پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
تقویت فونداسیون
بهسازی
بهسازی در در صنعت ساختمان به مفهوم احیاء یا افزودن قابلیت بهره‌‌برداری ساختمان و افزایش طول عمر مفید آن است. بهسازی به مجموعه عملیاتی گفته میشود که قابلیت انجام وظایفی را در ساختمان ایجاد می‌کنند که در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آنها نیست.
گستره بهسازی
گستره بهسازی، حجم و دامنه عملیات، یعنی میزان دخالت در وضع موجود ساختمان است. بسته به نوع و میزان نارسائی، که بهسازی به منظور جبران آن صورت می‌گیرد، متغیر بوده و ممکن است از ساده‌ترین و کمترین دخالت، به سمت پیچیده‌ترین و بیشترین دخالت به شرح زیر رده بندی شود.
ترمیم
به منظور رفع نارسائی‌های کوچک غیر سازهای که به طور عمده به ظاهر کار مربوط میشود و به تأمین پایائی ساختمان کمک می‌کند.
تعمیر
به منظور رفع نارسائی سازهای انجام میشود.
بازسازی
به منظور تخریب و ساختن مجدد قسمت‌های آسیب دیده با همان مشخصات سابق است.
جایگزینی
به منظور جدا کردن و برداشتن قطعه آسیب دیده و قرار دادن قطعه‌ای سالم و مشابه به جای آن است. فونداسیون قسمتی از سازه است که وظیفه آن ایستایی سازه و انتقال بارهای وارده بر ساختمان به خاک زیر آن است. از این رو نقش فونداسیون در ایمنی ساختمان بسیار حائز اهمیت است. به طورکلی فنداسیون‌ها با توجه به نوع خاک، میزان و نوع بارهای وارده به سازه، به دو دسته تقسیم می‌شوند.
- پی‌های سطحی
- پی‌های عمیق
موارد آسیب پذیری فونداسیون
- وجود نیروی کششی بلند کننده
- عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی مقطع پی
- تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمینی به بتن پی
- عدم کفایت مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر پی
- وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت سازهای در شمع‌ها
- وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری در زیر پی
- وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازهای در شمع‌ها
- وجود نشست‌های زیاد و غیر قابل قبول در پی
- وجود پتانسیل روانگرایی و تورم در خاک زیر پی
- عدم پایداری سازه پی مخصوصاً برای ساختمان‌هایی که بر روی زمین‌های شیبدار احداث شده‌اند.
مشکلات تقویت فونداسیون
علاوه بر هزینه بالای بهسازی پی‌ها، این کار در زمان بهره برداری از ساختمان، بسیار مشکل است. در هنگام مقاوم سازی فونداسیون‌ها، با مشکلات زیر روبرو می‌شوند.
- لزوم تخلیه تمامی و یا قسمتی از فضاهای طبقه همکف یا زیرزمین
- تخریب دال کف زمین در داخل ساختمان و سنگ فرش های بیرونی
- فضای بسیار محدود در طول عملیات مقاوم سازی به علت وجود پایه‌ها و تکیه گاه‌های موقتی
- ارتفاع محدود برای تجهیز ساختمان
- صدا و لرز‌ش‌های ساختمان
انواع راهکارهای رفع عیوب فونداسیون
برای رفع موارد عیوب پی‌ها می‌توان از راهکارهای مختلفی به صورت مجزا یا در ترکیب با یکدیگر استفاده نمود. به طورکلی تعمیر و تقویت فونداسیون را می‌توان به کمک یکی از روش‌های زیر انجام داد.
- تقویت سازه‌ی پی‌های موجود (بهسازی سازهای)
- تقویت سازه‌ی خاک (بهسازی ژئوتکنیکی)
- کاهش بار وارد بر فونداسیون از طریق سبک کردن ساختمان
بهسازی سازهای شامل موارد زیر است
- افزایش ابعاد پی
- افزودن شناژ به پی موجود
- تقویت خمشی و برشی پی با کابل‌های پیش تنیده
- افزایش مقاومت شمع‌های موجود
بهسازی ژئوتکنیکی با استفاده از آیتم‌های زیر قابل اجراست
- تزریق مواد تثبیت کننده خاک
- ریزشمع‌ها
- احداث شمع
راهکارهای بهسازی سازهای
افزایش ابعاد فنداسیون
با افزایش ابعاد پی، می‌توان سطح تماس بر پی را، افزایش داد و از تنش‌های اعمالی بر پی کاست. که این اقدام منجر به افزایش ظرفیت باربری پی میشود. همچنین با افزایش ابعاد و به دنبال آن کاهش تنش موجود در پی، نشست‌های پی، خاک نیز کاهش می‌یابد. بدلیل بتن ریزی نا‌مرغوب و اضافه کردن آب زیاد به تراک میکسر به هنگام بتن ریزی و عدم کنترل آن موجب شد تا مقاومت بتن کاهش شدیدی پیدا کرده و در نتیجه فونداسیون این پروژه دچار اشکال شود. با توجه به نتایج آزمایشات بعمل آمده که مبنی بر مقاومت پایین بتن است، نسبت به مقاوم سازی اقدام شد. در این روش با افزایش ظرفیت باربری سطح پی با تعریض نمودن نوارهای طولی اقدام شد. مهمترین مسئله تامین مقاومت برشی ما بین لایه‌های بتن قدیم و جدید می‌بود، که با کاشت میلگرد و ایجاد برشگیرهایی تامین شد.
