طراحی شمع ها هم جنبه های هنری دارد و هم جنبه های علمی. هنر طراحی در انتخاب مناسب ترین نوع شمع و روش نصب آن با توجه به شرایط بارگذاری و ساختگاهی است. جنبه های علمی طراحی شمع به پیش بینی و تخمین درست عملکرد شمع مستقر در خاک در حین نصب و بار گذاری دوران بهره برداری کمک می کند. این عملکرد بطور مؤثر بستگی به روش نصب شمع بستگی داشته و به تنهایی نمی تواند توسط خصوصیات فیزیکی شمع و مشخصات خاک دست نخورده پیش بینی شود. دانستن انواع شمع ها و روش های ساخت و نصب شالوده های شمعی مستلزم فهم علمی رفتار آنهاست.
طراحی شمع ها هم جنبه های هنری دارد و هم جنبه های علمی. هنر طراحی در انتخاب مناسب ترین نوع شمع و روش نصب آن با توجه به شرایط بارگذاری و ساختگاهی است. جنبه های علمی طراحی شمع به پیش بینی و تخمین درست عملکرد شمع مستقر در خاک در حین نصب و بار گذاری دوران بهره برداری کمک می کند. این عملکرد بطور مؤثر بستگی به روش نصب شمع بستگی داشته و به تنهایی نمی تواند توسط خصوصیات فیزیکی شمع و مشخصات خاک دست نخورده پیش بینی شود. دانستن انواع شمع ها و روش های ساخت و نصب شالوده های شمعی مستلزم فهم علمی رفتار آنهاست.

راهکارهای عملی طراحی شمع ها
1) اطلاعات لازم و مکفی از شرایط ژئوتکنیکی محل
2) شناخت دقیق نیروها و لنگرهای وارده از روسازه از نظر نوع، مقدار و جهت و اولویت بندی آنها
3) شناخت عوامل محیطی از نظر آثار کوتاه مدت و دراز مدت بر مصالح شمع
4) شناخت وضعیت پیرامون پروژه برای تصمیم گیری در مورد شیوه اجرای شمع
5) انتخاب نوع شمع
6) بررسی امکان پذیری ساخت وتولید شمع برای پروژه و محدودیت های ابعادی
7) برگزیدن روش نصب شامل کوبشی، چکش زدن، در جا ریختن و ...
8) تعیین عمق مدفون شمع با توجه به شرایط خاک، بارهای موجود و امکانات اجرایی
9) آرایش شمع های گروهی و تعیین نحوه عملکرد گروه و توجه به نکات مؤثر در طراحی از جمله تداخل شمع، ضریب کارایی، ...
10) تعیین توان کاربری شمع (تکی یا گروهی) با استفاده از تحلیل های معتبر استاتیکی
11) تعیین توان باربری شمع با استفاده از آزمایشات درجا یا آزمایشات دینامیکی و تدقیق توان باربری
12) دخالت دادن عوامل مؤثر پیرامونی برتوان باربری بدست آمده
13) کنترل و ارزیابی نشست سیستم شالوده
14) طراحی سازه ای شمع و کلاهک سه شمع
15) انجام آزمایشات عملی بار گذاری استاتیکی یا دینامیکی(در صورت لزوم و صلاحدید) به منظور اطمینان از صحت اجرا و عدم آسیب دیدگی شمع ها در حین اجرا
16) تعیین ضریب اطمینان

انواع پی های عمیق از نظر اجرایی
چنانکه گفته شد بر اساس استاندارد BS 8004 بریتانیا شمع ها به سه دسته طبقه می شوند:
الف) «شمع های با تغییر مکان بزرگ» که هنگام نصب و رانش درون زمین، تغییر مکان زیادی در خاک ایجاد می کنند. این شمع ها معمولاً دارای مقاطع توپر و یا تو خالی ته بسته می باشند که با شیوه کوبشی یا جک زدن به درون خاک رانده می شوند. شمع های کوبیدنی با تغییر مکان های بزرگ شامل موارد زیر هستند:
- چوبی با مقاطع دایره ای یا مربعی، یکسره یا با اتصالات وصل شده
- بتنی پیش ساخته شده با مقاطع تو پر یا توخالی
- پیش تنیده با مقاطع تو پر یا توخالی
- لوله فولادی ته بسته
- جعبه ای فولادی ته بسته
- لوله ای باریک شونده
- لوله ای فولادی ته بسته و رانده شده با جک
- استوانه ای بتنی توپر، پیش ساخته و قطور رانده شده با جک

ب) شمع های «کوبیدنی- ریختنی با تغییر مکان های بزرگ» نیز موارد زیر را شامل می شوند:
- لوله های فولادی کوبیده شده و بعد از بتن ریزی یا بتدریج بیرون کشیده می شوند.
- پوسته های بتنی پیش ساخته که با بتن پر می شوند.
- پوسته های فولادی جدار نازک که داخل خاک کوبیده شده سپس با بتن پر می شوند.

