هر سازه‌ای برای ساخته شدن، نیازمند پی سازی یا بنای فونداسیون ساختمان است. پی‌سازی زمین را برای ساختمانی که قرار است روی آن احداث شود، آماده می‌کند. این آماده‌سازی شامل ایجاد شرایطی برای افزایش استحکام و پایداری زمین مورد نظر است تا بتواند وزن سنگین ساختمانی را که روی آن بنا می‌شود، تحمل کند. مراحل مختلفی از جمله گودبرداری و پایدارسازی گود انجام می‌شود تا زمین را آماده پی سازی کند. در این مقاله از آذر ایستا بنا، در مورد انواع روش‌های اجرایی پی سازی ساختمان صحبت می‌کنیم.

پی ساختمان چیست؟

پی یا فونداسیون یک سازه، به قسمت زیری یک ساختمان اطلاق می‌شود که واسطه‌ی سازه با خاک زمینی است که ساختمان رویش ساخته می‌شود. به‌طور کلی پی بخشی از سازه زیر ساختمان همراه خاک مجاورش است که وزن ساختمان اعم از تمامی بارهای مرده و زنده وارد شده به آن ناحیه را به قسمتی وسیع‌تر از زمین انتقال می‌دهد. پی سازی کمک می‌کند خاک زیر بنا، سفت و محکم شود و سازه با تمام سنگینی رویش تکان نخورد.

روش‌های اجرایی پی سازی سعی دارند شرایط پی ساختمان را به گونه‌ای تنظیم کنند که بار کلی سازه به درستی به سطح وسیع‌تری از زمین وارد شود. در صورتی که پی نتواند چنین نیازی را فراهم کند، ممکن است زمین و خاک زیر بنا، نتواند بار بیش از اندازه سنگین رویش را تحمل کند. وقتی وزن ساختمان بیش از ظرفیت تحمل خاک یا زمین زیرش باشد، خطر تخریب ساختمان را به دنبال خواهد داشت.

پی سازی نه تنها برای ساختمان‌های کوچک تا بزرگ، بلکه حتی برای انواع سازه‌های دیگر مانند پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. پی بخشی ضروری است که باید در اولین قدم احداث سازه اجرا شود و نمی‌توان از آن صرف نظر کرد. روش‌های اجرایی پی سازی شالوده یا فونداسیون یک بنا را تشکیل می‌دهند.

خاک نواحی مختلف، خصوصیات ساختاری و فیزیکی متفاوتی از خود نشان می‌دهد. ظرفیت تحمل خاک‌های مختلف با هم فرق می‌کند. به‌همین دلیل است که باید با انجام پی‌سازی، اطمینان حاصل کرد که ظرفیت تحمل زمین برای انتقال بار سازه کافی خواهد بود. بنابر نوع خاک زمین محل احداث، ابعاد ساختمان و بار مرده و زنده تخمین زده شده، فونداسیون یا پی‌های متفاوتی برای مقاوم‌سازی آن به‌کار برده می‌شود. در پی سازی، معمولا از عناصر سازه‌ای افزایش دهنده استحکام مانند سنگ، بتن و میلگرد استفاده می‌شود. با کمک این مصالح روش‌های اجرایی پی سازی اجرا می‌شود.

وظیفه یا نقش پی سازی در ساختمان

پی اجرا شده یا فونداسیون بنا، چندین نقش اساسی دارد که باعث می‌شود مرحله‌ای حیاتی و ضروری در ساخت سازه باشد. مهم‌ترین نقش پی ساختمان، توزیع تمام بار ناشی از سازه روی آن، در ناحیه وسیعی از زمین است. با پخش کردن و انتقال وزن سازه در سطح خاک، بار به‌طور متعادل و یکدست توزیع شده و خاک زمین بهتر می‌تواند سنگینی بنا را تحمل کند.

از طرفی، پی ساختمان باید به‌طوری اجرا شود که از نشست زمین زیر ساختمان جلوگیری کند. نشست خاک زیر سازه به ویژه اگر غیرمتعادل بوده و متقارن نباشد، می‌تواند خسارت‌های جدی به بخشی از سازه یا تمام آن وارد کرده و خرابی‌های اساسی به بار می‌آورد.

