بتن مصرفی در ساخت شمع‌های بتنی پیش ساخته
مشخصات فنی بتن مصرفی باید مطابق با نشریه شماره ۱۲۱ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور یا آیین نامه‌های معتبر دیگر که در اسناد پیمان مشخص شده باشد. نوع سیمان مصرفی در بتن باید بر اساس نتایج آزمایش‌های شیمیایی و توسط مشاور طرح یا دستگاه نظارت تعیین شود. بتن شمع‌ها باید صاف، بدون عیب و فارغ از کرم‌خوردگی و فضاهای خالی باشد. مقاومت فشاری ۲۸ روزه بتن شمع‌های پیش‌تنیده نباید کمتر از ۴۲ مگا پاسکال باشد. در شمع‌های بتنی پیش‌تنیده مقاومت فشاری بتن در هیچ شرایطی نباید کمتر از ۲۳ مگا پاسکال باشد. تنش فشاری پیش‌تنیدگی در بتن شمع‌های بتنی پیش‌تنیده نباید از ۷ مگا پاسکال کمتر باشد.
باید مطابق نظر دستگاه نظارت از بتن مصرفی نمونه‌برداری و مقاومت آن کنترل شود. نمونه‌برداری، عملآ‌وری و آزمایش باید با حضور نماینده دستگاه نظارت و طبق دستورالعمل آزمایشگاه مقاومت مصالح و مکانیک خاک صورت گیرد. در مواقعی که نمونه‌برداری به تعداد لازم انجام نگرفته باشد باید مغزههای با قطر ۱۲ سانتیمتر ) ۴ اینچ( و ارتفاع حهداقل ۱۲/۵ سانتیمتر ) ۵ اینچ( از بتن شمع ساخته شده یا اجرا شده گرفته و مورد آزمایش قرار گیرد . موقعیت و عمق مغزه‌گیری توسط دستگاه نظارت تعیین می‌شود. مغزه‌گیری و آزمایش از بتن باید با حضور نماینده دستگاه نظارت صورت پذیرد. مقاومت مغزه‌ها باید شرایط مندرج در نشریه شماره ۳۸۶ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور را برآورده نماید. از آنجا که بتن نزدیک به تراز راس شمع از عملکرد سازه‌ای قابل توجهی برخوردار است، لذا کنترل کیفیت آن اهمیت ویژه‌ای خواهد داشت.
آرماتورها در شمع‌های بتنی
پیمانکار موظف است آرماتوربندی را مطابق با نقشه‌های اجرائی نصب و از جابجا شدن آن حین بتن ریزی جلوگیری نماید. در تهیه آرماتورهای مصرفی باید ملاحظات مندرج در نشریه شماره ۳۸۶ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور رعایت شود و آزمایش‌های کنترل کیفیت طبق توصیه‌های مربوطه در این آیین‌نامه صورت گیرد تا از کیفیت آرماتورهای مورد استفاده اطمینان حاصل شود.
وصله آرماتورها می‌تواند به یکی از روش‌های پوششی، جوشی و مکانیکی صورت گیرد. وصله پوششی با مجاور هم قرار دادن دو میلگرد در قسمتی از طولشان عملی می‌شود. وصله جوشی با جوش دادن دو میلگرد به یکدیگر و وصله مکانیکی با استفاده از قطعات مکانیکی خاص اجرا می‌شود. اما در هر حال نباید وصله کلیه آرماتورها، همزمان در یک مقطع صورت گیرد.
بتن ریزی شمع‌های بتنی
تا قبل از ساخت و تهیه قفسه آرماتورها و جاگذاری مناسب آن در قالب نباید بتن ریزی صورت گیرد. بتن ریزی شمع باید به صورت یکپارچه انجام گیرد. پیمانکار موظف است قبل از اقدام به بتن ریزی، دستگاه نظارت را مطلع سازد تا وضعیت قالب، آرماتورگذاری، پوشش کافی بتن و سایر جزئیات که در نقشه‌های اجرایی درج شده را کنترل نماید. بتن ریخته شده باید توسط ویبره مناسب به صورت کامل متراکم شود. استفاده از ویبره نباید به اندازه‌ای باشد که مصالح بتن از هم جدا شوند.
