معرفی فونداسیون ها

 
تست چه برای ساخت خانه‌های معمولی، آسمان‌خراش‌ها یا روبناها، انتخاب فونداسیون مناسب ضروری است. فونداسیون هر ساختمان دو هدف اصلی را دنبال می‌کند؛ توزیع وزن از دیوارهای باربر به خاک یا سنگ بستر زیرین و حفظ آب‌های زیرزمینی یا رطوبت خاک. توپوگرافی، زمین‌شناسی و خاک‌شناسی (مطالعه خاک) در محل ساخت‌وساز و همچنین اندازه ساختمان و سایر عوامل مانند نوع ساخت، نوع فونداسیون مناسب برای ساختمان را تعیین می‌کند.
در این مقاله، به رایج‌ترین انواع فونداسیون‌ها و نمونه‌هایی از هرکدام می‌پردازیم. همچنین شواهد بصری هر فونداسیون را برای کمک به روشن شدن مزایای هر نوع فونداسیون ارائه می‌دهیم.
معرفی انواع فونداسیون
با توجه به اینکه زمین زیر پای ما می‌تواند از انواع مختلفی از خاک‌ها، سنگ‌ها، رسوبات و موارد دیگر تشکیل شده باشد، مهندسان ژئوتکنیک باید بدانند که این متغیرها در زمین چگونه بر ساخت‌وساز و یکپارچگی سازه تأثیر می‌گذارند. دو نوع فونداسیون اصلی عمیق و کم‌عمق در سازه فلزی و بتنی وجود دارد.
فونداسیون‌های عمیق
هنگام ساخت‌وساز بر روی شن و ماسه و سایر خاک‌های نرم که قادر به جذب بار ساختمان نیستند، به فونداسیون‌های عمیق نیاز است. همچنین فونداسیون باید در اعماق زمین یا حتی زیر آب ایجاد شود تا بتوان تماس با لایه‌های محکم‌تر زمین را برقرار کرد.
به عنوان مثال، پل‌ها، اسکله‌ها و سدها را باید در زیر آب پایه‌ریزی کنند و در عین حال یکپارچگی ساختاری را حفظ کنند. اینجاست که وجود فونداسیون‌های عمیق برای ساخت سازه‌های عظیم ضروری می‌شود.
فونداسیون‌های کم‌عمق
به طور معمول، فونداسیون کم‌عمق، از عمق آن عریض‌تر است. فونداسیون‌های کم‌عمق را می‌توان فونداسیون‌های پهن یا باز نیز نامید. به دلایل واضح، فونداسیون‌های کم‌عمق مقرون به صرفه‌تر هستند.
این فونداسیون‌ها نیاز زیادی به حفاری در زمین ندارند و به همین دلیل، رایج‌ترین نوع فونداسیون به شمار می‌آیند. فونداسیون‌های کم‌عمق زمانی مفید هستند که ساختمان خیلی سنگین نباشد و خاک بتواند وزن قابل توجهی را در عمق کم تحمل کند.
نمونه‌هایی از فونداسیون‌های کم‌عمق
فونداسیون حصیری، فونداسیون تکی، فونداسیون ترکیبی و دیوار میله‌ای، چهار نمونه از فونداسیون‌های کم‌عمق هستند. هر یک ساختار منحصر به فرد و موارد استفاده متنوعی دارند.
فونداسیون حصیری
فونداسیون حصیری از سطحی که ساختمان در آن ساخته خواهد شد، بهره کامل می‌برد و اساساً از زیرزمین به عنوان کل فونداسیون باربر استفاده می‌کند. این نوع فونداسیون اغلب زمانی استفاده می‌شود که خاک سست و ضعیف باشد و به توزیع یکنواخت وزن نیاز دارد.
فونداسیون‌های حصیری زمانی استفاده می‌شوند که زیرزمین امکان عملی شدن این نوع فونداسیون را داشته باشد و ستون‌ها نزدیک به هم قرار گیرند. اغلب از آن به عنوان فونداسیون قایقی یاد می‌شود، زیرا فونداسیون زیرزمین مانند بدنه یک قایق در آب غوطه ور است.
