در ساختمان‌سازی مفاهیم مهمی مانند پی، شالوده و فونداسیون وجود دارد، اما برخی از افراد تعریف درستی از آن‌ها را نمی‌دانند و در اغلب موارد کاربرد و معنی آن‌ها را یکسان فرض می‌کنند. با توجه به موارد گفته شده، شاید این سوال در ذهن شما شکل بگیرد که تفاوت پی و فونداسیون چیست؟ و یا شالوده چه نقشی در ساختمان‌سازی دارد؟ ما در این مقاله مفاهیم و کاربرد هر کدام را به صورت کاملی بیان کرده‌ایم تا ساختوساز موفقی داشته باشید.
بهتر است بدانید که هر سه واژه اشاره‌ای به قسمت پایین سازه دارد و وظیفه آن توزیع و انتقال بارها از روسازه یا همان قسمت‌های بالایی سازه است، اما با نگاهی عمیق‌تر به هر کدام، تفاوت‌هایشان آشکار میشود، از این‌رو در ادامه با ما همراه شوید تا درک درستی از مفاهیم داشته باشید.
تعریف پی، شالوده و فونداسیون چیست؟
از لحاظ لغوی، فونداسیون (Foundation) واژه‌ای فرانسوی است، پی به عنوان یک واژه فارسی شناخته میشود که در لغت‌نامه دهخدا نیز با کلمات شالوده و فونداسیون به صورت هم معنی در نظر گرفته شده است. در همین لغت‌نامه، شالوده کلمه‌ای ترکی شناخته میشود، درواقع هر 3 واژه به معنی بنیان و یا پایه یک بنا و ساختمان است؛ بنابراین از نظر لغوی هیچ تفاوتی بین این کلمه‌ها وجود ندارد، اما از نظر فنی هر کدام معنای مجزایی داشته و کاربردشان متفاوت است.
در زیر هر کدام را از نظر فنی به صورت مجزا توضیح داده‌ایم تا تفاوت پی و شالوده و همچنین فونداسیون را به درستی درک کنید.
فونداسیون چیست؟
به پایینترین قسمت سازه که اساس و پایه یک ساختمان است و تمام وزن بنا و سازه به آن منتقل میشود، فونداسیون می‌گویند، این قسمت وظیفه محافظت از سازه در برابر تمام بارهای جانبی، عمودی و… دارد. در ساخت Foundation از میلگرد و بتن و یا آجر، به‌عنوان قالب بتن‌ریزی استفاده میشود، ازاین‌رو بودجه ساختوساز به قیمت میلگرد و سیمان بستگی دارد. بد نیست بدانید که آجر پرمصرف‌ترین ماده در قالب‌بندی فونداسیون بوده و برای افزایش استحکام و مقاومت فونداسیون، بعد از بتن‌ریزی در جای خود باقی می‌ماند.
وظایف فونداسیون (Foundation) چیست؟
این پایه‌ریزی مهم از نشست ساختمان جلوگیری کرده و با توزیع و پخش نیروهای ناشی از نشست در قسمت‌های گوناگون سازه، باعث میشود تا نحوه نشست بخش‌های مختلف تفاوتی نداشته باشد. همچنین از واژگون شدن سازه و یا شکستگی، به هنگام وارد شدن بارهای جانبی و یا تخریب سازه، جلوگیری می‌کند.
پی چیست؟
به فونداسیون تکی که بار یک ستون را منتقل می‌کند، پی می‌گویند. توجه داشته باشید که شکل آن برابر با شکل ستون بوده و آن را به صورت مستقلی آرماتوربندی می‌کنند. در مرحله بعدی هر پی را به پیهای دیگر وصل می‌کنند؛ این کار به وسیله شناژ انجام میشود، شناژ نیز یک واژه فرانسوی است که معنی زنجیر کردن، میدهد و پیهای تکی را به هم متصل کرده و بار ستون را در کل فونداسیون تقسیم می‌کند؛ بنابراین در جواب سوال تفاوت پی و فونداسیون چیست، می‌توان گفت که Foundation از ترکیب شالوده و پی ساخته میشود و در حالتی که فونداسیون پی و شناژ نداشته باشد و کاملا یکپارچه بتن‌ریزی و آرماتوربندی شود، فونداسیون و پی یکی خواهد بود.