در شرایط تقویت فونداسیون و ستون، برای افزایش مقاومت شالوده موجود باید ابعاد قسمت زیرین شالوده را افزایش داد. در این روش فشار خاک اضافه شده باید به صورت یکنواخت به شالوده اعمال شود. کمربند محیطی شالوده باید بار قسمت‌های فولانی سازه رابه خاک زیر آن منتقل نماید. در این حالت باید به دنبال پیوستگی کامل بین روکش بتنی و بتن شالوده باشیم که این امر با تمیز و زخمی 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 مقاوم سازی نشده باشد، بار اعمالی به قسمت‌های تقویت شده باید مستمیماً به شالوده موجود منتقل شود. این امر با استفاده از پاشنه یکپارچه‌ای که در محیط و زیر شالوده موجود قرار گرفته ، محکم میشود. در این راستا از آرماتورگذاری مناسبی باید در پاشنه مورد استفاده قرار گیرد.
مراحل اجرایی افزایش ابعاد فونداسیون
- خالی کردن اطراف شالوده از تراز روی آن تا ترزا زیر بتن مگر به اندازه عرضی بیشتر از عرض مورد نیاز مقاوم سازی
- زخمی کردن سطح بتن در بالا و وجوه عمودی پی برای گیرداری با بتن جدید
- ایجاد سوراخ‌های افقی در اطراف شالوده برای کاشت شاخک (میخچه)، در صورت لزوم
- اجرای بتن مگر اضافی در ناحیه افزایش ابعاد
- تمیز کردن سطوح تماس پی برای ایجاد چسب پلیمری بر روی سطوح نمایان شده فونداسیون
- اجرای آرماتورهای اضافی برای بتن مسلح جدید مطابق نقشه‌های اجرایی
- اجرای بتن جدید
- جدا کردن قالب‌ها و مراقبت از پی با پوشاندن سطح بتن با گونی‌های خیس
- مقاوم سازی ستون
- پر کردن مجدد ترجیحاً با خاک‌های درشت دانه در لایه‌های مختلفی که کاملاً متراکم شده باشند.
- کامل کردن کف و سنگ فرش روی شالوده
افزودن شناژ به پی‌ها
یکی از راهکارهای تقویت فونداسیون در برابر لغزش، به هم بستن پی‌ها و ایجاد مشارکت تمامی فونداسیون در تحمل بارهای جانبی است. به همین منظور از شناژ برای بستن پی‌ها استفاده میشود.
یکپارچه سازی شالوده
این نوع بهسازی معمولاً در مواردی مورد توجه قرار می‌گیرد که بادبند یا دیوار برشی جدید بین دو ستون احداث شود. در این نوع بهسازی علاوه بر افزایش ظرفیت برشی و خمشی شالوده، مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر شالوده نیز افزایش می‌یابد.
تقویت فونداسیون با کابل‌های پیش تنیده
یکی از راهکارهای تقویت فونداسیون و افزایش ظرفیت خمشی و برشی، اعمال نیروی پیش تنیدگی به مقطع است. معمولاً وقتی افزایش عمق شالوده از بالا به دلیل معماری ممکن نباشد، ظرفیت خمشی مثبت و منفی مقطع را می‌توان با عبور کابل‌های پیش تنیده، در حفره‌های تعبیه شده سراسری در طول شالوده یا در بتن جدید روی وجوه آن و پیش تنیده کردن آنها ، افزایش داد. نیروهای پیش تنیدگی فوق در دو امتداد عمودی و افمی به شالوده اعمال می‌شوند. نیروهای پیش تنیدگی قائم باعث افزایش ظرفیت برشی و نیروهای پیش تنیدگی افقی، باعث افزایش ظرفیت برشی و خمشی به طور همزمان می‌شوند. پیش تنیدگی افقی بوسیله کابل‌ها و مفتول‌های متداول و پیش تنیدگی قائم با استفاده از مصالح FRP صورت می‌گیرد.
افزایش مقاومت شمع‌های موجود
در ساختمان‌های احداث شده برروی شمع، شمع‌ها ممکن است نتوانند به صورت مناسبی در برابر بارهای جانبی مقاومت کنند. همچنین شمع‌ها ممکن است در محل اتصال به سر شمع دچار مشکل شده باشند.
نحوه افزایش مقاومت شمع
- کندن زمین تا سطحی که خرابی شمع مشهود باشد.
- لایه برداری از سطح شمع تا قسمت‌های داخلی آن به شکلی که خرابی و خوردگی کاملاً از سطح شمع برداشته شود.
