انواع مختلف پی شمعی در ساخت و ساز کدامند؟

انواع پی به دو دسته پی سطحی یا پی عمیق طبقه‌ بندی می‌شوند. از پی سطحی معمولاً در جایی استفاده می‌شود که بار وارد شده توسط سازه نسبت به ظرفیت باربری خاک سطحی کم باشد. پی عمیق در جایی لازم است که ظرفیت باربری خاک سطحی برای پشتیبانی از بار وارد شده کافی نیست و بدین ترتیب بار به لایه ‌های عمیق ‌تر منتقل می‌شود که ظرفیت باربری بیشتری دارند.

کاربرد پی شمعی

پی‌ های شمعییا همان  شمع کوبی  عمدتاً برای انتقال بار از رو بنا، از طریق لایه‌ های ضعیف ، و تراکم پذیر یا آب به خاک یا سنگ مستحکم‌ تر، فشرده‌ تر، با تراکم پذیری کمتر و سفت ‌تر در عمق استفاده می‌شوند، که موجب به افزایش اندازه کارآمد پی و مقاومت در برابر بارهای افقی می‌شود. پی ‌های شمعی معمولاً برای سازه‌های بزرگ و موقعیت ‌هایی بکار برده می‌شوند که خاک برای جلوگیری از نشست بیش از حد، مناسب نیست.

نظر به اینکه پی‌ های شمعی بار زیادی را متحمل می‌شوند، باید بسیار دقیق طراحی شوند. یک مهندس ماهر به بررسی خاکی می ‌پردازد که پی ‌ها در آن قرار دارند تا مطمئن شود که خاک بیشتر ازظرفیت باربری خود بارگذاری اضافی نشده باشد. هر شمع دارای حوزه تأثیر بر خاک پیرامون خود است. این امر با  طبقه بندی خاک در خاکبرداری  بررسی می شود .باید دقت کرد که شمع‌ ها در فاصله کافی از هم قرار داشته باشند بطوری که بار بطور یکنواخت بر کل حباب خاکی توزیع شود که شمع‌ها را در بر دارد، و تنها به چند ناحیه متمرکز نشود. در ادامه موقعیت‌ هایی ذکر می‌شوند که در آن‌ها استفاده از سیستم پی شمعی مقدور است:

• هنگا میکه سطح آب زیرزمینی بالا است.

• بارهای سنگین و غیر یکنواخت از سمت روبنا وارد می‌شوند.

• انواع دیگر پی، پرهزینه تر یا غیر ممکن هستند.

• هنگا میکه خاک در عمق کم، تراکم پذیر است.

• هنگامیکه، به دلیل موقعیت پی شمعی در کنار بستر رود یا ساحل دریا، احتمال فرسایش وجود دارد.

• هنگامیکه در نزدیکی سازه کانال یا سیستم‌ های زهکشی عمیق وجود دارد.

• هنگامیکه  خاکبرداری   تا عمق مطلوب، به دلیل شرایط ضعیف خاک ، امکان پذیر نیست.

• هنگامیکه به دلیل ورودی سنگین تراوش، خشک نگه ‌داشتن گودال‌های سازه بوسیله تلمبه زنی یا معیارهای دیگر امکان‌پذیر نیست.

دسته بندی پی شمعی

هدف پی شمعی و  نحوه اجرا شمع کوبی  انتقال و توزیع بار از طریق مصالح یا لایه‌ای با ظرفیت ناکافی باربری، لغزشی، یا بالا برندگی به لایه‌ای مستحکم‌ تر است که می‌تواند بار را بدون جابه‌جایی مخرب پشتیبانی کند. طیف وسیعی از انواع شمع ها برای کاربرد با انواع مختلف خاک و الزامات ساختاری در دسترس هستند. شمع‌ها ممکن است بواسطه عملکرد اصلی طراحی خود ( نوک تیز، اصطکاکی یا مرکب) یا بواسطه روش ساخت خود ( جا‌به‌جایی (کوبیده) یا جایگزینی (درجا)) دسته‌ بندی می‌شوند.

شمع‌های نوک تیز:

در شمع ‌های نوک تیز، انتهای پایینی شمع بر روی لایه‌ای از خاک یا سنگ خصوصاً مستحکم قرار می‌گیرد. بار ساختمان از طریق شمع به لایه مستحکم منتقل می‌شود. به عبارتی، شمع مانند ستون عمل می‌کند. اصل کلیدی این است که انتهای پایانی بر روی سطحی قرار دارد که محل تقاطع لایه ضعیف و مستحکم است. بدین ترتیب بار از لایه ضعیف عبور می‌کند و به طور ایمن به لایه مستحکم منتقل می‌شود.

