Pile | شمع

Pile | شمع

Pile – شمع‌ های بتنی پیش ساخته باید حتی الامکان در کمترین فاصله از کارگاه ساخته شوند تا فاصله حمل و نقل آنها به حداقل برسد. در زمان حمل شمع‌ها باید توجه شود تا مقدار طول بیرون مانده از وسیله نقلیه باعث ایجاد خطر نشود. موقع تخریب شمع‌های بتنی به علت پراکنده شدن گرد و غبار سیمانی باید از ماسک و عینک مناسب استفاده شود تا از بروز آسیب‌های تنفسی و غیره جلوگیری شود.

شمع‌ها یا پی‌های عمیق در پروژه‌های مهم و شریان‌های حیاتی کشور مانند توسعه و بازسازی بنادر، احداث پل‌ها، پالایشگاه‌ها و مجتمع‌های پتروشیمی، فونداسیون ماشین آلات صنعتی، نیروگاه‌ها، مخازن و ساختمان‌های مرتفع استفاده می‌شوند. لذا وجود مشخصات فنی و عمومی اجرای شمع که دربردارنده ملزومات و مراحل تهیه و اجرای انواع شمع‌های کوبشی و درجاریز است، نقش عمده‌ای در بهبود و کیفیت اجرای شمع‌ها خواهد داشت.

مشخصات فنی نکات مربوط به نحوه ساخت، حمل و نصب شمع‌های کوبشی فولادی، بتنی پیش ساخته، بتنی پیش- تنیده و شمع‌های بتنی درجاریز را شامل می‌شود. چگونگی شناسایی شمع‌های مردود و مقررات مواجه با آنها نیز مشخص شده است. همچنین به منظور حصول اطمینان از ظرفیت باربری شمع‌ها در حین و پس از اجرا، روش‌های مختلفی ارائه گشته و چگونگی برنامه‌ریزی شمع‌های آزمایشی در نشریه شماره ۳۸۶ ارائه شده است.

شرایط اجرا شامل اجرای شمع در خشکی، ساحل و نزدیک ساحل است و نکات مربوط به اجرای شمع در شرایط دور از ساحل را در بر نمی‌گیرد. از لحاظ نوع خاک، محدودیت خاصی وجود ندارد و انواع خاک‌های معمول و خاک‌های خاص مانند خاک‌های کربناته، تورمزا و فرو ریزشی را در بر می‌گیرد. جنس شمع فولاد یا بتن یا ترکیبی از هر دو است. این مشخصات فنی در برگیرنده شمع‌های چوبی، ریز شمع‌ها، شمع‌های مکشی و پی‌های صندوقه‌ای نیست.

کاربرد شمع در ساختمان

1. وقتی‌که لایه‌های سطحی خاک، قابلیت فشردگی زیادی داشته باشند ‌یا خیلی ضعیف باشند‌، به‌طوری‌که نتوان از شالوده سطحی برای توزیع بار ساختمان استفاده کرد‌، از شمع در ساختمان برای انتقال بار به لایه تحتانی محکم­ تر‌ یا سنگ‌بستر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
2. زمانی که سازه بسیار سنگین است، به‌ عنوان‌ مثال در ساختمان‌ های بلندمرتبه، پل‌ها و یا مخازن آب و …
3. تراز آب زیر زمینی در خاک زیرین، افت یا خیز زیادی داشته باشد.
4. اجرای پی گسترده بسیار هزینه‌ بر و یا در عمل غیرممکن باشد.
5. سازه روی ساحل دریا و یا بستر رودخانه مکان­ یابی شده باشد.
6. ممکن است آن‌ها برای تحمل نیروهای جانبی و یا فشارهای uplift طراحی‌شده باشند.
7. مقابله با نیروهای کششی در پی‌هایی که زیر سطح آب قرار دارند و یا واژگونی سازه‌های بلند.
8. کنترل تراوش و رانش زمین و افزایش پایداری شیب‌ها.
9. مقابله با نیروهای کششی در پی‌هایی که زیر سطح آب قرار دارند و یا واژگونی سازه‌های بلند.

