیون های معمولی که از رایج ترین انواع فونداسیون طراحی شده برای ساختمان ها هستند، شامل بررسی خاک زمین محل استقرار ساختمان و ارائه نقشه ها و مصالح پیشنهادی برای ساخت پی ساختمان است.

 

طراحی فونداسیون های معمولی

 

طراحی انواع فونداسیون های معمولی

طبق تعریف مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان فونداسیون یا پی به مجموعه بخش هایی از سازه و خاک در تماس با آن اطلاق می شود كه انتقال بار بین سازه و زمین از طریق آن صورت می گیرد. انواع طراحی فونداسیون های معمولی شامل طراحی پی سطحی ، پی عمیق و پی نیمه عمیق است. نوع دیگری از پی ، فونداسیون ویژه است. این دسته بندی بر اساس نسبت عمق شالوده به عرض آن بیان شده است.

طبق آیین نامه در طراحی پی سطحی نسبت عمق به عرض پی کمتر از ۳ است. در طراحی پی عمیق یا شمع ها نسبت عمق به کوچک ترین بعد افقی پی از ۱۰ بیشتر است. پی های نیمه عمیق نیز حد فاصل فونداسیون های سطحی و عمیق هستند.

فونداسیون سطحی اغلب شالوده نامیده می شود. شالوده در واقع بخش المان سازه ای فونداسیون سطحی است که معمولا از بتن مسلح ساخته می شود. این بخش از فونداسیون سطحی در طراحی فونداسیون های معمولی طوری طراحی می شود که فشار روسازه را به صورت لهیدگی به خاک پی منتقل کند.

در طراحی فونداسیون سطحی چند نوع شالوده ساختمانی می شود طراحی کرد: شالوده منفرد ، شالوده مرکب ، شالوده نواری ، شالوده شبکه ای و شالوده گسترده. طراحی شالوده منفرد برای تحمل بار یک ستون تک انجام می شود. طراحی شالوده مرکب به نحوی است که بار ۲ یا چند ستون را تحمل کند. طراحی شالوده نواری معمولا برای تحمل بار دیوارهای باربر انجام می شود. شالوده مرکب در واقع مجموعه ای از شالوده های نواری است به نحوی که بار چندین ستون و دیوار را تحمل کند. شالوده گسترده زیر تمام یا بخشی از ساختمان قرار می گیرد و این نوع از طراحی فونداسیون های معمولی به گونه ای است که بار چند ستون با فواصل نامنظم یا چند ردیف ستون موازی را تحمل می کند.

 

طراحی پی ساختمان

 

ضوابط کلی طراحی فونداسیون های معمولی

در تعیین عمق پی ساختمان پیش از شروع طراحی فونداسیون های معمولی چند عامل موثر هستند: نوع خاک ، عمق یخ زدگی و سطح سفره آب زیرزمینی. نوع خاک در طراحی مهم است زیرا انواع مختلف خاک خواص متفاوتی دارد از جمله ظرفیت قابل تحمل خاک. عمق یخ زدگی که نشان دهنده عمق انجماد خاک در سردترین موقع سال است در تعیین عمق فونداسیون استفاده می شود. سطح سفره آب زیرزمینی نیاز است در بررسی خاک مطالعه شود زیرا  تاثیر زیادی در انتخاب پایه ها دارد.

پیش از طراحی فونداسیون های معمولی انجام عملیات شناسایی خواص ژئوتکنیکی زمین باید به منظور تامین اطلاعات مورد نیاز برای طراحی ، ساخت و تامین عملکرد سازه انجام شود. در برخی پروژه های ساختمانی با شرایط ذکر شده در آیین نامه مانند وجود اطلاعات کافی از زمین محل وقوع پروژه، ساختمان از نوع اهمیت کم یا متوسط و کمتر از چهار طبقه باشد، احتیاج به انجام عملیات شناسایی ژئوتکنیکی نیست.

