عملکرد خاک ریز دانه در ساختمان چگونه است؟

عملکرد خاک ریز دانه در ساختمان چگونه است؟

نوع خاک بر پایداری ساختمان‌ها تأثیرگذار است و بر انتخاب نوع فونداسیون و جلوگیری از بروز خطرات احتمالی ناشی از سست شدن ساختمان، فرو رفتن در زمین و ایجاد ترک تأثیر می‌گذارد. در این مطلب قصد داریم شما را با ویژگی‌های خاک ریزدانه آشنا کنیم. پیشنهاد می‌کنیم تا پایان این مطلب همراه ما باشید.

مفهوم خاک ریز دانه

خاک، از ذراتی تشکیل می‌شود که ناشی از هوازدگی، فرسایش، ذوب و همچنین اکسیداسیون و هیدرولیز مکرر سنگ‌ها می‌باشند.

یکی از تقسیم‌بندی‌های متداول برای انواع خاک، طبقه‌بندی آن بر اساس اندازه و دانه‌بندی است. به این ترتیب، خاک به دو دسته ریزدانه و درشت‌دانه تقسیم می‌شود.

ماسه و شن، از نوع خاک درشت‌دانه هستند. خاک ریزدانه، خاکی است که هیچ دانه‌ای در آن به صورت مجزا قابل تشخیص نیست؛ کانی‌های تشکیل‌دهنده آن معمولاً رس و سیلت یا لای است.

سیلت، ذراتی ریز دانه هستند که قطر آن‌ها بین ۷۵ تا ۲ میکرون است و قطر ذرات رس حتی کمتر از ۲ میکرون است. رس، کانی‌های بلوری با شکل پولکی هستند که در حضور آب حالت خمیری می‌پذیرند و نسبت به سیلت، ذراتی ریزتر دارند. به همین دلیل این خاک‌ها، خاک‌های چسبنده نیز نامیده می‌شوند. ویژگی مهم ظاهری این ریز دانه‌ها، نرمی و چسبناکی است.

تفاوت بین این دو نوع خاک، برای تصمیم‌گیری دقیق درباره ترکیب خاک و استفاده مناسب از آن بسیار حائز اهمیت است. مهندسان ژئوتکنیک از این تفاوت‌ها برای انتخاب خاک مناسب برای اهداف ساخت و ساز استفاده می‌کنند و پایه‌های پایداری را برای حمایت از سازه‌ها فراهم می‌کنند.

پیشنهاد مقاله؛ سبک معماری پایدار چیست و اهداف کلی آن

کاربرد خاک ریز دانه

خاک‌های درشت‌دانه و ریزدانه دارای ویژگی‌های مهندسی متفاوتی هستند که منجر به کاربردهای خاص آن‌ها می‌شود. رطوبت بر رفتار خاک ریزدانه تأثیر زیادی دارد، در حالی که این تأثیر بر خاک درشت‌دانه کمتر است.

با توجه به اینکه دانه‌های این خاک ریز هستند و به سرعت آب را جذب می‌کنند، مناسب برای ساختمان‌سازی نیستند. زیرا با جذب رطوبت، مقاومت آنها کاهش می‌یابد و می‌تواند باعث نشست ساختمان شود. با این حال، دانه‌های ریز و قابلیت جذب بالای آب و تهویه مناسب باعث می‌شود که خاک ریز دانه شرایط بهتری برای رشد گیاهان و درختان فراهم کند و رشد آنها را بهبود بخشد.

نامناسب بودن خاک ریز دانه برای ساختمان سازی

قبل از هر عملیات ساختمانی و حفری، ضروری است نوع خاک منطقه و رفتار آن در مقابل آب، هوا و فشار سازه مورد بررسی قرار گیرد تا مشکلاتی در طول ساخت و ساز به وجود نیاید. زیرا برخی از خاک‌ها از نظر ویژگی‌های ساختاری برای ساخت و ساز مناسب نیستند و ممکن است باعث آسیب و خساراتی شود.

اندازه و شکل دانه‌های خاک باعث ایجاد ویژگی‌های منحصربه‌فرد و خاصی می‌شود. همانطور که پیش از این گفته شد، جذب بالای رطوبت در دانه‌های رس، احتمال نشست ساختمان را افزایش می‌دهد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های خاک ریزدانه این است که دارای ذراتی کوچک است که نمی‌توانند فشار وزن سازه یا فشار نیروهای مکانیکی مانند زلزله را تحمل کنند، که در نتیجه پایداری و مقاومت سازه کم می‌شود.

گاهی ممکن است به دلیل تغییر حجم خاک چسبنده، ترک‌های ریز و گسترده‌ای در ساختمان ایجاد شود و پایداری آن کاهش یابد.

از طرف دیگر، خاک چسبنده یا ریزدانه به دلیل بافت ریز و خاصیت خمیری، جزو خاک‌های سفت دسته‌بندی می‌شود. در صورتی که بستر ساخت و ساز از خاک ریزدانه باشد، هنگام گودبرداری، نشان‌هایی از ناخنک‌های بیل مکانیکی روی آن باقی می‌ماند که باعث مشکلات در گودبرداری می‌شود و هزینه‌های زیادی را به دنبال دارد.

