نشست فونداسیون یک مشکل جدی است که اغلب در سازهها با آن مواجه میشویم. اگر در زمان مناسب اصلاح نشود، ممکن است کل سازه فرو بریزد. بنابراین، در این مقاله، علل مختلف نشست فونداسیون، انواع نشست فونداسیون مانند نشست یکنواخت، واژگونی و افتراقی و روشهای پیشگیری و اصلاح آن را مورد بحث قرار خواهیم داد.
فونداسیون پایینترین بخش یک سازه عمرانی است. این سازه بار (یا ترکیبی از بارها) سازه را به طور ایمن به زمین منتقل میکند. پایداری فونداسیون یکی از عوامل اصلی در عملکرد سازه است.
یک فونداسیون با طراحی خوب، بار را روی زمین طوری توزیع میکند که از ظرفیت باربری ایمن زمین تجاوز نکند. تحت بار، زمین نشست میکند، حتی اگر به خوبی قادر به تحمل بار باشد. میزان نشست کمتر از حد قابل قبول است.
گاهی اوقات، به دلایل خاص، نشست فونداسیون فراتر از حد تحمل است. بنابراین، این موضوع نگرانکننده است زیرا یکپارچگی و ایمنی سازه در معرض خطر قرار میگیرد.
ما درک اولیهای از نشست فونداسیون داریم. اکنون، دلایل نشست را مورد بحث قرار خواهیم داد. درک دلایل نشست مهم است زیرا اقدامات پیشگیرانه بالقوه از آن تعیین میشوند.
برخی از دلایل بسیار رایج برای نشستهای یکنواخت و ناهمسان فونداسیون در زیر ذکر شده است:
۱. خاک منبسط شونده
پی که بر روی خاکهای منبسط شونده ساخته میشود، اغلب با مشکل نشست مواجه میشود. خاک رس متراکم نمونه خوبی از خاک منبسط شونده است. کانی مونتموریلونیت موجود در خاک سیاه، آب را جذب کرده و متورم میشود.
حجم خاک پس از خشک شدن کاهش مییابد و از این رو پی ساخته شده روی چنین خاکی نشست میکند. علاوه بر این، به دلیل تورم و انقباض، خاک ضعیف شده و حفرههایی ایجاد میکند.
قبل از ساخت پی بر روی خاک رس منبسط شونده، باید زهکشی مناسب انجام شود. این کار به جلوگیری از اشباع خاک و در نتیجه جلوگیری از انبساط خاک کمک میکند.
۲. خاک غیر متراکم
پی ساخته شده بر روی زمین غیر متراکم همیشه تهدیدی برای ایمنی سازه است. پی فقط باید بر روی لایههای سخت و متراکم ساخته شود. خاک سست باید تا ۹۵٪ MDD متراکم شود.
برای اطمینان از تراکم خاک، باید اطمینان حاصل شود که عمق بیش از حد مورد نیاز حفاری نشود. در صورت انجام این کار، خاک پر شده باید با روش مناسب به خوبی متراکم شود.
اگر تراکم خاک پر شده به دلیل محدودیت فضا و غیره امکانپذیر نباشد، بتن مسلح باید تا سطح زیرین پی پر شود.
۳. تغییر در میزان رطوبت خاک
تغییر زیاد رطوبت میتواند منجر به نشست خاک، فرسایش یا شسته شدن آن شود. دلیل تغییر رطوبت میتواند زهکشی نامناسب، نشت لوله، افزایش سطح آب زیرزمینی و غیره باشد.
به دلیل افزایش اشباع خاک، تنش مؤثر کاهش مییابد. از آنجایی که نشست تابعی از تنش مؤثر است، بنابراین نشست رخ میدهد. همچنین، تغییر در میزان رطوبت میتواند باعث انبساط خاک رس شود، همانطور که در نکته شماره ۱ ذکر شد.
۴. تحکیم – فوری، اولیه و ثانویه
خاک تحت بار سازه نشست میکند. تحکیم فوری به محض اعمال بار رخ میدهد. حفرههای هوا از خاک خارج شده و ذرات دوباره چینش میشوند. پس از آن فقط حفرههای پر از آب باقی میمانند.
پس از نشست فوری، تحکیم اولیه شروع میشود. آب از حفرهها خارج میشود. زمان صرف شده برای این فرآیند به شرایط زهکشی خاک بستگی دارد. این زمان ممکن است از ساعتها تا دههها متغیر باشد.
خاک غیر چسبنده نفوذپذیری بالاتری نسبت به خاکهای چسبنده دارد و بنابراین زهکشی بهتری ارائه میدهد. بنابراین، زمان نشست اولیه برای خاکهای غیر چسبنده به طور قابل توجهی کمتر است. تحکیم ثانویه مربوط به ماهیت خزش خاک تحت بار پایدار است.
۵. ظرفیت باربری ایمن پایین خاک
ظرفیت باربری ایمن خاک، ظرفیت باربری خاک در محدوده ایمنی است. برخی از خاکها قادر به تحمل بار سازه نیستند.
از این رو، مقاومت کمتری در برابر نشستها ارائه میدهند. خانههای مسکونی یک و دو طبقه قدیمی عموماً دارای پی منفرد و یا شنازهای با ابعاد کم هستند و ممکن است با مشکلات نشست پی مواجه شوند.
