همانطور که ملاحظه نمودید پی بر اساس عمق شالوده به عرض شالوده (D/B) به چهار گروه عمده پی سطحی، پی نیمه عمیق، پی عمیق و پی های ویژه می توان تقسیم نمود.
پی های سطحی(shallow foundation) از متداول ترین پی ها به خصوص برای پروژه های ساختمان ها و دیوارها است. اغلب عمق استقرار آنها کمتر از عرضشان است. این پی ها پس از گود برداری و پی کنی و برداشتن خاک های نباتی، ضمن عبور از عمق یخبندان و لایه های نامناسب سطحی و در پاره ای موارد با حفاری بیشتر جهت احداث طبقاتی در زیرزمین، اجرا می شوند. لازم به ذکر است در مبحث هفت نسبت عمق به عرض این پی ها کوچکتر مساوی ۳ در نظر گرفته شده است و جنس آنها می تواند از سنگ , بتن یا بتن آرمه باشد
انواع پی های سطحی
- پی های منفرد (تکی، پله ای، شیبدار، وزنی،دیواری، شبکه ای)
- پی های پیوسته و نواری
- پی های مرکب
- پی های باسکولی یا کلاف دار
- پی های گسترده یا صفحه ای
- پی های با قوس معکوس
انواع پی منفرد
پی تکی
معمول ترین و عمدتا کم هزینه ترین نوع شالوده که حامل بار تنها یک ستون باشد شالوده منفرد می گویند. مقطع این پی ها معمولاً متشکل از یک دال مربعی، دایره ای ، مستطیل و چندضلعی بوده و خود می تواند شامل انواع بتنی غیر مسلح، بتن مسلح معمولی ، باسطوح شیبدار و پله ای باشد. و برای صرفه جویی در مصرف مصالح می‌توان آن را به صورت پلکانی یا شیبدار اجرا نمود.
کاربرد این نوع پی در مواقعی است که:
- بار وارده از طرف ساختمان نسبتاً کم بوده
- برای ساختمان یک طبقه و سوله ها
- از طرفی احتمال نشست غیر یکنواخت زمین وجود نداشته باشد.
- سازه های سبک مثل پایه فنس، پایه تابلو تبلیغاتی و…
پی پله‌ای
ساخت شالوده شیب دار به هیچ وجه مجاز نیست. در زمینهای شیبدار چنانچه ساخت شالوده ساختمان در یک تراز ممکن نباشد باید از شالوده پلکانی استفاده کرد.برای ساخت این نوع پی عملیات حفاری بصورت پلکان هایی با طول کم و ضخامت یکسان انجام گرفته و سپس عملیات بنایی بر روی بستر بتنی آماده شده انجام می پذیرد . و اگر در پروژه مورد نظر احتمال لغزش کلی سازه وجود داشته باشد، می توان از شمع های بتن مسلح در زیر بتن تراز پایه و به موازات قسمت شیبدار بستر استفاده نمود.
در بسیاری از مواقع در هنگام طراحی احساس می گردد که ستون به عنوان یک تکیه‌گاه دارای نیروی برشی بسیار زیاد می‌باشد و ستون و فونداسیون در انتقال برش با مشکل روبه‌رو می‌شوند. در این حالت می‌توان از پی‌های پله‌ای استفاده گردد.
پی‌های شیبدار
دقیقاً همانند پی‌های پله‌ای زمانی که در انتقال نیروهای مورد نظر طراحی مخصوصاً نیروی برشی مشکل وجود داشته باشد، می‌توان از پی‌های شیبدار استفاده گردد. تفاوت پی‌های شیبدار و پی‌های پله‌ای به صورت عمده این است که پی‌های شیبدار به صورت غیرمتمرکز مساحت آنها افزایش می‌یابد اما در پی‌های پله‌ای با بالا رفتن و پایین آمدن ارتفاع یک مساحت جدید مشاهده می گردد و در واقع مساحت پی‌های شیبدار با ارتفاع رابطه خطی دارد. طبیعی است که اجرای پی‌های شیبدار مقداری دشوارتر از پی‌های پله‌ای می‌باشد.
پی‌های وزنی
پی‌های وزنی دسته دیگری از انواع پی‌های منفرد می‌باشند. پی‌های وزنی مانند وزنه‌ای عمل می کنند که به پای ستون‌ها بسته شده اند. این وزنه سنگین موجب میشود که نیروهای جانبی زیاد بر روی ستون عملاً کاری را از پیش نبرد. هنگامی که نیروهای جانبی بسیار خطرناک هستند از پی‌های وزنی بیشتر استفاده می شود.
پی‌های دیواری
ساده ترین و نیز نوع رایج پی های منفرد پی دیواری به شمار می آیند این انواع از پی در جهت توزیع بارهای دیوارهای حامل در سازه به سطح زمین استفاده و در راستا و موازی با دیوار اجرا میشود و پهنای آن تقریباً ۲ تا ۳ برابر پهنای دیوار است. پی دیواری در واقع یک نوار بتنی پیوسته در طول دیوار است. سنگ، آجر و بتن مسلح از جمله مصالحی هستند که برای ساخت دیواری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع از پی‌های سطح . و کم عمق را می‌توان تحت شرایط زیر به کار گرفت:
- بزرگی و شدت بارهایی که باید انتقال داد کوچک باشد.
