مقاوم سازی فونداسیون ( شالوده ) و پی
هر تغییری در ساختار و ابعاد پی، شامل مقاوم سازی فونداسون می شود . مقاوم سازی عموما در شرایط محدود شده و نامساعد انجام می شود ، در نتیجه مشکلات و پیچیدگی های خاص خود را دارد . گسیختگی های موجود در پی ساختمان ها به دو صورت نهان و یا قابل مشاهده ایجاد می شوند. قسمت های قابل مشاهده به شکل خرد شدگی و …
آشکار است و قسمت های نهان به دلیل نشست، تورم خاک، ناپایداری ساختمان و … ایجاد می شوند و با گذشت زمان به شکل گسیختگی های قابل ملاحظه در می آیند. معمول ترین موارد آسیب پذیری فونداسیون و پی به قرار زیر است
آسیب پذیری فونداسیون
- وجود نیروی کششی بلند کننده
- عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی ( برش خمشی یا برش سوراخ کننده ) مقطع پی
- تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمین به بتن پی
- عدم کفایت مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر پی
- وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت سازه ای در شمع ها
- وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری پی در زیر فونداسیون
- وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازه ای در شمع ها
- وجود نشست های زیاد و غیر قابل قبول در پی
- وجود پتانسیل روانگرایی ماسه سریع و تورم در خاک زیر فونداسیون
- عدم پایداری ساختگاه سازه ، مخصوصا برای ساختمانهایی که بر روی زمینهای شیبدار احداث شده اند.
روند مطالعات ارزیابی شرایط پی و شالوده شامل موارد زیر می باشد
- تحقیق اسناد و بایگانی مدارک طراحی ساختمان برای گزارش مکانیک خاک
- بررسی خاک ها در قالب نمونه گیری و انجام آزمایش های مرتبط ، اندازه گیربی سطح آب زیرزمین و میزان فشار آب
- برآورد ابعاد پی ساختمان و شالوده دیوارها . در صورت لزوم بعضی از پی ها تحت گمانه زنی قرار گرفته و در این گمانه ها میز ان زوال مصالح را بررسی می کنند .
- بررسی آثار نشست پی شامل شکل گیری ترک ها و کج شدن دیوارها ، برآمدگی مناطق مجاور و مسیرهای قائم و افق پی
- کسب اطلاعات لازم از هندسه ، پیکربندی و نقشه های اجرایی ساختمان و شالوده و بارگذاری
- مدل سازی و تحلیل
- ارزیابی
- ارائه طرح مقاوم سازی شالوده
مشکلات بهسازی فونداسیون
همان گونه که قبلا اشاره شد، علاوه بر هزینه بالای بهسازی پی ، این کار در زمان بهره برداری از ساختمان ، بسیار مشکل است . درهنگام مقاوم سازی پی ها ، با مشکلات زیر روبرو هستیم
- لزوم تخلیه کلیه و یا قسمتی از فضاهای طبقه همکف یا زیرزمین جهت مقاوم سازی پی
- تخریب دال کف زمین در داخل ساختمان و سنگ فرش بیرون از آن
- فضای بسیار محدود در طول عملیات مقاوم سازی به علت وجود پایه ها و تکیه گاههای موقتی جهت مقاوم سازی پی
- ارتفاع محدود برای تجهیز ساختمان
- صدا و لرزش های ساختمان
انواع راهکارهای رفع عیوب فونداسیون
برای رفع موارد عیوب پی می توان از راهکارهای مختلفی به صورت مجزا و یا در ترکیب با یکدیگر استفاده نمود ؛ به طور کلی تقویت و مقاوم سازی فونداسون را می توان به کمک یکی از روشهای زیر انجام داد
- تقویت فونداسیون موجود ( بهسازی سازه ای)
- بهبود شرایط پی (بهسازی ژئو تکنیکی)
- کاهش بار وارد بر فونداسیون از طریق سبک کردن ساختمان یا افزایش عناصر مقاوم جانبی
مقاوم سازی پی شامل تقویت فونداسیون ضعیف و یا احداث شالوده جدید می باشد، ولی در بعضی از موارد لازمست شرایط خاک زیر (پی) را بهبود بخشید.