پ) شمع های با جابجایی کم
اینگونه شمع ها نیز بصورت کوبشی یا با جک درون زمین نصب می شوند و لیکن دارای سطح مقطع نسبتاً کوچکی هستند. مثالهایی از این نوع عبارتند از مقاطع فولادی H یا I شکل، لوله ها یا جعبه های فولادی ته باز که در حین نصب، خاک وارد قسمت های حفره ای مقطع می شود. اگر در حین کوبش این شمع ها درون زمین، توده خاک در حوالی نوک شمع تشکیل و قفل شود بطوریکه مانع نفوذ ستون خاک به درون حفرات مقطع شود شمع از نوع با جابجایی زیاد محسوب می شود.
«شمع های با جابجایی کم» شامل انواع زیر هستند:
- بتنی پیش ساخته با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه
- بتنی پیش تنیده با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه
- مقاطع فولادی H شکل
- مقاطع فلزی لوله ای ته باز کوبشی که در صورت ضرورت خاک وارد شده درون لوله تخلیه می شوند.

ت) «شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی»
برای نصب این نوع شمع ها نخست حفره محل شمع با روش های حفاری مناسب حفاری شده و درون آن بتن ریزی می شود. بتن ممکن است درون غلاف ریخته شود و یا بدون غلاف بتن ریزی انجام شود. غلاف ممکن ست با پیشرفت بتن ریزی بیرون کشیده شود. در بعضی موارد ممکن است شمع های آماده چوبی، بتنی یا فولادی درون حفره قرار داده شود.
«شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی» شامل انواع زیر می شوند:
- حفر چاهک توسط روشهای متد دورانی، چنگک، بالابر هوایی و پر کردن آن بتن(در جاریز)
- حفر چاهک با روشهای فوق و قرار دادن لوله و پر کردن آن با بتن در صورت لزوم
- حفر چاهک و قرار دادن قطعات پیش ساخته بتنی درون آن
- تزریق ملات سیمان یا بتن درون چاهک
- مقاطع فولادی قرار داده شده درون چاهک
- حفر چاهک و قرار دادن لوله فولادی بطور همزمان

سیستم های مورد استفاده در نصب شمع
در شیوه استفاده از سقوط چکش برای نصب، شمع در حین فرو رفتن درون زمین در اثر ضربات چکش، به کمک دستگاه در حالت قائم نگه داشته می شود. اپراتور می تواند به کمک سیستم هیدرولیکی یا کابلی ابزار هدایت کننده را در راستای مورد نظر حرکت دهد. در این شیوه نصب، انتخاب مناسب چکش شمع کوب در عملیات نقش تعیین کننده ایدارد. تعداد ضربات چکش های معمولی که از ارتفاع رها شده و به سر شمع ضربه می زنند، تقریباً 3 تا 12 ضربه در دقیقه است. امروز غالباًاین چکش ها برای نصب سپرها و نیز برای نصب شمع در خاک های رسی خیلی نرم استفاده می شوند.
چکش های هیدرولیکی نوعی دیگر هستند که همراه سایر ملحقات کوبش بصورت گروهی عمل می کنند.
این چکش ها از چکش های پرتابی کمی سنگین ترند ولی ارتفاع پرتاب بسیار کمتری دارند و انرژی کمتری به سر شمع وارد می کنند. چکش های پنوماتیک بعداً استفاده شده و امروزه چکش های هیدرولیکی به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار، فشار هوا(پنوماتیک) و یا چکش های هیدرولیکی بصورت یک طرفه عملکنند(single acting) یا دو طرفه عمل کننده(double acting) وجود دارند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار و پنوماتیک در شرایط ساختگاهی نرم آهسته تر کار می کنند و با افزایش مقاومت زمین سرعتشان بیشتر می شود. چکش های هیدرولیکی بر عکس عمل می کنند. چکش های دیزلی بیشترین راندمان را در شرایط ساختگاهی سخت دارند و در خاک های نرم به سختی کار می کنند. معمولاًدر اوایل شمع کوبی این شرایط پیش می آید. اگر ساختگاه مناسب باشد ضربات این چکش ها زیاد است. این چکش ها باعث آلودگی هوا می شوند.
چکش های ارتعاشی به کمک جرم های دوار با خروج از مرکزیت کار می کنند و ضربات قائم بر سر شمع وارد می کنند. فرکانس این چکش ها تا 150 هرتز هم می رسد و می توان فرکانس کارکرد آن را با فرکانس طبیعی شمع ها همسان کرد. این چکش ها برای نصب شمع در خاک های ماسه ای بسیار مناسب بوده و ارتعاشات و سر و صدای کمتری نسبت به چکش های معمولی ایجاد می کنند. در خاک های رسی و یا محتوی قطعات سنگ مؤثر نیست.

شمع های نصب شونده درون حفره خود (Drilled shaft=DS)
تفاوت اساسی بین شمع ها و شافت های نصب شونده درون حفره ایجاد شده آنست که شمع ها عناصر پیش ساخته ای هستند که درون زمین کوبیده می شوند در حالیکه این شافت ها با شیوه نصب در محل اجرا می شوند مراحل اجرای این شافت ها عبارتند از:
- حفاری محل نصب و ایجاد حفره درون زمین تا عمق مورد نظر برای قرار گیری شافت
- پر کردن انتهای حفره با بتن
- قرار دادن قفسه میلگرد درون حفره
- بتن ریزی حفره

مهندسین و پیمانکاران ممکن است برای این نوع شالوده های عمیق اصطلاحات دیگری استفاده کنند از جمله:
- پایه (Pier)
- پایه با حفره از قبل ایجاد شده (Bored Pile)
- شمع در جا ریخته شده (Cast-in-Place Pile)
- صندوقه (Caisson)
- صندوقه با حفره از قبل حفاری شده (Drilled Caisson)
- شالوده در جاریز درون حفره از قبل حفاری شده (Cast-in-drilled-hole foundation)