عمل آوری و حفاظت از بتن
قالب‌ها نباید زودتر از ۲۴ ساعت پس از عملیات بتن ریزی باز شوند. شمع‌ها باید حداقل به مدت ۷ روز، تا موقعی که بتن حداقل دو سوم مقاومت ۲۸ روزه را کسب نماید، در روی سکوی بتن ریزی باقی بمانند. در صورتیکه برای عمل آوردن بتن شمع‌ها از حمام بخار استفاده شود با تصویب دستگاه نظارت می‌توان شمع‌ها را بعد از ۲۴ ساعت از محل ساخت بلند کرد.
ملاحظات جابجایی و انبار کردن شمع‌های بتنی
نحوه و روش جابجایی باید قبلاً بررسی و توسط دستگاه نظارت تایید شود. نحوه جابجایی و انبارکردن شمع‌ها باید به گونهای باشد که شمع‌ها از ترک‌خوردگی، آسیب ناشی از وربه و تنش‌های خمشی حفاظت شوند. به منظور در نظر گرفتن اثر تنش‌های ناگهانی باید برای بارهای محاسباتی ناشی از جابجایی معادل ۲ در نظر گرفته شود.
در هر شمع باید حداقل دو قلاب برای جابجایی در نظر گرفته شود. محل این قلاب‌ها به گونهای مشخص می‌شود که کمترین مقدار بیشینه لنگر در شمع بوجود آید.
شمع‌های مربعی باید طوری روی هم چیده و انبار شوند که عبور هوا از بین آنها ممکن باشد. کف محل انبار باید مقاومت کافی داشته باشد. قرار دادن شمع‌ها روی هم بدون آنکه قطعه تخته‌ای بین آنها قرار داده شود ممنوع است. محل مجاز برای قرارگرفتن تخته‌ها حدود محلی است که قلاب حمل شمع در آن موقعیت قرار گرفته است. این قطعات چوبی باید در ارتفاع چیدمان شمع‌ها در یک راستا باشند.
شمع‌های دایروی باید به گونهای روی هم چیده شوند که در اثر لرزش بر روی هم نلغزند. به ویژه به منظور جلوگیری از لغزش ردیفهای روی زمین باید تمهیدات لازم جهت مهار نمودن شمع‌ها مانند استفاده از قطعات چهوبی اندیشیده شود. علاوه بر این تعداد ردیفهای شمع انبار شده بر روی هم باید به حدی باشد که باعث آسیب دیدگی شمع‌های زیرین نشود. پیمانکار باید برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی سطوح شمع‌های نصب شده در آب دریا و خاکهای قلیایی توجه و مراقبت ویژه‌ای در جابجایی و انبار کردن آنها لحاظ نماید.
ملاحظات قبل از کوبش
محل و موقعیت کوبش هر یک از شمع‌ها باید طبق نقشه‌های اجرایی پیاده و توسط دستگاه نظارت کنترل شود. پیمانکار باید برای نصب شمع در موقعیت صحیح روش مناسبی اتخاذ و اجرا نماید. جزئیات این روش باید قبلا توسط پیمانکار برای یکیک شمع‌ها به ترتیب کوبش به دستگاه نظارت ارائه شود.
در مورد شمع‌های پیش‌ساخته تا مقاومت بتن شمع به مقادیر مشخص شده توسط دستگاه نظهارت نرسیده، نمی‌توان عملیات کوبش را آغاز نمود. بمنظور کاهش اثرات مخرب کوبش بر بتن سازه‌های مجاور با سن کمتر از ۲۸ روز، فقط شمع‌هایی اجازه کوبش دارند.
