پاورپوینت انواع پی Foundation) )
تهیه کننده : دکتر بهزاد زراعت
پی (Foundation)
پی عبارتست از سازه زیرین و بخشی از خاک مجاور آن که تحت تاثیر سازه و بارهای وارد بر آن می باشد.
مبحث 7 مقررات ملی ساختمان ایران پی را اینگونه تعریف می کند: مجموعه بخشهایی از سازه و خاک در تماس با آن که انتقال بار بین سازه و زمین از طریق آن صورت می گیرد.
وظیفه پی انتقال بارهای بخشهای فوقانی به خاک زیر پی می باشد بطوریکه تنشهای بیش از حد و همچنین نشستهای اضافی ایجاد نگردد.
برنامه ریزی مطالعات
چگونگی مطالعات ژئوتکنیک بستگی به موارد زیر دارد:
نوع سازه
بزرگی سازه
اهمیت سازه
انتظارات کارفرما
میزان آشنایی طراح با رفتار خاک
نوع خاکهای موجود در سایت
آیین نامه ها
مراحل انجام مطالعات
جمع آوری مطالعات اولیه از جمله نقشه ها، تعیین موقعیت سازه ای ستونها، دیوارها، پی ها، فشار وارده بر زمین، اهمیت سازه، تعداد طبقات، ارتفاع سازه، شرایط بارگذاری، وضعیت سازه های موجود، گزارشهای ژئوتکنیکی قبلی برای محل و یا زمینهای مجاور و نیز نقشه های لرزه نگاری
شناسایی های اولیه و بررسی وضعیت فیزیکی محل شامل بازدید از سایت، آثار زمین لرزه، بررسی اثرات عوارض طبیعی
کاوشهای ژئوتکنیکی به همراه انجام حفاری جهت دسترسی به جزئیات بیشتر جهت تعیین پروفیل زمین شناسی، شرایط آب زیر زمینی، اجرای آزمایشهای درجا و اخذ نمونه های دست خوده و دست نخورده جهت انجام آزمایشهای آزمایشگاهی
مراحل انجام مطالعات
حمل نمونه های تهیه شده به آزمایشگاه، نگهداری نمونه ها و انجام آزمایشهای مختلف بر روی نمونه ها
تهیه گزارش ژئوتکنیک شامل تشریح وضعیت خاک و پروفیل زمین، نتایج آزمایشها، موقعیت سطح آب زیر زمینی و اطلاعاتی در مورد شرایط غیر معمول و مسئله ساز در حین اجرا و یا بهره برداری، اظهار نظر راجع به پارامترهای مختلف طراحی ژئوتکنیکی به صورت کمی و کیفی
تعیین پارامترهای طراحی خاک بر مبنای نتایج آزمایشها، اصول علمی و قضاوت صحیح مهندسی
انتخاب سیستم پی و طراحی آن با استفاده از پارامترهای طراحی بدست آمده از مرحله قبل
شناساییهای ژئوتکنیکی
هزینه انجام شناساییها در مقایسه با هزینه کل پروژه چندان قابل توجه نیست و بر حسب نوع طرح در حدود 5/0 تا 1 درصد کل هزینه طرح می باشد. در عین حال انجام این شناساییها جهت عملکرد مناسب سازه بسیار مهم می باشد.
بنابراین حذف مطالعات ژئوتکنیکی به لحاظ اقتصادی، اشتباه می باشد.
تعداد و فواصل گمانه ها یا چاه های شناسایی
در مطالعات اولیه، تعداد چاهها و گمانه ها کم و فواصلشان زیاد است، ولی در مطالعات نهایی این تعداد و اعماق افزایش خواهند یافت.
هرچه فشار وارده از طرف سازه بیشتر باشد، فواصل چاهها و گمانه ها کمتر و عمق آنها افزایش خواهد یافت.
در پروژه های خطی همانند جاده ها با شرایط یکسان زمین، گمانه ها به فواصل 500 متر تا 1000 متر متداول می باشد. در این مورد توصیه به استفاده از فواصل 250-500 متر روی محور مسیر نیز شده است.
در پروژه های ساختمانی، 5 گمانه لازم است که معمولا“ 4 مورد در گوشه ها و 1 گمانه در مرکز ساختمان حفاری می گردد.
