انواع شمع های فولادی برای ساخت فونداسیون

پی‌های شمعی از جمله شالوده‌های عمیق هستند که برای بهسازی خاک اجرا می‌شوند. المان‌هایی ستونی شکل و بلند که در داخل خاک در اعماق زیاد تعبیه می‌شوند.

شمع‌ها، اعضای سازه ای از جنس چوب، بتن و یا فولاد و آهن می باشند که برای انتقال بارهای سطحی به اعماق خاک مورد استفاده قرار می گیرند. هنگامی که لایه های سطحی خاک مقاومت کافی نداشته باشند و شناسائی هایی تحت الارضی وجود لایه های مقاوم در اعماق را نشان دهند، ممکن است از پی های عمیق یا شمع ها استفاده گردد.

وظیفه شمع طبق عملیات سازه‌ای در ساخت و سازها، انتقال بار از قسمت‌های فوقانی به لایه‌های مساعدتر خاک در عمق پایین‌تر می‌باشد.

انواع شمع های ساختمانی

بر حسب شرایط تحت الارضی، سطح آب زیر زمینی و نوع باری که باید حمل شود، انواع مختلفی از شمع‌ها در کارهای ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شمع‌ها بر حسب مصالحی که از آن ساخته می‌شوند، دارای انواع زیر هستند:
۱- شمع‌های فولادی (آهنی)
۲- شمع‌های بتنی
۳- شمع‌های چوبی
۴- شمع‌های مرکب

شمع های فولادی (آهنی)

یکی از شمع های پیش ساخته ای که برای ساخت فنداسیون ها به کار می روند و سرعت اجرای بالایی هم دارند، شمع های فولادی می باشند. 
شمع های پیش ساخته به دو گروه طبقه بندی می شوند: شمع های کوچک توخالی و شمع های توپر.
شمع های کوچک توخالی از لوله های آهنی ساخته می شوند که مناسب پی سازی می باشند و شمع های توپر نیز از لوله های آهنی H شکل ساخته می شود.
جنس شمع ها از لوله های بتنی و لوله های آهنی است. لوله های آهنی خود نیز به دو گروه لوله های انتها بسته و لوله های انتها باز طبقه بندی می شوند.

دسته بندی شمع های فولادی

به طور کلی شمع های فولادی را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:
•    شمع های پیچی
•    شمع های دیسکی
•    شمع های H شکل
•    شمع های صفحه ای
معمولاً شمع های فولادیی که مورد استفاده قرار می گیرند، مقطع آهنی H شکل یا مقطع لوله ای دارند. شمع های لوله ای دارای یک انتهای باز یا بسته هستند که به داخل زمین رانده می شوند. هم چنین شمع های با سطح مقطع L شکل یا صفحه ای نیز، می توانند به عنوان پایه شمع مورد استفاده قرار گیرند.
شمع های با سطح مقطع H به علت اینکه ضخامت بیشتری نسبت به شمع های با سطح مقطع L شکل دارند، برای شمع زنی زیر فنداسیون ها ترجیح داده می شوند.

اتصالات در شمع های فولادی

شمع های H شکل، با توجه به اینکه با جوش به یکدیگر اتصال داده شده اند یا پرچ، به دو گروه طبقه بندی می شوند. در واقع براساس نیاز، شمع های فولادی را می توان جوشکاری و یا پرچکاری کرد. این دو نوع اتصال در شکل 1 نشان داده شده است.
انتهای شمع های فولادی نیز ممکن است دارای یک سطح صاف یا مخروطی شکل باشد که در شکل 2 نشان داده شده است. در این نوع اتصالات، بایستی از جوشکاری استفاده شود.
به منظور تسهیل شمع زنی در خاک های سخت (سنگ نرم و شن های متراکم) از شمع هایی با سطح مقطع های متفاوت استفاده می شود که با توجه به جنس زمین تعیین می شود. شکل 2 دو نوع مقطع خاص را نشان می دهد که می تواند برای شمع ها مورد استفاده قرار گیرد.

انواع شمع های فولادی

1. شمع های لوله ای

شمع های لوله ای به عنوان شمع های اصطکاکی برای تحمل بار سازه استفاده می شوند. این شمع ها، لوله هایی بدون درز و از جنس آهن ضدزنگ هستند که با جوشکاری به یکدیگر متصل می شوند و به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
•    شمع با انتهای باز
•    شمع با انتهای بسته

شمع با انتهای باز: 

شمع های با انتها باز، بیشتر برای نفوذ در داخل خاک هایی از جنس سنگ سخت به کار برده می شوند. این شمع ها پس از فرو رفتن در خاک یا سنگ، خاکی که در داخل لوله آهنی قرار دارد را با استفاده از هوای فشرده به بیرون منتقل می کند. سپس با کمک جت آب داخل لوله تمیز شده و پس از هدایت لوله آهنی به عمق مورد نیاز، داخل لوله آهنی از بتن با مشخصات استاندارد پر می شود.

شمع با انتهای بسته: 

در شمع های با انتهای بسته نیز، یک عنصر مخروطی شکل از جنس فولاد یا چدن ساخته شده و با استفاده از جوش به قسمت انتهایی لوله فولادی وصل می شود. در انتها و پس از هدایت لوله به داخل خاک، لوله با مقدار کافی بتن پر می شود.
قطر لوله مورد استفاده در شمع های با انتهای بسته می تواند از 25.0 تا 1.2 متر متغیر باشد. ضخامت این شمع ها نیز از 8 تا 12 میلی متر متغیر است.