عوامل موثر در ابعاد پی
ابعاد پی با توجه به ساختمان و سازه متفاوت بوده و با بزرگ و کوچک شدن این ابعاد، ساختار اصلی سازه تفاوت خواهد کرد. برای تعیین این ابعاد عواملی در نظر گرفته میشود که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره کرده‌ایم:
- مقدار بار وارده
میزان باری که به فونداسیون وارد میشود، تأثیر بسیار زیادی در ابعاد پی دارد، این میزان بار با توجه به سازه، نوع مصالح، میزان مقاومت، ظرفیت باربری و نوع خاک تغییر می‌کند، درواقع این عوامل و میزان بار ناشی از نیروی جانبی و وزن، نوع شالوده و پی مناسب، نوع خاصی را برای اجرا مشخص می‌کند.
- مقاومت بستر خاک
از آن‌جایی‌که خاک‌های متفاوتی مانند رس، شن، ماسه و… وجود دارد و هر کدام خواص و میزان ظرفیت متفاوتی دارند، انتخاب نوع فونداسیون و ابعاد پی به ظرفیت باربری و مقاومتی که خاک دارد، بستگی داشته و هرچه مقاومت خاک کمتر، در نتیجه ظرفیت آن برای تحمل سازه نیز کمتر شده و شالوده مستحکم و مقاوم‌تری به کار می‌برند و به این ترتیب با توجه به نوع فونداسیون ابعاد و اندازه پی نیز تعیین میشود.
- جنس مصالح شالوده
بعد از انتخاب نوع فونداسیون نوع پی را از نظر مصالح بررسی می‌کنند، در واقع تعیین میشود که شالوده بایستی آجری، سنگی، فلزی و یا بتنی باشد و همچنین در مرحله بعد ابعاد پی متناسب با نوع مصالح محاسبه شده و میزان استحکام و مقاومت هر کدام مشخص میشود. با مشخص کردن موارد گفته شده تفاوت پی و شالوده نیز قابل درک میشود.
انواع شناژ
با توجه به این موضوع که شناژها می‌توانند فشاری که روی فونداسیون‌های افقی و عمودی وارد میشود را کم کنند، در انواع مختلفی وجود دارند که در زیر هرکدام را بررسی کرده‌ایم:
شناژ افقی: برای اتصال پیهای فونداسیون از این شناژ استفاده میشود تا نیروی وارد بر سازه را تحمل کرده و بار سازه را به صورت کاملا یکنواختی به زمین منتقل کند. شناژهای افقی می‌توانند نیروهای جانبی که بر ساختمان وارد میشود (مانند زلزله) را خنثی و دفع کنند.
شناژ عمودی: این شناژها به تنهایی کاربرد نداشته و با شناژهای افقی ترکیب می‌شوند. درواقع این شناژ از سمت پایین به فونداسیون و از بالا به شناژ افقی وصل شده و استحکام شالوده و مقاومت در برابر نیروی جانبی مانند زلزله را تضمین می‌کند.
شناژ مورب: در اکثر ساختمان‌ها، برای مقاوم‌سازی آن در برابر زلزله، از این شناژ استفاده می‌کنند، توجه داشته باشید که شناژ مورب را به همراه شناژ افقی به کار می‌برند تا از ساختمان در مقابل زلزله محافظت کنند.
شناژ مخفی (تای بیم): از این شناژ برای سقف تیرچه بلوک جهت افزایش مقاومت سقف در ساختمان استفاده می‌کنند. بد نیست بدانید که بایستی فاصله بین شناژهای عمودی پنج متر و شناژهای افقی با فاصله چهار متر قرار گیرند، همچنین فضای داخلی میلگردها به‌واسطه بتن پر شود.
شالوده چیست؟
به ترکیب پی و شناژ شالوده گفته میشود که دارای انواع گوناگونی است، بهتر است بدانید که در ساخت شالوده نیز همانند فونداسیون از ترکیبات بتن، آجر و میلگرد استفاده میشود؛ درواقع شناژها به هم وصل شده و شالوده را ایجاد می‌کنند. با استفاده از این روش، فضای خالی در فونداسیون ایجاد شده و در مصرف بتن و میلگرد صرفه‌جویی میشود، زیرا همانطور که میدانید قیمت آهن بسیار بالا بوده و استفاده از شالوده مقرون‌به‌صرفه‌تر است. در زیر انواع شالوده‌ها را معرفی کرده‌ایم:
شالوده نواری: به ساده‌ترین نوع شالوده گفته میشود که با دو یا چند پی هم‌راستا ترکیب شده و بار ستون‌های هم‌محور را تحمل می‌کند.
شالوده شبکه‌ای: شالوده‌های نواری طولی و عرضی ترکیب شده و به وسیله شناژ به هم وصل می‌شوند. این شالوده بار ستون‌های مختلف را در طول شالوده‌های نواری تقسیم می‌کند.