سایر نکات لازم در خصوص شالوده های DS عبارتند از:
- استفاده از غلاف گذاری یا گل حفاری برای جلوگیری از ریزش ماسه های تمیز زیرتر از آب زیر زمینی که باعث گسترش حفرات در جهات جانبی می شود.
- استفاده از غلاف گذاری یا گل حفاری برای رس های نرم، سیلت ها یا خاک های آلی به منظور جلوگیری از حرکت اینگونه خاکها به درون چاهک در هنگام حفاری
- استفاده از کف پهن تر از تند شالوده برای افزایش باربری فشاری نوک به ویژه در خاک های مقاوم یا سنگ و همچنین افزایش توان باربری شالوده در کشش، لیکن باید به خطرات احتمالی برای عوامل اجرایی توجه داشت.
- اسلامپ بتن برای جلوگیری مناسب درون حفره 100 تا 200 میلیمتر بسته به قطر شافت و استفاده از گل حفاری
- امکان استفاده از سیمان متورم شونده به منظور افزایش اصطکاک جداری شالوده در تماس با خاک

کیسون ها (Caissons)
این شالوده ها از جعبه تو خالی تشکیل شده که به تراز دلخواه در عمق رسانده و با بتن پر می کنند. این نوع پی ها در پایه های پل زیر تر از آب رودخانه ها و دریاها قرار می گیرند. این شالوده ها می توانند با شناور شدن به محل نصب انتقال داده شده و نصب شوند. کیسون های درب باز از سمت فوقانی خود باز هستند و در انتها نوک تیز هستند تا به سهولت به درون خاک نفوذ پیدا کنند. گاهی اوقات قبل از ورود شالوده به محل لایروبی صورت می گیرد که این شیوه اقتصادی تر از حفاری از درون کیسون است. با اتکای شالوده بر روی بستر، خاک درون آن حفاری و آب نیز پمپ می شود. این عملیات تا نفوذ کیسون به عمق مطلوب ادامه می یابد.

شالوده های پوسته ای کوبشی و پرشده با بتن
با ترکیب خصوصیات و عملکرد شمع های کوبشی و شافت های حفاری شده(DS) می توان شالوده های پوسته را معرفی کرد که نخست پوسته با چکش به عمق مورد نظر رانده می شود و قفسه میلگرد درون آن گذاشته شده و متعاقباً با بتن پر می شود. مزایای این روش:
- ایجاد سطح صاف برای بتن شالوده توسط لوله
- جابجایی ایجاد شده توسط سطح کنگره ای پوسته باعث افزایش اصطکاک جداری شالوده می شود.
- ابزار نصب به سهولت باز و بسته می شوند و دارای قابلیت نقل و انتقال خوبی است.
لیکن باید توجه داشت که:
- هزینه ها مانند شمع کوبی زیاد است
- قطعات شالوده قابل اتصال نیستند لذا محدودیت طول با ارتفاع شمع کوب متناسب است.

آسیب پذیری شمع ها در حین نصب
همه شمع ها هنگام نصب در معرض خطر هستند به ویژه در زمینهای خیلی سخت یا زمینهایی که سنگلاخی باشند. یک روش برای کاهش خطرات و افزایش بازده پی سازی، استفاده از پیش حفاری، استفاده از جت آب و سوراخکاری یا ابزار سخت است.
در روش پیش حفاری، حفره ای قائم با قطر کوچکتر از قطر شمع درون خاک ایجاد می گردد. با این شیوه اتصال شمع-خاک تأمین می شود و بالا زدگی خاک در سطح زمین و جابجایی خاک در جهات افقی کاهش می یابد. در روش جت آبی فشار آب از طریق روزنه انتهای لوله که در حوالی ته شمع قرار گرفته است باعث سست شدن خاک می گردد و باعث نفوذ بیشتر شمع می گردد. این شیوه در خاکهای ماسه ای و شنی مناسب و در خاکهای رسی غیر مؤثر است. غالباً از این شیوه برای رد کردن شمع از درون لایه ماسه ای و رساندن به لایه مقاوم و باربر زیرین استفاده می شود. در شیوه ای دیگر با رانش ابزارهای آهنی و حفاری خاک، شمع به درون حفره ایجاد شده رانده می شود. این شیوه زیاد معمول نیست و فقط در لایه های نازک سنگ های مستحکم استفاده می شود.

مطالعات موردی مشکلات ایجاد شده در بعضی ساختگاه های مسئله ساز در حین اجرا
در بعضی ساختگاه ها اجرای شمع با مشکلاتی مواجه بوده است. در اینگونه موارد ممکن است اخذ نمونه های خاک و داده های ژئوتکنیکی نیز دچار همان مشکلات می شود. لذا مهندس طراح و پیمانکار در این شرایط باید نهایت دقت را در برخورد صحیح با مسئله داشته باشد. تجارت موجود نشان می دهد در بعضی ساختگاه ها اجرای شمع با مشکلاتیمواجه شده است. بعضی از این ساختگاه ها عبارتند از: خاک های کربنی، ماسه های میکادار، سنگ های ضعیف، تخته سنگ های مجزا و منفرد، سنگ های ریخته شده در کف دریا، سنگ های درشت، حضور خاک های ضعیف در عمق.
به عنوان یک استراتژی و راهکار کلی می توان موارد زیر را مد نظر داشت:
- وجود تجهیزات متنوع برای استفاده در موارد پیش بینی نشده
- استفاده از چکش یک سایز بزرگتر از آنچه در طراحی بدست آمده است.
- وجود جت آب و پمپ قوی
- توجه بیشتر به طراحی رأس و انتهای شمع برای کاهش صدمات احتمالی
- استفاده از چوب نرم و ضخیم که برای جلوگیری از آسیب شمع های پیش تنیده بتنی در حین کوبش به کار می رود(حداقل یک قطعه جدید برای کوبش هر شمع)
و آخرین سخن اینکه:
- کوبش شمع همچنان هم مهندسی است و هم هنر.
- دانش امروزی توان ما را در نصب شمع های بسیار مقاوم تقریباً در هر ساختگاهی بارور ساخته است.
- فقط باید بخوبی شرایط زمین شناسی و ژئوتکنیکی را درک کنیم.
- از مطالعات موردی و تجربیات ارزنده دیگران استفاده کنیم تادر زمینه فنی و اقتصادی کسب توفیق نمائیم.
و در یک جمله «افزایش راندمان و بهینه سازی اقتصادی وقتی میسر است که اطلاعات ژئوتکنیکی دقیق و کامل باشد، در اینصورت در انتخاب نوع شمع، تجهیزات نصب و روند اجرا تصمیمات دقیق تری اتخاذ خواهد شد».

فونداسیون بخشی از سازه می باشد که بار و فشار وارد از نقاط مختلف ساختمان و همچنین بارهای اضافی را به زمین منتقل می کند .

اجراي بتن مگر يا بتن نظافت :
بتن مگر قبل از بتن ريزي اصلي به ضخامت 10 – 15 سانتی متر و با عیار150 کیلوگرم سیمان در متر مکعب اجرا می شود.
دلايل اجراي بتن مگر:
1) براي جلوگيري از آلوده شدن و جذب آب بتن اصلي شالوده
2) براي ايجاد سطحي صاف و مسطح براي بتن ريزي شالوده (رگلاژ كف پي)

اجرایی آرماتور بندی فنداسیون :
با توجه به پلان فنداسیون و دتایلهای آن تعداد میل گردهای طولی و تقویتی و همچنین شماره آنها و میل گردهای خاموت و شماره و فواصل آنها از هم ( c.o.c) در پلان فنداسیون محاسبه و آورده شده است که توسط آن به تعدادی که در نقشه داده شده میل گردهایی طولی روی خرک یا زمین قرار گرفته و به طول لازم برش داده می شوند و توسط خاموتها میل گردهای پایینی طولی و بالایی به هم وصل می گردند و همچنین آرماتورهای مش بندی هم بطول های لازم برش داده شده وبه صورت شبکه بندی روی هم قرار گرفته و توسط سیم آرماتور بندی بسته شده و در محل زیر ستونها قرار می گیرند بعد از اینکه آرماتور بندی قسمتی از کلاف پایینی آماده شد آن را در محل قرار داده و قالب بندی را انجام می دهند .

- اجرای ریشه ها (در ساختمان های بتنی) :
در سازه های بتنی می بایست مطابق با نقشه های اجرایی، ریشه ستون ها، دیوارهای برشی و مواردی از این قبیل را نیز در هنگام آرماتور بندی فونداسیون سازه بتنی اجرا کرد و سپس اقدام به بتن ریزی فونداسیون نمود.

قالب بندی :

- قالب آجری :
که بهترین حالات قالب بندی است زیرا بعد از بتن ریزی دوباره می توان از آجرها استفاده کرد و همچنین شکل پذیری بالای آن قابلیت عمده ای برای قالب آجری به حساب می آید بدین ترتیب که به عرض مورد نظر همچنین ارتفاع در نظر گرفته شده برای فنداسیون یک دیوار آجری معمولاً 20cm اجرا می کنند و قسمتهای داخلی آن را با پلاستیک می پوشاند تا آب بتن توسط آجرها جذب شده هم آجرها بعداً راحتر از بتن جذب شوند ولی برای کلافهای قایم و فوقانی از قالب آجری نمی توان استفاده کرد .

- قالب تخته ای :
که بیشتر برای کلافهای قایم و فوقانی مورد استفاده قرار می گیرد و برای کلافهای تحتانی هم اگر مقرون به صرفه باشد و همچنین قالب تخته ای موجود باشد می توان استفاده کرد و تخته ها قبل از قالب بندی روغن کاری می شوند تا هم آب بتن توسط تخته ها جذب نشود هم قالب ها راحت تر از بنتن جدا شوند که همان کار پلاستیک در قالب آجری را انجام می دهد .

- قالب فلزی :
از قالب فلزی هم می تولن برای کلاف تحتانی استفاده کرد ولی برای پروژه های کوچک مقرون به صرفه نیست این قالب ها هم قبل بسته شدن روغن کاری میشوند ولی در اینجا جذب آب دیگر مد نظر نیست .

- حالتی هم است که خاک منطقه به عنوان قالب عمل میکند در این موارد پی را به عرض و عمق مورد نظر کند بعد دیواره های پی را با پلاستیک می پوشانند و زمین خود نقش قالب را ایفا می کند و نیازی به قالب نیست و عایق بندی به علت این است که آب بتن جذب نشده و نسبت آب به سیمان بتن تغییر نکند .

بتن ریزی فنداسیون :
در ساختمانهای کوچک بتن ریز ی توسط دست وبدون ویبراتور و بتو نر انجام می گیرد و طرح اختلاط بتن در اینجا نقشی ندارد و گارگران به صورت تخمینی میزان شن و ماسه و سیمان و حتی عامل مؤثر بتن یعنی آب تعیین و بتن را تهیه و آماده می کنند و بتن ریزی به صورت تکه تکه انجام می گیرد و در بعضی موارد بتن قسمتی از کلدف ریخته شده و بعد از چند روز فاصله قسمتهای دیگر اجرا می شود که یک عیب بزرگ برای قسمت مهمی از یک ساختمان به شمار می رود در ساختمان های با اهمیت های بیشتر شاهد طرح اختلاط بتن تخمینی و بتونر هستیم بدین صورت که میزان شن وماسه برای یک کیسه و محاسبه شده وآن را به وزنی که یک بیل معمولی می تواند از شن یا ماسه برداشته شود تقسیم می کنند و تعداد بیلهایی که از شن وماسه باید در مخزن بتونر برای یک کیسه سیمان ریخته شود مشخص می شود و میزان آب را هم به وزن یک سطل تقسیم کرده و تعداد سطل های آب برای یک کیسه سیمان 50 کیلو گرمی به دست می آید به طور مثال : 35 بیل شن ، 40 بیل ماسه ، 1کیسه سیمان و دو سطل آب نمو نه ای از طرح اختلات بتنی برای یک ساختمان با اهمیت که از لحاظ کار بری یک ساختمان مسکونی آپارتمانی بود می توان نام برد.

نصب بیس پلیتها (در ساختمان های فلزی) :
با توجه به آکس بندی که در پلان فنداسیون صورت پذیرفته ودر آن که ارتفاع داده شده است در چندین نقطه از پی ساختمان میگردهایی را می کارد و توسط شیلنگ تراز به ارتفاع داده شده در پلان فنداسیون که معمولاً آن را با (0 0 .0 ± ) نمایش می دهند علامت ها ی را می زنند که ارتفاع( 0 .0 ± ) یا از زمین کناری بلند تر است در آن صورت ارتفاع مربوط به زمین با علامت منفی نوشته شده و یا پایین تر از زمین کناری است .که درآن صورت با علامت مثبت نوشته می شود .
پس ازآن که علامت گذاری تمام شد بر طبق آکسی در نقشه آورده شده ریسمانی در یک آکس طولی و یک آکس عرض می بندند به طوری در محل قرار گیری بیس پلیتها دو ریسمان کاملاً بر هم عمود باشند که محل برخورد دو ریسمان وسط بیس پلیت خواهد بود و ریسمانها در اینجا نقش تراز راهم بازی می کنند چون دو طرف ریسمان به یک تراز بسته شده است با کار تمام بیس پلیتهای یک آکس کاملاً به موازات هم و در تر از یکدیگر قرار می گیرند زیرا اگر بیس پلیتها در یک تراز نباشند به همان ترتیب سقف ساختمان نیز تراز نخواهد بود و این یک ایراد بزرگ برای ساختمان به شمار می رود .
بعد از عملیات بتن ریزی بیس پلیتها مجدداً باز و دوباره ملات نرمه زیر آن می ریزند و توسط پیچها تراز می کنند یعنی عملیات هواگیری انجام می دهند چون احتمال دارد هنگام بتن ریزی بتن کاملاً زیر پلیت را پر نکرده باشد .

انواع فونداسیون :
1) فونداسیون منفرد یا تک
2) فونداسیون نواری
3) فونداسیون رادیه ( گسترده )
فونداسیون منفرد یا تک :
با توجه به کاربری ساختمان ، بارهای وارده و مکانیک خاک واینکه ساختمان در منطقه زلزله خیز قرار دارد یا نه عرض و ارتفاع و طول پی زیر هر ستون مشخص می شود که یک مکعب است و این پی ها توسط کلافهای افقی که معمولاً از مقطع کوچکتری برخودارند به هم وصل می شوند تا پی ساختمان پیوسته عمل کند و بعد عملیات آرماتور بندی و مش بندی طبق آنچه در ساختمان بنایی تو ضیح داده شد انجام می پذیرد .

فونداسیون منفرد :
در اینجا چیزی به نام شناژ نداریم و عرض و ارتفاع مقطع چه زیر بتن و چه در قسمتهای دیگر یکسان است ولی در نوع یک طرفه ، همانطور که از اسمش پیدا است در یک جهت پی منفرد ولی در جهت نواری است .

فونداسیون نواری :
فنداسیون نواری دو طرفه و نواری یک طرفه است که بر حسب موقعیت جغرافیایی منطقه و زلزله خیز بودن منطقه و بارهای وارده در روی فنداسیون از نوع یک طرفه یا دو طرفه استفاده می شود که نوع دو طرفه یا مشبک نسبت به نوع یک طرفه قوی تر است . فونداسیون رادیه ( گسترده) :
در برخی موارد بر اساس بارهای وارده و اینکه منطقه زلزله خیز و یا خاک مقاومت کافی ندارد عرض پی های نواری دو طرفه یا مشبک به قدری بزرگ می شود که مجبور هستی کل کف ساختمان آرماتور بندی وبتون ریزی کنیم که به آن پی رادیه یا گسترده گفته می شود . ودر مناطق ما برای ساختمانهای بزرگ از این نوع پی استفاده می شود .


لینک های مرتبط :

• روشهای اجرای شالوده های عمیق
• کاربرد شمع
• شالوده نواری و برخی ایرادات در طراحی اینگونه شالوده ها

سیمان
سیمان پرتلند مورد مصرف در بتن باید مطابق ویژگیهای استانداردهای زیر باشد :
الف) سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین و یژگیها، شماره 389 ایران.
ب) سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین نرمی، شماره 390 ایران.
پ) سیمان پرتلند قسمت سوم تعیین انبساط، شماره 391 ایران.
ت) سیمان پرتلند، قسمت چهارم تعیین زمان گیرش، شماره 392 ایران.
ث) سیمان پرتلند، قسمت پنجم تعیین تاب فشاری و تاب خمشی شماره 393 ایران.
ج) سیمان پرتلند،قسمت سوم تعیین ییدارتاسیون، شماره 394 ایران
سیمان مصرفی باید فاسد نبوده ودرکیسه های سالم و یا قمرنهای مخصوص سیمان تحویل و در سیلو و یا محلی محفوظ از بارندگی و رطوبت نگهداری شود. سیمانی که بواسطه عدم دقت در نگهداری و یا هر علت دیگر فاسد شده باشد باید فورا از محوطه کارگاه خارج شود. مدت سفت شدن سیمان پرتلند خالص در شرایط متعارف جوی باید از 45 دقیقه زودتر و سفت شدن نهایی آن از 12 ساعت دیرتر نباشد در انبار کردن کیسه های سیمان باید مراقبت شود که کیسه های سیمان طبقات تحتانی تحت فشار زیاد کیسه هایی که روی آن قرار گرفته است واقع نشود در نقاط خشک قرار دادن کیسه ها روی یک دیگر نباید از رده ردیف و در نقاط مرطوب حداکثر از 4 ردیف بیشتر باشد. محل نگهداری سیمان باید کاملاً خشک باشد تا رطوبت به آن نفوذ ننماید.

شن و ماسه
شن و ماسه باید از سنگهای سخت مانند گرانیت، سیلیس و غیره، باشد. بکار بردن ماسه های شیستی یا آهکی سست ممنوع است. ویژگیهای شن و ماسه مصرفی باید مطابق با استاندارد های زیر باشد :
الف) استاندارد شن برای بتن وبتن مسلح شماره 302 ایران.
ب) استاندارد مصالح سنگی ریز دانه برای بتن و بتن مسلح شماره 300 ایران.
مصالح سنگی بتن را می توان از شن وماسه طبیعی و رود خانه ای تهیه نمود. به جز موارد زیر که در آن صورت باید مصالح شکسته مصرف گردد :
در مواردی که بکار بردن مصالح شکسته طبق نقشه و مشخصات و یا دستور دستگاه نظارت خواسته شده باشد.
هر گاه مصالح طبیعی و یا رودخانه ای طبق مشخصات نبود ه و یا مقاومت مورد نیاز را دارد.
در صورتی که بتن از نوع مارک 350 و یا بالاتر باشد.
چنانچه مخلوط دانه بندی شده با ویژگیهای استاندارد مطابقت نکند ولی بتن ساخته شده با آن دارای مشخصات مورد لزوم از قبیل تاب، وزن مخصوص و غیره باشد، دستگاه نظارت می تواند با مصرف بتن مزبور موافقت نماید.
شن و ماسه باید تمیز بوده ودانه های آن پهن و نازک و یا دراز نباشد. مقامت سنگهایی که باری تهیه شن وماسه شکسته مورد استفاده قرار می گیرند نباید دارای مقاومت فشار کمتر از 300 کیلوگرم بر سانیتمتر مربع باشد.
دانه بندی ماسه باید طبق اصول فنی باشد. ماسه ای که برای کارهای بتن مسلح بکار می روند نود وپنج درصد آن باید از الک 4.76 میلیمتر عبور کند و تمام دانه های ماسه باید از سرندی که قطر سوراخهای آن 9.5 میلیمتر است عبور نماید. دانه بندی ماسه برای بتن و بتن مسلح باید طبق جدول زیر باشد.

