پی‌های منفرد و یا پی‌های تکی:
پی منفرد ( Isolated Footing ) ساده‌ترین نوع پی‌ها و فونداسیون‌ها می‌باشند. در جلسه اول آموزش سیف و طراحی فونداسیون‌ها با انواع پی های ساختمانی و فونداسیون‌ها آشنا شدیم. در آن مقاله آموزش دیدیم که انواع پی‌ها به ۳ دسته بزرگ تقسیم می‌شوند و همینطور برای پی‌های ساختمانی ۲ پارامتر تعیین کردیم:
- ضخامت پی
- عرض پی
نسبت ضخامت به عرض را با اعداد ۳ و ۱۰ مقایسه می‌کردیم و دسته‌بندی خود را انجام می‌دادیم.یکی از دسته‌های بزرگی که ما مهندسان عمران با آنها سروکار داریم و هرروزه بسیاری از این پی‌ها را طراحی میکنیم، پی‌های سطحی هستند. در این جلسه از آموزش نرم‌افزار سیف می‌خواهیم در مورد سادترین نوع پی‌های سطحی یعنی فونداسیون‌های منفرد با یکدیگر صحبت کنیم.
[Stellar_video_player id=”69″]
اين جلسه حاوي
- فيلم آموزشي بالا
- ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي
ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي قسمت‌های آموزش سیف و تمامي جلسات آموزش ایتبس را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.
تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!
هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان
انواع پی‌های ساختمانی:
انواع پی‌ها و فونداسیون‌هایی که هرروز تمام ما مهندسان عمران آنها را طراحی میکنیم به ۳ دسته بزرگ تقسیم‌بندی می‌شوند.
- پی‌های سطحی
- پی‌های عمیق
- پی‌های نیمه عمیق
زمانی که ما در حال رویارویی با انواع فونداسیون‌های ساختمانی هستیم ۲ پارامتر برای ما بسیار حائز اهمیت است: ضخامت پی و عرض پی. اگر این نسبت کمتر از ۳ واحد باشد با پی‌های سطحی سروکار داریم اما اگر این نسبت بیشتر از عدد ۱۰ باشد معمولاً با پی‌های عمیق سروکار داریم و اگر بین این دو عدد باشد پی ما از نوع نیمه عمیق است.
پی‌های سطحی به ۶ دسته عمده تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پی منفرد یا پی تکی
- پی کلاف‌دار و یا پی باسکولی
- پی مرکب
- پی نواری
- پی شبکه‌ای
- پی گسترده
در این مقاله از شهر نوین عمران و معماری می‌خواهیم در مورد پی منفرد یا پی تکی صحبت بکنیم و تمامی نکات آن را به شما بگوییم.
پی منفرد چیست؟
پی منفرد به‌صورت کلی فونداسیونی میباشد که قرار است بار ۱ ستون را تحمل کند و تنها بار همین ستون روی خود را، به خاک و سنگ زیر فونداسیون انتقال می‌دهد. پی منفرد ساده‌ترین و معمولاً کم‌هزینه‌ترین نوع فونداسیون میباشد.شکل پی‌های منفرد می‌تواند مربعی، مستطیلی و یا دایره‌ای باشد که مهم‌ترین عواملی که بر روی شکل پی منفرد تأثیر می‌گذارد دو مورد زیر میباشد:
- ستونی که روی این پی قرار می‌گیرد و با توجه به شکل ستون شکل پی نیز تعیین میگردد.
- همینطور نوع بارهای وارده به فونداسیون شکل این فونداسیون مشخص می‌شود به‌عنوان‌مثال وجود نیروهای محوری و یا لنگر در ۱ یا ۲ جهت بسیار تأثیرگذار در تعیین شکل فونداسیون‌ها منفرد میباشد.
پی و یا فونداسیون درواقع بخش زیرین ساز میباشد که نیروها و لنگرهای ناشی از قسمت بالای سازه را به‌گونه‌ای به خاک یا سنگ‌های زیرین منتقل می‌نماید که تنش‌های به وجود آمده در خاک در محدوده‌ای قرار بگیرند که نه تسلیم رخ بدهد و نه نشست سازه بیش از میزان مجاز گردد.