راهکارهای بهسازی پی
با توجه به نوع ضعف موجود در پی ، راهکارهای مختلفی برای مقاوم سازی شالوده وجود دارد که عبارتند از:
مقاوم سازی فونداسیون شامل
- افزایش ابعاد پی
- افزایش شناژ به پی موجود
- مقاوم سازی شالوده با کابل های پیش تنیده
- افزایش مقاومت شمع های موجود
بهسازی ژئوتکنیکی شامل
- تزریق(اختلاط مکانیکی)
- ریز شمع
- احداث شمع
- تقویت شالوده از زیر
راهکارهای مقاوم سازی فونداسیون
افزایش ابعاد پی
با افزایش ابعاد پی می توان سطح تماس بر پی را افزایش داد و از تنش های اعمالی بر پی کاست که این اقدام منجر به افزایش ظرفیت باربری فونداسیون می شود . همچنین با افزایش ابعاد فونداسیون و به دنبال آن کاهش تنش موجود در پی، نشست های پی خاک نیز کاهش می یابد. در شکلهای 1 و 2 نمونه ای از این روش تقویت فونداسیون نشان داده شده است.
دو حالت افزایش ابعاد پی وجود دارد
1-افزایش ابعاد پی و ستون متصل به آن
2-افزایش ابعاد پی به تنهایی
در شرایط مقاوم سازی پی و ستون، برای افزایش مقاومت پی موجود باید ابعاد قسمت زیرین فونداسیون را افزایش داد . در این روش فشار خاک اضافه شده باید به صورت یکنواخت به شالوده اعمال گردد . کمربند محیطی شالوده باید بار قسمت های فوقانی سازه را به خاک زیر آن منتقل نماید.
در این حالت باید به دنبال پیوستگی کامل بین روکش بتنی و بتن پی باشیم که این امر با تمیز و مضرس کردن سطح بتن قدیم و یا استفاده از اتصالات مکانیکی به صورت میخچه امکان پذیر است. در حالتی که تنها ابعاد شالوده افزایش پیدا کرده و ستون استحکام سازی نشده باشد، بار اعمالی به قسمتهای تقویت شده باید مستقیما به پی موجود منتقل گردد . این امر با استفاده از پاشنه یکپارچه ای که در محیط و زیر پی موجود قرار گرفته ، محقق می گردد. در این راستا از آرماتورگذاری مناسبی باید در پاشنه مورد استفاده قرار گیرد.
مراحل اجرای راهکار افزایش ابعاد فونداسیون به شرح زیر می باشد
1-خالی کردن اطراف پی از تراز روی آن تا تراز زیر بتن مگر به اندازه عرضی بیشتر از عرض مورد نیاز مقاوم سازی
2-مضرس کردن سطح بتن در بالا و وجوه عمودی شالوده
3-ایجاد سوراخ های افقی در اطراف شالوده برای کاشت شاخک ( میخچه ) .(در صورت لزوم )
4-اجرای بتن مگر اضافی در ناحیه افزایش ابعاد
5-تمیز و مضرس کردن سطوح تماس اجرای چسب پلیمری بر روی سطوح نمایان پی
6-اجرای آرماتورهای اضافی برای بتن مسلح جدید مطابق نقشه های اجرایی
7-اجرای بتن جدید
8-جدا کردن قالب ها و مراقب از پی با پوشاندن سطح بتن با گونیهای خیس ( هرگز نباید پی را مستقیما با آب خیس نمود ، زیرا منجر به شست لایه ای زیر آن میشود )
9-مقاوم سازی ستون ( در صورت لزوم )
10-پر کردن مجدد پی ترجیحا با خاک های درشت دانه در لایه های مختلفی که کاملا متراکم شده باشند .
