استفاده از قالبهای وافل در فونداسیون به عنوان یکی از روشهای بهسازی خاک در خاکهای مشکل آفرین قابل استفاده است. بعضی از خاکها در مقابل رطوبت به شدت واکنش میدهند و دچار تورم، کاهش مقاومت یا روانگرایی میشوند. اصطلاحا به این نوع خاکها، خاکهای مشکل آفرین گفته میشود. خاکهای مساله دار یا مشکل آفرین شامل خاکهای متورم شونده، روانگرا، منبسط شونده و رمبنده( فروریزشی) هستند. خاکهای متورم شونده خاکهایی هستند که در اثر افزایش رطوبت تغییر حجم افزایشی قابل توجهی از خود بروز میدهند. در واقع می توان گفت خاکهای قابل تورم در جهت کاملاً مخالف با عمل تحکیم حرکت میکنند، یعنی به جای از دست دادن آب و کاهش حجم، آب را جذب کرده و افزایش حجم پیدا میکنند، پدیده ی تورم، پدیده ای برگشت پذیر است، یعنی خاک بعد از کم شدن رطوبت منقبض میگردد.خاک منبسط شونده نوعی از خاکهای عمدتا رسی است که دانه های آن وزن کمی دارند و ساختاری گرد دارند که درون آن محیطی متخلخل و لایه خارجی آنها مقاوم است. در خاک منبسط شونده با تغییر مقدار رطوبت خاک در ساختار آنها تورم رخ میدهد.
خاک منبسط شونده با حجم بالایی از مواد معدنی منبسط شونده باعث ایجاد ترکهای بزرگ در سطح زمین میشوند. خاکهای رسی حاوی کانی های مونت موریلونیت و بنتونیت میتواند پتاسیل بالایی از انبساط پذیری را داشته باشند. مقابله با اثرات خاک منبسط شونده یک از اساسی ترین چالش های موجود در مهندسی ژئوتکنیک است. این خاکها در صورت تورم باعث ایجاد ترک در فونداسیون ساختمانهای موجود میشوند. خاک منبسط شونده با تغییر سطح آب زیرزمینی دچار انبساط یا انقباض خواهد شد . خاکهای منبسط شونده باعث نشست نامتقارن در ساختمان نیز میشوند. خاکهای روانگرا در اثر نیروهای زلزله مقاومت خود را به صورت کامل از دست میدهند و مانند یک سیال روان رفتار میکنند. خاکهای رمبنده معمولاً دارای ساختار باز بوده و پیوند بین ذرات ضعیف میباشد. این خاکها به صورت سست رفتار کرده و در صورت اشباع شدن بدون تغییر در بار وارده و یا قرار گرفتن تحت نیروی ارتعاشی نشست زیادی کرده و ظرفیت باربری آن به شدت کاهش می یابد. در طبیعت خاک هایی هستند که تحت تنش یکسان، با افزایش درصد رطوبت میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان خواهند داد. این گونه خاکها به خاکهای رمبنده معروف می باشند. به طور کلی میتوان پدیده رمبندگی را ریزش ناگهانی خاک در اثر از دست رفتن مقاومت عامل پیوند دهنده ذرات خاک تعریف کرد. خاکهای رمبنده بیشتر در نواحی گرم و خشک یافت میشود. جهت اجرای پروژه در خاکهای مشکل آفرین منبسط شونده ، قالبهای پلاستیکی وافل بر روی خاک مساله دار قرار داده میشوند.
فونداسیون گسترده با قالب وافل Waffle mat foundation نوعی از شالوده است که قالب ها بر روی خاک مساله دار قرار داده می شوند تا خاک ظرفیت باربری مناسبی در مقابل بارهای سازه داشته باشد. بتن بر روی جعبه های مشبک ریخته می-شود تا دال فونداسیون مورد نظر و هم چنین یک سری از تیرهای نازک را در دو جهت ما بین جعبه های وافل، به وجود آورد. حفرات خالی ایجاد شده در بالای خاک، امکان حرکت و افزایش حجم را به خاک می دهد. دال فونداسیون وافل در مقابل تورم و نشست های نامتقارن سازه مقاوم است. ملاحظات اجرای سازه در این نوع فونداسیون مشابه با اجرای سایر فونداسیون ها با روش های معمول است. شکل زیر نمایانگر عملکرد اجرای فونداسیون با قالب وافل است. تصاویر زیر عملکرد وافل را در برابر فشارهای خاک منبسط شونده نمایش می دهد.
هنگامی که خاک زیر این فونداسیون منبسط میشود، خاک داخل حفره های به وجود آمده از جعبه های مشبک منبسط میشود. در طراحی این شالوده عرض تیرهای در تماس با خاک حداقل می گردد، تا نیروی خاک انبساطی روی آن تیرها کمینه گردد. با وجود این، تیرها به این صورت طراحی می شود که آن قدر عریض باشند تا نیروی شالوده روی خاک از نیروی مجاز قابل تحمل خاک بیشتر نشود.
به طور کلی دو وجه تمایز این فونداسیون با سایر فونداسیونها آن است که حفرههایی که توسط جعبه های مشبک ایجاد میشود، به عنوان دریچه اطمینان عمل میکند که خاک های رو به بالا را جذب کرده و ترکهای سازه ای قابل ملاحظه را حذف میکنند.
ثانیا، با وجود آنکه وافل مت سخت ترین مقاطع را به وجود می آورند اما این سیستم سطح تماس کمتری را در مقایسه با سایر سیستم های فونداسیدن با خاک زیرین خود داراست. و سطح تماس کمتر، به معنای نیروی برکنش (uplift) کمتر روی دال به هنگام بالا آمدن خاک است. تصاویر زیر اجرای فونداسیون با قالب وافل را نمایش می دهد.
گرد آوری: دکتر محمدعلی شکوهی، مسئول دفتر فنی مجموعه گرین وافل