انواع شمع‌ها از لحاظ جنس مصالح

اما همانطور که می دانید شمع در ساختمان انواع متفاوتی دارد که در این فلوچارت می توانید دسته بندی شمع ها را بر حسب جنسشان مشاهده کنید:

شمع‌های فولادی

این شمع‌ها دارای مقاطعی لوله‌شکل یا H شکل (شکل ۳ و۴) هستند. از مقاطع I شکل نیز می­توان استفاده کرد ولی مقاطع H شکل به دلیل یکسان بودن تقریبی طول بال و جان، ترجیح داده می­شوند. شمع‌های لوله‌ای در اکثر مواقع بعد از کوبیده شدن با بتن پر می‌شوند. این شمع­ ها در دو حالت ته باز و ته بسته مورد استفاده قرار می­گیرند. انتهای شمع ­های لوله ­ای ته بسته باید توسط یک صفحه صاف یا یک کفشک مخروطی و یا توسط روش­ های دیگرکه­ مورد تائید دستگاه نظارت باشد، بسته شود. این شمع‌ ها به دلیل رطوبت خاک، در برابر خوردگی ضعیف می­باشند (شکل۵). برای جلوگیری از خوردگی، در روی شمع‌ها باید چه کرد؟

شمع‌ های بتنی

اجرای شمع‌های بتنی به صورت انجام میگیرد:

شمع های بتنی پیش ساخته (کوبشی)

همان‌طور که از اسم آن پیداست این‌گونه شمع­­ ها از قبل ساخته می­شوند و سپس به محل مورد استفاده انتقال داده می­ شوند. این شمع­ ها را در کارخانه تحت نظارت می­سازند. مقاطع این شمع ­ها معمولاً لوله ­ای، مربع و چندضلعی است. از آن­جایی­که این شمع­ ها در محل و به ‌صورت کوبشی در دل زمین قرار می­گیرند، برای آسیب ندیدن سر آن‌ها، یک کلاهک فلزی قرار می­دهند. توضیحات کامل و معرفی این‌گونه شمع ­ها در ادامه آورده شده است.

شمع بتنی درجا ریز

همان‌طور که از اسم این­گونه شمع ­ها پیداست، باید در محل سایت (کارگاه) اجرا گردد. برای این کار در ابتدا چاهی به قطر مناسب و طول مناسب زده می­شود سپس شبکه آرماتور ساخته ‌شده در چاه حفاری ‌شده قرار داده می­شود و در نهایت عملیات بتن ‌ریزی آغاز می­شود. توضیحات کامل و معرفی این‌گونه شمع ­ها در ادامه آورده شده است.

شمع‌های چوبی

این شمع‌ها از تنه درختی با چوب سخت نظیر کاج و بلوط ساخته می‌شوند. دو سر آن‌ها را برای جلو‌گیری از خوردگی در موقع کوبیدن، با کلاهک فلزیِ مسلح می‌سازند. شمع‌های چوبی ازجمله مقطع دایره‌ای، را معمولاً بدون کندن پوست بکار می‌برند تا نیروی اصطکاک حاصله بین سطح جانبی شمع و زمین به حداکثر مقدار ممکن افزایش‌یافته و شمع قابلیت تحمل فشار زیادی داشته باشد. در قدیم شمع‌های چوبی ‌به‌ عنوان تکیه‌گاه برای سازه‌ هایی که روی خاک سست قرار داشتند مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه نیز شمع‌های چوبی برای ساخت اسکله‌ها استفاده می‌شوند.

شمع‌ های مرکب (فولادی – بتنی یا چوبی – بتنی)

این‌گونه شمع‌ ها از دو قسمت تشکیل‌شده‌اند: در قسمت پایینی از فولاد یا چوب استفاده می­شود و در قسمت بالایی از بتن بهره می­برد. این شمع‌ها در مواقعی که طول شمع لازم از برای تأمین ظرفیت باربری از ظرفیت شمع بتنی کمتر باشد، مورد استفاده قرار می­گیرند. وصل محل تلاقی آن‌ها به دلیل متفاوت بودن مصالح مشکل است؛ از این ‌رو کاربرد این گونه شمع ها زیاد نیست.