روش‌های اجرایی پی سازی به دنبال این هستند که خاک زمین زیر ساختمان کاملا سفت، محکم و پایدار شود. این امر باید با حساسیت و دقت کافی انجام شود. درستی فرایند و رعایت تمام نکات ضروری است تا بتواند از تکان خوردن خاک یا حرکات اجزای سازه اجرا شده روی آن، پیشگیری کند.

همچنین پی ساختمان لازمه‌ی وجود ثبات و پایداری در سازه است که اگر به درستی و طبق اصول مهندسی اجرا نشود، در پی امکان تخریب ساختمان، خطرات جانی و مالی را به دنبال خواهد داشت.
پی ساختمان باید مقاومت کافی برای تحمل وزن سازه داشته باشد. در غیر این صورت، برای مقاوم‌سازی خاک زیر ساختمان، از راهکارهایی مثل اختلاط عمیق خاک (DSM)، تزریق پرفشار، بکارگیری شمع یا ریزشمع، ستون شنی ارتعاشی، متراکم کردن داینامیکی و… استفاده می‌شود.

اگر پی ساختمان در ترازی پایین‌تر از زمین‌های مجاور قرار می‌گرفت، لازم است حتما از روش‌های پایدارسازی گود استفاده شود. پایدارسازی گود به سبک‌های گوناگون مثل مهارگذاری یا انکراژ، سپر کوبی، میخ کوبی، مهار متقابل، سازه نگهبان خرپایی و ساخت دیوار برلنی یا دیافراگمی ممکن می‌شود. در پایدارسازی گود توصیه می‌کنیم از خدمات متخصصان آذر ایستا بنا کمک بگیرید.

معرفی انواع روش‌های اجرایی پی سازی

روش‌های متعددی برای اجرای پی یا فونداسیون بنا وجود دارد. انتخاب از بین روش مناسب برای پی سازی، با توجه به نوع خاک زمین مورد نظر، میزان مقاومت آن و مقدار بار تخمین زده شده که از طرف سازه به خاک وارد می‌شود، صورت می‌گیرد. البته باید دقت داشت که شرایط اقلیمی هم تعیین کننده‌ی نوع پی‌سازی هستند. موقعیت جغرافیایی و اوضاع اقتصادی مردم منطقه یا شرایط مالی پروژه هم در این موضوع دخیل هستند. در ادامه روش‌های مختلف پی‌سازی را طبق 2 مدل دسته‌بندی، معرفی می‌کنیم.

انواع پی ساختمان بر حسب نوع مصالح

بر اساس نوع مصالح مورد استفاده، روش‌های اجرایی پی سازی به انواع زیر تقسیم می‌شود.

• پی سنگی: اگر در یک ناحیه سنگ‌های فراوانی وجود داشته باشد و استفاده از آن‌ها هزینه‌های هنگفتی را نیاز نداشته باشد، از سنگ‌های طبیعی در پی‌سازی ساختمان استفاده می‌کنند. سنگ‌های مورد استفاده برای این منظور، می‌بایست سالم و محکم و از سنگ‌های لاشه شکسته باشند.
• پی آجری: پی اجریی مناسب شرایطی است که قصد اجرای سازه کوچک و سبکی را داشته باشید. اگر بار وارده از ساختمان یا سازه کم باشد، پی آجری می‌تواند آن را تحمل کند. در مورد هر دو مدل پی سنگی و آجری، باید ریشه‌ای از دو طرف دیوار در حد 20-15 سانتیمتر رویش قرار بگیرد.
• پی شفته‌ای: یکی از روش‌های اجرایی پی سازی، پی شفته‌ای است. این مدل پی روشی راحت و کاربردی برای زمانی است که باید ساختمان‌های کوچک نهایتا 2-3 طبقه آجری روی زمین ساخته شود. منظور از شفته، ترکیبی حاصل از خاک، شن، آب و گرد آهک است. در مواقعی ممکن است از پاره سنگ هم در این مخلوط خمیری استفاده شود تا ترکیبی مقاوم‌تر بدست بیاید. بطور معمول در ساخت این ترکیب برای پر کردن هر 1 متر مکعب از خاک پی، حدودا 250-200 کیلو آهک استفاده می‌شود.
• پی بتنی: این مدل از روش پی‌سازی، محکم‌ترین و مقاوم‌ترین نوع پی را می‌سازد. بنابراین بهترین و رایج‌ترین مدل پی به‌خصوص برای ساخت و سازهای وسیع و ساختمان‌های سنگین بتنی محسوب می‌شود. در بسیاری از سازه‌های چند طبقه شهری از پی بتنی استفاده شده است. به‌ویژه در نواحی مستعد زلزله، پی‌سازی بتن مسلح تنها و بهترین انتخاب است. امروزه در اکثر مواقع برای ساخت سازه‌های یک طبقه و سبک‌تر هم از این نوع پی به شکل نواری استفاده می‌شود.