- پی بر روی بستری از ماسه و گراول‌های بسیار متراکم قرار داده شود.
پی شبکه ای چوبی و فولادی(پروفیله )
در این پی نیازی به حفاری عمیق نبوده و سطح مورد نیاز برای کاهش تنش ها و رسیدن به سطح تنش باربری ایمن خاک در زیر پایه سازه فراهم می گردد. هدف از ساخت این نوع رسیدن به حداکثر سطح افقی ممکن برای توزیع بار در تراز پایه سازه می باشد. همچنین این نوع پی را می توان در نواحی که سازه سبکی روی خاک نرم با تراز آب زیرزمینی بالا ساخته می شود نیز بکار برد.
با توجه به نوع مصالح مصرفی این نوع پی به دو دسته زیر تقسیم بندی می گردد:
- پی شبکه ای چوبی (الواری)
پی های شبکه ای چوبی نیز برای ستون های چوبی که در معرض بار متمرکز سنگین هستند بکار می روند.
- پی شبکه ای فولادی
پی های شبکه ای فلزی عموما برای سازه هایی مانند ستون ها، پایه های فولادی و مشابه آنها که در معرض بار متمرکز سنگین بوده و همچنین برای ساختمانهایی مانند کارخانه ها، تئاترها، راهروها بکار برده می شوند. این نوع پی از انواع پی های ویژه به شمار میآید که در بخش پی های ویژه نیز آن را بررسی نموده ایم.
پی مرکب
هر گاه برای بیش از یک ستون یک پی مشترک ساخته شود پی مرکب گویند. پی های مرکب چند ستونی در پلان عموما به شكل مستطیلی بوده، اگر چه پلانهای ذوزنقه ای، باسکولی، Tشکل، حفره ای وتیری برای پی دو یا سه ستونی نیز مرسوم است. پی مرکب دو ستونی ساده ترین نوع این پی هاست.
هدف اصلی از به کارگیری این نوع از پی توزیع یکنواخت بارها در کل ناحیه پی‌ریزی است. برای استفاده از این نوع پی لازم است که مرکز ثقل پی و مرکز ثقل بار کل بر یکدیگر منطبق باشند. پی‌های مرکب را می‌توان تحت شرایط زیر به کار گرفت:
- ستون‌ها فاصله نزدیکی به یکدیگر داشته باشند.
- حساسیت سازه در مقابل نشت
- مقاومت پایین خاک محل ساخت شالوده
- هنگامی که ستون‌هایی که در برِ زمین واقع شده‌اند.
- یک قسمت از پی به دلایلی محدود شده باشد.
وقتی که به علت طول زیاد یک بنا نیاز به ایجاد درز انبساط باشد، در این صورت باید برای ستون‌های مجاور درز انبساط نیز پی مشترک در نظر گرفته شود.
پی نواری
بااتصال شالوده های یک ردیف ویا برای شالوده زیر یک دیوار باربر، شالوده نواری ایجاد می گردد که نسبت طول به عرض آن زیاد است معمولاً پی‌هایی که در آنها نسبت طول به عرض آن بزرگتر از ۴ تا ۵ باشد به عنوان پی نواری در نظر گرفته می‌شوند..
این پی‌های بار وارده را در جهت طول پخش کرده و به خاک منتقل می‌کند و بنا را در مقابل لرزش‌ها و رانش‌های زمین مقاوم می‌نماید. این پی در جایگاه های سوخت، دیوارهای حائل و.. کاربرد دارد.
پی‌های نواری در موارد زیر قابل اجرا هستند.
- در زمین‌هایی که خطر رانش خاک وجود داشته باشد
- زیر یک ردیف ستون در ساختمان‌های اسکلت فلزی یا بتن مسلح.
- در زیر دیوار باربر در ساختمان‌های آجری
- زیر ستون و دیوار تواماً.
- چنانچه این پی‌های در هر دو امتداد عمود بر هم قرار گیرند، پی نواری شبکه‌ای ایجاد میشود.
پی باسکولی یا کلاف دار :
نوعی پی مرکب است که متشکل از دو پی منفرد و یک تیر رابط است. این نوع پی زمانی استفاده میشود که دو شالوده ی منفرد که نتیجه بارهای وارد بر یکی دارای برون محوری زیاد نسبت به مرکز شالوده بوده (مثل ستون گوشه) باشد استفاده می شود. این خروج از مرکزیت باعث چرخش و واژگونی پی ها می شود، برای جلوگیری از واژگونی شالوده ها با تیری همبند (شناژ) به همدیگر مرتبط شده اند. این کار ممکن است برای جلوگیری از نشیت نامساوی ستون‌ها مورد توجه قرار گیرد
این تیر صلب (شناژ) که قسمتی از بار یکی از شالوده ها را به یکدیگر انتقال می دهد، نباید وابسته به خاک باشد. بنابراین اگر این تیر صلب رابط، تحت اثر فشار خاک زیرین قرار بگیرد باید طبق ضوابط مربوط به شالوده نواری طراحی گردد.