در ساختمانهای با پلان بزرگتر از 250 متر مربع و کمتر از 1000 متر مربع، حداقل 4 گمانه لازم است. در ساختمانهای با پلان کمتر از 250 متر مربع، معمولا“ 3 گمانه لازم می باشد.
تعداد و فواصل گمانه ها یا چاه های شناسایی
در پروژه های سد سازی در بالادست، پایین دست و روی محور سد هر کدام حداقل 3 گمانه توصیه می گردد.
برای پایه برجها (آنتن ها)، مخازن و سازه های مشابه که دارای ابعاد کم در پلان می باشند برای شروع حفر یک گمانه در محل پی کفایت می کند.
حداقل تعداد گمانه برای پلها یک گمانه به ازای هر پایه پل است.
بطور کلی هیچ قاعده منسجمی در رابطه با تعداد گمانه های اکتشافی در خاک وجود ندارد و هر ناحیه ای باید با دقیقا“ با بکارگیری قضاوت مهندسی با شناسایی محلی مورد بررسی قرار گیرد تا برنامه شناسایی تکمیل گردیده و ایمنی لازم فراهم گردد.
عمق بررسی ها
حداقل عمق چاه و یا گمانه شناسایی، عمقی است که افزایش تنش خالص حاصل از بار روسازه در خاک به کمتر از 10 درصد مقدار تنش تماس وارده از کف پی به زمین و یا 5 درصد میزان تنش موثر در خاک، در عمق مورد نظر برسد. ( روش ASCE)
حداقل عمق گمانه به متر بر مبنای روش ASCE
عمق بررسی ها ( ادامه )
روابط پیشنهادی ساورز
برای ساختمانهای عمومی نظیر ساختمانهای اداری و بیمارستانها، روابط زیر برای تعیین عمق گمانه ها پیشنهاد شده است:
برای سازه های فولادی سبک و بتنی کم عرض D=3S^(0.7)
برای سازه های فولادی سنگین و بتنی عریض D=6S^(0.7)
در این روابط D عمق گمانه به متر و S تعداد طبقات می باشد. بطور معمول بار ستون کمتر از 20 تن و دیوار کمتر از 10 تن بر متر، سبک محسوب می شود.
عمق بررسی ها ( ادامه )
برای ساختمانهای بلند با عرض نسبتا“ کم عمق گمانه در حدود 5/1 تا 2 برابر عرض ساختمان در نظر گرفته می شود.
در پروژه های راهسازی عمق گمانه 5/1 تا 2 متر زیر لایه اساس در نظر گرفته می شود.
در سدها و خاکریزها عمق گمانه باید 5/0 تا 2 برابر ارتفاع خاکریز باشد.
عمق بررسی ها ( ادامه )
عمق گمانه بر حسب بار ستون ( برای پی های منفرد واقع بر زمین خشک)
ملاحظاتی در طرح پی
پی باید از عمق مناسبی برخوردار باشد تا از بیرون زدگی مصالح زیر پی بصورت جانبی در پی ها جلوگیری گردد.
عمق پی باید زیر ناحیه تغییرات حجمی فصلی ناشی از یخبندان، ذوب یخ و رشد گیاهان باشد.
پی باید علاوه بر مقاومت فشاری، باید در مقابل واژگونی، لغزش و بالا آمدگی ایمن باشد.
از سیستم پی باید در مقابل خوردگی و فساد ناشی از مواد زیان آور موجود در خاک محافظت گردد.
انواع پی
پی ها بر اساس عمق و نوع عملکرد طبقه بندی می شوند. در حالت کلی چنانچه لایه مقاوم در عمق کمی از سطح زمین قرار داشته باشد، پی در نزدیکی سطح زمین بنا می گردد. در غیر اینصورت برای رسیدن به لایه مقاوم، عمق پی افزایش می یابد.
پی های کم عمق موسوم به پی های سطحی(Shallow Foundations): به پی هایی اطلاق می گردد که نسبت عمق به عرض آنها مساوی یا کمتر از یک باشد. در عین حال در بعضی مراجع، پی هایی با نسبت عمق به عرض تا 4 الی 5 هم به عنوان پی کم عمق طبقه بندی می شوند.