تفاوت پی و شالوده
در فعالیت‌های ساخت و ساز دانستن آن که فونداسیون، شالوده و پی در سازه چیست جزو ابتدایی‌ترین و مهم‌ترین اطلاعات است. فوندانسیون یا همان FOUNDATION، به پایینترین قسمت از یک بنا و ساختمان گفته میشود که نقش مهمی در نگهداری آن دارد. این لغت در زبان فارسی با نام شالوده نیز استفاده میشود. از لحاظ لغوی سه کلمه پی، فوندانسیون و شالوده به یک مفهوم هستند اما در بخش عملی و فنی تفاوت‌هایی با هم دارند.
فوندانسیون از ترکیب پی و شالوده ساخته شده و به کل زیربنا یک سازه گفته میشود، اما پی بخشی از فوندانسیون بوده که وظیفه انتقال بار هر ستون را بر عهده می‌گیرد. نکته مهم دیگر در تفاوت بین این دو در آن است که پی به صورت مستقل آرماتور بندی شده و سپس با کمک شناژ به پیهای دیگر متصل میشود.
فرق شناژ با فونداسیون
شناژ بخش مقاوم کننده فوندانسیون است که اجرای آن هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی منجر به افزایش استحکام و تحمل فشار در فوندانسیون و پی میشود. از شناژ برای ساخت ساختمان‌های خاص استفاده میشود و هر سازه‌ای به آن نیاز ندارد.
شالوده ساختمان چیست؟
به عمقی‌ترین بخش از یک سازه که وظیفه انتقال بارها چه از نوع مرده و چه از نوع زنده به خاک را دارد تا از خطرات نابودی و آسیب دیدگی به ساختمان جلوگیری کند، شالوده گویند. ابعاد این شالوده باید متناسب با مقاومت خاک و همچنین ارتفاع بنا و … تعیین شود. هرچه بار وارده بیشتر باشد، قطر و ابعاد شالوده زیر ستونها نیز باید بیشتر در نظر گرفته شود.
انواع شالوده
در ادامه توضیحات پیرامون آنکه فونداسیون، شالوده و پی در سازه چیست به معرفی انواع شالوده می‌پردازیم. شالوده‌ها را بر اساس جنس و نوع و محل استفاده به دسته‌های مختلفی تقسیم بندی می‌کنند. به طور عمده شالوده به دو دسته بتنی و فولادی تقسیم میشود.
شالوده بتنی
همانطور که از نام آن مشخص است این شالوده از بتن ساخته میشود. جنس شالوده بتنی بسیار مقاوم است و معمولاً از آن برای ساخت ساختمان‌های بلند و چند طبقه که فشار بار بیشتری متحمل‌اند استفاده می‌کنند.
شالوده فولادی
نمونه فولادی از شالوده، از فولاد ساخته میشود و به عنوان یک جایگزین مناسب برای شالوده بتنی قابل استفاده است. این نوع از شالوده به دلیل خصوصیات خود مانند قابلیت حمل و نقل آسان، تحمل بار بالا، اجرای سریع و کاربردهای گسترده در ساختمان‌سازی، یک گزینه بسیار مناسب است که در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی از آن استفاده میشود.
همچنین شالوده را بر اساس نوع کار نیز تقسیم بندی می‌کنند:
شالوده کم عمق
این نوع از شالوده خود به سه دسته منفرد، مرکب و گسترده تقسیم بندی میشود.
شالوده دو ستونی
این نوع از شالوده برای ستون‌های به هم نزدیک به کار می‌رود و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
شالوده نواری
برای دیوار باربر یا ستون‌های یک ردیف، از این نوع شالوده استفاده میشود.
شالوده گسترده
نوع گسترده شالوده برای زمین و خاک‌های سست انتخاب میشود.
شالوده شبکه‌ای
در صورتی که شالوده‌های نواری در زاویه نود درجه نسبت به هم قرار گیرند، می‌توان از شالوده شبکه استفاده کرد که یک انتخاب مقرون به صرفه است.
انواع فونداسیون
فونداسیون‌ها از جهات مختلف مانند مصالح مصرفی و شکل به دسته‌های مختلف تقسیم می‌کنند، به‌عنوان مثال از نظر شکلی به دو دسته سطحی و عمیق دسته‌بندی می‌شوند. پیهای سطحی در سه بخش فونداسیون منفرد، فونداسیون نواری و فونداسیون گسترده وجود دارند. بهتر است بدانید که پیهای عمیق با حفر چاه در زیر پیهای سطحی اجرا می‌شوند. اگر بخواهید فونداسیون را از نظر مصالح مصرفی تقسیم کنیم، فونداسیون‌های سنگی، شفته‌ای، آجری و بتنی، پرکاربردترین فونداسیون در پروژه‌های امروزی به حساب می‌آید.