فونداسیون تکی
یکی از رایج‌ترین انواع فونداسیون کم‌عمق، فونداسیون تکی است. حتی ممکن است زمانی که به فونداسیون فکر می‌کنید، این نوع فونداسیون به ذهنتان خطور کند.
فونداسیون‌های تکی یا جدا شده معمولاً مربع، مستطیل یا حتی یک بلوک هندسی بتنی است که بار یک ستون را حمل می‌کند. عرض فونداسیون تکی به وزنی که حمل می‌شود و ظرفیت قابل تحمل خاک بستگی دارد.
فونداسیون ترکیبی
فونداسیون ترکیبی بسیار شبیه به فونداسیون تکی است، به جز اینکه یک پایه وزن دو ستون را دارد که به اندازه کافی به هم نزدیک هستند تا یک نقطه پایه مشترک را تضمین کنند.
فونداسیون دیوار میله‌ای
دیوار، فونداسیون نواری یا فونداسیون پیوسته، فونداسیونی است که در تمام طول دیوار باربر اجرا می‌شود. فونداسیون نواری دو یا سه برابر عرض دیوار مورد نظر است و با بتن آرمه ساخته می‌شود.
این نوع فونداسیون‌ها زمانی معمول هستند که وزن ساختمان به جای ستون‌ها یا تیرها، بر روی دیوارهای باربر توزیع شود. فونداسیون‌های نواری معمولاً برای ساخت دیوارهای بنایی استفاده می‌شوند، اما می‌توانند به طور مؤثر در هنگام ساخت بر روی شن یا ماسه فشرده نیز استفاده شوند.
نمونه‌هایی از فونداسیون‌های عمیق
فونداسیون‌های عمیق معمولاً برای سازه‌های بزرگ‌تر استفاده می‌شوند، اما می‌توانند برای خانه‌هایی که بر روی صخره‌های شیب‌دار، روی آب، روی ساحل یا سایر مکان‌های منحصر به فرد ساخته شده‌اند، استفاده شود.
این  فونداسیون‌ها در اعماق زمین ساخته می‌شوند. فونداسیون ستونی و فونداسیون با هوای فشرده، نمونه‌های فونداسیون عمیق هستند که هرکدام دارای انواع فرعی هستند که به آن‌ها خواهیم پرداخت.
1. فونداسیون ستونی
رایج‌ترین فونداسیون در میان فونداسیون‌های عمیق، فونداسیون ستونی است. دو نوع فونداسیون ستونی با نام‌های ستون‌های نوک‌تیز و ستون‌های اصطکاکی وجود دارد. هر دو از قرار دادن ستون‌های بزرگ و محکم در اعماق زمین تشکیل شده‌اند.
2. ستون‌های نوک‌تیز
گاهی اوقات زمینی که قصد داریم روی آن ساخت‌وساز انجام دهیم، حتی با وجود متراکم کننده‌های خاک و فونداسیون‌های کم‌عمق، هرگز وزن پروژه در حال ساخت را تحمل نمی‌کند. در عوض باید این لایه خاک نرم را دور بزنیم و برای توزیع بار به لایه‌های سنگ بستر در زیر آن برسیم.
ستون‌های نوک‌تیز تا آنجا که لازم است به عمق زمین رانده می‌شوند تا انتهای آن با لایه سنگی داخل زمین تماس پیدا کند. این کار اجازه می‌دهد تا بار از طریق ستون‌ها به داخل سنگ منتقل شود و توزیع ایمن وزن را ایجاد کند.
3. ستون‌های اصطکاکی
ستون‌های اصطکاکی رویکرد متفاوتی نسبت به لایه خاک نرم دارند. به ‌جای حفر کردن تا لایه‌ی سنگی، کار اصلی ستون‌های اصطکاکی تبادل نیرو با خاک اطراف ستون بوده و از سطح ستون استفاده کامل می‌شود.
