فونداسیون ، پی ، شالوده ، شناژ

 در این مقاله، به بررسی دقیق و جامع مفاهیم  پی ،  شالوده ،  فونداسیون  و  شناژ  و تفاوت‌های آن‌ها خواهیم پرداخت.

در صنعت ساختمان‌سازی، استفاده از اصطلاحات مختلف برای اشاره به اجزای مختلف سازه‌ها  امری بسیار رایج است. این واژه‌ها هر کدام نقش خاصی در فرآیند طراحی و اجرای پروژه‌های ساختمانی ایفا می‌کنند و تأثیر زیادی در استحکام و پایداری سازه دارند.

در ادامه انواع مختلف فونداسیون و کاربردهای آن‌ها را برای شما توضیح خواهیم داد.

تفاوت پی، شالوده و فونداسیون چیست؟

در ابتدا باید توجه داشته باشیم که واژه‌های «پی»، «شالوده» و «فونداسیون» به نظر می‌رسد مشابه و هم‌معنی باشند، اما در حقیقت از دیدگاه فنی و سازه ای، تفاوت‌های مهمی دارند. این تفاوت‌ها نه تنها از نظر معنا بلکه از نظر کاربرد در پروژه‌های مختلف نیز قابل توجه هستند.

فونداسیون (Foundation) که کلمه‌ای فرانسوی است، به طور معمول در فارسی به شکل‌های «فونداسیون» یا «فنداسیون» نوشته می‌شود. برخی افراد به اشتباه آن را «فوندانسیون» تلفظ می‌کنند. به دلیل ریشه فرانسوی این کلمه، تلفظ هر دو شکل «فونداسیون» و «فنداسیون» در فارسی صحیح است.

پی به عنوان یک واژه فارسی است 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.

فونداسیون چیست؟

فونداسیون به طور خاص به پایین‌ترین قسمت یک سازه اشاره دارد. این بخش از سازه تمامی وزن ساختمان را دریافت کرده و آن را به زمین منتقل می‌کند. علاوه بر این، فونداسیون مسئول محافظت از سازه در برابر بارهای جانبی مثل زلزله، باد و … است.

در مجموع، فونداسیون به عنوان اساس یک ساختمان، تضمین‌کننده پایداری و ایمنی کل سازه است. انواع مختلفی از فونداسیون وجود دارند که بسته به شرایط زمین، نوع ساختمان و بارهای وارده انتخاب می‌شوند.

شالوده چیست؟ تفاوت شالوده و فونداسیون

واژه شالوده در زبان فارسی کاربرد فراوانی دارد و معانی مشابهی با فونداسیون دارد. در واقع، از نظر فنی و سازه ای ، «شالوده» و «فونداسیون» در بسیاری از مواقع به جای یکدیگر استفاده می‌شوند و هیچ تفاوت معنایی خاصی ندارند. تفاوت عمده در این است که «فونداسیون» بیشتر به عنوان اصطلاح فنی در مهندسی عمران استفاده می‌شود، در حالی که «شالوده» بیشتر در متون فارسی به کار می‌رود.

در نظر داشته باشید که استفاده از «شالوده» یا «فونداسیون» در پروژه‌های ساختمانی به عواملی چون زبان تخصصی منطقه یا کشور، و متداول بودن واژه‌ها بستگی دارد. در واقع، هر دو واژه به ساختار زیرین یک سازه که نقش محافظت و انتقال بار را به زمین ایفا می‌کند، اشاره دارند.

پی چیست؟ تفاوت پی و فونداسیون

پی به بخش‌های زیرین یک ساختمان اطلاق می‌شود که بارهای سازه را به زمین منتقل می‌کند. پی‌ها بسته به عمق و نوع استفاده، به دو دسته «پی‌های سطحی» و «پی‌های عمیق» تقسیم می‌شوند. پی‌های سطحی معمولاً برای سازه‌های سبک و در اراضی مستحکم استفاده می‌شوند، در حالی که پی‌های عمیق در اراضی نرم یا ساختمان‌های سنگین‌تر استفاده می‌شوند.