شمع درجا ریز

برای اجرای شمع‌ های درجا ریز باید مراحل زیر طی شود:

• حفاری چاه در محل اجرای شمع
• ساخت شبکه (قفس) آرماتور
• بتن‌ ریزی

حفاری چاه در محل اجرای شمع

پس از تعیین محل شمع­ گذاری توسط نقشه‌ بردار، حفر چاه توسط کارگر یا توسط دستگاه حفاری (با توجه به قطر و طول شمع، جنس و نوع خاک) با طول و قطر مورد نیاز انجام می‌گردد. در صورت استفاده از دستگاه ‌های حفاری، دستگاه حفاری باید در محل مستقر شده و استقرار آن‌ها به نحوی تعیین می‌گردد که شرایط زیر را تأمین نماید:

۱- تا پایان حفاریِ یک شمع در ساختمان، نیاز به جابجایی دستگاه نباشد؛ زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می‌شود.

۲- کمترین ضربه دینامیکی را حتی ‌الامکان به شمع‌های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید.

۳-حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین‌ آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر، لودر و…) ایجاد نماید.

که البته چند روش حفاری داریم مراحل اجرای روش غلاف­گذاری (لوله کیسینگ) را در شکل زیر مشاهده می کنیدکه البته همه روش ها را به طور کامل در متن ایبوک بررسی خواهیم کرد. اما آیا به این موضوع فکر کرده اید که چاه پس از حفاری چه مراحلی را جهت آماده سازی باید طی کند؟

ساخت و نصب قفسه آرماتور

در این مرحله قفس­ های آرماتور شمع در ساختمان مطابق نقشه های اجرایی و دیتیل های موجود بافته شده و در کارگاه دپو می شود. به طور معمول طول هر یک از این قفس ها نزدیک ۱۲ متر (برابر طول شاخه ی میلگرد) است. برای شمع هایی با طول بیشتر از ۱۲ متر، لازم است مانند وصله ستون ها، قفس آرماتور شمع نیز وصله شود تا طول مورد نیاز را تامین کند. اما چگونه باید این شبکه آمارتور بندی بلند را اجرا کرد؟ آیا نیازی به اجرای لقمه ها در شبکه آرماتور بندی وجود دارد؟ برای جلو گیری از ایجاد اعواج در شبکه آرماتور ها چه باید کرد؟

بتن‌ریزی

پس از اینکه قفس میلگرد در طول مورد نیاز بافته شده و در داخل چاه قرار گرفت، نوبت به بتن ریزی شمع می رسد. به دلیل طول زیاد شمع ها، مجاز به بتن ریزی آن ها با پمپ های زمینی و هوایی نیستیم؛ لذا برای بتن ریزی شمع ها از لوله ی تِرِمی که قیف مانند است، استفاده می شود. روش کار به این شکل است که لوله های منعطفی (مشابه شلنگ آب) با طول های ۲ تا ۶ متر و قطر ۱۰ الی ۲۰ سانتی متر به یکدیگر متصل کرده و به داخل قفس شمع فرستاده می شود. به قسمت بیرونی این لوله، یک لوله با سریِ قیف شکل متصل می شود. با به هم بستن این لوله ها و بتن ریزی از طریق آن، مانع سقوط آزاد بتن به داخل شمع شده و احتمال جدایش بتن را به حداقل می رساند.

 برای جلوگیری از مخلوط شدن دوغاب یا گل حفاریِ موجود در انتهای چاه با بتن ریخته شده، توصیه اکید می شود که انتهای لوله ی ترمی حتماً انتهای چاه باشد

چه نکاتی قبل و بعد از بتن ریزی باید رعایت شود؟

شرایط لازم برای لوله ترمی چیست؟

آزمایش کنترل یکپارچگی و کیفیت شمع اجراشده

جهت کنترل یکپارچگی و کیفیت شمع­ های بتنی در صورت اعلام دستگاه نظارت باید آزمایش‌هایی مانند ”آزمایش دینامیک کرنش پایین (PIT)”  انتشار  “امواج بین گمانه­ای (CSL)”  انجام گردد.

این آزمایش‌ها حداقل باید پس از گذشت ۷۲ ساعت از اتمام بتن ­ریزی یا پس از رسیدن مقاومت فشاری نمونه­های استوانه­ای بتن به حداقل Mpa 17.5  انجام گیرد. لذا در این مدت باید شمع­ هایی که نیاز به آزمایش PIT دارند، مشخص شود.