برای شمع‌های با ابعاد دیگر قطر پیش حفاری باید مطابق با نقشه‌های اجرایی یا نظر دستگاه نظارت باشد. پیش حفاری باید در مرکز محل استقرار شمع صورت گیرد. برای پیش حفاری در مصالح سنگی باید قطر حفاری حدود ۵۲ میلیمتر بزرگتر از بیشترین بعد مقطع شمع باشد. در مواردی که در هنگام پیش حفاری نیاز به غلافگذاری باشد، باید لوله‌گذاری تا عمق مورد نیاز حفاری انجام شده و پس از اتمام عملیات حفاری و اخذ تایید دستگاه نظارت لوله‌ها بیرون کشیده شود.
ملاحظات حین کوبش
شمع‌های بتنی در لایههای نرم و سست باید با انرژی کمتری کوبیده شوند تا تنش کششی ناشی از کوبش باعث آسیب‌دیدگی آنها نشود. وقفه در حین کوبش بجز در مواقع تطویل و یا حوادث غیرمنتظره جایز نیست.
چنانچه کوبیدن شمع‌ها باعث جابجایی و تورم زیاد خاک و احیانا وارد آوردن خسارت به ساختمان‌های مجاور باشد، باید فوراً با اطلاع کارفرما عملیات را متوقف نمود و با هماهنگی دستگاه نظارت از روش جایگزین استفاده نمود.
حتی‌المقدور باید سعی شود شمع در موقعیت و راستای مشخص شده در نقشه‌های اجرایی کوبیده شود. برای این کار باید در حین کوبش راستای شمع متناوبا توسط روش‌های مناسب کنترل و بازبینی شود. در صورتیکه شمع در حین عملیات کوبش بیش از حد مجاز از راستای خود منحرف شود، حتی‌المقدور نباید با اعمال نیروی جانبی به راستای اولیه بازگردانده شود.
معیارهای توقف کوبش
عمق استقرار نوک شمع باید در نقشه‌های اجرایی مشاور مشخص شده باشد و عملیات کوبش تا رسیدن به آن می‌بایست بصورت ممتد ادامه یابد. عمق استقرار شمع بر اساس تامین ظرفیت باربری مورد نیاز و کنترل‌های مربوط به نشست تعیین می‌شود.
شمع‌هایی که در رودخانه‌ها یا محل‌هایی که احتمال آبشستگی در آنها وجود دارد باید طبق نظر دستگاه نظارت تا اعماقی که از نظر خطر آبشستگی حفظ شوند، کوبیده شوند.
معمولاً بر اساس نتایج تحلیل معادله موج یا آزمایش دینامیکی بر روی شمع‌های آزمایشی، و یا تجربه از کوبش شمعه‌های قبلی در ساختگاه، معیاری از لحاظ تعداد وربات برای نفوذ مشخص تعیین می‌گردد. چنانچه معیار توقف کوبش از لحاظ تعداد وربات به پیمانکار ابلاغ شده باشد، عمق استقرار نوک شمع که در نقشه‌های اجرایی تعیین شده باید این معیار را نیز تامین کند. در غیر اینصورت باید کوبش تا رسیدن به معیار توقف ادامه یابد.
رواداری‌های مربوط به موقعیت و زاویه استقرار شمع‌های بتنی
حداکثر فاصله افقی مجاز محور راس شمع بریده شده از مختصات تعیین شده در نقشه‌های اجرایی، بنا به نظهر دستگاه نظارت و مهندس طراح، بین ۵ الی ۱۵ سانتیمتر است. بطور معمول این فاصله در مورد شمع‌هایی که بخشی از بیرون از خاک بوده و قابل رئویت هستند، ۵ سانتیمتر و شمع‌هایی که بطور کامل در خاک مدفون می‌شوند ۱۵ سانتیمتر مجاز خواهد بود.