باقیمانده مصالح بین هر دو الک متوالی جدول فوق نباید بیش از 45 درصد وزن کل نمونه باشد.
حداکثر لای و ذرات ریز در ماسه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید :
الف – در ماسه طبیعی و یا ماسه بدست آمده از شن طبیعی 3% حجم
ب – در ماسه تهیه شده از سنگ شکسته 10% حجم
برای کنترل ارقام فوق باید آزمایش زیر در محل انجام گیرد :
در یک استوانه شیشه ای مدرج به گنجایش 200 سانتیمتر مکعب مقدار 100 سانتیمتر مکعب ماسه ریخته و سپس آب تمیز به آن اضافه کنید تا مجموع حجم 150 سانتیمتر مکعب برسد، بعد آنرا بشدت تکان داده و برای سه ساعت به حال خود باقی گذارید. پس از سه ساعت ارتفاع ذرات ریز که بر روی ماسه ته نشین شده و بخوبی از آن متمایز است از روی درجات خوانده می شود و برحسب درصد ارتفاع ماسه در استوانه محاسبه می گردد درصد رس و لای ذرات ریز که بدین ترتیب بدست می آید نباید از مقادیر مشخص شده در بالا تجاوز نماید.
مصرف شن و ماسه ای که از خرد کردن سنگهای مرغوب و سخت در کارخانه بدست می آید مشروط بر آنکه ابعاد دانه های آنها در جدول دانه بندی فوق قرار گرفته باشند، نسبت به شن و ماسه طبیعی ارجحیت دارد.
شن وماسه بصورت حجمی و یا وزنی با پیمانه ها ویا ترازوهایی که بدین منظور تهیه شده اند اندازه گیری می شوند. مقدار شن و ماسه مصرفی در بتن جدولی که بعدا خواهد آمد مشخص شده است.
ابعاد شن مصرفی برای بتن باید طوری باشد که 90 درصد دانه های آن بر روی الک 4.76 میلیمتری باقی بماند. دانه بندی شن نباید از حدود مشخص شده در جدول بالا تجاوز نماید. اندازه الک طبق استاندارد شماره 295 ایران خواهد بود. انبار کردن شن و ماسه باید به نحوی باشد که موارد خارجی و زیان آور به آنها نفوذ نکنند. مصالح سنگی باید بر حسب اندازه دانه ها تهیه و در محلهای مختلف انباشته شوند. مصالح درشت دانه ( شن ) باید حداقل در دو اندازه جداگانه تهیه و انباشته گردد. مصالحی که دانه بندی آنها حدودا بین 4.76 تا 38.1 میلی متر است باید از مرز دانه های 19.05 میلیمتری و مصالحی که دانه بندی آنها بین 4.76 تا 50.8 یا 64.5 میلیمتر است باید از مرز دانه های 25.4 میلیمتری به دو گروه تقسیم گردند.

آب
آب مصرفی بتن باید تمیز و عاری از روغن و اسید و قلیایی ها واملاح و مواد قندی و آلی و یا مواد دیگر یکه برای بتن و فولاد زیانبخش است، باشد. منبع تأمین آب باید به تایید دستگاه نظارت برسد. آب مورد مصرف باید در مخازنی نگهداری شوند که از آلودگی با مواد مضر محافظت گردد :
حداکثر مقدار مواد خارجی موجود در آب بشرح زیر است :
الف – حداکثر مواد اسیدی موجود در آب باید به اندازه ای باشد که 10 میلیمتر مکعب سود سوز آور سی نرمال بتواند یک سانتیمتر مکعب آب را خنثی کند.
ب - حداکثر مواد قلیایی موجود در آبباید به اندازه ای باشد که 50 میلیمتر مکعب اسدی کلریدریک دسی نرمال بتواند یک سانتیمتر مکعب آب را خنثی کند.
پ – درصد مواد موجود در آب نباید از مقادیر زیر تجاوز کند :
مواد آلی – دو دهم در هزار
مواد معدنی – سه در هزار
مواد قلیایی – یک درهزار
سولفاتها – نیم در هزار
در حالتی که کیفیت آب مصرفی مورد تردید باشد در صورتی می توان از آن استفاده نمود که تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با این آب حداقل 90 درصد تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با آب مقطر باشد. بطور کلی مصرف آبهای آشامیدنی تصفیه شده برای ساختن بتن بلامانع است.

گاهی پس از پی کنی به طبقه ای از زمین محکم و سفت می رسند و پی سازی را شروع می کنند ولی پس از چندی ساختمان ترک بر می دارد . علت آن این است که زمین سفتی که به آن رسیده اند از طبقهُ نازکی بوده است و متوجه آن نشده اند ولی برای اطمینان در جاهای مختلف زمین گمانه هایی می زنند تا از طبقات مختلف زمین آگاهی پیدا کنند و بعد شفته ریزی را شروع می کنند این عمل را در ساختمان گمانه زنی (سنداژ) می گویند .

طبقه بندي زمين چند نوع است :
1) زمين هايي كه با خاك ريزي دستي پر شده است :
اين نوع زمين ها كه عمق بيشتري دارند و با خاكهاي دستي محل گودال ها را پر كرده اند اگر سالهاي متمادي هم بگذرد باز نمي توان جاي زمين طبيعي را بگيرد و اين نوع زمين براي ساختمان مناسب نيست و بايد پي كني در آنها به طريقي انجام گيرد كه پي ها به زمين طبيعي يا زمين سفت برسد .
2) زمينهاي ماسه اي :
زمينهاي ماسه اي بيشتر در كنار دريا وجود دارد . اگر زمين از ماسه خشك تشكيل شده باشد ، تا يك طبقه ساختمان را تحمل مي كند و 1.5 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع مي توان فشار وارد آورد . ولي در صورتي كه ماسه آبدار باشد قابل ساختمان نيست ، چون ماسه آبدار حالت لغزندگي دارد و قادر نيست كه بار وارد را تحمل كند بنابراين ماسه از زير پي مي لغزد و جاي خالي خود را به پي مي دهد و پايه را خراب مي كند .
3) زمينهاي دجي :
زمين دجي زميني است كه از شنهاي درشت و ريز و خاك به هم فشرده تشكيل شده است و به رنگهاي مختلف ديده مي شود :دج زرد ، دج سياه ، دج سرخ ، اين نوع زمين ها براي ساختمان مرغوب و مناسب است .
4) زمينهاي رسي :
اگر رس خشك و بي آب و فشرده باشد ، براي ساختمان زمين خوبي محسوب مي شود ، و تحمل فشار لازم را دارد . ولي اگر رس آبدار و مرطوب باشد قابل استفاده نيست و تحمل فشار ندارد ، خصوصاً اگر ساختمان در زمين شيب دار روي رس آبدار ساخته شود فوري نشست مي كند و جاهاي مختلف آن ترك بر مي دارد و خراب مي شود . و اگر ساختمان در زمين آبدار با سطح افقي ساخته شود به علت وجود آب فشار را به همه نقاط اطراف خود منتقل مي كند و ديوارهاي كم ضخامت آن ترك بر مي دارد .
5) زمينهاي سنگي :
زمينهاي سنگي بيشتر در دامنه كوهها وجود دارد و از تخته سنگها ي بزرگ تشكيل شده و براي ساختمان بسيار مناسب است .
6) زمينهاي مخلوط :
اين نوع زمينها از سنگ درشت و شن و خاك رس تشكيل شده اگر اين مواد كاملا به هم فشرده باشند براي ساختمان بسيار مناسب است و اگر به هم فشرده نباشد و بايد از ايجاد ساختمان به روي اين نوع زمينها احتراز كرد .
7) زمينهاي بي فايده :
زمينهاي بي فايده مانند باتلاق ها و زمينهاي جنگل كه از خاك و برگ درختان تشكيل شده است . در اين نوع زمين ها بايد زمين آنقدر كنده شود تا به زمين سفت و طبيعي برسد .