برنامه‌ریزی مطالعات ژئوتکنیک

قبل از تعیین نوع پی و محاسبات طراحی، انجام مطالعات ژئوتکنیک و بررسی‌های میدانی الزامی است . طبق نظر کارشناس ژئوتکنیک مشاور طرح تعدادی گمانه جهت شناسایی لایه‌ها حفر می‌شود. تعداد، عمق و محل گمانه‌ها، نوع حفاری، تعداد و نوع نمونه برداری و همچنین آزمایش‌های صحرایی لازم از مواردی است که باید در برنامه عملیات صحرایی لحاظ شود. علاوه بر این در صورت برخورد به سطح آب در حین عملیات حفاری باید عمق و تغییرات آن در روزهای متوالی قرائت و ثبت شود. شناسایی ژئوتکنیکی بدون نظارت فاقد اعتبار کافی است در گزارش شناسایی‌های ژئوتکنیکی باید نحوه نظارت دستگاه نظارت و میزان حضور ناظر در کارگاه درج شود.

اطلاعات مورد نیاز جهت طرح شمع

اطلاعات مورد نیاز جهت طرح شمع به چهار دسته کلی تقسیم می‌شوند.

• شناخت عمومی، جنس و خواص فیزیکی لایه‌ها مانند دانه‌بندی، حدود اتربرگ، طبقه‌بندی نوع خاک، دانسیته و درصد رطوبت طبیعی خاک و سطح آب زیرزمینی
• پارامترهای مقاومتی خاک شامل زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی در دو حالت زهکشی شده و زهکشی نشده
• پارامترهای نشست پذیری همچون مدول الاستیسیته،ضرایب تحکیم، تورم، تخلخل اولیه و همچنین نسبت بیش (OCR) تحکیمی
• تعیین غلظت کلر و ،pH آزمایش‌های شیمیایی جهت بررسی و کنترل خوردگی مصالح شمع مانند آزمایش‌های تعیین سولفات

آزمایش‌های برجا

با توجه به اینکه در آزمایش‌های برجا شرایط طبیعی خاک کمتر تغییر می‌کند، استفاده از نتایج این آزمایش‌ها در تعیین ظرفیت باربری شمع‌ها مناسب‌تر است. استفاده از آزمایش نفوذ استاندارد و حتی الامکان آزمایش نفوذ مخروط در برنامه مطالعات توصیه می‌شود. آزمایش نفوذ مخروط بخصوص اگر همراه با اندازه‌گیری فشار آب منفذی باشد، نتایج دقیق و مفیدی را در اختیار طراح قرار می‌دهد. علاوه بر آزمایش‌های مذکور طبق نظر مشاور ژئوتکنیک می‌توان از آزمایش‌های دیگر، نظیر پرسیومتر، دیلاتومتر مسطح و برش پره در لایه‌های رسی نرم و اشباع نیز بهره جست.

طبقه‌بندی شمع‌ها بر اساس روش نصب

شمع‌ها از لحاظ روش نصب در سه گروه زیر طبقه‌بندی می‌شوند.

• شمع‌های با جابجایی بزرگ
• شمع‌های با جابجایی کوچک
• شمع‌های بدون جابه‌جایی

معیارهای انتخاب نوع شمع

نوع شمع و روش اجرا باید توسط مشاور ژئوتکنیک یا مشاور طراح و در نظر گرفتن چهار معیار اساسی زیر تعیین می‌شود.

• مشخصات روسازه اعم از نوع بارگذاری، کاربری، درجه اهمیت سازه، توجیه اقتصادی و زمان بندی پروژه
• تجهیزات و امکانات استقرار شمع و شرایط اجرایی پروژه
• شرایط بستر شامل نیمرخ خاک محل، خصوصیات لایه‌ها و همچنین آب زیرزمینی و نوسانات  آن
• میزان خورندگی محیط، عملکرد و دوام مصالح شمع