هیچیک از شمع‌های منحرف شده نباید با اعمال نیروی جانبی از زمین بیرون کشیده شوند. همچنین مجاز نیست شمعی که با زاویه نامناسب کوبیده شده با اعمال نیروی جانبی به حالت صحیح بازگردانده شود. شمع‌های مربعی باید از لحاظ زاویه استقرار مقطع، طبق نقشه‌های اجرایی کوبیده شوند. در غیر اینصورت چنانچه از نظر دستگاه نظارت و مهندس طراح مانعی نداشته باشد، مقطع می‌تواند تا ۷ درجه حول محور تقارن شمع دوران داشته باشد.
شمع‌های بتنی بیرون زده
اگر شمعی بواسطه کوبش شمع‌های مجاور، از خاک بیرون زده باشد، می‌بایست در صورت لزوم بر حسب نظهر دستگاه نظارت مجدداً کوبیده شود. با اتخاذ تدابیر مناسب از جمله پیش حفاری جهت نصب شمع‌های جدید باید از وقوع چنین اتفاقی جلوگیری شود.
اگر برآمدگی در شمع‌ها دیده شود باید رقوم راس شمع‌های مجاور محل کوبش با استناد به یک نقطه ثابت قرائت شود و میزان تغییر مکان راس شمع‌ها بطور متوالی مورد بررسی قرار گیرد. چنانچه در حین کوبش، شمع‌های مجاور بیش از مقادیر زیر بیرون آمده باشند باید مجدداً کوبیده شوند. درصورتیکه مقاومت نوک غالب باشد، مقدار مجاز بیرون‌زدگی شمع‌های مجاور، برابر ۱۵ میلیمتر و چنانچه مقاومت جدار شمع غالب باشد، مقدار مجاز بیرون‌زدگی شمع‌های مجاور، معادل ۴۲ میلیمتر خواهد بود.
تطویل شمع‌های بتنی
هیچگاه نباید قطعات جدید روی قطعات اجرا شده مردود قرار گیرند. بخش فوقانی و جدید شمع بایستی طبق نقشه‌های تفصیلی ساخته شوند. چنانچه تامین ظرفیت باربری مورد نیاز بدون ازدیاد طول شمع میسر نشود، پیمانکار باید در صورت صلاحدید دستگاه نظارت طول شمع را زیاد کند. بمنظور انجام عملیات تطویل باید یکی از روش‌های زیر مورد استفاده قرار گیرد.
تطویل شمع به روش بتن ریزی در محل
در این صورت میله‌های آرماتور موجود در سر شمع‌ها باید در طولی معادل ۵۲ برابر قطر میله‌ها لخت شوند. آرماتورهای جدید به مقدار و طول تعیین شده توسط دستگاه نظارت بایستی اضافه شود. میله‌ها باید حداقل در طولی معادل ۴۵ برابر حداکثر قطر میله‌ها روی هم قرار بگیرند و یا در صورت تصویب دستگاه نظارت در تمام طول با آرماتورهای بیرون آمده جوش شوند.
قالببندی باید به گونهای باشد تا طول اضافی شمع در امتداد شمعی که قبلاً کوبیده شده قرار گیرد. بتن مصرفی باید از نوعی باشد که برای شمع‌های پروژه تعیین شده و از طریق لرزاندن متراکم و یکپارچه شود. قسمت تطویلی باید مرتباً در حین عمل آمدن بتن، پوشیده و مرطوب نگه داشته شود. کوبیدن مجدد شمع نباید زودتر از ۲۸ روز پس از بتن ریزی انجام شود.
به کار بردن اتصالات
شمع‌های بتنی را می‌توان با تعبیه صفحات فلزی و جوشکاری، اتصالات پیچی و یا اتصالاتی که به صورت نر و ماده در دو سر شمع قرار گرفته تطویل نمود. مشخصات فنی اتصالات باید مورد تصویب دستگاه نظارت باشد. مشخصات فنی هر نوع اتصال باید به تایید دستگاه نظارت برسد. مقاومت اتصالات در برابر کشش، خمش و فشار، حداقل باید برابر مقطع بتنی شمع باشد. در صورتیکه اتصالات در خارج از سطح زمین یا در محدوده تغییرات تراز آب قرار می‌گیرند. بمنظور جلوگیری از زنگ زدگی باید سطح روی اتصالات با ترکیب رنگ و مواد محافظ مورد تصویب دستگاه نظارت پوشانده شود. محل اتصالات حتی‌المقدور باید در مقاطعی که میزان لنگر و برش در آنها به حداقل می‌رسد، قرار گیرد.
کنترل کوبش و عملیات اجرایی
کنترل و نظارت بر عملیات اجرایی شمع‌ها از آغاز ساخت شمع تا پایان کوبش و آماده نمودن سر شمع برای اتصال به کلاهک الزامی است.
شمع‌های بتنی مردود
در صورتیکه شمعی مشخصات فنی لازم را کسب ننماید ناظر به استناد بندهای ذکر شده در این مشخصات فنی می‌تواند آن را مردود اعلام نماید.
مقررات مواجهه با شمع‌های بتنی مردود قابل ترمیم
هنگامی‌که قالب‌های شمع‌های بتنی پیش ساخته برداشته شد، طبق نظر ناظر و در صورت مردود نبودن شمع پیمانکار موظف است کلیه حفرات و ترک‌های احتمالی را با ملات نسبت ۱ (آب) به ۲ (سیمان) ترمیم نماید.
شمع‌هایی که در محل مناسب خود کوبیده نشوند، یا راسشان پایینتر از تراز مورد نظر کوبیده شوند و یا بواسطه کوبش غلط دچار آسیب شوند در رده شمع‌های بتنی مردود قرار می‌گیرند و باید طبق نظر ناظر توسط یکی از روش‌های زیر اصلاح شوند.
در مجاورت شمع مردود شمع‌های بتنی جدیدی کوبیده شود. در این حالت ممکن است لازم باشد شمع جایگزین شده با زاویه کوبیده شود تا راس شمع در محل مشخص شده در نقشه قرار گیرد.
در صورت جابجا بودن شمع‌های اجرا شده به ویژه شمع‌های بتنی کناری و یا مردود بودن آنها، باید تحلیل سازه‌ای شمع‌ها و کلاهک فونداسیون بتنی متصل به راس شمع‌ها مجدداً کنترل یا طراحی شود.
ترک‌های متقاطعی که مقدار کمی خردشدگی ناشی از کوبش را نشان می‌دهند در صورت تایید دستگاه نظارت، باید بوسیله تزریق اپوکسی ترمیم شوند. در این حالت به محض آنکه اولین آثار خردشدگی و ترک پدیدار شد، باید عملیات کوبش متوقف شده و ترک‌های مورد نظر طبق دستورالعمل‌های سازنده اپوکسی مرمت شود. ترک‌های سطحی مویی به شرط اینکه در هنگام کوبش گسترش نیابند و مشکل‌ساز نشوند باعث مردود شدن شمع نخواهند بود و نیازی به ترمیم آنها نیست.
نحوه محاسبه متره و برآورد و موارد پیمانی
بمنظور محاسبه متره و برآورد هزینه عملیات ساخت و نصب شمع موارد زیر به همراه واحد سنجش آنها توصیه می‌شود.
- ساخت شمع
- بتن ریزی (متر مکعب)
- اضافه بها براساس نوع بتن (درصد)
- آرماتورها (کیلوگرم)
- قالببندی (متر مربع)
- عمل آوری (روز-متر مکعب)
محافظت شمع‌های بتنی در برابر خوردگی
جهت محافظت شمع‌های بتنی در برابر خوردگی بر حسب نظر دستگاه نظارت با توجه به شرایط پروژه و توجیه اقتصادی طرح باید از یکی از روش‌هایی مانند افزایش ضخامت شمع، اندود قیری، اپوکسی، رنگ زدن، افزایش پوشش بتنی، آبکاری فلزی یا حفاظت کاتدی بهره جست.