11-کامل کردن کف و سنگ فرش روی پی
افزودن شناژ به پی
یکی از راهکارهای مقاوم سازی فونداسیون در برابر لغزش ، به هم بستن پی ها و ایجاد مشارکت کلیه پی ها در تحمل بارهای جانبی می باشد . به همین منظور از شناژ برای بستن پی ها استفاده می گردد.
یکپارچه سازی فونداسیون
این نوع بهسازی معمولا در مواردی مورد توجه قرار می گیرد که بادبند یا دیوار برشی جدید بین دوستون احداث شود . در این نوع مقاوم سازی فونداسیون علاوه بر افزایش ظرفیت برشی و خمشی فونداسیون ، مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر شالوده نیز افزایش می یابد ( شکل 4) نیز نشان دهنده تصاویری از مراحل اجرایی یکپارچه کردن شالوده هاست .
روش مقاوم سازی فونداسیون با کابلهای پیش تنیده
یکی از روش های تقویت ، اعمال نیروی پیش تنیدگی به مقطع می باشد . معمولا وقتی افزایش عمق شالوده از بالا به دلیل معماری ممکن نباشد ، ظرفیت خمشی مثبت و منفی مقطع را می توان با عبور کابل های پیش تنیده ، در حفره های تعبیه شده سراسری در طول شالوده یا در بتن جدید روی وجوه آن و پیش تنیده کردن آنها ، افزایش داد . نیروهای پیش تنیدگلی فوق در دو امتداد عمودی و افقی به شالوده اعمال می شوند. نیروهای پیش تنیدگی قائم باعث افزایش ظرفیت برشی و نیروهای پیش تنیدگی افقی باعث افزایش ظرفیت برشی و خمشی به طور همزمان می شوند . پیش تنیدگی افقی به وسیله کابلها و مفتولهای متداول و پیش تنیدگی قائم با مقاوم سازی پی با FRP صورت می گیرد .
افزایش مقاومت شمع های موجود
در ساختمان های احداث شده بر روی شمع، شمع های ممکن است نتوانند به صورت مناسبی در برابر بارهای جانبی مقاومت کنند ؛ همچنین شمع ها ممکن است در محل اتصال به سر شمع دچار مشکل شده باشند. نحوه افزایش مقاومت شمع به شرح زیر است
1-کندن زمین تا سطحی که خرابی شمع مشهود باشد .
2-لایه برداری از سطح شمع تا قسمتهای داخلی آن به شکلی که خرابی و خوردگی کاملا از سطح شمع برداشته شود .کلاهکی در زیر آن باید اجرا شود تا از پیوستگی آرماتورهای اضافی با شمع موجود اطمینان حاصل شود .
3-اجرای آرماتورهای دور شمع و بتن ژاکت دور آن که بر اساس نتایج تحلیل سازه ، طراحی شده باشد.
4-پر کردن مجدد شالوده با خاک دانه ای متراکم
5-اجرای کف
مقاوم سازی فونداسیون بنایی
در مواردی که بنا به دلایلی دیوار بنایی با روش بتن پاشی تقویت شده باشد و شالوده نیز نیاز به تقویت داشته باشد مطابق شکل 7 می توان با همین روش می توان به تقویت شالوده پرداخت.
راهکارهای بهسازی خاک زیر فونداسیون
در روش تقویت ژئوتکنیکی سعی بر افزایش باربری زمین زیرپی به کمک بهبود شرایط خاک و یا انتقال نیرو یا اضافه نیروی پی به لایه های تحتانی ، بدون افزایش ابعاد هندسی پی می باشد.