امتحان مقاومت زمین
یک صفحه بتنی 20*20*20 یا 20*50*50 از بتن آرمه گرفته و روی آن به وسیلهُ گذاشتن تیرآهنها فشار وارد می آورند . وزن آهنها مشخص و سطح صفحه بتن هم مشخص است فقط یک خط کش به صفحه بتنی وصل می کنند و به وسیله میلیمترهای روی آن میزان فرورفتگی زمین را از سطح آزاد مشخص و اندازه گیری می کنند ولی اگر بخواهند ساختمانهای بسیار بزرگ بسازند باید زمین را بهتر آزمایش کنند . برای این منظور با دستگاه فشار سنج زمین را اندازه گیری می کنند و آزمایش فوق برای ساختمانهای معمولی در کارگاه است .

بررسی نشست ها :
الف) نشست زمین بر اثر تغییر سطح ایستایی
ب) نشست زمین ناشی از حرکت ولغزش کلی در زمینهای ناپایدار
پ) نشست ناشی از ناپایداری زمین بر اثر گود برداری خاکهای مجاور و حفر چاه.
ت) نشست ناشی از ارتعاشات احتمالی که از تاسیسات خود ساختمان با ابنیه مجاور آن ممکن است ایجاد شود. تعیین تاب

مقاومت فشاری زمین :
برای روشن کردن وضع زمین در عمق، باید چاه های آزمایشی ایجاد گردد این چاهها باید به عمق لازم و به تعداد کافی احداث گردد و تغییرات نوع خاک طبقات مختلف زمین بلافاصله مورد مطالعه قرار گیرد و نمونه های کافی جهت بررسی دقیق به آزمایشگاه فرستاده شود. برای بررسی و تعیین تاب فشاری زمین در مورد خاکهای چسبنده نمونه های دست نخورده جهت آزمایشگاه لازم تهیه می گردد و برای خاکهای غیر چسبنده آزمایشهای تعیین دانه بندی و تعیین وزن مخصوص خاک و آزمایش بوسیله دستگاه ضربه دار در محل انجام می گیرد در حین گمانه زنی باید تعیین کرد که آیا زمین محل ساختمان خاک دستی است یا طبیعی و تشخیص این امر حین عملیات خاکبرداری با مشاهده مواد متشکله جدا محل خاکبرداری و وجود سوراخها ومواد خارجی ( نظیر آجر، چوب، زباله و غیره ) مشخص می شود. به منظور تعیین تاب مجاز زمین می توان از تجربیات محلی مشروط بر آن که کافی بوده باشد استفاده کرد. ابعاد پی ساختمانهای ساخته شده قرینه ای برای تعیین تاب مجاز زمین خواهد بود. هنگامی که نتایج تجربی در دسترس نباشد و از طرف تعیین تاب مجاز زمین با توجه به اهمیت ساختمان مورد نیاز نباشد، می توان تاب مجاز را با تعیین نوع خاک توسط متخصص با استفاده از جداول موجود تعیین نمود. قراردادن پی ساختمان روی خاکریزهایی که دارای مقدار قابل توجهی مواد رسی بوده ویا به خوبی متراکم نشده باشد صحیح نبوده و باید از آن خود داری کرد در صورتی که پی سازی در این نوع زمین به عللی اجباری باشد، باید نوع و جنس زمین مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفته و سپس نسبت به پی سازی متناسب با این نوع زمین اقدام گردد.

لغزش زمین :
از احداث ساختمان روی شیبهای ناپایدار و همچنین زمینهای که دارای لغزش کلی می باشند باید خود داری نمود، زیرا جلوگیری از لغزش این نوع زمینها تقریبا غیر ممکن است و این گونه زمینها غالبا با مطالعات زمین شناسی قابل تشخیص می باشند.
چنانچه احداث ساختمان در اینگونه زمینه ضرورت داشته باشد باید تدابیری لازم پیش بینی شود تا حرکات لفزشی زمین موجب بروز خرابی در ساختمان نگردد.