با توجه به سرعت خوردگی در محیط و طول مدت سرویس‌دهی، می‌توان ضخامت بدنه شمع را افزایش داد . این مقدار افزایش ضخامت به ضخامت فداشونده موسوم است. قبل از آنکه اندود کردن انجام شود، سطح فولاد باید کاملاً تمیز شود. اندود قیری (به عنوان روش حفاظت) باید مورد تایید مشاور یا دستگاه نظارت باشد.
شمع‌های فولادی بدون کلاهک بتنی باید توسط یک اندود قیری به اندازه ۱ متر پایین و ۳۰۰ میلیمتر بالای سطح نهایی زمین پوشیده شوند. شمع‌هایی که به کلاهک بتنی متصل هستند باید تا یک متر زیر تراز کلاهک قیر اندود شوند.
ملاحظات جابجایی و انبارکردن شمع‌های بتنی
شمع‌های بتنی باید به گونهای انبار و جابجا شوند که دچار آسیب‌دیدگی نشوند. برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی، شمع‌ها باید بصورت افقی بلند و جابجا شوند. شمع‌ها باید توسط کابل‌های مناسب و از نقاطی بلند شوند که کمترین تنش‌های اضافی خمشی در آنها ایجاد شود.
اثر طول نفوذ شمع در لایه خاک
در عملیات ژئوتکنیکی، هنگامی از شمع‌ها استفاده می‌شود که از پی‌های سطحی به دلایلی مانند عدم ظرفیت باربری کافی لایههای سطحی خاک و یا مساله‌دار بودن آنها نتوان استفاده کرد. در طراحی پی‌ها، تعیین ظرفیت باربری شمع‌ها به عنوان مساله‌ای مبهم و دارای عدم اطمینان شناخته شده است. ظرفیت باربری شمع‌ها از ترکیب ظرفیت باربری نوک و جداره آنها به دست آمده که به روش‌های تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی، آزمایش دینامیکی، آزمایش‌های درجا و آزمایش بارگذاری اقدام به تعیین آن می‌شود.
در این میان، آزمایش بارگذاری، بهترین و قابل اعتمادترین روش برای تعیین ظرفیت باربری شمع‌ها است. از سوی دیگر، شمع‌های درجاریز نوعی از شمع‌ها بوده که به دلیل مزیت‌های بسیار زیاد آنها در مقایسه با سایر انواع شمع، در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.
از آنجا که ظرفیت باربری جداره شمع‌های درجاریز در مراحل اولیه بارگذاری شمع کامل می‌شود، بنابراین تعیین ظرفیت باربری نوک شمع‌های درجاریز در خاکهای ماسه‌ای نقش بسیار مهمی در طراحی آنها دارد.
با توجه به پیشرفت‌های صورت گرفته در جوامع امروزی و لزوم احداث ساختمان‌های بلند و سازه‌های ویژه که بارهای زیادی نیز با خود به همراه دارند، همیشه نمی‌توان به شالوده‌های سطحی اکتفا کرد. در بعضی موارد، ممکن است سازه‌ها، بار زیادی به همراه نداشته باشند ولی خاک زیر شالوده ظرفیت باربری کمی داشته یا دارای نشست پذیری زیادی باشد. از دیدگاه ژئوتکنیکی، روش‌های زیادی برای حل چنین مشکلاتی وجود دارد که یکی از رایج‌ترین روش‌ها (مخصوصاً در ایران)، استفاده از شمع است. بنابراین، پژوهش و بررسی هر چه بیشتر در مورد چگونگی عملکرد شمع‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد. شمع‌ها، اعضا سازه‌ای یا ستون‌های زیرزمینی نسبتاً بلندی است که برای انتقال بارهای سازه از میان لایههای خاک با ظرفیت باربری کم (یا نشست زیاد) به خاکهای سخت و محکم با ظرفیت باربری زیاد در ژرفای بیشتر یا روی بستر سنگی به کار می‌روند. شمع‌ها بر حسب مصالحی که از آن ساخته می‌شوند، دارای انواع بتنی، فولادی، چوبی و مرکب است. از نظر چگونگی اجرا و نصب، شمع‌ها در حالت کلی بر دو دسته‌اند.