بهسازی خاک به روش تزریق
بهسازی خاک به روش تزریق با مواد افزودنی از قبیل سیمان، آهک و .. انجام می شود. هدف از بهسازی خاک به روش تزریق ، دستیابی به پارامترهای ژئوتکنیکی اصلاح شده از قبیل مقاومت فشاری ، مقاومت برشی و یا نفوذ پذیری است. اختلاط خاک برای محدود کردن و یا ثابت نموندن مواد شیمیایی مضر در خاک نیز کاربرد دارد . معمولا سیمان بصورت دوغاب ( ترکیب با آب ) با خاک مخلوط می شود. هر چند امکان استفاده از سیمان بصورت خشک نیز مقدور است، بر حسب نوع خاک حجم دوغاب بین 20 تا 30 درصد حجم خاک انتخاب می شود. افزودنی ها شامل موارد سیمان، خاکستر آتشفشانی، سرباره کوره، آهک، میشود. سایر مواد شیمیایی ساخت دوغاب طبق مراحل زیر انجام می شود.
- سیستم اختلاط مرکزی ، با میکسرهای دور بالا برای اختلاط
- محل ذخیره موقت دوغاب همراه با همزن های دور پایین
- سیستم پمپاژ
خاک های غیر چسبنده معمولا ساده تر از خاک های چسبنده مخلوط می شوند. به خاکهای نباتی مقادیر قابل ملاحظه ای از مواد افزودنی باید اضافه نمود و قبل از شروع عملیات اجرایی لازم است از عملکرد سیستم اختلاط در آزمایشگاه اطمینان حاصل کرد. با بهسازی خاک به روش تزریق در محل میتوان انواع متفاوت خاک ها را اصلاح نمود . روش بهسازی خاک زیر فونداسیون بسته به میزان انرژی اختلاط و نوع مواد افزودنی متفاوت است.
در خاکهای نرم این روش در مقایسه با سایر روشهای اصلاح خاک از اقتصادی ترین شیوه های بهبود است. در بهسازی خاک زیر فونداسیون با اختلاط دوغاب با خاک ، مصالحی ساخته می شود که با گذشت زمان سخت تر شده و مقاومت آن افزایش می یابد و می تواند بعنوان مصالح مهندسی با خصوصیات ژئوتکنیکی بهتر از خاک محل در طراحیها استفاده شود.
اجرای ریز شمع (micro piles)
ریز شمع ها ، شمع هایی با قطر 100 تا 200 میلیمترهستند که می توانند به صورت عمودی یا مایل در اطراف و جسم شالوده ایجاد شوند . در صورتی که به علت محدودیت های فضایی در نزدیکی فوندسیون موجود نتوان از شمع برای افزایش ظرفیت باربری پی استفاده نمود می توان از ریز شمع ها به جای شمع استفاده کرد . با اجرای ریز شمع ها بدلیل نفوذ دوغاب سیمان در خاک ، خواص مکانیکی خاک بهبود یافته و ظرفیت باربری آن افزایش می یابد . همچنین ریز شمعها در عمقی بیشتر از عمق شالوده نفوذ کرده و بارها را به عمقی بیشتر منتقل می کنند .
روش اجرای ریز شمع مشتمل بر 4 مرحله حفاری ، لوله کوبی ، تزریق و تسلیح به شرح زیر است:
احداث شمع
به منظور افزایش ظرفیت باربری ژئوتکنیکی و سازها ی شمع های موجود ، میتوان با احداث شمع های جدید و اتصال آنها بهسرشمع موجود ، به ظرفیت فشاری ، کششی و خمشی گروه شمع موجود اضافه نمود.
انتقال بار شالوده به لایه های باربر تحتانی به کمک شمع (پی بندی کردن)
در صورتیکه شالوده موجود بر روی خاکی با ظرفیت کم احداث شده باشد ، با استفاده از این روش تقویت فونداسیون بارهای روسازه را به لایه های تحتانی خاک که دارای شرایط مناسب تری می باشند ، منتقل نمود . شمع بهتر است به صورت جفت و با فاصله ای یکسانی از بر دیوار قرار گیرند (شکل 12) . اگر دیوار در مجاورت ملک همسایه باشد ، به ناچار کلاهک شمع ها از یک سمت ادامه می یابند . در این مورد شمع ها ممکن است تحت کشش قرار گیرند. در نتیجه باید برای کشش طراحی شوند.
>> شاید برای شما مفید باشد : لوله بتنی
