انواع شالوده در ساختمانسازی چیست؟ انتخاب نوع شالوده یا فونداسیون ، یکی از حساسترین و تعیینکنندهترین مراحل طراحی و اجرای هر سازه است. فونداسیون به عنوان حلقه اتصال بین ساختمان و زمین، وظیفه انتقال ایمن بارهای مرده، زنده، باد و زلزله را به خاک بر عهده دارد. انتخاب نادرست آن میتواند منجر به نشست نامتقارن، ترکخوردگی دیوارها، خسارت به تاسیسات و حتی ریزش ساختمان شود.
در این مقاله از کارآهن، بر اساس معیارهای مهمی مانند عمق اجرا، نحوه انتقال بار، جنس مصالح و شرایط خاک، با تمام انواع فونداسیون آشنا میشوید. برای اطلاع از قیمت روز آهن میتوانید به سایت کارآهن مراجعه کنید یا با کارشناسان مجموعه به شماره ۶۷۱۴۵-۰۲۱ تماس بگیرید.
زمان خواندن: ۸ دقیقه
انواع شالوده بر اساس عمق
عمق اجرای فونداسیون، اولین و مهمترین معیار در طبقهبندی انواع شالوده است. بر این اساس، فونداسیونها به سه دسته سطحی، عمیق و نیمه عمیق تقسیم میشوند.
۱- شالوده سطحی
فونداسیونهای سطحی در اعماق کم (کمتر از عرض پی یا حداکثر تا ۳ متر) اجرا میشوند و برای شرایطی مناسب هستند که لایههای بالایی خاک از مقاومت کافی برخوردار باشند. این نوع پی، رایجترین، سریعترین و اقتصادیترین گزینه برای ساختمانهای با ارتفاع کوتاه تا متوسط (۱ تا ۵ طبقه) در خاکهای نسبتا مقاوم مانند خاکهای دانهای متراکم یا رسهای سفت است.
انواع شالوده سطحی
شالوده منفرد
برای انتقال بار یک ستون به زمین استفاده میشود. این نوع پی به صورت مربعی یا مستطیلی طراحی میگردد و برای ساختمانهایی با فاصله مناسب بین ستونها (بیش از ۳ متر) و بار نسبتا یکنواخت ایدهآل است. هزینه اجرای پایین و سادگی قالببندی از مزایای آن محسوب میشود.
شالوده نواری
به صورت نواری ممتد زیر دیوارهای باربر یا ردیفی از ستونها اجرا میشود. این نوع فونداسیون در ساختمانهای با دیوارهای آجری یا بلوکی کاربرد گسترده دارد و گزینهای ساده، مقرون به صرفه و مناسب برای تحمل بار خطی است. عرض نوار ۲ تا ۳ برابر ضخامت دیوار در نظر گرفته میشود.
شالوده گسترده یا رادیه
وقتی خاک سطحی مقاومت کافی ندارد (خاک نرم یا سست) یا بار سازه بسیار زیاد است، کل سطح زیر ساختمان به صورت یکپارچه بتنریزی میشود. این نوع شالوده فشار ناشی از سازه را به طور یکنواخت در سطح وسیعی پخش کرده و احتمال نشست تفاضلی را به شدت کاهش میدهد. فونداسیون رادیه خود به انواع ساده (مسطح)، تیرچهدار (با تیرهای زیرین) و سلولی (با فضاهای توخالی) تقسیم میشود. رادیه سلولی علاوه بر تحمل بار، میتواند به عنوان زیرزمین یا مخزن نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
۲- شالوده عمیق
زمانی که لایههای سطحی خاک تا اعماق قابل توجه (بیش از ۳ تا ۵ متر) توان تحمل بار سازه را نداشته باشند (خاک سست، نرم، رملی اشباع، یا با لایههای آلی)، از فونداسیون عمیق استفاده میشود. در این روش، بار ساختمان از طریق شمعها یا پایههای قطور به لایههای مقاومتر در عمق زمین منتقل میگردد. این نوع پی برای ساختمانهای بلندمرتبه، پلها، سکوهای دریایی و پروژههای صنعتی سنگین اجتنابناپذیر است.