در گروه نخست که به نام شمع‌های پیش ساخته خوانده می‌شوند، شمع‌ها به کمک کوبیدن در خاک فرو برده می‌شوند. گروه دوم، شمع‌های درجاریز است. این شمع‌ها به صورت درجا و با حفاری خاک، اجرا می‌شوند. به دلیل مزایای بسیار زیاد شمع‌های درجاریز، استفاده از این شمع‌ها به طور وسیعی گسترش یافته است.
از مزایای شمع‌های درجاریز می‌توان به مواردی مانند اقتصادی بودن، آلودگی صوتی کمتر در مقایسه با شمع‌های پیش ساخته و امکان بررسی و نمونه‌گیری از چاه حفاری شده برای کنترل شرایط پیش بینی شده برای خاک اشاره کرد.
با وجود پیشرفت‌های علم مکانیک خاک، تعیین ظرفیت باربری شمع‌ها هنوز با دشواری‌هایی همراه است. عواملی مانند اندرکنش پیچیده خاک و شمع، چگونگی اجرا، جنس و حتی شکل شمع، روند تعیین ظرفیت باربری را با مشکل همراه می‌کنند. به دلیل وجود موارد عدم اطمینان متعدد در روند تحلیل و طراحی شمع‌ها، انجام آزمایش بارگذاری روی شمع‌ها به یک امر ضروری در بیشتر پروژه‌های مهم تبدیل شده است. انجام آزمایش بارگذاری در محل، بهترین، کامل‌ترین و قابل اطمینان‌ترین روش برای تعیین ظرفیت باربری شمع بوده که می‌تواند ظرفیت باربری یک شمع را مستقیماً و بر اساس شرایط واقعی و در محل تعیین نماید.
از آزمایش بارگذاری شمع، به عنوان یک مبنا برای مقایسه بین روش‌های مختلف تعیین ظرفیت باربری شمع استفاده می‌شود و به کمک آن، صحت اندازه‌های نظری به دست آمده از ظرفیت باربری نیز تایید می‌شود. ظرفیت باربری شمع را می‌توان مجموعع ظرفیت باربری نوک و ظرفیت باربری اصطکاک جلدی شمع در نظر گرفت. در این میان، ظرفیت باربری نوک نقش بسیار مهمی در طراحی و ابعاد هندسی شمع‌ها دارد، به گونهای که در بعضی از پروژه‌ها، شمع‌ها (به خصوص شمع‌های درجاریز) اصولاً بر اساس مقدار ظرفیت باربری نوک آنها طراحی می‌شوند.
پایه‌های عمیق یا شمع‌های نصب شونده درون حفره خود
Drilled Shaft شمع‌های بتنی در جاریزی هستند که می‌تواند مسلح یا غیرمسلح، با و یا بدون پداستال (کوره) باشند. پایه‌ی عمیق نوعی شمع بتنی با قطر بزرگ است که برای اجرای آن ابتدا یک چاه در زمین حفر و سپس قفسه‌ی آرماتور به داخل آن هدایت شده (در صورت مسلح بودن) و دست آخر درون آن با بتن پر می‌شود. بسته به شرایط خاک، برای جلوگیری از ریزش جدار چاه ممکن است غلاف و یا سپر فلزی به کار گرفته شود. قطر سوراخ پایه‌ی عمیق معمولاً آنقدر بزرگ است که فردی برای بازرسی بتواند وارد آن شود. استفاده از پایه‌های عمیق معمولاً دارای مزایای زیر است.
- یک پایه‌ی عمیق به تنهایی می‌تواند جایگزین چند شمع شود و در نتیجه نیاز به استفاده از کلاهک سر شمع نیز از بین برود.
- در نهشته‌های ماسه‌ای و شنی متراکم، استفاده از پایه‌های عمیق به مراتب آسانتر از شمعکوبی است.