- کلاهکی در زیر آن باید اجرا شود تا از پیوستگی آرماتورهای اضافی با شمع موجود اطمینان حاصل شود.
- اجرای آرماتورهای دور شمع و بتن دور آن که بر اساس محاسبات، طراحی شده باشد.
- پرکردن مجدد پی با خاک دانه‌ای متراکم
- اجرای کف
تقویت شالوده‌های بنایی
شالوده‌های بنایی را می‌توان با اضافه نمودن عرض آنها به کمک آرماتور و بتن مماوم سازی نمود. در ابتدا، با خالی کردن خاک اطراف دیوار، دو سمت آن نمایان میشود. سوراخ‌هایی در فاصله ۰/۵ تا ۱ متر ایجاد میشود. داخل سوراخ‌ها آرماتور قرار داده و پس از پاک کردن تمام مصالح ضعیف، رویه دیوار را با بتن می‌پوشانند. بجای بتن معمولی از شاتکریت نیز می‌توان استفاده نمود. پوشش بتن میلگردها نیز باید حداقل ۴۰ میلیمتری باشد تا از خوردگی میلگردها جلوگیری شود. روش دیگر برای مقاوم سازی شالوده‌های سنگ قلوه‌ای استفاده از تیرهای بتن مسلح در دو سمت دیوار است که در فواصلی معین به یکدیگر بسته می‌شوند.
راهکارهای بهسازی ژئوتکنیکی
در روش بهسازی ژئوتکنیکی سعی بر افزایش باربری زمین زیر شالوده به کمک بهبود شرایط خاک یا انتقال نیرو یا اضافه نیروی شالوده به لایه‌های تحتانی، بدون افزایش ابعاد هندسی شالوده است.
بهبود شرایط خاک با استفاده از تزریق مواد افزودنی
این روش، اختلاط خاک با مواد افزودنی از قبیل سیمان، آهن و … به روش تزریق است. هدف از اختلاط خاک، دست یابی به پارامترهای ژئوتکنیکی اصلاح شده از قبیل مقاومت فشاری، مقاومت برشی یا نفوذپذیری است. اختلاط خاک برای محدود کردن یا ثابت نمودن مواد شیمیایی مضر در خاک نیز کاربرد دارد. معمولاً سیمان بصورت دوغاب (ترکیب با آب) با خاک مخلوط میشود. هر چند امکان استفاده از سیمان بصورت خشن نیز مقدور است، برحسب نوع خاک، حجم دوغاب بین ۲۰ تا ۳۰ درصد حجم خاک انتخاب میشود. مواد افزودنی شامل سیمان، خاکستر آتشفشانی، سرباره کوره، آهن، سایر مواد شیمیایی می‌شوند.
اجرای ریز شمع (Micro Pile)
میکروپایل‌ها، شمع‌هایی با قطر ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیمتر هستند که می‌توانند به صورت عمودی یا مایل در اطراف و جسم شالوده ایجاد شوند. در صورتی که به علت محدودیت‌های فضایی در نزدیکی شالوده موجود نتوان از شمع برای افزایش ظرفیت باربری پی استفاده نمود می‌توان از ریز شمع‌ها به جای شمع استفاده کرد. با اجرای ریز شمع‌ها بدلیل نفوذ دوغاب سیمان در خاک، خواص مکانیکی خان بهبود یافته و ظرفیت باربری آن افزایش می‌یابد. همچنین ریزشمع‌ها در عمق بیشتر از عمق شالوده نفوذ کرده و بارها را به عمقی بیشتر منتقل می‌کنند.
مزایای سیستم میکروپایل‌ها
- اقتصاد‌ی‌تر بودن، نسبت به سایر روش‌های بهسازی خاک در اکثر مواقع.
- سرعت بالای اجرا نسبت به شمع‌های کوبشی.
- امکان جانمایی مجدد میکروپایل بعد از ساخت در صورت تغییرات احتمالی در پروژه.
- تحمل بارهای افقی و قائم علاوه بر بهسازی خاک.
- قابلیت انجام گیری آزمایشات مقاومتی در محل.
- تامین سیستمی سازهای با حداقل نشست.
- مناسب جهت استفاده در پی سازه‌ها در محیط‌های شهری
- قابلیت اجرا در زمین‌های محدود.
احداث شمع‌ها
به منظور افزایش ظرفیت باربری ژئوتکنیکی و سازهای شمع‌های موجود، می‌توان با احداث شمع‌های جدید و اتصال آنها به سرشمع موجود، به ظرفیت فشاری، کششی و خمشی گروه شمع موجود اضافه نمود.
مراحل اجرای شمع زیر فونداسیون
- کندن پیرامون پی از روی زمین تا قسمت زیرین پی
- حفاری و آرماتورگذاری و بتن ریزی شمع تا تراز زیر پی
- آرماتورگذاری تیر سرشمع
- قالب بندی دیواره‌های قائم سرشمع
- بتن ریزی سرشمع و عمل آوری آن
- پرکردن قسمت‌های کنده شد با خاک فشرده دانه‌ای
- اجرای کف و سنگ فرش‌های اطراف دیوار