شمع‌ های اصطکاکی:

شمع‌ های اصطکاکی بر پایه اصل متفاوتی عمل می‌کنند. شمع، بار ساختمان را در سر تا سر ارتفاع خود، بوسیله اصطکاک به خاک منتقل می‌کند. به عبارتی دیگر، کل سطح شمع، که به شکل استوانه‌ای است، موجب به انتقال نیروها به خاک می‌شود. برای تجسم نحوه عملکرد پیل اصطکاکی ، تصور کنید که میله فلزی جامدی به قطر 4 میلی‌ متر را به داخل تشتی از بستنی یخ زده هل می‌دهید. وقتی که میله را به داخل هل می‌دهید، به قدر کافی برای تحمل مقداری نیرو مستحکم است. هر چه قدر عمق جاسازی میله در داخل بستی بیشتر باشد، بار بیشتری را تحمل می‌کند. این مثال شبیه به نحوه عملکر شمع اصطکاکی است. در شمع اصطکاکی، مقدار باری که شمع می‌تواند تحمل کند مستقیماً متناسب با طول آن است.

پی‌های شمعی، پی‌های عمیق هستند. آن‌ها بوسیله المان‌های بلند، باریک، و ستونی شکل می‌گیرند که معمولاً از جنس فولاد، بتن مسلح، یا گاهی اوقات چوب هستند. پی زمانی «شمعی» تعریف می‌شود که عمق آن بیشتر از سه برابر عرض آن باشد. پیل اساساً استوانه‌ای بلند از جنس ماده مستحکم است که درون زمین قرار داده می‌شود تا به عنوان تکیه‌گاهی پایدار برای سازه‌هایی عمل کند که بر بالای آن ساخته شده‌اند.

دسته‌ بندی پی شمعی مبتنی بر تأثیر خاک:

شمع‌های کوبیده:

شمع‌های کوبیده، که به عنوان شمع‌های جابه‌جایی نیز شناخته می‌شوند، شکل متداولی از پی ساختمان است که تکیه ‌گاهی برای سازه‌ها ایجاد می‌کند، و بار آن‌ها را به لایه‌ هایی از خاک یا سنگ انتقال می‌دهد که ظرفیت باربری کافی و ویژگی‌های نشست مطلوبی دارند. شمع‌های کوبیده، عموماً برای پشتیبانی ساختمان‌ها، مخازن، برج‌ها، دیوارها، و پل‌ها استفاده می‌شوند و مقرون به صرفه‌ ترین پی عمیق هستند. از شمع‌های کوبیده همچنین در خاکریزها، دیوارهای حائل، فرازبندها، سازه‌های مهاری، و سدهای موقت استفاده می‌شود.

شمع‌ های درجا:

شمع های درجا، که به عنوان شمع‌ های جایگزینی نیز شناخته می‌شوند، شکل متداولی از پی ساختمان است که تکیه ‌گاهی برای سازه‌ها ایجاد می‌کند، و بار آن‌ها را به لایه‌هایی از خاک یا سنگ منتقل می‌کند که ظرفیت باربری کافی و ویژگی‌های نشست مطلوبی دارند. شمعهای درجا، شمع هایی هستند که برداشتن نخاله چاه‌هایی را برای شمع بتن مسلح شکل می دهد که در جا ریخته می‌شود. شمع جایگزین نخاله می‌شود، از این رو شمع‌های «جایگزینی» که در مقابل شمع‌های جابه‌جایی قرار دارند درجایی استفاده می‌شوند که خاک با کوبیدن یا پیچاندن شمع کنار زده می‌شود. شمع‌های درجا عمدتاً در خاک ‌های زیرین چسبنده برای تشکیل شمع‌های اصطکاکی و همچنین زمانی استفاده می‌شوند که شکل‌ دهی پی‌های شمعی به ساختمان‌های موجود نزدیک باشد. شمعهای درجا در مناطق شهری متداول ‌تر هستند چرا که حداقل لرزش را دارند، و درجاییکه فاصله آزاد محدود است، ریسک آماس وجود ندارند، و درصورت نیاز به تغییر طول شمع‌ها استفاده می‌شوند.

شمع مارپیچ:

پی‌های شمعی مارپیچ نوعی از پی شمعی هستند که در آن صفحه‌ای مارپیچ نزدیک به پای شمع وجود دارد، بدین ترتیب شمع‌ها به داخل زمین پیچ می‌خورند. فرآیند و مفهوم شمع مارپیج به پیچ خوردن در چوب شبیه است. شمع مارپیچ بسته به کاربرد و شرایط زمین ممکن است بیش از یک صفحه مارپیچ ( که مارپیچ نیز نامیده می‌شود) داشته باشد. معمولاً، صفحات بیشتر مارپیچ برای زمانی مشخص شده‌اند که بار بیشتری لازم باشد یا با زمین نرم‌تری مواجه باشیم.

دسته بندی مبتنی بر ماده ساخت شمع‌ها

شمع های چوبی:

شمع‌های چوبی قدیمی ‌ترین نوع از تمام شمع ‌هایی هستند که در حال حاضر استفاده می‌شوند. شمع‌های چوبی معمولاً شمع‌های جابه‌جایی پیش ‌ساخته هستند که به روش کوبشی، یا به طور غیرمتداول ‌تری، به روش ارتعاشی کار گذاشته می‌شوند. همگرایی طبیعی محورهای شمع این امکان را فراهم می‌سازد تا ظرفیت باربری نسبتاً بالایی برای شمع بدست آوریم. درصورتی که شمع‌های چوبی به درستی بکار برده شوند، یک پی بسیار اقتصادی، کارآمد و ایمن برای سازه‌های هم موقت و هم دائمی خواهد بود. این موضوع با بررسی ساختمان‌های تاریخی مبتنی بر شمع‌های چوبی که به مدت هزاران سال دایر و برقرار هستند، موجه و معقول به نظر می‌رسد. شمع‌های چوبی که برای سازه‌های دائمی بکاربرده می‌شوند با فشار اشباع شده‌اند.

شمع‌های فولادی:

شمع‌های فولادی کوبیده با استفاده از چکش‌ های ضربه ‌ای یا ارتعاشی در عمق یا مقاومت مورد نظر کار گذاشته می‌شوند. شما می‌توانید مجموعه کاملی از شمع ‌های کوبیده، از شمع‌ های لوله‌ای با قطر کم تا صندوقه های فولادی با قطر زیاد را برای پشتیبانی از پروژه خود استفاده کنید. شمع‌های کوبیده ظرفیت ژئوتکنیکی را به طور کارآمد با جابه‌جایی خاک پیرامون محور شمع و فشرده سازی خاک‌ در پای شمع در طی نصب بدست می‌آورند. لوله‌ های شمع می‌توانند با انتهای بسته یا باز کوبیده شوند. انرژی لازم برای کوبیدن شمع ها با بسامد بالای چکش‌های نوسانی یا ضربه‌ای فراهم می‌شود.

شمع‌های بتونی:

شمع‌ های بتونی المان‌ های رایج پی سازه‌ای هستند که برای پشتیبانی از سازه‌های دریایی همچون پل‌ها، سکوهای نفتی، و فرودگاه‌های شناور استفاده می‌شوند. کاربرد سازه‌های دریایی همچنان تکنیکی نسبتاً جدید است و هنوز به پژوهش‌های بیشتری در این حوزه نیاز است. بارگذاری سازه دریایی متشکل از دو بخش است: بارهای سازه‌ای افقی و بارهای موج جانبی. برهم‌ کنش این دو بخش بارگذاری تأثیر قابل توجهی بر واکنش شمع و نحوه توزیع تنش در شمع دارد. علاوه بر این، شمع هنگام مواجه با بار سازه‌ای کوچک واکنش متفاوتی نسبت به بار سازه‌ای بزرگ نشان می‌دهد.

روش جای‌گذاری شمع

شمع‌ها با استفاده از تعداد مختلفی از روش‌ها جای‌گذاری می‌شوند، که هریک از آن‌ها با توجه به نیاز انتخاب می‌شوند. عوامل متعددی که نوع شمع مورد نیاز شما و روشی که شمع جای گذاری می شود را تحت تأثیر قرار می‌دهد ممکن است شامل این موارد باشد:

• عمق حفاری شما

• ماده سازنده شمع‌های شما

• زاویهای که شمع‌های شما در آن کوبیده شده‌اند

• مسائل محیطی که ممکن است ساکنان بومی، پوشش گیاهی یا جانوری را تحت تأثیر قرار دهد.

