پی، شالوده یا فونداسیون (Foundation) بخشی از ساختمان است که وظیفه انتقال نیرو از ستونها و دیوارها به زمین و خاک اطرافش را بر عهده دارد.
عملکرد فونداسیون به این صورت است که نیروهای وارده از سازه را در سطح وسیعی گسترده کرده و تنش را به حد قابل قبول مقاومت خاک می رساند.
بر اساس نوع ساختمان و میزان نیروهای وارده، بافت لایه ها و نوع خاک زمین و شرایط آب و هوایی منطقه ، میتوان تیپ و ابعاد شالوده را انتخاب و مشخص نمود.
عمق، طول و عرض پی‌ها به وزن ساختمان، تعداد طبقات و نوع خاک محل بستگی دارد.
فونداسیون
فونداسیون ها را بنا به عمق و عملکردشان طبقه بندی نموده اند:
الف:فونداسیون های سطحی Shallow Foundations
ب:فونداسیون های سطحی+بهسازی
ج:فونداسیون های نیمه عمیق یا چاهی Pier Foundations
د:فونداسیون های عمیق Deep Foundations
ه:فونداسیون های ویژه Spa Foundations
پی های سطحی از متداول ترین پی ها به خصوص برای پروژه های ساختمان ها و دیوار ها است.اغلب عمق استقرار آنها کمتر از عرضشان است.حداقل عرض.ضخامت و عمق استقرار انها به ترتیب ۴۰و ۱۵ و ۳۰ سانتی متر است.این پی ها پس از گودبرداری و پی کنی و برداشتن خاک های نباتی.ضمن عبور از عمق یخبندان و لایه های نامناسب سطحی و در پاره ای موارد با حفاری بیشتر جهت احداث طبقاتی در زیرزمین.اجرا میشوند.
فونداسیون های سطحی با توجه به نوع باری که انتقال میدهند دسته بندی شده اند.
اولین مرحله در آماده سازی بستر، پی کنی است.
اصولا پی کنی با دو دلیل انجام می گیرد :
۱-با توجه به اینکه کلیه بار ساختمان بوسیله دیوارها و ستونها به زمین منتقل می شود در نتیجه ساختمان باید روی زمینی که قابل اعتماد باشد و قابلیت تحمل بار ساختمان را داشته باشد بنا گردد .برای دسترسی به چنین زمینی ناچار به ایجاد پی برای ساختمان می باشیم.
۲-برای محافظت پایه ساختمان وجلوگیری از تاثیر عوامل جوی در پایه ساختمان باید پی سازی نماییم در این صورت حتی در بهترین زمین ها نیز باید حداقعل پی هایی با عمق ۴۰تا ۵۰سانتی متر حفر کنیم پس در این صورت پی کنی یکی از عوامل مهم در ساختمان سازی است تا یکی از ریشه های اصلی ساختمان به حساب می آید.
پس از انجام پی کنی (خاکبرداری) باید بستر خاک را برای اجرای پی آماده کنیم.مراحل آن عبارتند از:
الف:تحکیم بستر:زمینی برای پی سازی مناسب است که قدرت مجاز ان تاب تحمل وزن ساختمان را داشته باشد.در صورتی که خاک زیر پی لایه طبیعی و دست نخورده باشد لازم است نسبت به تقویت ان اقدام گردد.نحوه و شیوه تقویت توسط مشاور یا محاسب پروژه مشخص میشود.
همچنین اگر خاک زیر فونداسیون در اثر پی کنی مقاومت و دانه بندی خود را از دست دهد لایه دست خورده را با بیل برداشته و به جای ان بتن با عیار کم(غیر از بتن مگر)جایگزین می شود.
ب:تراز نمودن بستر:بستر پی برای فونداسیون های همتراز باید تراز باشد.برای این منظور میتوان از شیلنگ تراز استفاده نمود.در صورتی که طول بستر زیاد باشد (در دیوار های طویل و جاده ها)استفاده از دوربین های نقشه برداری (نیوو)مناسب تر است.