محافظت در برابر خوردگی

جهت محافظت شمع در برابر خوردگی بر حسب نظر دستگاه نظارت با توجه به شرایط پروژه و توجیه اقتصادی طرح باید از یکی از روش‌هایی مانند افزایش وخامت 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 سرویس دهی، می‌توان وخامت بدنه شمع را افزایش داد. این مقدار افزایش وخامت به وخامت فداشونده موسوم است. قبل از آنکه اندود کردن انجام شود، سطح فولاد باید کاملا 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 ۳۲۲ میلیمتر بالای سطح نهایی زمین پوشیده شوند. شمع‌هایی که به کلاهک بتنی متصل هستند باید تا یک متر زیر تراز کلاهک قیر اندود شوند. اندودهای حفاظتی پایینتر از حداقل تراز سطح آب، با احتساب نوسانات جزر و مد و ناحیه اغتشاشی آب، نیاز نخواهد بود.

توصیه‌های فوق مربوط به شرایط متعارف زمان اجرا و تنظیم طول شمع است.

• چنانچه شمع به مدت طولانی به علت تاخیرات اجرایی در مجاورت ساحل باقی بماند، با توجه به قابلیت بالای شرایط محیطی، باید تدابیر لازم با هماهنگی دستگاه نظارت اندیشدیده شود.
• چنانچه از عمق دقیق نفوذ شمع‌ها در خاک اطمینان وجود ندارد، باید قبل از عایقکاری و حفاظت شمع‌ها در برابر خوردگی، نسبت به تعیین عمق قابل نفوذ توسط شمع‌های آزمایشی اقدام شود. در صورتیکه به علت شرایط اضطراری این امکان وجود نداشته باشد، لازم است نسبت به افزایش طول قسمت حفاظت شده اقدام و یا تدابیر دیگری اندیشیده شود.

آزمایش‌های شمع

بطورکلی آزمایش‌های شمع بمنظور کنترل کیفیت و یکپارچگی شمع، بررسی تنش‌های کوبشی، ارزیابی تجهیزات و ملحقات کوبش، تعیین معیار توقف کوبش و تعیین ظرفیت باربری شمع صورت می‌گیرند. این آزمایش‌ها ممکن است در زمان طراحی، در حین اجرا یا پس از اجرای شمع انجام شوند.

شمع‌های آزمایشی

برحسب تشخیص و صلاحدید مشاور یا دستگاه نظارت، بر حسب شرایط ساختگاه یا پروژه، شمع‌های آزمایشی در محدوده ساختگاه اجرا و آزمایش می‌شوند. بر روی این شمع‌ها آزمایش‌های استاتیکی و دینامیکی به منظور تدقیق ظرفیت باربری طرح، ارزیابی روش و تجهیزات اجرا، تدقیق طول مورد نیاز و قابل اجرا و سایر جنبه‌های اجرایی بر حسب تشخیص دستگاه نظارت انجام می‌شود.

شمع‌های اجرایی

تعدادی از شمع‌های اصلی در زمان اجرا آزمایش بارگذاری یا کنترل یکپارچگی می‌شوند. تعداد یا درصد آزمایش‌ها و نوع آنها را می‌توان در اسناد قرارداد مربوط به اجرا منعکس کرد. تعداد این آزمایش‌ها و معرفی شمع‌های مربوطه برای آزمایش باید بر اساس یافته‌های ثبت شده در زمان اجرا و تشخیص دستگاه نظارت تدقیق و نهایی شود.

ملاحظات زیست محیطی

به منظور کاهش اثرات زیست محیطی و آسیب‌های احتمالی ناشی از عملیات شمع کوبی بر محیط اطراف باید فواصلی به عنوان مقادیر حداقل از مناطق مسکونی، بیمارستان‌ها، ساختمان‌های عمومی و صنعتی و ساختمان‌های دارای تاسیسات حساس، تعیین و رعایت شود. تعیین این فواصل به انرژی چکش، طول و ابعاد شمع و همچنین جنس لایه‌های خاک بستگی خواهد داشت. علاوه بر این باید به میزان ارتعاش حاصله از عملیات شمعکوبی نیز توجه شود و در صورت لزوم بها نصب ابزار دقیق مانند ژئوفون در فواصل مشخص نسبت به کنترل میزان ارتعاشات اقدام نمود.