بهترین خاک برای ساختمان سازی

از این توضیحات می‌توان نتیجه گرفت که، خاک ریزدانه به دلیل جذب زیادی از آب و کمبود مقاومت و پایداری، برای ساختمان سازی مناسب نیست. بهترین خاک برای پروژه‌های عمرانی، خاکی است که ترکیبی از دانه‌های ریز و درشت دارد و دارای استحکام مناسبی در برابر فشار سازه می‌باشد.

به همین دلیل، توصیه می‌شود که برای ساختمان سازی، خاک نامناسب و ریزدانه از محل تخلیه شود و از خاک درشت‌دانه استفاده شود. با توجه به هزینه بالای تخلیه خاک چسبنده و ممکن بودن عدم امکان تخلیه آن در برخی مناطق، مناسب است که خاک ریزدانه به شیوه‌ای مناسب بهبود یابد تا عملکرد سازه بهبود یابد و پایدار باشد.

چه اثراتی خاک ریزدانه زیر ساختمان بر ساختمان‌های مجاور دارد؟

یکی از سوالات حیاتی این است که خاک ریزدانه زیر ساختمان چه تأثیری بر ساختمان‌های مجاور دارد؟

خاکی که بر روی آن ساختمان ساخته می‌شود، باید بدون گسیختگی بتواند بار سازه را تحمل کند یا به عبارت دیگر، باید ظرفیت باربری بالاتری داشته باشد. در غیر این صورت، نشست‌های پی در پی و جابجایی خاک می‌تواند منجر به آسیب دیدن کل ساختمان، گیر کردن درب و پنجره، ترک خوردن سرامیک، گچ، نمای ساختمان و خرابی تجهیزات شود، همچنین می‌تواند به ساختمان‌های مجاور نیز آسیب برساند.

موارد زیر از مهم‌ترین عواملی هستند که تأثیر منفی خاک ریزدانه بر ساختمان‌های مجاور را بیشتر می‌کنند و نشان می‌دهند که استفاده از این نوع خاک برای ساخت و ساز مناسب نیست:

ظرفیت باربری بسیار پایین

خاک ریزدانه در مقایسه با خاک درشت‌دانه، ظرفیت باربری کمتری دارد و نمی‌تواند فشار سازه را به خوبی تحمل کند؛ بنابراین ممکن است باعث نشست و تخریب شود و به ساختمان‌های مجاور هم آسیب برساند.

به همین دلیل، مقاوم‌سازی خاک و پی ساختمان از مسائل حیاتی در ساختمان‌سازی است. در صورتی که خاک زمین ریزدانه باشد، لازم است برای کنترل خطر و جلوگیری از ایجاد خسارت، ظرفیت باربری خاک را افزایش دهیم.

مقاوم‌سازی خاک با استفاده از روش‌های مختلف انجام می‌شود، از جمله اضافه کردن شن و ماسه به خاک، افزایش مقاومت و تقویت خاک با استفاده از ستون، کاهش فشار و تنش، یا استفاده از میلگردهای FRP انجام می شود.

انتقال ارتعاشات لرزه‌ای پایین

نکته مهم دیگر در مورد خاک زیر پی ساختمان، انتقال ارتعاشات زلزله است. در صورتی که خاک زیر پی یک ساختمان درشت‌دانه باشد، ساختمان‌های مجاور کمتر تحت تأثیر زلزله قرار می‌گیرند. این به دلیل این است که خاک درشت‌دانه ساختار قوی‌تری دارد و می‌تواند نیروهای زلزله را جذب کند و سپس آن‌ها را به ساختمان‌های اطراف منتقل کند.

پیشنهاد مقاله؛ عوامل مهم در طراحی ساختمان ضد زلزله

به همین دلیل، تأثیرات زلزله بر ساختمان‌های مجاور کاهش می‌یابد. اما در مقابل، خاک ریزدانه ساختار ضعیفی دارد که نمی‌تواند نیروهای زلزله را به خوبی جذب کند. به همین دلیل، نیروهای زلزله به ساختمان‌های مجاور منتقل می‌شوند.

جمع بندی نهایی

خاک ریزدانه به عنوان زیربنای ساختمان، نقش بسیار مهمی در عملکرد و پایداری ساختمان‌ها ایفا می‌کند. این نوع خاک، با ویژگی‌های خمیری و ذرات کوچک، می‌تواند آب را به خوبی جذب کند و در نتیجه ساختمان را در مقابل نشست و تغییرات حجمی محافظت کند. اما به علت ساختار ضعیف، خاک ریزدانه نمی‌تواند نیروهای لرزه‌ای را به خوبی جذب کند و این می‌تواند منجر به انتقال نیروهای زلزله به ساختمان‌های مجاور شود. بنابراین، در طراحی و ساخت ساختمان‌ها، لازم است توجه ویژه‌ای به نوع و ویژگی‌های خاک ریزدانه شود و از روش‌های مناسب برای مقاوم‌سازی آن استفاده شود تا عملکرد و پایداری ساختمان‌ها در برابر شرایط مختلف زمینه‌ای تضمین شود.