ج:نظافت بستر:بستر فونداسیون باید قبل از اجرا بتن مگر و همچنین قبل از بتن ریزی کاملا تمیز و عاری از خاشاک و یا هر نوع عامل خارجی باشد و باید پی سازی مستقیما از روی خاک طبیعی شروع شود.
لازمه اجرای فونداسیون دارا بودن قالب مقاوم و پایدار در هنگام بتن ریزی و ویبره نمودن ان می باشد.
نوع قالب بستگی به عوامل مختلفی چون نوع ساختمان.شکل فونداسیون و دسترسی اسان به مصالح مورد نیاز قالب بندی دارد.
نکته مهم اینکه مصالح قالب نباید از کیفیت بتن کاسته یا اجرای فونداسیون را با مشکل مواجه نماید.
بدین منظور قالبهای اجری قبل از بتن ریزی توسط پلاستیک پوشیده شده و یا ابعاد پی را در حدود ۵ سانتی متر از هر طرف بیشتر از ابعاد محاسبه شده انتخاب نمود تا شیره سیمان را به خود جذب ننماید و در قالب های چوبی و فلزی سطح قالب به نفت سیاه و یا روغن های دیگر اغشته میشود تا برداشتن و جدا کردن قالب به سهولت انجام گیرد.
اگر بعد از بستن قالب بخواهیم ان را روغن مالی کنیم ممکن است میلگردهای بسته شده به روغن اغشته گردد که این خود مانع چسبیدن بتن و فولاد و یکپارچگی آنها میگردد.
نکته:در مورد اخیر باید توجه شود که لبه های ورقه پلاستیک روی کف فونداسیون قرار نگیرد زیرا در این صورت پلاستیک مانع چسبیدن و یکپارچگی بتن جدید به بتن مگر میگردد.
نکته:آجرهای قالب را نباید قبل از بتن ریزی خیس کرد.(جهت جلوگیری از جذب شیره بتن)زیرا این عمل باعث جمع شدن اب در بستر فونداسیون شده و از کیفیت بتن کاسته میشود و مانع رسیدن بتن به تمام نقاط پی شده و پس از خشک شدن فضای خالی در کف فونداسیون بوجود امده و در نتیجه نقطه ضعفی در ان ایجاد مینماید.
بتن مگر(بتن لاغر یا کم سیمان)اولین قشر پی سازی بوده که با بتنی به عیار ۱۵۰-۱۰۰کیلوگرم در متر مکعب(مقدار سیمان در بتن مگر حدود ۱۰۰الی۱۵۰ کیلوگرم در متر مکعب میباشد) وضخامتی در حدود ۱۰سانتی متر اجرا میشود.
در صورتی که بتن مگر قبل از قالب بندی اجرا شود.بهتر است از هرطرف ۱۵ سانتی متر بیشتر از عرض فونداسیون اجرا گردد.
بتن نیز مانند سایر مصالح ساختمانی در مقابل نیروهای کششی ضعیف بوده و در محل تارهای کششی ترک هایی در آن ایجاد می شود لذا برای جلوگیری از ترکیدن بتن.در محل تارهای کششی میلگردهای فولادی قرار می دهند.
آرماتور بندی از مراحل تخصصی اجرا بوده(چراکه کلیه نیروهای کششی در ساختمان بوسیله ارماتورها تحمل میشود) و لازم است توسط نیروهای ماهر اجرا گردد.
مهندسین ناظر لازم است قبل از بتن ریزی فونداسیون،ارماتوربندی را کنترل نموده و از نحوه بستن میلگردها از کف و بدنه قالب ،نوع گره ها،اورلب ها،تمیزی میلگردها،تیپ میلگردها و اجرای قلاب های انتهایی مطمئن گشته آنگاه اجازه بتن ریزی را کتبا صادر نمایند.
نکاتی چند در مورد نصب صفحات بیس پلیت:
بیس پلیت ها باید به گونه ای اجرا شوند که حتی الامکان کلیه صفحات هم تراز با هم تراز باشند
برای استقرارصفحات روش های مختلفی وجود دارد.به شرح زیر:
میلگرد های انتظار باید با توجه به نقشه های اجرایی و دتایل های مربوطه اجرا گردند.