پی گسترده
اگر پی‌های شبکه‌ای به علت زیاد بودن تنش در اکثر نقاط خاک زیر پی نتواند این تنش را تحمل کنند ناچاریم فاصله موجود بین نوارهای دو طرفه را کوچک کنیم (سطح پوشیده شده از طرف پی های منفرد بیش از نصف سطح زیر بنا گردد)، به سراغ پی گسترده برویم. باید توجه داشت که استفاده از این نوع شالوده باعث افزایش وزن تمام شده سازه که در انتقال تنش به بستر مؤثر است میشود.
روش های ساخت پی گسترده را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
- پی صفحه‌ای با دیوار محیطی
- پی صفحه‌ای ساده
- پی صفحه‌ای با شناژ
- پی صفحه‌ای با دیوار بتنی در یک جهت
- پی صفحه‌ای با دیوار بتنی در دو جهت
انواع پی گسترده مطابق زیر دسته بندی می شوند:
- پی گسترده تخت
- پی گسترده قارچی
- پی گسترده دال و تیر
- پی گسترده محفظه ای
- پی گسترده صفحه تخت و پایه (پداستال)
- پی گسترده سلولی
درشرایط زیر می توان به پی گسترده را به عنوان فونداسیون سازه انتخاب نمود:
1.بارهاي سازه نسبتاً بزرگ بوده و شرايط خاك بستر ضعيف است به طوریکه كه مساحت فونداسيون هاي سطحي به اندازه كافي بزرگ و سطح قابل توجهي از پلان (بيش از 50 (%توسط فونداسيون هاي منفرد اشغال شود كه در اين خصوص راه حل استفاده از فونداسيون گسترده ممكن است اقتصادي تر و ايمن تر باشد.
2.خاك بستر متغيير و استفاده از فونداسيون هاي منفرد موجب نشست غير يكنواخت زياد شده و يا روسازه نسبت به وقوع نشست هاي نسبت حساس باشد.
3.زمين زير بنا مستعد تورم بوده و فشار تورم موجب جابجايي جدي فونداسيون هاي منفرد مي شود.
4 .احتمال وقوع عوارض موضعي در بستر از جمله ريزش چاه، قنات و ايجاد حفره، مطرح بوده كه فونداسيون گسترده با نقش پل زدگي مانع از سرايت عوارض نامطلوب به سازه مي شود.
5. ضعيف استحكام و سختي پي هاي منفرد و شناژهاي رابط كه نمي تواند نشست هاي غير يكنواخت را تعديل نمايد.
6. احتمال تخمين نادرست بارهاي روسازه كه وقوع بارهاي غير عادي ايجاد غير يكنواختي در توزيع تنش و نشست را ممكن است به دنبال داشته باشد.
7. بارهاي جانبي به طور يكدست در روسازه توزيع نشده و ممكن است جابجايي هاي افقي بيش از حد مجاز به فونداسيون هاي منفرد را به همراه داشته كه فونداسيون گسترده با يكپارچگي مانع چنين وضعيتي خواهد شد.
8. كف زير سازه پايين تر از تراز آب زيرزميني واقع شده و آب بندي كف مهم مي باشد. بكارگيري فونداسيون گسترده موجب جلوگيري از نفوذ آب به زير زمين شده و علاوه بر اين تا حدودي با زير فشار مقابله مي شود
9. سازه مشتمل بر یک زیرزمین باشد.
10. ستون‌ها فاصله نزدیکی با یکدیگر داشته باشند.
پی های قوس معکوس
یکی از انواع پی که در آن از قوس های معکوس بین ستون ها استفاده می گردد پی قوس معکوس گویند. در این نوع از پی بارها توسط قوس هایی که از پایه پی به شکل معکوس ساخته می شوند از ستون به خاک منتقل می گردد. ارتفاع این قوس های معکوس در حدود یک دهم تا یک پنجم طول دهانه بوده و عموما به شکل حلقه های نیم آجره ساخته می شوند. موقعیت قرارگیری این قوس ها می تواند در هر دو جهت به موازات ستون ها و یا عمود بر آنها با توجه به ماهیت خاک یا زمین اجرای پروژه باشد.
این نوع از پی ها استفاده چندانی در مورد ساختمان های متعارف نداشته ولی برای سازه هایی مانند پل ها، مخازن، تکیه گاهی برای خطوط فاضلاب و … بکار می روند.
برای ساخت این نوع پی ابتدا تا عمق مورد نظر حفاری انجام میگیرد، سپس عملیات کوبیدن و رگلاژ سطح خاکبرداری شده انجام میگیرد. سپس بتن ریزی پی به ضخامت مورد نظر با توجه به موقعیت قرارگیری قوس های زیر ستون ها انجام می گیرد. حلقه های قوسی که عموما به شکل نیم آجره هستند به کمک ملات سیمانی و بعد از آن ستون ها ساخته می شوند.
ستون های انتهایی باید برای مقابه با فشار خارجی ایجاد شده ناشی از عمل قوسی طراحی و اجرا گردند.