انواع روش‌های اجرایی پی سازی بر حسب عمق قرارگیری

پی‌های ساختمانی از لحاظ عمقی که در آن اجرا می‌شوند هم انواع گوناگونی دارند. بعضی از آن‌ها کم‌عمق و سطحی هستند، در حالی که برخی دیگر عمیق هستند. این دسته‌بندی به عمقی از خاک بستگی دارد که برای اجرای پی سازه، حفر می‌شود و مصالح مورد نظر تا آن عمق از خاک قرار می‌گیرند تا زمین را مقاوم کنند.

در یک استاندارد کلی اگر عرض پی مورد نظر از عمقش زیادتر باشد، پی سطحی نامیده می‌شود. در صورتی که عرض پی کمتر از عمقش باشد، یک پی عمیق خواهد بود. از این نظر، پی‌های ساختمانی و روش‌های اجرایی پی سازی را به 4 دسته‌ی زیر تقسیم می‌کنند:

1. پی سطحی یا کم عمق (D/B < 3)
2. پی نیمه عمیق (3 < D/B < 10)
3. پی عمیق (D/B > 10)
4. پی ویژه یا اسپشیال

در این دسته‌بندی، D بیانگر مقدار عمق شالوده و B نشان دهنده عرض آن است. نسبت این دو پارامتر (عمق به عرض)، اگر کمتر از سه باشد، پی ساختمانی کم عمق و سطحی خواهد بود. اما در صورتی که بیشتر از این مقدار باشد، پی مورد نظر نیمه عمیق یا عمیق است.

پی سطحی، وزن ساختمان را به لایه‌های کم عمق خاک وارد می‌کند و به‌همین دلیل هم بیشتر برای سازه‌های کم وزن‌تر یا شرایطی که خود خاک در حد مناسبی مقاوم است، کاربردی خواهد بود. این پی‌ها می‌توانند به چند نوع منفرد، مرکب، کلاف‌دار، نواری، شبکه‌ای یا گسترده اجرا شوند.

پی‌های نیمه عمیق که با نام چاهی هم شناخته می‌شوند، نسبت حاصل از عمق به پهنای پی، عددی بین 3 تا 10 خواهد بود. معمولا برای روش‌های اجرایی پی سازی نیمه عمیق، حفره‌هایی چاه مانند تا عمق 10 متری خاک ایجاد می‌شود. بخشی از آن با مصالح پرشده و سپس پی رویش تعبیه می‌شود.

در مورد پی عمیق یا شمعی، اگر عرض پی کمتر از 1.6 ارتفاعش و عمقش هم بالای 3 متر باشد، پی عمیق خواهد بود. منظور از شمع، اعضای مشابه ستون است که از بتن، فولاد و چوب (یا ترکیبی از این‌ها) ساخته شده و بار را به لایه‌های عمقی خاک منتقل می‌کنند.

پی ویژه، هر مدل دیگر از پی‌سازی است که در دسته‌بندی‌های گفته شده قرار نگیرد؛ مانند پی صندوقچه‌ای، مهارها، استفاده از ستون‌های شنی و سنگی یا مدل‌های دیگر از روش‌های اجرایی پی سازی.