up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله پي PDF
QR code - پي

پي

پي و انواع آن

مقدمه
مهندسي ژئوتكنيك زيرمجموعه اي از مهندسي عمران در زمينه مسائل مرتبط بابكارگيري ورفتار خاك ومصالح خاكي مي باشد. مهندسي ژئوتكنيك متشكل ازدوبخش كلي مكانيك خاك ومهندسي پي مي باشد. درواقع مهندسي پي شامل بكار گيري اصول مكانيك خاك در تحليل و طراحي شالوده ساختمانها و ابنيه در تماس باخاك مي باشد .كليه سازه هايي كه بر روي زمين بنا مي شوند از جمله ساختمانها،پلها،خاكريزها از دو بخش تشكيل مي شوند.
1- سازه فوقاني(sperstructare)؛بخش نمايان سازه
2- سازه زيرين(substructure)؛بخش مدفون سازه
بخش سازه زيرين به عنوان حائل بين سازه فوقاني و زمين تكيه گاه عمل مي كند يعني بار سازه فوقاني را به زمين منتقل مي نمايد.
مبحث مهندسي پي بررسي تاثير متقابل سازه زيرين و زمين تكيه گاه مي باشد.
تعريف پي و اهميت آن
پي عبارت است از سازه زيرين و بخشي ازخاك مجاورآن كه تحت تاثير اين سازه وبارهاي وارد بر آن مي باشد مبحث 7 مقررات ملي ساختمان نيز تعريف مشابهي از پي ارائه كرده است:مجموعه بخش هايي از سازه و خاك در تماس با آن كه انتقال بار بين سازه و زمين از طريق آن صورت مي گيرد پي ناميده مي شود.در واقع وظيفه پي انتقال بارهاي بخش هاي فوقاني به خاك زير پي مي باشد بنحويكه تنش هاي بيش از حد ونيز نشست هاي اضافي ايجاد نگردد.
کليه پي ها بمنظور انتقال بارهاي سازه فوقاني به زمين طرح ميشوند. بار اکثر سازه هاي فوقاني توسط اجزاء ستون مانندي حمل ميشوند که شدت تنش در آنها در حدود Mpa10(ستون بتني) تاMPa140(ستون فلزي) ميباشد چنين تنشهايي
مي بايست به خاک تکيه گاهي حمل گردد که ظرفيت باربري آن بندرت بيش از KPa500 واغلب در حدود KPa 250-200 ميباشد.باتوجه به اين ارقام ميتوان دريافت که اين عضو واسط يعني پي مصالحي را به يکديگر مرتبط مي سازد که مقاومت مهندسي مفيد آنها تا چند صدبرابر متفات است واين به نوبه خود اهميت طرح صحيح و ايمني پي را نشان ميدهد.
تنش
به مقاومت داخلي ايجاد شده در جسم در اثر نيدو هاي خارجي تنش مي گويندوبر حسب نوع نيرو ممکن است فشاري ،خمشي,برشي,کششي و... باشد استحکام نهايي مواد ومصالح ساختماني برحسب واحد هاي تنش بيان مي شود که واحد آن در سيستم بين المللي آحاد, نيوتن بر متر مربع است که (pa) ناميده مي شود.
مهندسي پي :
مهندسي پي شامل تحليل وطراحي پي(شالوده ساختمانهاي متعارف) يا سازه هاي در تماس باخاک (ابنيه حائل) بابکارگيري اصول مکانيک خاک و مکانيک سازه توام باقضاوت مي باشد.
مهندسي پي مباحثي همچون محاسبه ظرفيت باربري, طراح يانواع مختلف پي مانند پي هاي منفرد,نواري گسترده عميق (شمع) را شامل مي گردد که در رابطه باهر کدام از آنها توضيحاتي ارائه خواهد شد.علاوه بر طراحي پي هاي متعارف (پي ساختمانها) طراحي سازه هاي حائل نيز مهندسي پي ميباشد.
مهندس پي :
به کسي گفته ميشود که بوسيله آموزش وتجربه کافي در اصول علمي وقضاوت مهندسي مهارت يافته است تا پي راطراحي نمايد. مي توان گفت که قضاوت مهندسي بخش خلاق کار طراحي پي ميباشد در واقع قضاوت مهندسي در طراح پي همان گرد آوري و بهم آميختن تجارب، مطالعه کارهاي ديگران در شرايط نسبتاً مشابه و جمع آوري اطلاعات ژئوتکنيکي مخصوص ناحيه تحت برر سي براي ايچاد طرحي اقتصاري علمي و ايمن براي سازه زيرين ميباشد.
انواع پي :
پي ها براساس عمق ونوع عملکرد تقسيم بندي مي شوند . در حالت کلي چنانچه لايه مقاوم در عمق کمي از سطح زمين قرار گرفته باشد پي در نزديکي سطح زمين بنا ميگردد در غير اين صورت براي رسيدن به لايه مقاوم عمق پي افرايش ميابد.
