شمع‌ بندی

ساختمان‌ها و سازه‌ها همواره در معرض خطرات مختلفی قرار دارند. از جمله خطراتی که ممکن است بر ساختمان‌ها و سازه‌ها تأثیر بگذارد، زلزله است. زلزله به عنوان یکی از شایع‌ترین و پرخطرترین پدیده‌های طبیعی، می‌تواند باعث خسارات و آسیب‌های جدی به سازه‌ها شود. برای کاهش خطرات زلزله در سازه‌ها، مهندسین عمران از روش‌های مختلفی استفاده می‌کنند. یکی از این روش‌ها، شمع‌بندی است که در این مطلب به آن پرداخته می‌شود.

شمع‌بندی چیست؟

شمع‌بندی یا پایه‌بندی شمعی، یک روش مهندسی است که به منظور تقویت و بهبود کارایی سازه‌ها در برابر زلزله، استفاده می‌شود. در این روش، شمع‌های بتنی یا فولادی در عمق‌هایی که به اندازه کافی دور از سطح زمین هستند، به ساختمان متصل می‌شوند. شمع‌های بتنی یا فولادی به‌عنوان پایه‌های سازه‌ای عمل می‌کنند که به عمق قابل توجهی در زمین فرو می‌روند و در این راه با مقاومت زمین در تماس هستند. با اتصال شمع‌ها به ساختمان، زلزله می‌تواند بخشی از انرژی خود را به شمع‌ها منتقل کرده و سازه را در برابر خرابی و تخریب محافظت کند.

روش های شمع بندی در سازه‌ها

روش‌های مختلفی برای شمع بندی در سازه‌ها وجود دارد که در ادامه به بررسی برخی از این روش‌ها می‌پردازیم:

۱- شمع بندی فولادی

در این روش، از شمع‌های فولادی استفاده می‌شود که شامل قطعات استوانه‌ای با قطر و ضخامت متفاوت هستند. این شمع‌ها به وسیله روکشی از بتن پوشیده می‌شوند تا از خوردگی فولاد در برابر محیط‌های خارجی محافظت شوند. این روش به دلیل مقاومت بالای شمع‌های فولادی در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و باد، مناسب برای سازه‌های بلند است.

۲- شمع بندی بتنی

در این روش، شمع‌هایی که از بتن ساخته شده‌اند و دارای قطر و طول متفاوت هستند، استفاده می‌شود. شمع‌های بتنی به دلیل مقاومت بالای خود در برابر فشار و سختی بالای سازه، مناسب برای سازه‌های بتنی و تونل‌ها هستند.

۳- شمع بندی پیوسته

در این روش، شمع‌هایی که از یکپارچه‌سازی سازه و شمع‌ها به دست می‌آیند، استفاده می‌شود. به این صورت که در فاصله‌های مشخصی از یکدیگر، شمع‌ها به وسیله یک میله فولادی پیوسته می‌شوند. این روش مناسب برای سازه‌های با ارتفاع بالا و با بارهای زیاد مانند برج‌ها و پل‌های بلند است.

۴- شمع بندی چندپیچی

شمع بندی چندپیچی (Multi-Strand Anchors) یکی از روش‌های شمع بندی است که در آن، از چند پیچ شمع برای انتقال بار به زمین استفاده می‌شود. این روش به دلیل قابلیت اجرایی بالا و قابلیت تحمل بار بیشتر، برای پروژه‌هایی با نیازهای باری بالا استفاده می‌شود.

در این روش، برای شمع بندی از چند پیچ شمع استفاده می‌شود که با استفاده از کابل‌های فولادی به یکدیگر متصل می‌شوند. هر پیچ شمع با یک کابل فولادی به پایه‌ای که در زمین به عمق مناسبی قرار می‌گیرد، وصل می‌شود. برای افزایش قدرت شمع بندی، از چندین پیچ شمع به همراه کابل‌های فولادی استفاده می‌شود. به این ترتیب، بارهای تحملی بالاتر و ضریب ایمنی بیشتری به دست می‌آید.

سایر روش‌های شمع بندی

هنگام طراحی و ساخت سازه‌ها، استفاده از شمع بندی به منظور بهبود رفتار دینامیکی سازه‌ها در برابر زلزله، متداول است. شمع بندی، روشی است که در آن شمع‌های فولادی با طول و قطر مشخص، در سازه‌های موجود به صورت عمودی، افقی یا مورب درون خاک قرار می‌گیرند. با این کار، مقاومت سازه در برابر نیروهای لرزه‌ای افزایش می‌یابد.

در ادامه به معرفی و توضیح روش‌های مختلف شمع بندی می‌پردازیم:

شمع بندی عمودی

شمع بندی عمودی، روشی است که در آن شمع‌ها به طور عمودی در خاک نصب می‌شوند. این روش در سازه‌هایی که در آنها پهنای بسیار کمتری در مقایسه با ارتفاع دارند، مفید است. در این روش، شمع‌ها درون یک حفره کوچک در خاک به عمق مشخصی نصب می‌شوند. برای بهبود عملکرد شمع‌ها، معمولاً قسمت فوقانی آنها با بتن پر می‌شود.

شمع بندی افقی

در شمع بندی افقی، شمع‌ها به طور افقی در زیر سازه نصب می‌شوند. این روش در سازه‌هایی مفید است که در آنها ارتفاع بیشتری در مقایسه با پهنای آنها وجود دارد. در این روش، شمع‌ها به صورت مارپیچ در خاک نصب می‌شوند. با این کار، محل اتصال شمع‌ها به سازه بهترین عملکرد را در برابر نیروهای لرزه‌ای ارائه می‌دهد.

شمع بندی مورب

شمع بندی مورب (Inclined Pile) یکی از روش‌های شمع بندی است که در این روش، شمع به زاویه‌ای نسبت به عمود به سطح زمین قرار می‌گیرد. این روش برای زمین‌هایی که برای شمع بندی عمودی مناسب نیستند، به کار می‌رود. این روش برای کاهش اثر نیروهای جانبی ناشی از بارگذاری و اثرات جانبی زمین به کار می‌رود.