- در نتیجه‌ی ارتعاش حاصله، شمعکوبی می‌تواند ساختمان‌های مجاور را به مخاطره اندازد. در حالی که در اجرای پایه‌های عمیق چنین خطری در میان نیست.
- شمعکوبی در زمین‌های رسی می‌تواند باعث تورم خاک و یا حرکت جانبی شمع‌های کوبیده شده از قبل شود. پایه‌های عمیق چنین عوارضی در بر ندارند.
- در هنگام اجرای پایه‌های عمیق هیچگونه سر و صدا که در کوبیدن شمع تولید می‌شود، وجود ندارد.
- با توجه به این که امکان پهن کردن نوک پایه‌ی عمیق وجود دارد (ایجاد کوره)، پایه‌های عمیق می‌توانند مقاومت کششی قابل ملاحظه‌ای در مقابل نیروهای برکنش از خود نشان دهند.
- در پایه‌های عمیق امکان بررسی چشمی وضعیت جداره‌ها و همچنین کف چاه که مقاومت نوک پایه را تأمین می‌نماید، وجود دارد.
- پایه‌های عمیق به علت قطر بزرگتر، دارای مقاومت بیشتری در مقابل بارهای جانبی در مقایسه با شمع‌ها هستند.
در کنار مزایای فوق، استفاده از پایه‌های عمیق معایب چندی نیز دارد.
- بتن ریزی پایه‌های عمیق احتیاج به نظارت دقیق دارد.
- در آب و هوای نامناسب ممکن است اجرای عملیات بتن‌ریزی به تعویق بیافتد.
- همانند ترانشه‌های مهار شده، خاکبرداری عمیق برای پایه‌ها، ممکن است باعث نشست زمین‌های اطراف و در نتیجه خسارت به ساختمانی مجاور پایه شود.
تفاوت اساسی بین شمع‌ها و شفت‌های نصب شونده درون حفره ایجاد شده آن است که شمع‌ها عناصر پیش ساخته‌ای هستند که درون زمین کوبیده می‌شوند. در حالی که این شفت‌ها با شیوه نصب در محل اجرا می‌شوند.
مراحل اجرای این شفت‌ها
- حفاری محل نصب و ایجاد حفره درون زمین تا عمق مورد نظر برای قرارگیری شفت
- پر کردن انتهای حفره با بتن
- قرار دادن قفسه میلگرد درون حفره
- بتن‌ریزی حفره
مهندسین و پیمانکاران ممکن است برای این نوع شالوده‌های عمیق اصطلاحات دیگری استفاده کنند.
- پایه (Pier)
- پایه با حفره از قبل ایجاد شده (Bored Pile)
- شمع درجا ریخته شده (Cast-in-Place Pile)
- صندوقه (Caisson)
- صندوقه با حفره از قبل حفاری شده (Drilled Caisson)
- شالوده درجاریز درون حفره از قبل حفاری شده (Cast-in-drilled-hole foundation )
سایر نکات لازم در خصوص شالوده‌های DS
- استفاده از غلافگذاری یا گل حفاری برای جلوگیری از ریزش ماسه‌های تمیز زیرتر از آب زیر زمینی که باعث گسترش حفرات در جهات جانبی می‌شود.
- استفاده از غلافگذاری یا گل حفاری برای رس‌های نرم، سیلت‌ها یا خاکهای آلی به منظور جلوگیری از حرکت اینگونه خاک‌ها به درون چاهک در هنگام حفاری.
- استفاده از کف پهن‌تر از تند شالوده برای افزایش باربری فشاری نوک به ویژه در خاکهای 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 ۰۷۷ تا ۰۷۷ میلیمتر بسته به قطر شفت و استفاده از گل حفاری.
- امکان استفاده از سیمان متورم شونده به منظور افزایش اصطکاک جداری شالوده در تماس با خاک.
-
اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید لطفا ابتدا وارد شوید، در غیر این صورت می توانید ثبت نام کنید.