به طور کلي پيها به چهار دسته تقسيم ميشوند.
1- پي ها ي کم عمق معروف به پي هاي سطحي(Shallow foundations)
به پي هايي ميگويند که نسبت عمق به عرض آنها مساوي يا کمتر از واحد است 1>D B در عين حال در بعضي مراجع پيهاي بانسبت عمق تا 4الي5هم به عنوان
پي کم عمق طبقه بندي ميشوند.
2- پي هاي نيمه عميق(پي هاي چاهيPier foundations )
در اين پي ها نسبت عمق به عرض در محدوده 10 > D B > (5-4) قرار دارد.
3- پي هاي عميق (Deep foundations)
اين پي ها عمدتا شامل پي هاي شمعي بوده ودر آنها 10 < D B ميباشد
در مبحث 7 مقررات ملي ساختمان , معيار ديگري براي پي عميق عنوان شده است و آن عبارت است از اينکه هرگاه نسبت عرض به ارتفاع پي کمتراز1باشد وعمق آن از3 متر تجاوز نمايدبه آن پي عميق مي گويند.
در موارد فوق D عمق پي و B عرض آن مي باشد.
4- پي هاي ويژه
شامل هرگونه پي که جزء دسته بندي هاي فوق نباشداز قبيل، صندوقه اي، مهارها
ستونهاي شني وسنگي و...
انواع پي هاي سطحي:
دسته بندي انواع پي هاي سطحي به صورت زير مي باشد.
پي هاي منفرد
پي هايي که بار يک ستون تکي يا يک ديوار را حمل مي نمايند.
پي هاي مرکب
پي هايي که بار دو تا چهار ستون را حمل مي نمايند
پي گسترده
نوعي شالوده است که بار چندين ستون با فاصله هاي منظم و نامنظم, موازي ياغيرموازي را حمل مي نمايد و ممکن است زير بخشي يا کل ساختمان قرارگيرد.
الف:شالوده منفرد(spread foundations)
شالوده اي که حامل بار تنها يک ستون باشد شالوده منفرد مي گويند. اين پي ها معمولاً متشکل ار يک دال مربعي يا دايره اي بوده و خود مي تواند شامل انواع بتني غير مسلح،بتن مسلح معمولي ، باسطوح شيبدار و پله اي باشد.
ب:شالوده دو ستوني
اگردوستون بهم نزديک باشند(به صورتي که شالوده منفرد آنهاکمتر از نصف فاصله دوستون گردد) اقتصادي ومناسب است که از شالوده دوستوني استفاده شود.
کاربرد اصلي اين نوع شالده ها در مواقعي است که نمي توان يک ستون را به طور مرکزي برروي شالوده تک ستوني قرار داد همانند شالوده ستونهاي کناري (نوار مرزي ساختمان در زمينهاي محدود يا کوچک ) شالوده دو ستوني مي تواند به صرت مستطيل ياذوذنقه اي طرح شود.اين شالوده ها بنحوي طراحي مي شوند که مرکز هندسي آنها بر نقطه اثر بر آيند بارهاي وارده منطبق گردد.
راه ديگر مقابله با خروج از مرکزيت ستون کناري اتصال آن توسط يک تير قوي به شالوده داخلي مجاور مي باشد که چنين شالوده اي را شالوده باسکولي يا تسمه اي مي گويند.
ج- شالوده نواري( Strip footing)
بااتصال شالوده هاي يک رديف ويا براي شالوده زير يک ديوار باربر، شالوده نواري ايجاد مي گردد که نسبت طول به عرض آن زياد است معمولاً شالوده هائي که در آنها 4-5< L باشد به عنوان شالوده نواري در نظر ميگيرند.
د- شالوده شبکه اي (Gridfoundation)
بلحاظ اقتصادي گاهي مقرون به صرفه است که از شالوده هاي يک رديف در هم ادغام و شالوده به صورت نواري اجرا گردد چنانچه اين نوارها در هر دو امتداد عمود برهم قرار گيرند شالوده شبکه اي بوجود مي آيد عملکرد اين شالوده ها مرکب بوده و متفاوت از عملکرد شالوده هاي منفرد است که توسط کلاف به يکديگر متصل مي شوند.
ه- شالوده هاي گسترده (Mat .orRaft foundations)