شمع‌های بتنی پیش ساخته باید به گونه‌ای طراحی شوند که بخش دورریز آن به حداقل برسد. قسمت اوقافی و دور ریز شمع‌ها باید توسط پیمانکار به مکان مناسب انتقال داده شود. در انتخاب گل حفاری باید ملاحظات زیست محیطی در نظر گرفته شود تا میزان آلودگی‌های مضر به حداقل یا مقادیر مجاز معرفی شده توسط سازمان‌های مربوطه محدود شود.

اصول ایمنی در مراحل مختلف اجرای شمع

در زمان اجرای شمع‌ها، بخصوص شمع‌های کوبشی پیمانکار موظف است کلیه شرایط لازم جهت تامین ایمنی کافی را فراهم نماید. کلیه پرسنل کارگاه باید از کفش و کلاه ایمنی استفاده نموده و نسبت به خطرات احتمالی مانند سقوط شمع هنگام جابجایی، پاره شدن کابل‌های جرثقیل و ریزش روغن داغ بخصوص از چکش دیزلی آگاه شوند. در حین اجرای شمع‌های کوبشی و درجا لازم است جهت پیشگیری از حوادث ناشی از واژگونی شمع کوب یا شمع و همچنین جلوگیری از رفت و آمدهای غیر وروری افراد غیر مسئول، با استفاده از نوار خطر حریم ایمن مشخص شود.

پیمانکار موظف است نسبت به تامین جعبه کمک‌های اولیه به تعداد کافی در کارگاه اقدام نماید. همچنین وجود کپسول آتشنشانی نیز در کارگاه الزامی است. چنانچه در حین کوبش بالشتک شمع مشتعل شود یا دود کند، باید بلافاصله خاموش شده و به محل مناسب منتقل شود.

شمع‌های از پیش ساخته ( کوبشی)

جهت مقابله با خمش تولید شده در هنگام حمل‌ و نقل، بلند کردن و اعمال نیروی جانبی به شمع و همچنین افزایش مقاومت فشاری، میتوان از شمع های کوبشی استفاده نمود .این شمع‌های پیش‌ ساخته در طول مورد نظر ساخته ‌شده و تحت شرایط مطلوب به عمل می‌آیند تا به مقاومت مورد نظر برسند. پس ‌از آن به محل کوبیدن، حمل می‌شوند و همچنین شمع های پیش ‌ساخته را می‌توان با استفاده از کابل ‌های پیش تنیدگی پر مقاومت، به‌صورت پیش‌تنیده درآورد.

مراحل ساخت و نصب شمع پیش‌ساخته

• آماده‌سازی بتن قالب
• آماد سازی شبکه آرماتور
• بتن ‌ریزی
• عمل‌آوری و نگه ‌داری از شمع
• ملاحظات جا به­ جایی و انبار کردن شمع­ ها
• عملیات کوبش شمع در محل از پیش تعیین ‌شده
• ملاحظات حین کوبش شمع
• روا داری ­های مربوط به موقعیت و زاویه استقرار شمع

تمامی این ۸ مرحله و بسیاری از نکات اجرایی دیگر در رابطه با شمع های پیش ساخته در این ایبوک بیان شده است که می توانید در انتهای همین صفحه آن را دانلود کنید.

مزایای شمع‌های کوبشی از پیش‌ساخته

• امکان رساندن شمع به شمارش ضربات مورد نظر طراح را فراهم می­کند
• امکان اجرا در زیر سطح آب و دور از ساحل
• سرعت‌ بالا در ساخت و اجرا
• تراکم خاک ­های دانه­ ای و بهبود پارامترهای مقاومتی آن‌ها در حین کوبش شمع
• امکان کنترل کیفیت دقیق مصالح
• امکان اجرا به­ صورت مایل برای مقابله با بارهای جانبی

معایب شمع‌های کوبشی از پیش‌ساخته

• ایجاد سر و صدا ناشی از کوبش و ارتعاش در زمین و سازه‌های اطراف
• نیاز به وسایل حمل ‌و نقل جهت انتقال به محل اجرا
• غیر اقتصادی بودن در تعداد کم شمع
• عدم امکان اجرا در طول و قطر زیاد به دلیل نیاز به تجهیزات کوبش و ایجاد لنگر خمشی بزرگ در جسم آن‌ها، حین حمل‌ و نقل و کوبش
• بار مجاز محدود این شمع‌ ها به دلیل محدودیت در طول و قطر
• دست‌ خوردگی خاک به ‌ویژه در خاک‌ های حساس رسی