ناظرین و مجریان پروژه ها لازم است توجه ویژه ای به نکات مهم زیرمعطوف دارند:
بتن ریزی فونداسیون یکی از قسمت های مهم ساخت و ساز می باشد.بنابراین لازم است مجریان و ناظران به این قسمت اجرا نظارت و توجه ویژه ای داشته باشند.
برای کنترل اجرا بتن ریزی رعایت نکات مهم زیر توصیه می شود:
در ادامه ی بند “ز” باتوجه به اهمیت زیاد کیفیت بتن، بد نیست کنترل هایی که در مورد مصالح بتن باید در آزمایشگاه انجام شوند را نیز بدانیم:
سیمان پرتلند مورد مصرف در بتن باید مطابق ویژگیهای استانداردهای زیر باشد :
الف – سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین و یژگیها، شماره ۳۸۹ ایران.
ب – سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین نرمی، شماره ۳۹۰ ایران.
پ – سیمان پرتلند قسمت سوم تعیین انبساط، شماره ۳۹۱ ایران.
ت – سیمان پرتلند، قسمت چهارم تعیین زمان گیرش، شماره ۳۹۲ ایران.
ث – سیمان پرتلند، قسمت پنجم تعیین تاب فشاری و تاب خمشی شماره ۳۹۳ ایران.
ج سیمان پرتلند،قسمت سوم تعیین هیدارتاسیون، شماره ۳۹۴ ایران
سیمان مصرفی باید فاسد نبوده و درکیسه های سالم و یا قمرنهای مخصوص سیمان تحویل و در سیلو و یا محلی محفوظ از بارندگی و رطوبت نگهداری شود. سیمانی که بواسطه عدم دقت در نگهداری و یا هر علت دیگر فاسد شده باشد باید فورا از محوطه کارگاه خارج شود. مدت سفت شدن سیمان پرتلند خالص در شرایط متعارف جوی باید از ۴۵ دقیقه زودتر و سفت شدن نهایی آن از ۱۲ ساعت دیرتر نباشد در انبار کردن کیسه های سیمان باید مراقبت شود که کیسه های سیمان طبقات تحتانی تحت فشار زیاد کیسه هایی که روی آن قرار گرفته است واقع نشود در نقاط خشک قرار دادن کیسه ها روی یک دیگر نباید از رده ردیف و در نقاط مرطوب حداکثر از ۴ ردیف بیشتر باشد. محل نگهداری سیمان باید کاملاً خشک باشد تا رطوبت به آن نفوذ ننماید.
شن و ماسه باید از سنگهای سخت مانند گرانیت، سیلیس و غیره، باشد. بکار بردن ماسه های شیستی یا آهکی سست ممنوع است. ویژگیهای شن و ماسه مصرفی باید مطابق با استاندارد های زیر باشد :
مصالح سنگی بتن را می توان از شن وماسه طبیعی و رودخانه ای تهیه نمود. به جز موارد زیر که در آن صورت باید مصالح شکسته مصرف گردد :
چنانچه مخلوط دانه بندی شده با ویژگیهای استاندارد مطابقت نکند ولی بتن ساخته شده با آن دارای مشخصات مورد لزوم از قبیل تاب، وزن مخصوص و غیره باشد، دستگاه نظارت می تواند با مصرف بتن مزبور موافقت نماید.
شن و ماسه باید تمیز بوده ودانه های آن پهن و نازک و یا دراز نباشد. مقامت سنگهایی که باری تهیه شن وماسه شکسته مورد استفاده قرار می گیرند نباید دارای مقاومت فشار کمتر از ۳۰۰ کیلوگرم بر سانیتمتر مربع باشد.
دانه بندی ماسه باید طبق اصول فنی باشد. ماسه ای که برای کارهای بتن مسلح بکار می روند نود وپنج درصد آن باید از الک ۷۶/۴ میلیمتر عبور کند و تمام دانه های ماسه باید از سرندی که قطر سوراخهای آن ۵/۹ میلیمتر است عبور نماید. دانه بندی ماسه برای بتن و بتن مسلح باید طبق جدول (۴ -۱-۲ الف ) باشد.