انواع فونداسیون عمیق
شالوده ته باربر
در این نوع، بار سازه مستقیما از طریق انتهای پایین پی (نوک شمع) به یک لایه مقاوم و سخت مانند سنگ بستر یا لایه سنگی متراکم منتقل میشود. اصطکاک جانبی بین بدنه شمع و خاک اطراف نقش بسیار جزئی یا ناچیزی دارد. این روش وقتی اقتصادی است که لایه سخت در عمق معقول (مانند ۱۰ تا ۳۰ متری) قرار داشته باشد.
شالوده اصطکاکی
انتقال بار بیشتر از طریق نیروی اصطکاک و چسبندگی بین بدنه پی (شمع) و خاک اطراف انجام میشود و تکیه بر لایه انتهایی نقش دوم را دارد. این نوع فونداسیون زمانی کاربرد دارد که لایه سخت در عمق بسیار زیاد (بیش از ۵۰ متر) قرار داشته باشد یا اصلا قابل دسترسی نباشد. افزایش سطح تماس (با استفاده از شمعهای پرهدار یا با قطر بیشتر) باعث افزایش ظرفیت باربری میشود.
شالوده نیمه عمیق
این نوع، حد واسطی میان پیهای سطحی و عمیق محسوب میشود و عمق آن بین ۳ تا ۸ متر است. برای خاکهای با مقاومت متوسط (نه خیلی قوی و نه خیلی ضعیف) و ساختمانهای چندطبقه (۵ تا ۱۰ طبقه) که پی سطحی کافی نیست اما اجرای شمعهای عمیق صدها متری اقتصادی یا فنی توجیه ندارد. از انواع فونداسیون نیمهعمیق میتوان به شمعهای کوتاه (میکروپایل) و شناژهای عمیق اشاره کرد.
۳- فونداسیونهای ویژه
در پروژههای خاص با شرایط ژئوتکنیکی پیچیده (مانند خاکهای روانگرا، زمینهای با گودبرداری عمیق مجاور یا بارهای دینامیکی سنگین)، از انواع ویژه فونداسیون استفاده میشود:
شالوده صندوقی
شبیه رادیه سلولی اما با دیوارهای ضخیمتر که فضای داخلی آن قابل استفاده است. این نوع برای سازههای بلند در مناطق لرزهخیز بسیار مناسب بنظر میرسد.
شالوده مهاری
با استفاده از کابلهای فولادی پیشتنیده به داخل سنگ یا خاک مقاوم، از بیرونزدگی یا شناوری سازه جلوگیری میکند (مفید برای سازههای زیرزمینی و مخازن).
دستهبندی فونداسیون از نظر جنس مصالح (متریال)
جنس به کار رفته در فونداسیون، مستقیما بر دوام، مقاومت و هزینه اجرا تاثیر میگذارد که عبارتند از:
| نوع فونداسیون | کاربرد و ویژگیها |
| پی بتنی مسلح و غیرمسلح | رایجترین نوع در ایران. بتن مسلح با میلگرد برای اکثر ساختمانهای شهری تا ۱۰ طبقه مناسب است. بتن غیرمسلح فقط برای سازههای بسیار سبک و موقت. |
| پی شفته آهکی | ترکیبی از آهک، خاک رس و آب. مناسب سازههای سبک و کم ارتفاع، بهویژه در مناطق روستایی و زمینهای با رطوبت کم. امروزه کمتر استفاده میشود. |
| پی فولادی | استفاده از تیرآهنهای سنگین یا شمعهای فولادی. برای سازههای بسیار سنگین، پلهای فلزی و پروژههای صنعتی با بارگذاری بالا و زمان اجرای محدود. |
| پی سنگی و آجری | بیشتر در ساختمانهای سنتی، قاجاری و پهلوی کاربرد داشت. امروزه به دلیل ضعف در برابر زلزله و رطوبت، استفاده از آنها در ساختمانهای جدید ممنوع یا محدود شده است. |
کلام آخر
