فونداسیون های گسترده مشبک یکی از انواع شالوده‌های بتنی است که با توجه به مکانیزم عملکردی آن برای خاک های انبساطی مناسب بوده و باعث کاهش نیروی بر کنش و یا uplift می گردد.
فونداسیون مشبک گسترده یا وافل مت چیست؟
فونداسیون گسترده مشبک یا وافل مت یک سیستم شالوده بتنی با قالب های مربوطه است که بر روی خاک گسترده و سایر خاک ها هنگامی که سختی دال بیشتری مورد نیاز باشد استفاده می شود. وافل مت ها یک مجموعه ای از حفره های عمیق را در سطح زیرین فنداسیون به وجود می آورند. این حفره ها توسط جعبه های حفره ای یا (waffle box) ها که از پلی پروپیلن ساخته شده است به وجود می آیند. بتن بر روی جعبه های مشبک ریخته می شود تا دال فنداسیون مورد نظر وهم چنین یک سری از تیر های نازک را در دو جهت ما بین جعبه های وافل، به وجود آورد. تیرها دارای فاصله مرکز به مرکز حداکثر ۱۳۰ سانتی متر هستند و فنداسیون را مستقیما برروی خاک نگاه می دارند. این سیستم باعث به وجود آمدن یک فنداسیون با سختی بالا می شود.
وافل مت ها یا دال های مشبک چگونه کار می کنند؟
در وافل مت ها حفره ها در زیر دال شالوده بلافاصله پس از ریختن بتن تشکیل می شوند. در صورت اجرای وافل مت ها، خاک های منبسط شونده می توانند شروع به نفوذ در حفره ها کنند. با به کار گیری این مکانیزم و جذب تورم خاک منبسط شونده، فنداسیون وافل تاثیرات بر کنش یا Uplift این نوع خاک مخرب را بر روی فنداسیون و سازه ساختمان به حداقل ممکن می رساند.
خاک های منبسط شونده چه خاک هایی هستند؟
خاک های انبساطی حاوی مقادیر مواد معدنی هستند که پتانسیل جذب آب را دارند و با جذب آب حجمشان افزایش می یابد. هر چه که آب بیشتری جذب کنند، حجم آن ها نیز بیشتر افزایش می یابد. این خاک ها می توانند حتی تا بیش از ۱۰ درصد نیز افزایش حجم دهند که این تغییر حجم می تواند به ساختمان و یا سایر سازه های فوقانی نیرو وارد کند و منجر به صدمات سازه ای شود.
به وجود آمدن ترک ها در شالوده، سقف ها و دیوارهای روی تراز پایه انواع متداولی از خسارات ناشی از خاک های تورم کننده هستند. این مسئله هنگامی که حرکت بیشتری به سازه انتقال می یابد می تواند منجر به آسیب به طبقات بالاتر نیز شود.
خاک های انبساطی هنگام خشک شدن کاهش حجم نیز می دهند. این کاهش حجم می تواند منجر به حذف تکیه گاه از ساختمان شود و باعث به وجود آمدن آسیب های ناشی از فرونشست سازه شود. شکاف های موجود در خاک نیز می تواند توسعه یابد. این شکاف ها می تواند منجر به نفوذ شدید آب هنگامی که شرایطی هم چون رطوبت و یا روان شدگی وجود داشته باشد نیز شود که باعث جمع شدگی و انبساط خاک می شود و در نتیجه تنش های تناوبی روی سازه اعمال می شوند.
تصویر زیر نشانگر نحوه عملکرد وافل مت می باشد.
تصویر بالا نشان می دهد که فونداسیون گسترده مشبک پس از اجرا به چه شکلی است. این شالوده به طور معمول بر روی زمین های مسطح ساخته می شودو نیاز به بر هم زدن خاک محلی نمی باشد. تنها لازم است مانند سایر شالوده ها لایه فوقانی خاک که پتانسیل رویش گیاهان را دارد برداشته شود. برای این شالوده نیاز به برداشتن خاک منبسط شونده و جایگزینی آن با رویه خاک غیر منبسط شونده نیست.
تصویر بالا نحوه عملکرد فنداسیون وافل را نشان می دهد. هنگامی که خاک زیر این فنداسیون منبسط می شود، داخل حفره های به وجود آمده از جعبه های مشبک می شود. در طراحی این شالوده عرض تیر های در تماس با خاک حداقل می گردد، تا نیروی خاک انبساطی روی آن تیر ها کمینه گردد. با وجود این، تیر ها به این صورت طراحی می شود که آن قدر عریض باشند تا نیروی شالوده روی خاک از نیروی مجاز قابل تحمل خاک بیشتر نشود.
به طور کل دو وجه تمایز عملکرد برتر این فنداسیون با سایر فنداسیون ها آن است که حفره هایی که توسط جعبه های مشبک ایجاد می شود، به عنوان دریچه اطمینان عمل می کند که خاک های رو به بالا را جذب کرده و ترک های سازه ای قابل ملاحظه را حذف می کنند.
ثانیا، با وجود آنکه وافل مت ها سخت ترین مقاطع را به وجود می آورند اما این سیستم سطح تماس کمتری را در مقایسه با سایر سیستم های فونداسیدن با خاک زیرین خود داراست. و سطح تماس کمتر به معنای نیروی برکنش (uplift) کمتر روی دال به هنگام بالا آمدن خاک است.
در ویدیوی زیر با وافل مت ها بیشتر آشنا می شویم.
منابع:
