مصالح مختلفی در فونداسیون‌های شمعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارتند از سیمان، فولاد، چوب و پلاستیک. این اعضاء المان‌هایی لاغر و باریک هستند که بر روی زمین نصب شده، تا بارهای سازه‌ای را به بستر سنگی که در اعماق قابل توجهی در زیر پایه سازه قرار دارند منتقل کنند. در این مقاله به طور مختصر به مصالحی مانند بتن، فولاد و تیرچه صنعتی و دیگر مواد مورد استفاده در ساخت فونداسیون‌های شمعی، مزایا و معایب آنها می‌پردازیم.
انواع مصالح مورد استفاده در فونداسیون‌های شمعی
مصالحی که به طور عمده برای ساخت فونداسیون‌های شمعی مورد استفاده قرار می‌گیرند به شرح زیر هستند:
بتن
شمع‌های بتنی به دو دسته پیش ساخته و شمع‌های بتنی ریخته شده در محل تقسیم می‌شوند: الف. بتن پیش ساخته
شمع‌های بتنی پیش ساخته با بتن کنترل شده با کیفیت بالا ساخته و تقویت می‌شوند. آنها در اشکال مختلف مانند مربع، مثلث، دایره یا هشت ضلعی موجود هستند. ارتفاع استاندارد آنها 1 متر است به طوری که به راحتی بتوان آنها را به هم متصل کرد و طول آنها نیز با توجه به ظرفیت بار طراحی محاسبه می‌شود. برای تقویت شمع‌ها در برابر فشارهای ناشی از تنش و بار زنده، باید از مسلح کننده‌ها در ساخت شمع استفاده کرد.
مزایای استفاده از شمع‌های بتنی پیش ساخته
- در زمین فشرده پایدار هستند، به عنوان مثال، خاک رس نرم، سیلت و همچنین بر روی زغال سنگ نارس می‌توان آنها را قبل از نصب بررسی کرد.
- به راحتی می‌توان آنها را به یکدیگر با هزینه‌ای نسبتا ارزان متصل کرد.
- می‌توان آنها در دهانه‌های طولانی مورد استفاده قرار داد.
- می‌توان با آنها تراکم نسبی یک بستر دانه‌ای را افزایش داد.
معایب شمع‌های بتنی پیش ساخته
- جابجایی، سنگینی و ایجاد اختلال در مراحل بهره برداری.
- ممکن است در حین استفاده دچار آسیب شوند. احتمالا باید از شمع‌های جایگزین استفاده کنید.
- در قطرهای بسیار بزرگ یا در شرایط فضای محدود نمی‌توان از آنها استفاده کرد.
ب. بتن ریخته شده در محل
شمع‌های بتنی ریخته شده در محل به دلیل تنوع بسیار زیادی که دارند گزینه رایج برای استفاده در ساخت فونداسیون‌های شمعی هستند و بیشترین استفاده را در ساخت فونداسیون‌ها دارند. شمع‌های بتنی نصب شده و حفاری شده دو نوع رایج از فونداسیون‌های شمعی بتنی ریخته شده در محل هستند. شمع‌های بتنی ریخته شده در محل به موارد زیر تقسیم بندی می‌شوند:
- شمع سیمپلکس (Simplex)
- شمع فرانکی (Frankie)
- شمع ویبرو (Vibro)
- شمع محکم (Strong)
- شمع زیر حلقه‌ای (Under rimed)
- شمع استراوس (Strauss)
- شمع کیمبرسول (Kimbersol)
- شمع ولفشالزر (Welfchaulzer)
- شمع ریموند (Raymond)
مزایای شمع‌های بتنی ریخته شده در محل
- قبل از ریخته شدن در محل می‌توان به راحتی آنها را برش داد یا با طول دلخواه از آنها استفاده کرد.
- نسبتا ارزان هستند.
- شمع‌ها را می‌توان قبل از خاکبرداری در محل ریخت.
- طول شمع‌ها به آسانی قابل تنظیم هستند.
- یک پایه بزرگ ایجاد شده در زیر آن می‌تواند چگالی نسبی پوسته دانه‌ای را افزایش داده و منجر به افزایش ظرفیت باربری نهایی آنها شود.
- مسلح کننده‌ها تحت تاثیر بارها و تنش‌های اعمال شده تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد.
معایب شمع‌های بتنی ریخته شده در محل
- سنگین بودن بستر زمین مجاور، که می‌تواند منجر به تحکیم مجدد و توسعه نیروهای منفی اصطکاک پوسته زمین بر روی شمع‌ها شود.
- آسیب کششی به شمع‌های غیر مسلح و یا شمع‌های متشکل از بتن سبز که در آنها نیروهای پایه برای مقاومت در برابر حرکات رو به بالا کافی هستند.