اگرزمين زير شالوده آنقدر سست باشد ويا بار وارده از طرف سازه آنقدر زياد باشد که سطح پوشيده شده از طرف پي هاي منفرد بيش از نصف سطح زير بنا گردد، در اينصورت اقتصادي است که از پي گسترده استفاده شود شالوده گسترده شامل يک دال(Slab) يکپارچه است که کليه بار هاي سازه ناشي از ستونها و ديوارها را حمل مينمايد اين نوع شالوده موجب توزيع نسبتا يکنواخت تنش و جلوگيري از تمرکز آن در زير بارهاي سنگين و مو ضعي مي گردد لذا در کاهش نشست نا مساوي بسيار موثر است.
پي هاي پوسته اي (Shell foundations)
اين نوع پي هاي بار را بواسطه شکل ونه به سبب جرم و حجم خود به زمين منتقل مي نمايند ، لذا طراحي آنها مشکل است و معمولاً بعنوان پي برجهاي بلند نظير برجهاي تلويزيون يا خنک کننده ها بکار ميرود .
پي هاي نيمه عميق(Pier foundations)
اين پي ها حد فاصل پي هاي سطحي و عميق مي باشند که به آنها پي چاهي نيز اطلاق مي گردد عملکرد آنها تقريبا مشابه پي هاي عميق است زيرا بار را به يک لايه مقاوم که در عمق متوسطي از زمين قرار دارد منتقل مي نمايد براي اجراي اين پي ها چاهي در زمين حفر و سپس درون آن با مصالح مناسب پر مي گردد.
پي هاي عميق (Deep foundations)
اصطلاح پي عميق وشمع مترادف يکديگر مي باشند زيرا بکارگيري عمده پي عميق به صورت شمع مي باشد شمع ها اجزاء ستون مانندي عمدتاً از بتون، فولاد و چوب هستند که براي انتقال بار به لايه هاي عميق زمين مورد استفاده قرار
مي گيرند . شمع ها معمولا به عنوان يک عنصر سازه اي واسط مو سوم به سر شمع يا کلاهک (Cap) بار سازه فوقاني را به زمين منتقل مي نمايند طبق مقررات ملي ساختمان سر شمع به عنوان پي سطحي نامگذلري مي گردد بلحاظ نوع انتقال بار شمع هاي اتکائي (نوک باربر) و شمع هاي اصطکاکي (شناور) تقسيم مي گردند
ضوابط کلي پي ها :
ابعاد و اجزاءپي مي بايستي بنحوي طرح شوند که هم تنش تماس با خاک در حد ايمن باشد و هم نشستها را به يک مقدار قابل قبول محدود نمايد اما مشکلات نشست اضافي عمومي بوده وتا حدووي مخفي باقي مانده اند زيرا تنها موارد بسيار ديدني انتشار يافته اند .
تعداد اندکي ساختمانهاي مدرن در اثر نشستهاي اضافي فرو مي ريزند . اما وقوع فروريختگي ها جزئي يا گسيختگي موضعي در يک عضو سازه اي چندان غير معمول نيست، بيشتر آسيبهائي که روي مي دهند شامل ترکهاي نا خوشايند در ديوار و کف، کف هاي ناهموار (خيز هاوشيب ها) درهاوپنجره هاي چفت شده و غيره مي باشند.
تغييرپذيري خاک همراه بابارهاي پيش بيني نشده يا حرکت هاي بعدي خاک (نظيرزلزله ها) مي توانند به مشکلاتي از نشست منجر شوند که مهندس، کنترل اندکي برآنهادارد. بعبارت ديگر آخرين روشهاي موجود طراحي ممکن است احتمال مشکلات نشست(ضريب خطر) رابه مقدار زيادي کاهش دهند، اماعموماً يک پروژه خالي از خطر بدست نمي دهند. بااين همه بطور منطقي برخي مشکلات نتيجه مستقيم طراحي ضعيف يا بي دقتيهاي ساده يا عدم توانائي مهندسي مي باشند .
يک عامل عمده که کارطراحي پي را مشکل مي سازد آن است که پارامترهاي خاک مورد استفاده در طراحي قبل از شروع پروژه بدست مي آيند . بعدا هنگام اجرائي برخاکي بنا مي شود که خواص آن به مقدار زيادي نسبت به حالت اوليه اصلاح شده است که اين اصلاح يابواسطه روند اجرا يا احداث پي ايجاد مي گردد اين بدان معني است که خاک ممکن است حفاري ويا جايگزين گشته و متراکم گردد. حفاري درجهت برداشتن بار از روي خاک زيرين بوده وسبب انبساط آن رافراهم مي نمايد کوبش شمع معمولاً خاک رامتراکم تر مي نمايد . هريک از اين وقايع يا مستقيماً خواص خاک راتغيير داده (جايگزين خاک) ياپارامترهاي مقاومتي برآورد شده اوليه رااصلاح مي نمايند.
به طورخلاصه يک طرح مناسب به طي مراحل زير نيازمند است.