فونداسیون‌ها پایداری سازه را در برابر لغزش و واژگونی‌ها تأمین می‌نمایند درواقع فونداسیون یک عامل انتقالی نیرو بین قسمت بالایی سازه و قسمت زیرین سازه میباشد.معمولاً پی منفرد را را درجاهایی استفاده میکنیم که بار کمی قرار است به شالوده ما وارد شود این بارهای کم تنها در ساختمان‌های کم ارتفاع و یا ساختمان‌های سبک مشاهده می‌شود. همینطور درجاهایی که فاصله بین ستون‌ها زیاد میباشد و استفاده از پی‌های نواری و یا باسکولی غیراقتصادی میباشد از پی‌های منفرد استفاده میکنیم.معمولا پی های منفرد (پی های تکی را) از نطر شکل اجرایی به ۴ دسته زیر تقسیم بندی میکنند:
انواع پی منفرد
- پی ساده
- پی پله‌ای
- پی شیب‌دار
- پی وزنی
-
پی ساده :
به تصویر زیر دقت کنید در این حالت ستون‌ها به ساده‌ترین شکل ممکن بر روی پی‌های منفرد قرار می‌گیرند و از هرگونه تغییر در مساحت با توجه به بالا رفتن ارتفاع فونداسیون‌ها جلوگیری میکنیم.معمولاً ساده‌ترین نوع طراحی و اجرای پی‌ها تکی همین مورد میباشد زیرا با توجه به روند طراحی هیچ‌گونه مشکل در انتقال نیروهای برشی و خمشی و سایر نیروهای تأثیرگذار در طراحی نداریم.
-
پی پله‌ای :
دسته دیگر از پی‌های منفرد پی‌های پله‌ای می‌باشند. به تصویر زیر دقت کنید همان‌طور که مشاهده می‌کنید با توجه به بالا رفتن ارتفاع شالوده مساحت قسمتی که ستون بر روی آن قرارگرفته است کمتر و کمتر می‌شود.
در بسیاری از مواقع در هنگام طراحی متوجه می‌شویم که ستون ما به‌عنوان ۱ تکیه‌گاه دارای نیروی برشی بسیار زیاد میباشد و در هنگام انتقال این نیروی برشی مشکلات بسیاری به وجود می‌آید. به زبان ساده می‌توانیم بگوییم که ستون و فونداسیون در انتقال برش با مشکل روبه‌رو می‌شوند.
در این حالت می‌توانیم از پی‌های پله‌ای استفاده کنیم. قاعدتاً طبیعی است که مقداری اجرا و طراحی این پی‌های پله‌ای مشکل‌تر از پی‌های ساده میباشد.
-
پی‌های شیب‌دار :
دقیقاً همانند پی‌های پله‌ای زمانی که ما در انتقال نیروهای موردنظر طراحی مخصوصاً نیروی برشی مشکل داشته باشیم ، می‌توانیم از پی‌های شیب‌دار استفاده کنیم. تفاوت پی‌های شیب‌دار و پی‌های پله‌ای به‌صورت عمده این میباشد که پی‌های شیب‌دار به‌صورت غیرمتمرکز مساحت آنها افزایش می‌یابد اما در پی‌های پله‌ای با بالا رفتن و پایین آمدن ارتفاع ۱ مساحت جدید را مشاهده میکنیم در اصطلاحات علمی می‌گویند مساحت پی‌های شیب‌دار با ارتفاع رابطه خطی دارد.
طبیعی است که اجرای پی‌های شیب‌دار مقداری دشوارتر از پی‌های پله‌ای میباشد.
-
پی‌های وزنی :
پی‌های وزنی دسته چهارم انواع پی‌های منفرد میباشد. به تصویر زیر دقت کنید همان‌طور که مشخص‌شده است پی‌های وزنی مانند وزنه‌ای عمل میکنند که به‌پای ستون‌ها بسته شده اند. این وزنه سنگین موجب این می‌شود که نیروهای جانبی زیاد بر روی ستون عملاً کاری را پیش نبرد.پس به‌طور عمده می‌توانیم بگوییم ، اگر دید مهندسی ما به‌گونه‌ای باشد که نیروهای جانبی بسیار خطرناک هستند از پی‌های وزنی بیشتر استفاده میکنیم.
کاربرد پی‌های منفرد :
پی‌های منفرد با اینکه ساده‌ترین و کم‌توان‌ترین نوع پی هست، اما در مواقعی میتوانند بهترین انتخاب یک مهندس عمران قرار بگیرند. اما به طور عمده در چند حالت خاص ما همیشه از پی منفرد استفاده میکنیم:
- معمولاً در بسیاری از سازه‌های صنعتی استفاده از پی‌های منفرد بسیار رایج میباشد. به‌عنوان‌مثال یکی از سازه‌های صنعتی که بسیار در کشور مشاهده میکنیم سوله‌ها میباشد، که میتوانند مصارف صنعتی و یا انبار داشته باشند.
