شمع کوبی؛ انواع و کاربرد آن ها

شالوده های ساختمان اغلب برای تحمل بارهای سازه ضعیف هستند. بسیاری از تکنیک ها مانند تقویت خاک و استفاده از مقاطع سبک در اسکلت سازه برای افزایش مقاومت و کاهش وزن ساختمان ها مفید هستند. در همین رابطه، کارآمدترین و در عین حال گران ترین گزینه، شمع کوبی است. در فرایند شمع کوبی، برای انتقال بارهای ساختمان به لایه های عمیق تر زیر پی، از سازه های ستون مانند استفاده می کنند.

به طورکلی هنگامی که لایه های سطحی خاک نتواند بارهای وارده را تحمل کند، از شمع ها استفاده می‌ شود. در ادامه به تعریف اختصاصی تر شمع کوبی، انواع و کاربردهای آن در ساختمان می پردازیم. بنابراین با مجموعه آهن ملل همراه باشید.

شمع کوبی چیست؟

برای ساخت هر سازه ای لازم است پارامترهایی مانند آب و هوا، نوع کاربری سازه و همچنین خاک آن منطقه را مورد بررسی قرار داد. انجام تست خاک شامل: دانه بندی، تعیین تیپ، مقاومت برشی، میزان تحمل بار و حد نفوذپذیری،  قبل از ساخت هر سازه ای ضروری است.

تحقیقات گسترده ای برای برطرف سازی عیوب و دستیابی به روش مناسب برای بهبود عملکرد خاک صورت گرفته است. در ادامه به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

• پیش فشردگی از طریق پیش بارگذاری
• تراکم ویبره – شناوری در عمق
• تراکم سطحی
• تراکم دینامیکی
• تسلیح خاک
• تزریق
• استفاده از سیستم های برودتی
• حفاری، برداشت و جایگزینی
• انفجار

تسلیح خاک روشی جهت بهسازی و مقاوم سازی خاک می باشد که امروزه رواج بسیاری دارد. این روش توسط المان های مختلف به صورت افقی، مایل و قائم انجام می شود. انجام روش تسلیح خاک می تواند توسط شمع، ستون های آهکی و سنگی، سپر یا خاک مسلح انجام شود.

شمع ها معمولا زمانی استفاده می شوند که ظرفیت باربری خاک زیر سازه های سنگین، ناکافی است. در واقع وظیفه آن ها انتقال بارهای وارده به زمین است. ذکر این نکته ضروریست که شمع ها بایستی متناسب با شرایط خاک، بار و تنش های محوری، برشی و خمشی طراحی شوند.

بیشتر بخوانید: همه چیز درباره ساختمان سازی

انواع شمع در ساختمان

شمع ها از مواد مختلفی مانند فولاد، الوار و بتن درجا ساخته می شوند که هر کدام دارای ویژگی های متفاوتی هستند. انواع شمع ها عبارتند از:

• بتنی
• چوبی
• فولادی
• مرکب

شمع‌ های بتنی

یکی از انواع شمع ها، شمع های بتنی می باشند که در دو نوع زیر ساخته می شوند:

• شمع های بتنی کوبشی: شمع های کوبشی، شمع هایی از پیش ساخته می باشند که تولید آن ها در کارخانه انجام می گیرد. این شمع ها  در مقایسه با شمع های ساخته شده در محل پروژه، از کیفیت و سرعت اجرای بالاتری برخوردارند. آن ها را در سه نوع مربعی، چند ضلعی و لوله ای تولید می کنند.

• شمع های بتنی درجا ریز: تولید این نوع از شمع ها در محل پروژه انجام می شود؛ به صورتی که چاهی را با طول و قطر مناسب در محل پروژه حفر می کنند؛ سپس شبکه آرماتوربندی را درون آن قرار می دهند و با بتن پر می کنند. این نوع از شمع ها را می توان با هر قطر و عمقی جایگذاری کرد. به همین خاطر در ساخت و ساز کاربرد بسیاری دارند. شایان ذکر است برای ساخت این محصول از میلگردهای معمولی استفاده می شود.