1- تعيين هدف ازبناي ساختمان، بارگذاري احتمالي بهره دهي در طول عمر مفيد، نوع قاب سازه ،نيمرخخاک،روش هاي ساختماني هزينه هاي ساختمان.
2- تعيين نيازهاي کارفرما.
3- انجام طراحي بااطمينان به اينکه طرح آسيب زيادي به محيط زيست وارد نمي سازد ويک حاشيه ايمني بدست مي دهد که احتمال خطر براي کليه طرف هاي ذيربط يعني جامعه، کارفرماو مهندسي درحد مجاز خواهدبود.
ملاحظات ديگر در طراحي پي ها :
1- عمق پي ها مي بايست به قدر کافي زياد باشد تااز بيرون زدگي جانبي مصالح از زير پي براي شالوده ها وپي هاي گسترده جلوگيري شود. بطور مشابه در گود برداري پي مي بايست اين نکته مد نظر باشد که مشکل بيرون زدگي مصالح پي مي تواند براي شالوده هاي ساختمان موجود در نواحي مجاور گود اتفاق بيفتد و ضرورت دارد که تدابير مقتضي در نظر گرفته شود. تعداد ترکهاي ناشي از نشست که به هنگام گود برداري براي سازه هاي مجاور مالکين ساختمانهاي موجود يافت مي شوند بسيار قابل توجه مي باشد.
2- عمق شالوده ها مي بايست زيربخشي از خاک باشد که داراي تغييرات حجمي فصلي ناشي از يخ زدگي ، ذوب شدن يخ ورشد گياهان مي باشد.اکثر آيين نامه هاي ساختماني محلي مقررات مربوط به حداقل عمق پي را در بردارد.
3- درپي ممکن است لازم شود شرايط خاک منبسط شوند در نظر گرفته شود در چنين شرايطي بناي ساختمان در جهت حبس بخار آب موجود در خاک است که به طرف بالا حرکت مي نمايد. اين بخار آب به تدريج فشرده شده و خاک واقع در بخش دروني زير دال کف وپي ساختمان را حتي در شرايطي که تغيير محيطي به طور عادي روي مي دهد اشباء مي نمايد.
4- علاوه بر ملاحظات مربوط به مقاومت فشاري،سيستم پي مي بايست در برابر واژگوني ، لغزش وهر نوع بالا زدگي (شناوري) ايمن باشد.
5- سيستم پي بايد در برابر خوردگي ياتخريب ناشي از تماس با مواد مضر موجود در خاک محافظت گردد.
6- سيستم پي بايد بتواند تغييرات بعدي را در ناحيه يا هندسه ساختمان را تحمل کند ودر صورت لزوم به ايجاد تغييرات در سازه فوقاني و بارگزاري به سادگي قابل اصلاح باشد.
7- پي مي بايست توسط نيروي انساني موجود در محل قابل ساخت باشد.
8- اجرا وتوسعه محل مي بايست مطابق با استاندارهاي محيط زيستي محل باشد از جمله اينکه مي بايست تعيين شود که آيا ساختمان از طريق تماس بازمين در معرض آلودگي است يا خير.
در محلي که سفره آبهاي زير زميني وجود دارد روش معمول اين است که آنرا بطور دائمي يا در طول انجام کارهاي ساختماني تازير ناحيه ساختماني پايين آورند سفره آب زيرزميني نشان داده شده در شکل زير،زير تراز کف شالوده بوده و احتمالاً پايين تراز ناحيه ساختماني خواهد بوداگر بعداًآب زيرزميني به ترازي بالاتر از کف شالوده صعود نمايد شالوده تحت تاثير نيروي بالابر يا شناوري قرار مي گيرد که مي بايست به حساب آورده شود.
چنانچه لازم باشد آب زيرزميني بطور موقت يا دائمي پايين آورده شود يک مشکل
وجود دارد و آن موقع نشست در نواحي اطراف محوطه ساختمان است به همين دليل در اکثر موارد اطراف محوطه ساختمانهاي سپرهاي آب ريزي نصب ميکنند و آب تنها از داخل اين محوطه به بيرون پمپ مي شود.
مراجع و منابع :
1-اصول مهندسي ژئوتكنيك جلد دوم:مهندسي پي شاپور طاحوني
2-سايتهاي تخصصي عمران
کتاب تحليل و طراحي پي نوشته پرفسور باولز با حجم ۵۰ مگابايت
1 http: mihd.net 4j6i2v
2 http: mihd.net e6p18v
3 http: mihd.net 5yd9vn
4 http: mihd.net 9pvcut
5 http: mihd.net 276atr
6 http: mihd.net 4jtqhr
7 http: mihd.net vhj8yw
8 http: mihd.net wfub23
9 http: mihd.net nkpi5o
10 http: mihd.net n8aczi
11 http: mihd.net ip1t53