- آسیب به شمع‌هایی که از بتن سبز یا باریک ساخته شده‌اند که به دلیل وجود نیروهای جانبی در خاک است. در صورت برداشتن لوله، جریان آرتزین می‌تواند از شفت شمع‌ها بالا رود.
- بخش فولادی سبک یا پوسته‌های بتنی پیش ریخته شده ممکن است در اثر بارگذاری بارهای زنده آسیب دیده یا تخریب شود.
- در جاهایی که فضا محدود است، نمی‌توان از آنها استفاده کرد.
- نصب آنها وقت گیر است و بلافاصله پس از نصب قابل استفاده نیستند.
چنانچه تا به این جا این مقاله توانسته راهنمایی‌های مناسبی را برای شما داشته باشد، می‌توانید مقاله دیگر ما را نیز که در مورد انواع میلگردها و سایر عوامل پشتیبان می‌باشد را دنبال کنید.
فولاد
شمع‌های فولادی از فولاد با کیفیت بالا ساخته شده و سطح مقطع آنها به شکل H، X یا لوله‌های ضخیم است. آنها برای استفاده در بارگذاری‌های طولانی در دهانه‌های طولانی مناسب هستند. سطح مقطع نسبتا كوچک آنها همراه با استحكام بالا باعث شده است كه نفوذ آنها در خاک محكم آسان‌تر شود.
آنها را می‌توان به راحتی با جوش به یکدیگر متصل کرده یا از هم جدا کرد. اگر شمع به داخل خاک با مقدار pH پایین هدایت شود، خطر خوردگی در آنها وجود دارد. اگرچه برای جلوگیری از خوردگی می‌توان از پوشش زغال سنگ یا محافظت کاتدی در کارهای دائمی استفاده کرد.
مزایای شمع‌های فولادی
- شمع‌ها به راحتی قابل کنترل هستند و به راحتی می‌توان آنها را در طول دلخواه برش داد.
- می‌توان آنها را به راحتی وارد لایه‌های متراکم کرد. جابجایی جانبی خاک هنگام نصب آنها بسیار کم است و سطح مقطع‌های فولادی H یا I شکل را می‌توان به راحتی به یکدیگر متصل یا پیچ کرد.
- به راحتی می‌توان آنها را در دهانه‌های بسیار طولانی مستحکم سازی و نصب کرد.
- می‌توانند بارهای سنگین را به راحتی تحمل کنند.
معایب شمع‌های فولادی
- شمع‌ها دچار خوردگی می‌شوند
- در هنگام نصب، نسبتا به راحتی خم می‌شوند.
- نسبتا گران هستند.
چوب
شمع‌های چوبی اغلب در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفتند. امروزه به دلیل کمبود منابع چوبی، استفاده از این مصالح در پایه شمع‌ها به طرز چشمگیری کاهش یافته است. چوب ماده‌ای مناسب برای دهانه‌های طولانی و زیر خاکریزها است. چوب باید در وضعیت مطلوبی قرار داشته باشد و نباید مورد حمله حشرات قرار گیرد.
برای شمع‌های چوبی با طول کمتر از 14 متر، قطر نوک باید بیشتر از 150 میلی متر باشد. اگر طول از 18 متر بیشتر باشد نوک با قطر 125 میلی متر قابل قبول است. ضروری است که چوب در جهت صحیح رانده شود و نباید وارد زمین‌های محکم و فشرده شود، زیرا این کار به راحتی می‌تواند به شمع آسیب برساند.
نگه داشتن چوب در بالای سطح آب زیرزمینی، از چوب در برابر پوسیدگی و قرار گرفتن در معرض خطر محافظت می‌کند. برای محافظت و تقویت نوک شمع، نوک شمع‌های چوبی را باید محافظت کرد.
مزایای شمع‌های چوبی
- شمع‌ها به راحتی قابل کنترل هستند
- در نقاطی که چوب فراوان است گزینه‌ای نسبتا ارزان هستند.
- قطعات را می‌توان به راحتی بهم متصل کرد و طول اضافی به راحتی قابل برش و حذف است.
معایب شمع‌های چوبی
- آن بخش از شمع‌ها که در بالای سطح آب زیرزمینی قرار دارد به راحتی می‌تواند پوسیده شود و ظرفیت باربری آن کاهش یابد.
- به راحتی در هنگام نصب در بسترهای سنگی می‌تواند آسیب ببیند.
- شمع‌ها به سختی قابل اتصال هستند و توسط آبزیان در آب نمکدار ممکن است مورد حمله قرار بگیرند.
پلاستیک
شمع‌های پلاستیکی از انواع مختلفی از مواد کامپوزیت ساخته می‌شوند که شامل کامپوزیت‌های پلیمری، PVC و مواد بازیافتی است. این شمع‌ها در برنامه‌های خاص مانند محیط‌های دریایی و در مناطق خاکی در معرض تغییرات فصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.