نمونهبرداری از گمانه و دادههای آزمایش خاک، نشاندهنده SBC خاک است. فونداسیون روی خاک ضعیف بر اساس دادههای آزمایش طراحی میشود. برای تخمین دقیقتر نشست، آزمایش بارگذاری صفحهای روی فونداسیون آزمایشی انجام میشود.
۶. درختان و پوشش گیاهی
درختان و پوشش گیاهی مجاور سازه، تهدیدی برای فونداسیون محسوب میشوند. ریشهها تمایل به رشد و برهم زدن خاک زیر فونداسیون دارند. همچنین، ریشهها رطوبت را از خاکهای نزدیک و زیر فونداسیون جذب میکنند.
تمرکز ریشهها در نزدیکی سطح بیشتر است. بنابراین، فونداسیون کمعمق بیشتر از فونداسیون عمیق تحت تأثیر قرار میگیرد.
ما دلایل نشست فونداسیون را بررسی کردیم. اکنون بیایید انواع نشست فونداسیون را درک کنیم. این نشست بر سه نوع است: 1- نشست یکنواخت
2- نشست ناهمسان
3-نشست کج شدگی
نشست یکنواخت مربوط به فرونشست کلی سازه است. در این نوع نشست فونداسیون، تمام فونداسیونهای سازه به طور مساوی نشست میکنند. کل سازه به صورت عمودی به سمت پایین حرکت میکند. از این رو، سازه عمدتاً تحت تأثیر این نوع فونداسیون قرار نمیگیرد.
نشست یکنواخت به دلیل SBC کم خاک، تحکیم خاک، تغییر رطوبت خاک در کل منطقه و غیره رخ میدهد. از ویژگیهای نشست یکنواخت این است که تأثیر بسیار کمی بر یکپارچگی سازه دارد.
با این حال، تأسیسات متصل به لولهکشی، خطوط فاضلاب، مجراها، کابلها و غیره به دلیل تغییر ارتفاع سازه مختل میشوند. این امر منجر به پیچ خوردگی، برش، نشت و غیره میشود و از این رو هزینه تعمیر آن بالاست.
وقتی فونداسیونهای یک سازه حرکت عمودی نابرابر داشته باشند، به آن نشست ناهمسان میگویند. یک یا چند فونداسیون حرکت نسبی بین خود را تجربه میکنند. سازه تمایل دارد در جهت فرو رفتن فونداسیون کج شود.
نشست ناهمسان فونداسیون باعث ایجاد برش اضافی، تنش خمشی و پیچشی در اعضای سازه میشود. این امر منجر به ترک و کج شدن سازه میشود که در نهایت ممکن است باعث خرابی نیز شود.
به دلیل اعوجاج سازه، درها و پنجرهها نیز تحت تأثیر قرار میگیرند. باز و بسته شدن روان درها و پنجرهها تحت تأثیر قرار میگیرد.
به غیر از نشست یکنواخت و ناهمسان، سازه ممکن است به یک طرف نیز کج شود. این کجشدگی ناشی از نشست بعدی فونداسیونها است.
این بدان معناست که فونداسیون در یک انتها سالم میماند، شبکه دوم فونداسیون نشست میکند، شبکه سوم بیشتر از شبکه سوم نشست میکند و به همین ترتیب ادامه مییابد.
نشست کجشدگی عموماً باعث ایجاد ترک در سازه نمیشود. با این حال، در صورت نشست طولانی مدت کجشدگی، سازه ممکن است واژگون شود.
روشهای اصلاح نشست فونداسیون
نشست فونداسیون به دلایل خارجی قابل پیشگیری و کنترل است. همچنین، فونداسیونهای نشست یافته را میتوان اصلاح و از نشست بیشتر جلوگیری کرد.
انتخاب روش اصلاح عمدتاً به سازه، نوع خاک، دلیل نشست و هزینه اجرا بستگی دارد.
1. بازرسی محل و اصلاح دلایل خارجی نشست
محل باید به طور کامل بررسی شود و نکات زیر بررسی شوند:
– زهکشی
– احتمال غرقاب شدن
– درختان و بوتههای بسیار نزدیک به سازه
– نشت در خطوط فاضلاب زیرزمینی، خطوط آب، خطوط تهویه مطبوع و غیره
– لانههای موریانه یا مورچه، سوراخ موش و غیره در نزدیکی فونداسیون
پیسازی روشی برای جلوگیری از نشست بیشتر فونداسیون است. این روش شامل تقویت فونداسیون با انتقال بار به لایههای عمیقتر است.
فونداسیون با پینهایی که در زمین عمیقتر فرو رفتهاند، محکم میشود. پیسازی اغلب همراه با شمعبندی انجام میشود.
تزریق دوغاب فرآیندی است که در آن مایعی به داخل خاک تزریق میشود تا از فرسایش خاک جلوگیری شود، ظرفیت باربری بهبود یابد و نشت آب کاهش یابد. تزریق دوغاب میتواند به دو روش انجام شود – تزریق شیمیایی و تزریق جت.
محدودیتهای قابل قبول نشست فونداسیون بتنی در زیر ذکر شده است:
| Foundation Type | Soil Type | Maximum Limit |
| Isolated | Clayey Soil | 75 mm |
| Isolated | Sand or Hard Clay | 50 mm |
| Raft | Clayey Soil | 100 mm |
| Raft | Sand or Hard Clay | 75 mm |
| Pile | – | 2% of pile diameter |