تفاوت اصلی بین «پی» و «فونداسیون» در این است که فونداسیون مجموعه‌ای از تمامی اجزای زیرین یک ساختمان است که شامل پی‌ها، شناژها، و دیگر عناصر مرتبط می‌باشد. به عبارت دیگر، فونداسیون مفهوم کلی‌تری است که پی‌ها و سایر اجزای مرتبط را شامل می‌شود.

شناژ چیست؟ تفاوت شناژ و فونداسیون

شناژ یکی از اجزای مهم فونداسیون است که در آن پی‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند. شناژ معمولاً به صورت افقی یا قائم طراحی می‌شود و وظیفه اصلی آن انتقال نیروهای کششی و فشاری میان پی‌ها و سایر بخش‌های سازه است. این المان علاوه بر اتصال پی‌ها، باعث افزایش مقاومت و سختی کلی فونداسیون می‌شود و از این رو نقش مهمی در پایداری کلی ساختمان دارد.

به طور کلی، فونداسیون به مجموعه‌ای از پی‌ها، شناژها و دیگر اجزای زیرین یک سازه اطلاق می‌شود که به انتقال بارها از سازه به زمین کمک می‌کنند. شناژ نیز جزئی از این مجموعه است که مقاومت فونداسیون را افزایش داده و پی‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند.

شکل1-تفاوت پی و فونداسیون

نتیجه‌گیری

آشنایی با مفاهیم و تفاوت‌های «پی»، «شالوده»، «فونداسیون» و «شناژ» به ما کمک می‌کند تا در طراحی و اجرای پروژه‌های ساختمانی بهتر عمل کنیم. هر یک از این اجزا نقش حیاتی در ایمنی، پایداری و کارایی یک ساختمان دارند. از این رو، درک دقیق هر یک از این مفاهیم و انتخاب صحیح آن‌ها می‌تواند در بهینه‌سازی فرآیندهای ساخت‌وساز و تضمین کیفیت نهایی سازه کمک زیادی کند.

انواع فونداسیون از نظر طراحی و کاربرد

حالا که با مفاهیم و تفاوت‌های «پی»، «شالوده»، «فونداسیون» و «شناژ» آشنا شدید، می‌توانید به مطالعه انواع مختلف فونداسیون‌ها بپردازید. فونداسیون‌های مختلف از نظر طراحی و کاربرد شامل فونداسیون‌های سطحی و عمیق می‌شوند که هرکدام بسته به شرایط خاص پروژه و زمین‌های مختلف انتخاب می‌شوند.

فونداسیون‌های سطحی (کم‌عمق)

. این نوع فونداسیون به دلیل قرار گرفتن در نزدیکی سطح زمین قرار می‌گیرد و بارهای اعمال شده توسط سازه را به طور مستقیم به خاک انتقال می‌دهد و در مقایسه با فونداسیون‌های عمیق، نسبتاً ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است. فونداسیون سطحی برای سازه‌هایی که بار کمتری دارند و در خاک‌های با مقاومت مناسب قرار دارند، مناسب است. فونداسیون سطحی معمولاً برای ساختمان‌های کم‌ارتفاع، پل‌ها، و دیگر سازه‌های سبک یا متوسط به کار می‌رود.

انواع فونداسیون سطحی

فونداسیون‌های سطحی به چندین نوع مختلف تقسیم می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربرد خاص خود را دارند. در زیر به معرفی انواع مختلف فونداسیون سطحی می‌پردازیم:

فونداسیون شالوده یا پی گسترده (Spread Footing-Mat)

این نوع فونداسیون معمولاً برای سازه‌هایی با بار زیاد یا سازه‌های با ابعاد بزرگ استفاده می‌شود. پی گسترده به‌طور مستقیم بارهای سازه را به خاک منتقل می‌کند. در این نوع فونداسیون، صفحه‌ای از بتن مسلح به شکل گسترده به کار رفته و می‌تواند به شکل مربع، مستطیل یا چندضلعی باشد.

ویژگی‌ها:

بار را به صورت یکنواخت بر سطح وسیعی از خاک توزیع می‌کند.

مناسب برای ساختمان‌های با بار زیاد است.

در خاک‌های با تحمل بار خوب استفاده می‌شود.

در شکل زیر فونداسیون گسترده اجرا شده در پروژه همیلا به نمایش درآمده است، نظارت این پروژه توسط مهندسین جعبه ابزار سازه به انجام رسیده است.

شکل2-فونداسیون گسترده اجرا شده – پروژه همیلا

در شکل زیر تصویر فونداسیون گسترده طرح شده توسط مهندسین جعبه ابزار سازه به نمایش درآمده است. این پروژه در خیابان شریعتی تهران به اجرا درآمده است.

شکل3-فونداسیون گسترده طرح شده در پروژه خیابان شریعتی تهران

فونداسیون نواری (Strip Footing)

این نوع فونداسیون معمولاً برای دیوارهای باربر طولانی مانند دیوارهای خارجی یا دیوارهای جداکننده داخلی استفاده می‌شود. در این نوع فونداسیون، پی به شکل نوار بلند و باریک ساخته می‌شود که به‌طور یکنواخت بار دیوار را به خاک منتقل می‌کند.

ویژگی‌ها:

مناسب برای دیوارهای طولانی و باربر.

در ساختمان‌های ساده و کم‌ارتفاع استفاده می‌شود.

معمولاً در خاک‌های متوسط یا خوب به کار می‌رود.

فونداسیون شالوده نقطه‌ای – فونداسیون منفرد (Isolated Footing)

این نوع فونداسیون برای حمایت از ستون‌های منفرد در سازه‌ها استفاده می‌شود. فونداسیون منفرد معمولاً به شکل مربع یا دایره است و بار ناشی از ستون را به‌طور مستقیم به خاک منتقل می‌کند. در این نوع فونداسیون معمولا بین فوندایون ها شناژ به کار میرود، وظیفه شناژ در بخش قبلی توضیح داده شده است.

ویژگی‌ها:

مناسب برای ساختمان‌هایی که ستون‌های منفرد دارند.

برای ساختمان‌های با بار کم تا متوسط مناسب است.

استفاده از بتن مسلح برای ساخت آن رایج است.

عوامل مؤثر در انتخاب نوع فونداسیون سطحی:

انتخاب نوع فونداسیون سطحی بستگی به چندین عامل دارد که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

نوع خاک: مقاومت خاک در برابر بارهای وارد شده نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب نوع فونداسیون دارد. اگر خاک ضعیف باشد، فونداسیون‌های گسترده یا چندلایه ممکن است بهترین گزینه باشند.

نوع و وزن سازه: ساختمان‌های سنگین‌تر به فونداسیون‌های مقاوم‌تری نیاز دارند که قادر به توزیع یکنواخت بار بر سطح وسیع‌تری از خاک باشند.

عمق نشست خاک: عمق نشست خاک نیز به‌طور مستقیم بر انتخاب نوع فونداسیون تأثیر می‌گذارد.

آب زیرزمینی: در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالا است، باید از فونداسیون‌هایی استفاده شود که مقاومت بیشتری در برابر فشار آب داشته باشند.

نتیجه‌گیری

فونداسیون‌های سطحی به دلیل سادگی و هزینه کمتر در مقایسه با فونداسیون‌های عمیق، انتخاب مناسبی برای بسیاری از سازه‌ها هستند. این فونداسیون‌ها در انواع مختلف و برای شرایط مختلف طراحی می‌شوند. انتخاب نوع مناسب فونداسیون سطحی به عوامل مختلفی از جمله نوع خاک، بارهای اعمال شده، و شرایط محیطی بستگی دارد.