مقدار وزنی که یک ستون اصطکاکی می‌تواند تحمل کند، با طول آن نسبت مستقیم دارد. هر ستون دارای یک منطقه نفوذ است و باید به طور مداوم از هم فاصله داشته باشند تا از توزیع و جذب یکنواخت وزن اطمینان حاصل شود.
ستون‌ها را می‌توان از چوب، بتن یا فولاد H شکل ساخت. ستون‌ها را می‌توان به صورت پیش ساخته به داخل زمین هدایت کرد یا در محل ساخت ریخته‌گری کرد (ریخته‌گری در محل کار).
4. فونداسیون با هوای فشرده
فونداسیون با هوای فشرده اغلب در ساخت پل، اسکله یا سازه‌های دیگر روی آب استفاده می‌شود، اما می‌توان از آن برای پشتیبانی از پل‌های روگذر آزادراه، خانه‌های ساخته شده در دامنه تپه و غیره نیز استفاده کرد.
این نوع فونداسیون را می‌توان از پیش ساخت و به محل حفاری انتقال داد و در یک گودال لایروبی قرار داد. فونداسیون با هوای فشرده را نیز می‌توان در محل ساخت‌وساز با شبکه مشبک میلگرد پر شده با بتن ساخت.
برای ساخت فونداسیون با هوای فشرده، زمین سست را با مته حفر می‌کنند تا به سنگ بستر برسند. در حین حفاری، می‌توان یک لوله فولادی توخالی برای جلوگیری از فرورفتن شن یا خاک بر روی پیشرفت کار گذاشت.
سپس میلگرد مشبک تقویت‌کننده درون محفظه قرار می‌گیرد و بتن از پایین ریخته می‌شود و لوله را پر می‌کند و آب‌های زیرزمینی باقی‌مانده را مجبور به خروج از بالا می‌کند. هنگامی که بتن به اندازه کافی پر شد، می‌توان لوله را جدا کرد.
انواع مختلفی از فونداسیون با هوای فشرده وجود دارد:
صندوق‌های باز: جعبه‌ای بدون انتها، فرو رفته در زمین و تثبیت شده با وزنه‌های متعادل کننده و لوله‌ای برای حذف آب‌های زیرزمینی اضافی. محفظه تحت‌فشار اجازه می‌دهد تا کار در داخل انجام شود.
صندوق‌های تحت‌فشار: هنگامی که کار تعمیر و نگهداری باید در اعماق زمین یا زیر آب انجام شود، این صندوق‌ها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که کارگران را قادر به پایین آوردن محور کند.
صندوق‌های یکپارچه: صندوق‌های تک ستونی بزرگ ساخته شده از بتن آرمه.
صندوق‌های گودالی: صندوق‌هایی با قابلیت پمپاژ آب از زیر. اغلب توسط حفاری‌های نفتی دریایی برای چرخش مجدد آب آلوده استفاده می‌شود.
صندوق‌های جعبه‌ای: یک جعبه بتنی توخالی دارای انتها و کناره‌ها در آب فرو رفته و متعاقباً با بتن پر می‌شود. در حالت توخالی، چگالی جعبه کمتر از آب است و در معرض خطر شناور شدن قرار دارد، اما پس از پر شدن، ثابت می‌ماند.
انتخاب نوع مناسب فونداسیون
بسته به اندازه، مکان و چالش‌های ژئوتکنیکی پیش روی پروژه، تصمیم برای ساخت فونداسیون‌های کم‌عمق یا عمیق ممکن است مشخص باشد، اما نوع دقیق فونداسیون ممکن است دارای تفاوت‌های ظریف‌تری باشد. با توجه به اهمیت فونداسیون ساختمان برای یکپارچگی ساختاری کلی آن، گرفتن تصمیم درست، ضروری است.
از شرکت‌های ساختمانی، مهندسان و مشاوران واجد شرایط استفاده کنید تا مطمئن شوید که فونداسیون به درستی حفر شده و بار را برای طول عمر سازه تحمل می‌کند.