فونداسیون منفرد
در فونداسیون منفرد، تفاوت پی و شالوده به وضوح مشخص است، در واقع بار یک و یا دو ستون که در نزدیکی هم قرار دارند، به‌واسطه یک مقطع مستطیلی و یا مربعی قابل تحمل میشود. در ساختمان‌هایی که طبقات کمتری دارند، باری که از طرف سازه به آن وارد میشود کم است، همچنین در سازه‌های صنعتی ستونها با فاصله زیادی از هم قرار دارند، به همین دلیل از پیهای گسترده و نواری استفاده نمی‌شود و از این جهت فونداسیون منفرد خواهیم داشت که مناسب‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
فونداسیون نواری
زمانی که ظرفیت باربری خاک کم است و بخش زیادی از زمین را برای پی ساختمان لازم دارید، به جای استفاده از پیهای منفرد، پیهای نواری را به کار می‌برید. این فونداسیون به صورت شبکه‌ای متقاطع در دو جهت ساختمان اجرا می‌شوند.
نحوه اجرای فونداسیون نواری
این فونداسیون به دو صورت اجرا میشود، در روش اول کل زمین را خاک‌برداری می‌کنند و از قالب‌های آجری، چوبی و یا فلزی برای مشخص کردن محل نوار فونداسیون استفاده می‌کنند و به این ترتیب بتن‌ریزی انجام میشود. در روش دوم به این صورت عمل می‌کنند که فقط محدوده نوارهای فونداسیون را خاک‌برداری کرده و پس از آن بتن‌ریزی و آرماتوربندی نوارها انجام میشود، درواقع در روش دوم خاک را به عنوان قالب در نظر می‌گیرند.
انواع فونداسیون های گسترده
در برخی شرایط، جهت تقسیم بارها و افزایش مقاومت خاک، از شالوده‌های نواری بیشتری استفاده میشود. ترکیب چند شالوده شبکه‌ای، باعث ایجاد فونداسیون گسترده میشود. بهتر است توجه داشته باشید که از فونداسیون گسترده برای ساختمان‌هایی استفاده میشود که متراژ بسیار بالایی دارند و یا مقاومت خاک بسیار کم است. فونداسیون‌های گسترده در سه نوع ساده، تیرچه‌دار و سلولی وجود دارند. فونداسیون گسترده که با استفاده از شالوده‌های یکپارچه ساخته می‌شوند، بار دیوار و یا چند ستون را به زمین انتقال می‌دهند. نشست مجاز این فونداسیون 8 تا 30 سانتی‌متر است. جهت تقویت این فونداسیون‌ها لازم است تیرها را به طرف پایین و بالا محدود کنید. با توجه به موارد گفته شده، درک عمیقی از تفاوت پی و شالوده به دست آوردیم و متوجه شدیم که از ترکیب پی و شناژ، شالوده ایجاد میشود.
مزایا و کاربردهای فونداسیون گسترده
این فونداسیون جهت موارد مختلفی استفاده میشود، در زیر مهم‌ترین آن‌ها را آورده‌ایم:
- در سازه‌های سبک که خاک‌هایی با ظرفیت باربری ضعیف دارند.
- در مکان‌هایی که خاک‌های متنوعی وجود دارد و توزیع بار بایستی به صورت یکنواخت باشد.
- در بارهای سنگین از این فونداسیون استفاده میشود.
- مکان‌هایی که احتمال نشست معدنی داشته و با نشست‌های ناهمسان وجود دارد.
- زمین‌هایی که مستعد تورم هستند و این فشار باعث جابه‌جایی فونداسیون منفرد میشود.
- در مواقعی مانند چاه قنات، ریزش چاه و ایجاد حفره به کار می‌رود تا از عوارض نامطلوب جلوگیری کند.
- در بعضی شرایط بارهای جانبی به صورت یکنواختی در روسازه پخش نشده‌اند و جابه‌جایی افقی بیش از حد مجاز را دارد، در این حالت فونداسیون گسترده یکپارچگی عمیقی ایجاد کرده و از این حالت جلوگیری می‌کند.
فونداسیون عمیق
این فونداسیون به‌صورت گسترده و یا شبکه‌ای ساخته میشود. تفاوت مهمی که در این فونداسیون با انواع دیگر وجود دارد، تفاوت عمق آن است که حتی تا 9 متر هم می‌رسد. این نوع فونداسیون برای پروژه‌هایی به کار می‌رود که مقاومت خاک آن‌ها پایین است. درصورتی‌که خاک رس باشد، عمق فونداسیون عمیق 3 متر پایین‌تر از لایه رس استفاده می‌کنند. در خاک‌های دیگر این عمق بین 6 تا 9 متر متغیر است. جهت تشخیص این فونداسیون ارتفاع را بر کوچک‌ترین قسمت افقی آن تقسیم می‌کنند، اگر این مقدار کمتر از 6 باشد، فونداسیون عمیق است.
بد نیست بدانید که این فونداسیون به‌واسطه یک سازه رابط (سرشمعی) به سازه اصلی وصل میشود و به‌واسطه سر شمعی، با جذب بار سازه و انتقال به لایه‌های پایین‌تر زمین باعث مقاومت سازه میشود، این فونداسیون در دو نوع ته باربری و اصطکاکی وجود دارد.
تفاوت پی و فونداسیون چیست؟
با توجه به موارد بالا می‌توان تفاوت این دو را به این صورت بیان کرد که پی به مجموعه‌ای گفته میشود که قسمت‌هایی از سازه و زمینی که با آن در تماس است را تشکیل میدهد، درحالی‌که فونداسیون پایینترین بخش سازه بوده و در تماس با خاکی است که در زیر سازه قرار دارد.
پی، بار بین سازه و زمین را منتقل کرده و به خاک متکی است، به این صورت نیروهایی که از طرف سازه به آن وارد میشود را به خاک منتقل می‌کند. وظیفه فونداسیون انتقال نیروهایی است که از دیوار و ستون به آن وارد شده و به خاک منتقل میشود. درواقع به بیانی دیگر می‌توان گفت، پی فونداسیون و خاک زیر آن را شامل میشود.
جمع‌بندی
در پاسخ به سوال تفاوت پی و فونداسیون چیست؟ می‌توانیم بگوییم که فونداسیون از ترکیب پی و شالوده ایجاد شده و درواقع قسمت زیرین ساختمان، محلی که سازه روی آن قرار گرفته است، شامل میشود. این قسمت تمام وزن قسمت‌های بالایی و بارهایی که از اطراف وارد میشود را تحمل کرده و نیرو را در زمین به صورت یکنواخت توزیع می‌کند. طراحی و انتخاب نوع فونداسیون بر اساس توزیع بار و نحوه انتقال نیرو انجام میشود.
فونداسیون را از نظر شکل ظاهری به دو قسمت سطحی و عمیق تقسیم می‌کنند که هر کدام از این موارد نیز به انواع مختلف دسته‌بندی شده و در مواقع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، بنابراین با توجه به نیازهای ساختمان و زمین و تمام شرایط، می‌توانید نوع مناسب را در ساختوساز خود به کار ببرید. در صورت تمایل برای مشاوه با کارشناسان مهر استیل در تماس باشد.
سوالات متداول
در صورت بروز وضعیت بحرانی در فونداسیون‌ها، چه کاری باید انجام داد؟
در این حالت بایستی از نیروی کششی به سمت بالا جلوگیری شود، برای این کار از شمع‌کشی و روش پمپاژ استفاده کنید.
تفاوت بین فونداسیون منفرد و نواری را از نظر ظاهری بررسی کنید؟
همانطور که میدانید، شناژها به عنوان متصل کننده به کار میروند، شناژهای به کار رفته در فونداسیون منفرد نسبت به سطح مقطع فونداسیون نواری، عرض و ارتفاع کمتری دارد و فونداسیون نواری کلافهای رابط بین ستونها را به صورت کاملی پوشش میدهد.
شالوده چیست؟
شالوده رابطی بین سازه و خاک بوده و نیروهایی که بر سازه وارد میشود را به خاک منتقل می‌کند و به این ترتیب یکی از مهم‌ترین مفاهیم در ساختمان‌سازی به حساب می‌آید.
انواع فونداسیون و پی بر اساس عمق به عرض شالوده را نام ببرید؟
پیهای سطحی، عمیق (deep foundation) مانند شمعها، نیمه عمیق (pier foundation) و پیهای ویژه (special foundation) مانند مهارها.
در چه مواردی از فونداسیون گسترده استفاده میشود؟
زمانیکه باربری خاک محل ساختوساز ضعیف باشد و یا تعداد طبقات ساختمان افزایش یابد، بهتر است از فونداسیون گسترده اجرا شود.