جدول شماره ( ۴-۱-۲ – الف )
۴۷۶۰ میگرن
۲۳۸۰ میگرن
۱۱۹۰ میگرن
۵۹۵ میگرن
۲۹۷ میگرن
۱۴۹ میگرن
۹۵ تا ۱۰۰
۸۰ تا ۱۰۰
۵۰ تا ۸۵
۲۵ تا ۶۰
۱۰ تا ۳۰
۲تا ۱۰
باقیمانده مصالح بین هر دو الک متوالی جدول فوق نباید بیش از ۴۵ درصد وزن کل نمونه باشد.
حداکثر لای و ذرات ریز در ماسه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید :
برای کنترل ارقام فوق باید آزمایش زیر در محل انجام گیرد :
در یک استوانه شیشه ای مدرج به گنجایش ۲۰۰ سانتیمتر مکعب مقدار ۱۰۰ سانتیمتر مکعب ماسه ریخته و سپس آب تمیز به آن اضافه کنید تا مجموع حجم ۱۵۰ سانتیمتر مکعب برسد، بعد آنرا بشدت تکان داده و برای سه ساعت به حال خود باقی گذارید. پس از سه ساعت ارتفاع ذرات ریز که بر روی ماسه ته نشین شده و بخوبی از آن متمایز است از روی درجات خوانده می شود و برحسب درصد ارتفاع ماسه در استوانه محاسبه می گردد درصد رس و لای ذرات ریز که بدین ترتیب بدست می آید نباید از مقادیر مشخص شده در بالا تجاوز نماید.
مصرف شن و ماسه ای که از خرد کردن سنگهای مرغوب و سخت در کارخانه بدست می آید مشروط بر آنکه ابعاد دانه های آنها در جدول دانه بندی فوق قرار گرفته باشند، نسبت به شن و ماسه طبیعی ارجحیت دارد.
شن وماسه بصورت حجمی و یا وزنی با پیمانه ها ویا ترازوهایی که بدین منظور تهیه شده اند اندازه گیری می شوند. مقدار شن و ماسه مصرفی در بتن جدولی که بعدا خواهد آمد مشخص شده است.
ابعاد شن مصرفی برای بتن باید طوری باشد که ۹۰ درصد دانه های آن بر روی الک ۷۶/۴ میلیمتری باقی بماند. دانه بندی شن نباید از حدود مشخص شده در جدول شماره ( ۴-۱-۲- ب ) تجاوز نماید. اندازه الک طبق استاندارد شماره ۲۹۵ ایران خواهد بود. انبار کردن شن و ماسه باید به نحوی باشد که موارد خارجی و زیان آور به آنها نفوذ نکنند. مصالح سنگی باید بر حسب اندازه دانه ها تهیه و در محلهای مختلف انباشته شوند. مصالح درشت دانه ( شن ) باید حداقل در دو اندازه جداگانه تهیه و انباشته گردد. مصالحی که دانه بندی آنها حدودا بین ۷۶-۴ تا ۱/۳۸ میلی متر است باید از مرز دانه های ۰۵/۱۹ میلیمتری و مصالحی که دانه بندی آنها بین ۷۶/۴ تا ۸/۵۰ یا ۵/۶۴ میلیمتر است باید از مرز دانه های ۴/۲۵ میلیمتری به دو گروه تقسیم گردند.
آب مصرفی بتن باید تمیز و عاری از روغن و اسید و قلیایی ها واملاح و مواد قندی و آلی و یا مواد دیگر یکه برای بتن و فولاد زیانبخش است، باشد. منبع تأمین آب باید به تایید دستگاه نظارت برسد. آب مورد مصرف باید در مخازنی نگهداری شوند که از آلودگی با مواد مضر محافظت گردد :
حداکثر مقدار مواد خارجی موجود در آب بشرح زیر است :
در حالتی که کیفیت آب مصرفی مورد تردید باشد در صورتی می توان از آن استفاده نمود که تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با این آب حداقل ۹۰ درصد تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با آب مقطر باشد. بطور کلی مصرف آبهای آشامیدنی تصفیه شده برای ساختن بتن بلامانع است.