شمع مارپيچی
عملكرد شمع مارپیچی به این صورت است كه نیروی سازه از طریق صفحاتی به شمع منتقل می‌شود. نیروی منتقل شده به شمع از طریق محور مركزی 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 تشكیل شده است. در طول میله پیشرو كه معمولاً نوک تیزی دارد، یک تا چهار صفحه‌ی باربر به آن جوش می‌شود و اولین قسمتی است كه 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 كردن عمق نفوذ شمع به كار می‌رود و ممكن است صفحات مارپیچ به آن نیز متصل باشد.
با در نظر داشتن این مطلب كه در طول یک شمع ماكزیمم 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 كلی ابعاد میله‌ها و طول آنها و همچنین ابعاد و تعداد صفحه‌های مارپیچ بر اساس مقدار نیروی وارده از سازه و همچنین مشخصات مكانیكی خاک انتخاب می‌شود.
انواع شمع‌های مارپیچ
- شمع با محور مربعی SS
- محور توخالی HS
- تركیب محور مربعی و تو خالی SS&HS
و همچنین در شرایطی كه خاک سطحی خیلی ضعیف باشد اطراف قسمت بالایی محور شمع را ملات می‌ریزند كه به آن شمع مارپیچ میكروپایل می‌گویند، از مزایای شمع‌های مارپیچ این است كه نسبت به سایر شمع‌ها برای نصب به تجهیزات، هزینه حمل و نیروی كاركمتری 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 كه 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 یك شمع ۶ متری كمتر 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 كردن 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، كاهش دست‌خوردگی خاک هنگام نصب و سازگار ی با طبیعت اشاره كرد. 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 كه به راحتی قابل دسترسی نیستند مانند كوهستان‌ها، استفاده از این نوع شمع توصیه می‌شود. اگر در سازه‌های موقت استفاده شده باشند می‌توانند از خاك 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 كمتری دارد از معایب شمع مارپیچ این است كه به كار بردن این نوع شمع درخاکهای بسیار سفت و سخت دشوار است.
نصب شمع مارپیچ
بر خلاف دیگر شمع‌ها، این نوع شمع نیازی به سوراخ كردن زمین ندارند و به داخل زمین پیچ می‌شوند و به این ترتیب كمترین آسیب را به زمین می‌زنند. برای نصب فقط نیاز به ماشین‌هایی با موتور پیچشی است. فرایند جایگذاری شمع مارپیچ به گونه‌ای است كه نوک تیز محور پیشرو به كمك موتور پیچشی وارد خاک می‌شود و با جابجایی خاک توسط صفحات مارپیچ در عمق آن پیش می‌رود و با حركت و پیچش صفحات خاک‌ها جابجا شده و جاهای خالی را پر می‌كنند.
در صورتی که خاک سطحی خیلی ضعیف باشد به منظور افزایش ظرفیت باربری خاک از شمع مارپیچ میكروپایل استفاده می‌شودكه 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 اصطكاكی با خاک اطراف نیز است. در مرحله طراحی بهتر است كه با توجه به خصوصیات خاک و نوع شمع، لنگر پیچشی مورد نیاز برای نصبب شمع محاسبه شود. اگر این لنگر تنش زیاد و تغییر شكل در شمع ایجاد كند، استفاده از این نوع شمع مجاز نیست.