زمانیکه نیازهای شما ارزیابی شدند، شما بهتر می‌توانید تصمیم بگیرید که ازکدام یک از روش‌های رایج جای ‌گذاری شمع برای پروژه خود استفاده می‌کنید: جابه‌جایی یا جایگزینی. اجرای شمع ‌کوبی جا به ‌جایی به روش کوبیدن شمع‌ها به داخل زمین بدون هیچ گونه برداشتن اولیه خاک یا مصالح دیگر گفته می‌شود. اجرای شمع‌ کوبی جایگزینی به روشی گفته می‌شود که در آن ابتدا یه چاه حفر می‌شود، و سپس شمع درون آن ماهرانه هدایت می‌شود. تصمیم ‌گیری در خصوص نوع ابزار برای آزمایش بار شمع باید بخش اساسی طراحی باشد. طراح باید ابزاری را انتخاب کند که دارای دقت کافی برای اندازه ‌گیری داده‌های لازم باشد. از ابزارهای دائمی برای گردآوری داده‌های مربوط به وضعیت تنش و رفتار شمع تحت شرایط بارگیری استفاده می‌شود. اطلاعات مفیدی از ابزار دائمی نه تنها در خصوص رفتار یک پی شمعی خاص، بلکه در خصوص تحلیل و طراحی کلی فرضیات نیز بدست می‌آید.

معیار و روش‌های انتخاب بهترین نوع از پی شمعی

هماهنگی سازه‌ای و ژئوتکنیکی. تلاشی کاملاً هماهنگ از جانب مهندسان ژئوتکنیک و سازه‌ای و زمین ‌شناسان باید صورت گیرد تا این اطمینان حاصل شود که نتیجه تحلیل پی شمعی به‌ درستی در طراحی کلی پی ادغام می‌شود. این هماهنگی در برنامه ‌ریزی‌ها و مشخصات، جلسات برای پیش‌ ساخت، و ساخت و ساز ادامه پیدا می‌کند. ملاحظات شکست- شکست سازه یا پی به دو دسته فروپاشی حقیقی یا شکست عملکردی طبقه‌ بندی می‌شود. شکست عملکردی می‌تواند به دلیل انحراف بیش از حد، حرکات دیفرانسیلی غیرقابل ‌قبول، ارتعاش بیش از حد، و فرسودگی زود رس به دلیل عوامل محیطی رخ دهد. برای سازه‌های بحرانی، شکست در انجام الزامات عملکردی ممکن است به اندازه فروپاشی واقعی سازه‌‌ای کوچکتر جدی باشد. از این رو، طراحان باید نه تنها نسبت به میزان ایمنی در برابر فروپاشی بلکه در خصوص اثرات نشست و  مراحل پی ریزی درساختمان   ارتعاش بر کارایی عملکرد نیز آگاه باشند.

ملاحظات ایمنی- ضریب ایمنی، ظرفیت ذخیره‌ پی یا سازه را در برابر فروپاشی برای مجموعه معینی از بار و شرایط طراحی ارائه می‌دهد. پارامترهای طراحی و بارهای نامعلوم، نسبت به زمانی که پارامترهای طراحی شناخته شده هستند، به ضرائب ایمنی بیشتری نیاز دارند. برای اغلب سازه‌های هیدرولیکی، طراحان باید اطمینان بالایی از خاک، پارامترهای شمع و تحلیل داشته باشند. از این رو، به جای نیاز به ضریب ایمنی بالا، عدم اطمینان در پارامترهای تحلیل و طراحی باید به حداقل رسد. برای سازه‌هایی که از اهمیت کمتری برخودار هستند،درصورتی که کاهش عدم اطمینان در تحلیل و طراحی با انجام مطالعات، و آزمایشات بیشتر اقتصادی نباشد، استفاده از ضریب ایمنی بالاتر مجاز است.

ملاحظات ساختار خاک- اهمیت عملکردی و ملاحظات اقتصادی سازه نوع و میزان بررسی پی و برنامه آزمایش، برنامه آزمایش شمع، تحلیل نشست و تراوش، و مدل‌های تحلیلی برای شمع و سازه را تعیین می‌کند. برای سازه‌های بحرانی برنامه آزمایش پی باید به طور واضح پارامترهای ضروری برای طراحی پی شمعی، همچون انواع و مشخصات خاک، ومقاومت خاک، را تعیین کند.

شرکت خاکبرداری اصفهان آماده هر گونه همکاری در تمامی پروژه هایی مانند هزینه خاکبرداری در اصفهان ، تخریب ساختمان در اصفهان  با ، خاکبرداری در اصفهان می باشد صورت درخواست همکاری با ما تماس بگیرید.