شمع مارپیچی
عملکرد شمع مارپیچی به این صورت است که نیروی سازه از طریق صفحاتی به شمع منتقل میشود. نیروی منتقل شده به شمع از طریق محور مرکزی به صفحات باربر انتقال یافته و در خاک زیر صفحات توزیع میشود.
اجزای شمع مارپیچ
شمع مارپیچی از دو میله به اسم پیشرو و افزایشی و صفحات باربر مارپیچ تشکیل شده است. در طول میله پیشرو که معمولاً نوک تیزی دارد، یک تا چهار صفحهی باربر به آن جوش میشود و اولین قسمتی است که وارد زمین میشود، قطر میله پیشرو بوده که معمولاً بین ۱۵ تا ۴۰ سانتیمتر و طول آن بین ۵/۱ تا ۳ متر متغییر است. میله افزایشی با دلیل افزایش طول و زیاد کردن عمق نفوذ شمع به کار میرود و ممکن است صفحات مارپیچ به آن نیز متصل باشد.
با در نظر داشتن این مطلب که در طول یک شمع ماکزیمم هشت صفحه مارپیچ میتواند نصب شود. ابعاد محور میله افزایشی از میلهای مربعی به ضلع ۴ سانتی متر تا لولهای به قطر ۲۵ سانتی متر و طول آن از ۱ تا ۳ متر میتواند متغیر باشند. در حالت کلی ابعاد میلهها و طول آنها و همچنین ابعاد و تعداد صفحههای مارپیچ بر اساس مقدار نیروی وارده از سازه و همچنین مشخصات مکانیکی خاک انتخاب میشود.
انواع شمعهای مارپیچ
- شمع با محور مربعی SS
- محور توخالی HS
- ترکیب محور مربعی و تو خالی SS&HS
و همچنین در شرایطی که خاک سطحی خیلی ضعیف باشد اطراف قسمت بالایی محور شمع را ملات میریزند که به آن شمع مارپیچ میکروپایل میگویند، از مزایای شمعهای مارپیچ این است که نسبت به سایر شمعها برای نصب به تجهیزات، هزینه حمل و نیروی کارکمتری نیاز دارند، و بر خلاف دیگر انواع فونداسیونها، شمعهای مارپیچ در همه فصلها و در هر شرایط آب و هوایی قابل نصب هستند. از آنجا که برای این نوع شمع نیازی به بتن ریزی و عمل آوری بتن نیست، سرعت نصب به مراتب بالا میرود. برای مثال زمان لازم برای نصب یک شمع ۶ متری کمتر از ۱۰ دقیقه است و همچنین بلافاصله بعد از نصب شمع میتوان سازه را نصب و بارگذاری نمود.
همچنین برای نصب شمع مارپیچ نیازی به ویبره کردن نیست بنابر این عملیات نصب بدون ایجاد سر و صدا انجام میگیرد. از دیگر فواید این نوع شمع میتوان به عدم نیاز به حفاری و بردن خاک از محل، کاهش دستخوردگی خاک هنگام نصب و سازگار ی با طبیعت اشاره کرد. نصب فونداسیون شمعهای مارپیچ در دامنهی وسیعی از انواع خاک اعم از زمینهای شنی، سیلابی، باتلاقی ،جلگهای و مناطق دارای یخبندان قابل اجرا است. در مناطقی که به راحتی قابل دسترسی نیستند مانند کوهستانها، استفاده از این نوع شمع توصیه میشود. اگر در سازههای موقت استفاده شده باشند میتوانند از خاک بیرون آورده شوند و مجدداً در جای دیگر استفاده شوند. با طراحی مناسب صفحه مارپیچ، این شمع در مقایسه با شمع بتنی با ظرفیت مشابه، طول کمتری دارد از معایب شمع مارپیچ این است که به کار بردن این نوع شمع درخاکهای بسیار سفت و سخت دشوار است.
نصب شمع مارپیچ
بر خلاف دیگر شمعها، این نوع شمع نیازی به سوراخ کردن زمین ندارند و به داخل زمین پیچ میشوند و به این ترتیب کمترین آسیب را به زمین میزنند. برای نصب فقط نیاز به ماشینهایی با موتور پیچشی است. فرایند جایگذاری شمع مارپیچ به گونهای است که نوک تیز محور پیشرو به کمک موتور پیچشی وارد خاک میشود و با جابجایی خاک توسط صفحات مارپیچ در عمق آن پیش میرود و با حرکت و پیچش صفحات خاکها جابجا شده و جاهای خالی را پر میکنند.
در صورتی که خاک سطحی خیلی ضعیف باشد به منظور افزایش ظرفیت باربری خاک از شمع مارپیچ میکروپایل استفاده میشودکه اطراف محور افزایشی در حد فاصل سطح زمین تا بالاترین صفحهی باربر ملات سیمان میریزند. در این نوع شمع، ملات همزمان با نصب شمع و فرو رفتن آن در اطراف محور ریخته میشود و در نتیجه از نوع شمعهای بتندرجا است.
نقش این بتن علاوه بر افزایش ظرفیت باربری محور شمع، افزایش ظرفیت باربری به علت ایجاد نیروی اصطکاکی با خاک اطراف نیز است. در مرحله طراحی بهتر است که با توجه به خصوصیات خاک و نوع شمع، لنگر پیچشی مورد نیاز برای نصبب شمع محاسبه شود. اگر این لنگر تنش زیاد و تغییر شکل در شمع ایجاد کند، استفاده از این نوع شمع مجاز نیست.