انواع پی (فونداسیون)

انواع پی (فونداسیون) در ساختمان

فونداسیون یا پی یکی از اصلی‌ترین بخش‌های هر سازه است که نقش کلیدی در انتقال بارهای ساختمان به زمین و حفظ پایداری آن دارد. انتخاب نوع مناسب فونداسیون بستگی به عوامل مختلفی مانند نوع خاک، بار وارده بر ساختمان، شرایط آب و هوایی و نوع سازه دارد. در این مقاله به بررسی انواع پی‌های ساختمان می‌پردازیم.

1. پی سطحی (Shallow Foundation)

پی‌های سطحی یا کم‌عمق زمانی استفاده می‌شوند که لایه‌های خاک نزدیک به سطح زمین دارای مقاومت کافی باشند و بتوانند بارهای سازه را تحمل کنند. این نوع پی برای ساختمان‌های معمولی و سبک مانند ساختمان‌های مسکونی استفاده می‌شود. پی سطحی خود به چند نوع تقسیم می‌شود:

1.1. پی نواری (Strip Foundation)

پی نواری به صورت یک نوار از بتن در زیر دیوارهای باربر ساختمان قرار می‌گیرد. این نوع پی معمولاً در ساختمان‌های کوچک و متوسط که بارهای زیادی را تحمل نمی‌کنند، استفاده می‌شود. پی نواری معمولاً برای ساختمان‌هایی با دیوارهای آجری یا بلوکی مناسب است.

1.2. پی منفرد (Isolated or Single Footing)

پی منفرد زیر ستون‌های منفرد ساختمان قرار می‌گیرد و بار ستون را به زمین منتقل می‌کند. این پی‌ها معمولاً برای سازه‌های سبک و در مناطقی که خاک زیرین مقاومت خوبی دارد، استفاده می‌شوند. پی‌های منفرد می‌توانند مربعی، مستطیلی یا دایره‌ای باشند.

1.3. پی گسترده (Raft or Mat Foundation)

پی گسترده زمانی استفاده می‌شود که بارهای ساختمان بسیار زیاد است یا خاک زیرین ضعیف است. در این نوع پی، یک صفحه بزرگ از بتن مسلح زیر کل ساختمان قرار می‌گیرد تا بار را به طور یکنواخت به زمین منتقل کند. این نوع پی در ساختمان‌های بزرگ و سنگین مانند برج‌ها یا مراکز تجاری استفاده می‌شود.

1.4. پی مرکب (Combined Footing)

پی مرکب زمانی استفاده می‌شود که دو یا چند ستون در نزدیکی یکدیگر قرار دارند و پی‌های منفرد نمی‌توانند بار آنها را به طور مستقل تحمل کنند. در این حالت، از یک پی مشترک برای انتقال بار این ستون‌ها به زمین استفاده می‌شود.

2. پی عمیق (Deep Foundation)

پی‌های عمیق زمانی استفاده می‌شوند که خاک‌های سطحی توانایی تحمل بارهای ساختمان را ندارند و نیاز است بار ساختمان به لایه‌های عمیق‌تر و مقاوم‌تر خاک منتقل شود. این پی‌ها معمولاً برای سازه‌های سنگین و در مناطقی که خاک سطحی ضعیف است، استفاده می‌شوند.

2.1. شمع‌ها (Pile Foundation)

شمع‌ها اعضای بلند و باریکی هستند که از طریق فرو رفتن در خاک، بار سازه را به لایه‌های عمیق‌تر منتقل می‌کنند. شمع‌ها می‌توانند از جنس بتن، فولاد یا چوب باشند و به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند:

• شمع‌های باربر اصطکاکی (Friction Piles): بار سازه را از طریق اصطکاک بین سطح شمع و خاک منتقل می‌کنند.
• شمع‌های باربر نقطه‌ای (End-Bearing Piles): بار سازه را مستقیماً به لایه‌های مقاوم‌تر خاک در عمق بیشتر منتقل می‌کنند.

2.2. پی چاهی (Caisson Foundation)

پی چاهی یا کایسون زمانی استفاده می‌شود که خاک بسیار ضعیف است و نیاز است که پی به لایه‌های بسیار عمیق‌تر منتقل شود. این پی‌ها به شکل چاه‌هایی بزرگ حفر می‌شوند و سپس با بتن پر می‌شوند. پی‌های چاهی معمولاً در پل‌ها و سازه‌های سنگین استفاده می‌شوند.

2.3. پی‌های عمیق با جعبه (Pier Foundation)

این نوع پی‌ها شامل ستون‌های بزرگ و باربر هستند که به لایه‌های مقاوم خاک عمیق‌تر منتقل می‌شوند. این ستون‌ها ممکن است از بتن مسلح یا فولاد ساخته شوند و اغلب در سازه‌های بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3. پی‌های خاص

علاوه بر پی‌های سطحی و عمیق، انواعی از پی‌های خاص وجود دارند که برای شرایط ویژه طراحی شده‌اند. در ادامه به چند مورد از این پی‌ها اشاره می‌شود:

3.1. پی‌های شناور (Floating Foundation)

این نوع پی زمانی استفاده می‌شود که خاک زیر ساختمان بسیار ضعیف است و بارهای وارده باید به لایه‌های عمقی‌تر منتقل شوند. در این نوع پی، به گونه‌ای طراحی می‌شود که وزن ساختمان با وزن خاکی که از زمین برداشته می‌شود برابر باشد تا از نشست ساختمان جلوگیری شود.

3.2. پی پله‌ای (Stepped Foundation)

پی پله‌ای در مکان‌هایی که زمین شیب‌دار است، استفاده می‌شود. این نوع پی به صورت پله‌ای طراحی می‌شود تا سازه به طور یکنواخت بر روی زمین قرار گیرد و فشار به طور مناسبی توزیع شود.

3.3. پی شمع و دال (Pile and Beam Foundation)

در این نوع پی، شمع‌های عمیق به لایه‌های مقاوم خاک فرو رفته و سپس دال‌های بتنی بر روی شمع‌ها قرار می‌گیرند. این نوع پی معمولاً در سازه‌هایی با بارهای سنگین مانند پل‌ها و برج‌ها استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری

انتخاب نوع پی یا فونداسیون به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله نوع خاک، بارهای وارده بر سازه، و نوع سازه. پی‌های سطحی برای ساختمان‌های سبک و مسکونی مناسب هستند، در حالی که پی‌های عمیق برای سازه‌های سنگین و در مناطقی با خاک ضعیف استفاده می‌شوند. محاسبات دقیق و طراحی فونداسیون باید توسط مهندسان سازه انجام شود تا ساختمان به طور ایمن و پایدار بنا شود.