هیچ نوع فونداسیونی به تنهایی بهترین نیست؛ هر پروژه، پاسخ منحصر به فرد خود را میطلبد. انتخاب صحیح و بهینه به عوامل زیر بستگی دارد:
- نوع خاک و مشخصات ژئوتکنیکی (نتایج آزمایش نفوذ استاندارد SPT، حدود آتربرگ، دانهبندی و مقاومت فشاری)
- تعداد طبقات و بارگذاری سازه (بار مرده، زنده، برف، باد و زلزله)
- سطح آب زیرزمینی (وجود آب شور یا شیرین، تاثیر بر خوردگی و یخزدگی)
- شرایط آب و هوایی و لرزهخیزی منطقه (شتاب مبنا و پهنه بندی زلزله)
- بودجه پروژه و زمان در دسترس (پی سطحی ارزانتر و سریعتر، پی عمیق گرانتر و زمانبر)
هرگز بدون انجام حداقل یک گمانه ژئوتکنیک و مشاوره با مهندس ژئوتکنیک و سازه، اقدام به طراحی و اجرای فونداسیون نکنید. هزینه یک آزمایش خاک حرفهای، در مقایسه با خسارت ناشی از نشست یا خرابی سازه، ناچیز است. برای مشاوره بیشتر با کارشناسان متخصص کارآهن به شماره ۶۷۱۴۵-۰۲۱ مشورت کنید.
سوالات متداول
تفاوت اصلی فونداسیون سطحی و عمیق چیست؟
فونداسیون سطحی بار را به لایههای بالایی و نزدیک سطح خاک (عمق کم) منتقل میکند؛ در حالی که فونداسیون عمیق بار را از طریق شمع یا پایههای طویل به لایههای مقاوم در عمق زیاد (اغلب بیش از ۵ متر) میبرد.
چه زمانی از فونداسیون رادیه استفاده کنیم؟
زمانی که خاک سطحی ضعیف است (مانند خاکهای رسی نرم با چسبندگی کم)، بار سازه زیاد است، یا استفاده از پیهای منفرد باعث نشست نامتقارن و تفاضلی بیش از حد مجاز میشود. همچنین در زمینهای با مساحت محدود که نمیتوان پیهای جداگانه گسترش داد.
آیا شالودههای آجری و سنگی هنوز در ساختمانسازی مجاز هستند؟
در ساختمانهای مدرن شهری و مناطقی با خطر زلزله خیلی بالا، استفاده از این نوع پیها به دلیل ضعف شدید در برابر نیروهای کششی و برشی و عدم شکلپذیری ممنوع است. تنها در مرمت بناهای تاریخی، سازههای موقت روستایی یا ساختمانهای بسیار سبک با حداکثر یک طبقه ممکن است با نظارت مهندس مجاز باشند.
فونداسیون نیمه عمیق چیست و چه تفاوتی با عمیق دارد؟
فونداسیون نیمهعمیق (مانند شمعهای کوتاه تا ۸ متر) هم از مقاومت انتهایی و هم از اصطکاک جانبی استفاده میکند اما عمق آن به اندازه شمعهای عمیق (اغلب بیش از ۱۵ تا ۳۰ متر) نیست. برای خاکهای با مقاومت متوسط و ساختمانهای میان مرتبه (۵ تا ۸ طبقه) گزینهای اقتصادیتر از فونداسیون عمیق است.
گرانترین نوع فونداسیون کدام است؟
به طور کلی، فونداسیونهای ویژه (مانند شالوده مهاری یا صندوقی) و شمعهای عمیق فولادی با قطر زیاد، گرانترین گزینهها هستند. سادهترین و ارزانترین، فونداسیون نواری یا منفرد بتنی در خاک مناسب است.
آیا میتوان دو نوع فونداسیون را در یک ساختمان ترکیب کرد؟
بله، در برخی موارد ترکیب فونداسیون سطحی و عمیق (مانند شمع در زیر ستونهای پر بار و پی نواری در زیر دیوارها) یا استفاده از رادیه روی شمعها، راهکار بهینه است. این ترکیب را مهندس طراح بر اساس تحلیل دقیق خاک و سازه تعیین میکند.