در این ساختمان‌های صنعتی با توجه به فاصله زیاد بین ستون‌ها و همینطور وزن کم سازه سوله می‌توانیم از پی‌های منفرد یا پی‌های تکی استفاده کنیم.توجه داشته باشید که امر طراحی انتخاب بین خوب و خوب‌تر میباشد. شاید با انتخاب پی‌های نواری و پی‌های باسکولی جواب مناسب را از سازه بگیریم اما زمانی که بحث اقتصادی بودن پروژه نیز مطرح می‌شود بهترین انتخاب پی منفرد یا سطحی میباشد. - همینطور در ساختمان‌های کوتاه مرتبه به دلیل اینکه بارهای مرده ساختمان بسیار کمتر از سایر ساختمان‌ها میباشد و سازه طراحی شده توسط ما وزن کمی دارد یا بار کمی به فونداسیون منتقل می‌شود می‌توانیم از پی‌های منفرد بسیار استفاده بکنیم.
- همینطور بسیاری از اوقات مشاهده میکنیم که سازه ما بسیار سبک میباشد در چنین حالتی نیز می‌توانیم از این پی‌های تکی استفاده بکنیم.
به‌طورکلی به زبان علمی می‌توانیم بگوییم هرجایی که حجم بار وارد بر شالوده در قیاس با مقاومت مجاز خاک آن‌قدر زیاد نباشد که منجر به ابعاد بزرگ و غیرمتعارف شالوده باشد می‌توانیم از پی‌های منفرد یا تکی استفاده بکنیم. - یکی از بهترین جاهایی که می‌توانیم از پی‌های منفرد استفاده کنیم مکان‌هایی هست، که ستون روی شالوده خروج از مرکزیت ایجاد نکرده باشد. به عبارتی ستون در مرکز شالوده یا حدوداً در مرکز پی منفرد قرارگرفته باشد.
با توجه به نکته بالا می‌توان نتیجه گرفت که معمولاً در سازه‌های بتنی که پای ستون‌های ما گیر دارد استفاده از این نوع شالوده توصیه نمی‌شود. دلیل این مسئله این میباشد که تکیه‌گاه گیردار باعث ایجاد لنگر در پای ستون میباشد و لنگر پای ستون باعث ایجاد خروج از مرکزیت می‌شود در حالی که این پی‌های منفرد قادر نیستند که لنگر را به خوبی انتقال دهند.
همینطور هنگامی‌که فونداسیون منفرد طراحی‌شده توسط ما مهندسان عمران در مجاورت حریم گذر یا ملک شخصی دیگر قرار داشته باشد استفاده از این فنداسیون ممکن نمی‌باشد زیرا مجدداً خروج از مرکزیت برای ما دردسرساز می‌شود.
ایراد بزرگ پی‌های منفرد:
-
نشست نامتقارن:
بسیاری از مواقع در طراحی پی‌های منفرد ممکن است که ستونی بیشتر از سایر ستون‌ها موجود در قاب خمشی نیرو را منتقل کند و درنتیجه نشست نامتقارن در قاب ما به وجود بیاید. یکی از ضعف‌های بزرگ پی‌های منفرد این نشست‌های نامتقارن میباشد. که معمولاً برای حل این مشکل یا به گونه‌ای طراحی میکنیم که ستون‌های موجود در ۱ قاب به‌طور مساوی نیرو را منتقل بکنند و یا از کلاف‌ها یا شناژ هایی برای اتصال این پی‌های منفرد به یکدیگر استفاده میکنیم.
-
کج شدن فونداسیون :
در بسیاری از فونداسیون های منفرد کج شدن پی را مشاهده میکنیم. در پی‌های منفرد در صورت وجود برون محوریت فشار در یک‌طرف فونداسیون بزرگ‌تر از طرف دیگر می‌شود که این اختلاف فشار باعث نشست نامساوی در ۲ طرف و درنتیجه کج شدن فونداسیون می‌شود. که این مورد نیز یکی از ایرادهای بزرگ پی‌های منفرد محسوب می‌شود.
مراجع:
مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان
آیین نامه BS 8004:2015 Code of practice for foundations
جزوه درس مهندسی پی استاد عبدالمتین ستایش
بسیار عالی است پیروز و سلامت باشید
باسلام من فوق دیپلم برق هستم آیا می توانم می توانم مانند یک مهندس ساختمان بعد از گذراندن دوره شما حرفی برای گفتن داشته باشم
صد در صد بله