2. شمع های پیچی

جنس شمع های پیچی از آهن یا چدن است. این شمع ها از یک میله بلند ساخته می شوند که انتهای آن به شکل پیچ یا مارپیچ می باشد. میله ای هم که در شمع های پیچی استفاده می شود، می تواند توخالی یا یک تکه و توپر باشد.
قطر پایه شمع های پیچی شکل بین 0.45 تا 1.5 متر است. کف پیچی شکل شمع با استفاده از یک موتور الکتریکی به داخل خاک منتقل می شود که به فرآیند نفوذ آسان شمع به لایه های زیرین خاک کمک می کند.
شمع های پیچی کاربرد بسیار خوبی در خاک های رسی دارند و مقرون به صرفه نیز هستند. از سوی دیگر، کاربرد شمع های پیچی در این نوع خاک ها به افزایش بهره وری کمک می کند. هم چنین نصب پایه شمع در این نوع خاک ها به وسیله ستون و پیچ های فلزی آسان تر می شود.

3. شمع های دیسکی

شمع های دیسکی، مشابه شمع های پیچی شکل هستند با این تفاوت که در شمع های دیسکی، دیسک چدنی به پایین میله آهنی وصل می شود. برای تسهیل فرآیند آبگیری نیز، سوراخی در پایین این شمع ها تعبیه شده است.
از این نوع شمع ها، می توان در خاک نرم یا شنی نیز استفاده کرد. زیرا امکان غرق شدن شمع های دیسکی را طی فرآیند آبگیری فراهم می کند.
شمع های دیسکی بیشتر برای ساخت و سازهای دریایی کاربرد دارند، زیرا این مناطق به نفوذ بیشتری در خاک نیاز دارند.

4. شمع های H شکل

شمع زنی فولادی به کمک شمع های H شکل، یکی از فناوری های جدید است که در صنعت شمع زنی توسعه یافته است. شمع های H شکل، می توانند فشارهای زیاد را تا حد بالایی تحمل کنند. این نوع شمع ها اکثراً برای نفوذ به منطقه ای با سنگ یا هر لایه سخت دیگر استفاده می شود. هم چنین می توانند باعث جابجايي آسان تر خاک شوند. 

مزایای شمع های H شکل
1. فضای کمتری برای نگه داری اشغال می کنند.
2. حمل و نقل آسان تری دارند.
3. براساس ساختار منطقه نفوذ پذیری راحت تری دارند.
4. میزان خطای محاسباتی در منطقه مورد نظر کمتر از سایر روشها می باشد.
5. فرایند مونتاژ قطعات راحت تری دارند.
6. بیشترین عمق نفوذ برای این شمع ها 100 متر می باشد.
7. به صورت همزمان عملیات نفوذ پذیری و متراکم سازی را انجام می دهد.
8. کاربرد اصلی این شمع در ساخت بزرگراه ها و دیواره های نگه دارنده ی سدها می باشد.

خوردگی شمع های فولادی

شمع های فولادی صرف نظر از نوع آن، احتمال زیادی برای خوردگی در خاک دارند. در چنین شرایطی، شمع ها را می توان با  زغال سنگ یا روکش محافظ خوردگی، پوشش داد. بعضی اوقات با استفاده ازمواد شیمیایی یا مواد خاصی روی بتن نیز، پوشیده می شوند تا از خوردگی جلوگیری به عمل آید.

اصلاح و حفاظت سر شمع فولادی

بعد از مرحله کوبیدن شمع و هم‌چنین بعد از قطع شمع‌ها در ارتفاع مناسب، سر شمع‌ها بایستی بریده شود و با استفاده از روش‌هایی که در زیر به آن اشاره شده باید اصلاح گردد.

حفاظت سر شمع به وسیله قیر

با استفاده از 60{5576407339e2d49adc299989ef638439c0701ffb5c703ca8cfb79c7d5a8a68ff} از مخلوط گرم کروئوزوت و 40{5576407339e2d49adc299989ef638439c0701ffb5c703ca8cfb79c7d5a8a68ff} قیر، محل بریه شده شمع فولادی در سه مرحله پوشیده می‌شود و یا سه بار با کروئوزوت گرم برس زده شود. سپس با قیر به صورت یک روکش پوششی ایجاد گردد و در نهایت از ورق گالوانیزه برای ایجاد پوشش نهایی روی سر شمع استفاده شده و اطراف ورق را خم کنند تا آب با سر شمع تماس نداشته باشد و نفوذ نکند.

این روش کاربردی قابل اجرا برای همه انواع شمع‌ها می‌باشد.

حفاظت سر شمع به وسیله مواد حفاظتی چوب

با استفاده از مواد حفاظتی چوب در پنج لایه به طوری که مواد حفاظتی به سر شمع مالیده شده و سپس از کلاهک حفاظتی استفاده کرده و قیر گونی اضافه می‌کنند. در این صورت دو لایه گونی و سه لایه قیر اجرا خواهد شد.

حتما باید در اجرای این مرحله، گونی از هر طرف شمع بلندتر باشد و بر روی شمع تا شود. سپس با استفاده از سیم به شمع متصل می‌گردد.

هر یک این روش‌ها که برای حفاظت و اصلاح سر شمع، در بالا گفته شد از جمله موارد مهم و ضروری در اجرای شمع است. که طبق نظر و سلیقه مهندسی پیمانکار و مهندس ناظر یکی از این دو روش انتخاب و اجرا می‌شود.

جمع بندی

شمع فولادی یکی از انواع شمع های شالوده می باشد که در 4 دسته  شمع های پیچی، شمع های دیسکی، شمع های H شکل و شمع های صفحه ای طبقه بندی می‌شود. در طول این مقاله به شرح این 4 دسته شمع فولادی پرداخته شده است.

شما می‌توانید در هر زمان برای خرید محصولات پروژه خود با مشاورین فروش ما در عصرآهن با شماره ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ در تماس باشید. مشاورین ما در زمینه مدنظر راهنمای شما خواهند بود.