انواع پی
پی های نیمه عمیق (Pier Foundations): در این پی ها، نسبت عمق به عرض در محدوده (4-5) الی 10 قرار دارد.
پی های عمیق (Deep Foundations): این پی ها عمدتا شامل پی های شمعی بوده و در آنها نسبت عمق به عرض پی بزرگتر از 10 می باشد. در مبحث 7 مقررات ملی ساختمان، معیار دیگری برای پی عمیق عنوان شده است و آن عبارتست از اینکه هرگاه نسبت عرض به ارتفاع پی کمتر از 6/1 باشد و عمق آن از سه متر تجاوز کند به آن پی عمیق می گویند.
پی های ویژه (Special Foundations): شامل هر گونه پی که جزء دسته بندی فوق نباشد از جمله مهارها .
انواع پی های سطحی
پی های منفرد: شالوده ای که حامل بار تنها یک ستون باشد شالوده منفرد گفته می شود. این پی ها معمولا متشکل از یک دال مربعی یا دایره ای بوده و خود می تواند شامل انواع بتنی غیر مسلح، بتن مسلح معمولی و غیره باشد.
پی های دو ستونی: اگر دو ستون بهم نزدیک باشند (به نحوی که فاصله پی های منفرد آنها کمتر از نصف فاصله دو ستون گردد)، اقتصادی و مناسب است که از پی دو ستونی استفاده گردد. کاربرد اصلی این نوع پی در مواردیست که نمی توان یک ستون را بطور مرکزی بر روی پی منفرد قرار داد مانند پی ستونهای کناری ( در نوار مرزی ساختمان در زمینهای محدود)
انواع پی های سطحی
پی دو ستونی می تواند بصورت مستطیلی و یا ذوزنقه ای باشد. این پی ها به نحوی طرح می گردند که مرکز هندسی آنها بر نقطه اثر برآیند بارهای وارده منطبق باشد. راه دیگر مقابله با خروج از مرکزیت ستون کناری اتصال آن توسط یک تیر قوی به پی داخلی مجاور می باشد که چنین پی را پی باسکولی می گویند. اینکار ممکن است برای جلوگیری از نشست نامساوی ستونها مورد توجه قرار گیرد.
پی نواری: با اتصال پی های ستونهای یک ردیف و یا برای پی زیر یک دیوار باربر، پی نواری ایجاد می گردد که نسبت طول به عرض آن بسیار زیاد است. معمولا پی هایی که در آنها نسبت طول به عرض آنها بزرگتر از 4 تا 5 باشد، به عنوان پی نواری در نظر گرفته می شوند.
انواع پی های سطحی
پی شبکه ای: به لحاظ اقتصادی (کاهش هزینه قالب بندی) گاهی مقرون به صرفه است که پی های یک ردیف در هم ادغام و پی بصورت نواری اجرا گردد. چنانچه این نوارها در هر دو امتداد عمود بر هم قرار گیرند، پی شبکه ای ایجاد می گردد. عملکرد این پی ها مرکب بوده و متفاوت از عملکرد پی های منفردی است که توسط کلاف به یکدیگر متصل می شوند. کلافها کلا نقشی در جلوگیری از نشست پی های منفرد ندارند چرا که قادر به تحمل برش و لنگر نمی باشند و تنها صلبیت جانبی سازه را افزایش می دهند.
انواع پی های سطحی
پی گسترده: اگر زمین زیر پی آنقدر سست باشد و بار وارده از طرف سازه آنقدر زیاد باشد که سطح پوشیده شده توسط پی های منفرد بیش از نصف سطح زیربنا گردد، در اینصورت اقتصادی است که از پی گسترده استفاده شود. پی گسترده شامل یک دال یکپارچه است که کلیه بارهای سازه ناشی از ستونها و دیوارها را تحمل می کند. این نوع پی موجب توزیع نسبتا یکنواخت تنش و جلوگیری از تمرکز آن در زیر بارهای سنگین و موضعی می گردد، لذا در کاهش نشست نامساوی بسیار موثر است.
پی های پوسته ای: این نوع پی ها بار را بواسطه شکل و نه به سبب جرم و حجم خود به زمین منتقل می کنند و معمولا به عنوان پی برجهای خیلی بلند یا برجهای خنک کننده بکار می روند.
با تشکر از
همراهی صمیمانه شما