شمع‌ های چوبی

تولید شمع های چوبی با استفاده از چوب درختان کاج و بلوط، بدون جدا شدن پوسته، انجام می گیرد. پوست چوب باعث ایجاد اصطکاک بین شمع ها و محیط اطرافشان می شود و بدین ترتیب شمع ها می توانند فشار بیشتری را تحمل کنند. معمولا این نوع شمع ها برای ساخت انواع اسکله استفاده می شوند و به ندرت در سازه های دیگر کاربرد دارند.

شمع ‌های فولادی

ظاهر شمع های فولادی معمولا به صورت لوله ای یا حروف انگلیسی H و I می باشد. البته نوع H شکل، کاربرد گسترده تری دارد. شمع های فولادی مقاومت بسیار بالایی دارند و سازه را به خوبی تقویت می کنند؛ البته وجود این ویژگی ها به نوع آلیاژ فولاد نیز بستگی دارد.

پس از این که شمع ها در مکان مناسب جایگذاری و کوبیده شدند، چاه را با بتن پر می کنند؛ به اینگونه شمع کوبی،  شمع فولادی با پانل بتنی گفته می شود. طراحی شمع های فولادی بسته به نوع کاربردشان، به صورت ته باز یا ته بسته انجام می شود. اگر نوع شمع فولادی ته باز باشد، برای جلوگیری از آسیب، هنگام کوبش روی آن کلاهک فلزی قرار می دهند. البته لازم به ذکر است که  قرار دادن کلاهک فلزی هنگام کوبش باعث سهولت در فرو رفتن بهتر شمع ها نیز خواهد شد.

شمع ‌های مرکب

شمع های مرکب معمولا ترکیبی از فولاد، بتن و چوب می باشند. گاهی اوقات برحسب شرایط پروژه، آن ها را به صورت ترکیبی مورد استفاده قرار می دهند. تولید شمع های مرکب دارای دو قسمت است؛ معمولا قسمت بالایی از بتن و قسمت پایینی از فولاد یا چوب می باشد. به علت ساختار پیچیده و اجرای سخت این نوع از شمع ها، طراحی و استفاده از آن به ندرت اتفاق می افتد.

کاربرد شمع در ساختمان

موارد مهم کاربرد شمع ها عبارتند از:

• زمانی که لایه سطحی برای تحمل بارهای وارده، مقاومت کافی نداشته باشد، از شمع ها جهت انتقال بار به لایه های زیرین خاک استفاده می شود.

• شمع ها برای جلوگیری از متمرکز شدن بار سازه و بروز هر گونه نشست عمیق در خاک زیر فونداسیون، کاربرد دارند.

• هنگامی که سطح آب زیر زمینی بالا باشد، اجرای پی های سطحی در بعضی مواقع غیر اقتصادی یا غیر ممکن است؛ در چنین مواقعی می توان از شمع و کلاهک استفاده کرد.

• در ساخت سازه هایی نظیر اسکله های نزدیک به ساحل و سکوهای دریایی دور از ساحل، می‌ توان با سیستم شمع و کلاهک، بار سازه را از بالای سطح آب به لایه های زیرین خاک منتقل نمود.

نتیجه گیری

عملیات شمع کوبی جهت مقاومت سازه و جلوگیری از نشست پی انجام می شود. در بعضی از مناطق، خاک دارای ساختار ضعیفی می باشد. به همین دلیل با ایجاد شمع ها، نیروهای وارده از سازه به پی و سپس به خود شمع ها، منتقل می شوند. بسته به نوع سازه و شرایط محیطی، از شمع های مختلفی استفاده می گردد. انواع شمع های ساختمانی شامل: بتنی، فولادی، چوبی و مرکب می باشند. شمع های بتنی جزو رایج ترین و پرکاربردترین شمع ها هستند.

سوالات متداول شمع کوبی؛ انواع و کاربرد آن ها