فونداسیون‌های عمیق

فونداسیون عمیق، به سیستم‌های ساختمانی گفته می‌شود که برای انتقال بارهای سنگین و فشارهای زیاد به لایه‌های مقاوم‌تر زیر زمین استفاده می‌شوند. این نوع فونداسیون معمولاً در شرایطی به کار می‌رود که خاک سطحی قادر به تحمل بارهای وارد شده به سازه نیست یا در مواردی که نیاز به عمق بیشتری برای رسیدن به لایه‌های مقاوم‌تر وجود دارد. به عبارت ساده‌تر، فونداسیون‌های عمیق برای انتقال بار از سازه به لایه‌های زیرین که دارای ویژگی‌های بهتری برای پایداری و تحمل بار هستند، طراحی می‌شوند.

انواع فونداسیون عمیق

فونداسیون‌های عمیق به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که بسته به شرایط خاک، بارهای وارد شده و نوع سازه، انتخاب می‌شوند. این انواع به شرح زیر هستند:

شمع ها (Piles) :

شمع‌ها یکی از پرکاربردترین انواع فونداسیون عمیق هستند که برای تحمل بارهای قائم از زمین استفاده می‌شوند. این نوع فونداسیون به وسیله ستون‌های عمودی فولادی، بتنی یا چوبی به عمق زیاد در خاک فرو می‌روند. شمع­ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

شمع­های نوک‌دار (End bearing piles):

در این نوع شمع­ها، بار به انتهای شمع وارد می‌شود که در لایه‌های مقاوم خاک یا سنگ قرار دارد.

شمع‌های اصطکاکی (Friction piles):

در این نوع شمع­ها، بار از طریق سطح جانبی شمع به خاک انتقال می‌یابد و به اصطکاک بین شمع و خاک بستگی دارد.

بنابراین تفاوت این دو نوع شمع در نحوه انتقال بار است، شمع -های نوک دار از طریق انتها و شمع های اصطکاکی از طریق جداره خود این عمل را انجام می دهند.

از شمع‌ها می‌توان در پروژه‌های بزرگ مانند برج‌ها، پل‌ها و ساختمان‌های بلند استفاده کرد.

کاربردهای فونداسیون عمیق

فونداسیون‌های عمیق معمولاً در شرایط خاص و برای سازه‌های خاص استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای رایج آن‌ها عبارتند از:

سازه‌های بلند و برج‌ها: در صورت ضعف خاک‌های سطحی، پی های عمیق به کار می‌روند تا بارهای سنگین برج‌ها را به لایه‌های مقاوم‌تر زیر سطح زمین انتقال دهند.

پل‌ها و سازه‌های مهندسی: در پل‌ها، به ویژه پل‌های بزرگ که در مناطق دارای خاک ضعیف و آب‌های عمیق ساخته می‌شوند، از پی های عمیق استفاده می‌شود.

سازه‌های ساحلی: در سواحل و دریاها که به دلیل ناپایداری خاک، پی های سطحی مناسب نیستند، از پی های عمیق مانند وال‌پیل‌ها استفاده می‌شود.

مناطق زلزله‌خیز: در مناطق با خطر بالای زلزله، استفاده از پی های عمیق می‌تواند به جلوگیری از آسیب‌های بیشتر به سازه کمک کند.

مزایای فونداسیون عمیق:

انتقال بار به لایه‌های مقاوم‌تر: فونداسیون‌های عمیق می‌توانند بارهای زیادی را به لایه‌های مقاوم‌تری که در عمق خاک قرار دارند منتقل کنند، به همین دلیل برای سازه‌های سنگین و برج‌ها بسیار مناسب هستند.

پایداری در برابر نوسانات خاک: این نوع فونداسیون‌ها در برابر تغییرات سطحی زمین و نشست‌های احتمالی مقاوم هستند.

استفاده در زمین‌های ضعیف: در مناطقی که خاک سطحی مقاوم نیست، فونداسیون‌های عمیق به ویژه شمع‌ها و چاه‌های عمیق می‌توانند بهترین انتخاب باشند.

کاربرد در مناطق مرطوب و آبی: فونداسیون‌های عمیق مانند وال‌پیل‌ها در مناطق آبی و ساحلی کاربرد زیادی دارند.

معایب فونداسیون عمیق

هزینه بالا: یکی از معایب اصلی فونداسیون‌های عمیق، هزینه زیاد آن‌ها در مقایسه با فونداسیون‌های سطحی است.

پیچیدگی در اجرا: نصب فونداسیون‌های عمیق نیاز به تجهیزات خاص و مهارت‌های فنی بالایی دارد، که این ممکن است مدت زمان و هزینه پروژه را افزایش دهد.

نیاز به ارزیابی دقیق خاک: طراحی فونداسیون‌های عمیق نیاز به ارزیابی دقیق ویژگی‌های خاک در عمق‌های مختلف دارد که ممکن است نیاز به آزمایش‌های پیچیده و زمان‌بر باشد.

در مجموع، فونداسیون‌های عمیق به عنوان یکی از روش‌های مؤثر برای تأمین پایداری سازه‌های بزرگ و پیچیده شناخته می‌شوند. با وجود هزینه‌ها و پیچیدگی‌های اجرای آن‌ها، این نوع فونداسیون‌ها در موارد خاص بهترین گزینه برای دستیابی به سازه‌های مقاوم و پایدار هستند.

انواع فونداسیون از نظر جنس و متریال

این بخش از ساختمان می‌تواند با استفاده از مواد و متریال‌های مختلفی ساخته شود. انتخاب جنس و متریال مناسب برای فونداسیون بستگی به عواملی مانند نوع خاک، شرایط آب و هوایی، نوع ساختمان و هزینه‌های پروژه دارد. در ادامه این مقاله، انواع فونداسیون از نظر جنس و متریال مورد بررسی قرار می‌گیرد.

فونداسیون بتنی

فونداسیون‌های بتنی یکی از رایج‌ترین انواع فونداسیون‌ها هستند. بتن به دلیل ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر فشار و قابلیت شکل‌پذیری، گزینه‌ای مناسب برای ساخت فونداسیون محسوب می‌شود.

فونداسیون سنگی

فونداسیون سنگی معمولاً در مناطقی که دسترسی به سنگ‌های طبیعی آسان است، استفاده می‌شود. سنگ هایی که برای این فونداسیون بایستی مورد استفاده قرار بگیرد بایستی سالم و از انواع سنگ های لاشه شکسته باشد، همچنین سنگ های قلوه ای برای فونداسیون سنگی به علت ناپایداری و اعمال لغزش به سازه مناسب نیست. در گذشته فونداسیون سنگی زیر دیوارها مرسوم بوده است که در این روش از هر طرف دیوار بایستی 20 سانتی متر گسترش داشته باشد.ملات این سنگ ها از نوع گل آهک ودرصورتیکه بار وارده زیاد باشد از ملات ماسه سیمان استفاده می گردد.این فونداسیون برای ساختمان های یک طبقه و دیوارهای پیرامونی حیاط مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل از فونداسیون ها دیگر مورد استفاده قرار نمیگیرند.

فونداسیون فلزی

در فونداسیون‌های فلزی، از مقاطع فولادی مانند تیرآهن‌ها و لوله‌ها برای ساخت فونداسیون استفاده می‌شود. این نوع فونداسیون به طور معمول در ساخت سازه‌های سبک یا پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر زلزله دارند، کاربرد دارد.

فونداسیون چوبی

این نوع فونداسیون‌ها بیشتر در سازه‌های سبک و موقتی استفاده می‌شود. فونداسیون چوبی به دلیل سبکی و قابلیت نصب سریع، در پروژه‌های موقت یا مناطق با خاک نرم کاربرد دارد. البته برای این نوع فونداسیون، نیاز به مراقبت ویژه در برابر رطوبت و پوسیدگی وجود دارد.

فونداسیون مرکب

در بعضی از پروژه‌ها، ترکیبی از متریال‌های مختلف برای ساخت فونداسیون استفاده می‌شود. به عنوان مثال، فونداسیون‌های مرکب شامل ترکیب بتن با فولاد یا ترکیب بتن با سنگ می‌باشند که به تقویت ساختار فونداسیون کمک می‌کند.

لازم به ذکر است در حال حاضر فونداسیون های مورد استفاده در ایران از نوع بتنی است.