طبقه ­بندی شمع­ ها بر اساس روش نصب

• شمع‌ ها با جابه­ جایی بزرگ
• شمع‌ ها با جابه ­جایی کوچک
• شمع ­های بدون جابه ­جایی
• شمع­ های کوبیدنی – ریختنی با جابه­ جایی بزرگ

معیارهای انتخاب نوع شمع در پروژه‌ های ساختمان ‌سازی

• مشخصات سازه اعم از وضعیت و نوع بارگذاری، کاربری، درجه اهمیت سازه، توجیه اقتصادی و زمان­ بندی پروژه
• تجهیزات و امکانات استقرار شمع در ساختمان و شرایط اجرایی پروژه
• شرایط بستر شامل نیمرخ خاک محل، خصوصیات لایه­ های تحت الرضی و همچنین وضعیت آب زیر زمینی و نوسانات آن­ میزان خورندگی محیط، عملکرد و دوام مصالح شمع

جدول زیر که توسط نشریه ۳۸۶ ارائه ‌شده است می ­تواند در انتخاب نوع شمع کمک کند

انواع شمع‌ها از نظر عملکرد و نحوه انتقال بار به خاک

شمع‌های اتکایی (End-bearing Piles)

اگر در عمق خاک بستر سنگی در عمقی منطقی وجود داشته باشد، در این صورت می­توان شمع را تا آن لایه ادامه داد؛ به­ طوری­ که نوک شمع به آن تکیه کند در این حالت ظرفیت باربری شمع بستگی­ به ظرفیت باربری بستر سنگی دارد، از این ­رو به این‌گونه شمع­ ها­ شمع­ های اتکایی گویند.

شمع‌های اصطکاکی (Friction Piles)

چنانچه عمق بستر سنگی یا لایه خاک متراکم زیاد باشد؛ به­ طوری­ که طول شمع انتخابی از لحاظ اقتصادی مقرون‌ به‌ صرفه نباشد، به‌ ناچار باید شمع را بدون اینکه به بستری تکیه کرده باشد، در عمق مناسبی که باید محاسبه شود، اجرا می­ کنند. در این حالت شمع به‌ وسیله نیروی اصطکاکی که بین خاک و جداره شمع وجود دارد و نیروی کمی که خاک به سر شمع وارد می­کند، نیروهای منتقل­ شده از سازه را تحمل می­کند. طول لازم برای این­گونه شمع ­ها بسته به مقاومت برشی خاک، بار وارده و قطر شمع دارد.

طراحی شمع ­ها

همان‌طور که در تعریف شمع­ های اصطکاکی و اتکایی گفته شد، شمع ­ها برحسب نحوه انتقال بار تقسیم­ بندی می­شوند؛ بنابراین در طراحی آن‌ها از این اصل استفاده می­شود یعنی نیروی اصطکاکی و اتکایی وارد بر شمع عامل تعیین‌کننده طول شمع خواهند بود.

ظرفیت باربری شمع

Q_u = Q_p  +  Q_s  

Q_{p =} باری که توسط نوک شمع (Peak) تحمل می­شود

Q_{s =} باری که توسط اصطکاک جداره شمع (Surface) تحمل می­شود

اگر شمع ساختمان اتکایی باشد آنگاه Q_p ≅ Q_u اگر شمع اصطکاکی باشد آنگاه Q_s ≅ Q_u

ظرفیت باربری نوک شمع

(*Q_p = A_P q_p = A_p (cN_c^* + q′ Nq 

A_P= سطح مقطع نوک شمع

c = چسبندگی خاکی که نوک شمع بر آن متکی است

q_p = ظرفیت باربری نهایی واحد سطح نوک

′q = تنش مؤثر قائم در تراز نوک شمع

^*N_c و ^*N_q= ضرایب ظرفیت باربری

برای تعیین ضرایب ظرفیت باربری  ^*N_c و ^*N_qروش­ های مختلفی ارائه‌ شده است که ما در این ایبوک به روش مایرهوف می­پردازیم.