 

فونداسیون ساختمان

 

یکی از سختی های طراحی فونداسیون های معمولی یا ویژه تغییر خواص خاک با شروع عملیات اجرایی است. پارامترهایی که طراح در هنگام محاسبات پی استفاده می کند قبل از شروع پروژه بدست آمده اند. با انجام عملیات حفاری ، خاک برداری و در موارد مورد نیاز کوبش شمع ، خاک منبسط یا متراکم می شود. انبساط یا تراکم خاک ، خواص آن را تغییر می دهد. بنابراین مطابق آیین نامه نیز باید توجه داشت که در صورت مواجه شدن با شرایط متفاوت و جدید در خلال اجرای کار، خصوصیات ژئوتکنیکی زمین می تواند مورد تجدید نظر قرار گیرد. همچنین ذکر شده است که اگر طراحی های سازه ای تغییر یابند، مثلا سازه های مهم مانند ستون ها جا به جا شوند، نیاز است متناسب با آن شناسایی های ژئوتکنیکی تغییر یابند.

 

ضوابط طراحی ابعاد فونداسیون های معمولی

در آیین نامه در مورد حداقل عمق فونداسیون در طراحی فونداسیون های معمولی نیز صحبت شده است. حداقل ارتفاع پی که باید در طراحی فونداسیون در نظر گرفته شود، در حدود ۴۵ سانتی متر یا ۱۸ اینچ است. ابعاد پی باید به نحوی انتخاب شود که تنش تماس با خاک در محدوده مجاز باشد. علاوه بر آن باید از محدود شدن نشست ها اطمینان حاصل کرد. رخ دادن نشست های جزئی اجتناب ناپذیر است، این نشست ها موجب ایجاد ترک در دیوار و درها یا چفت نشدن در و پنجره ها می شود. آیین نامه در مورد نشست ها مقادیر مجاز را تعیین کرده است.

پس از تعیین عمق پی و ابعاد آن سایر ملاحظات طراحی باید در نظر گرفته شود. جلوگیری از واژگونی سازه در صورت وارد شدن بارهای افقی مانند زلزله در طراحی پی ساختمان باید لحاظ شود. علاوه بر آن باید از پدیده بلندشدگی یا Uplift نیز جلوگیری شود.

 

فونداسیون سوله

 

مطابق آیین نامه در طراحی فونداسیون های معمولی از نوع فونداسیون سطحی ، حالاتی که پی های سطحی برای آن ها کنترل یا طراحی می شوند عبارت اند از: از دست رفتن پایداری کلی پی ، گسیختگی خاک  ناشی از کمبود ظرفیت باربری ، گسیختگی خاک ناشی از لغزش پی ، گسیختگی توام زمین و سازه پی و نشست غیر یکنواخت پی.

برای تعیین ظرفیت بابری پی های سطحی می توان از روش های ذکر شده در آیین نامه استفاده کرد از جمله: استفاده از روبط نظری محاسبه ظرفیت بابری مانند روش های هنسون و مایرهوف یا استفاده از آزمون های درجا. در طراحی پی های سطحی در آیین نامه محاسبات به روش های حالات حدی و روش تنش مجاز نیز شرح داده شده است.

طراحی فونداسیون های معمولی برای سوله احتیاج به رعایت برخی نکات دیگر دارد. از جمله تفاوت های پی سوله و ساختمان معمولی این است که در برخی موارد برای پیاده سازی تاسیسات ساختمان ها یا تامین پارکینگ احتیاج به استفاده از طبقات زیرزمین و در نتیجه حفاری عمیق است اما برای پیاده سازی پی سوله احتیاجی به حفاری عمیق نیست و پی آن در سطح اجرا  می شود. حداقل عمق پی ۵۰ سانتی متر و حداکثر آن ۱ متر است. از انواع رایج فونداسیون سوله ، پی ریزی گسترده است که به دلیل عدم تمرکز بار نقطه ای در سازه فلزی استفاده می شود.

 

هزینه طراحی فونداسیون های معمولی

 

نرم افزار های مورد استفاده در طراحی فونداسیون های معمولی

از نرم افزار های مورد استفاده در طراحی فونداسیون های معمولی می توان اتوکد و نرم افزار کاربردی SAFE را نام برد. نرم افزار SAFE امکان اعمال بارهای مختلف و شناسایی نشست ها و تنش ها را فراهم می کند و یکی از پرکاربردترین نرم افزار ها در طراحی فونداسیون است.

هزینه طراحی فونداسیون های معمولی

هزینه طراحی پی ساختمان به عوامل مختلف بستگی دارد. در تعیین قیمت طراحی فونداسیون های معمولی نوع پی ، وزن سازه ، کاربری و نوع سازه ، جنس و مقاومت خاک ، المان های سازه ای موجود و مساحت زمین محل وقوع پروژه ، موثر است.