● شرح بيماري آمپيم عبارت است از تجمع چرک در يکي از حفرات بدن . معمولاً در فضاي اطراف ريه ها بين لايه هاي پرده جنب دچار عفونت ، اتفاق مي افتد. آمپيم به ...

اوکاپي نام انگليسي:okapi نام علمي:okapia johnstoni اوکاپي ها حيواناتي کمياب از خانواده زرافه ها هستند. از نظر ظاهري بسيار شبيه به اسبها هستند اما از ن ...

ساخت هاي گنبدي در نتيجه نيروهاي قائم كه از پايين به بالا اثر مي كنند، تشكيل مي شوند. از مهم ترين آنها گنبدهاي نمكي مي باشند. اين گنبدها بر اثر ناپايدا ...

سيم پيچ به طور ساده يک سيم هادي معمولي است که پيچانده شده است . مقاومت اهمي سيم پيچ را در اغلب موارد مي توان صفر فرض نمود و بنابر اين با عبور جريان dc ...

موتور هاي چند فاز موتورهاي چند فازه موتورهاي متناوبي هستند که به صورت دو يا سه فاز کار مي کنند . هر دو از لحاظ ساختماني مشابه بوده و فقط اتصال داخلي ک ...

- پمپهاي هيدروليکي با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پ ...

وتورهاي احتراق داخلي ماشين هايي شگفت انگيزي هستند که در طي بيش از ۱۰۰ سال تکامل يافته اند . اين تکامل توسط سازندگان خودرو براي افزايش بازده و کاهش آلو ...

در نظر بگيريد در کارخانه اي بزرگ که تعداد زيادي پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کيفي و يا ناظر هستيم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاري برخورد ميکني ...

دانلود نسخه PDF - پي