شمع ها اعضایی از جنس فولاد ، بتن، بتن مسلح و چوب هستند که در صورت مناسب نبودن ظرفیت باربری زمین برای استفاده از فونداسیون های سطحی، از آنها برای ساخت فونداسیون های عمیق (فونداسیون های شمعی ) استفاده می شود . مخارج احداث فونداسیون های شمعی خیلی بیشتر از فونداسیون های سطحی است . علیرغم مخارج بیشتر، در عمل موارد متعددی وجود دارد که برای ایمنی دکل در مقابل نشست و عوامل دیگر، از فونداسیون های شمعی استفاده می شود . در ذیل بعضی از شرایطی که استفاده از فونداسیون های شمعی را ایجاب می نماید، شرح داده می شود.
- وقتی که لایه یا لایه های فوقانی خاک دارای تراکم کم و یا خیلی ضعیف باشند به طوری که نتوان از فونداسیو ن های سطحی برای توزیع بار استفاده کرد، فونداسیون های شمعی برای انتقال بار به لایه های تحتانی محکم تر و یا سنگ بستر مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی که بستر سنگی و یا لایه محکم تر تحتانی در عمق معقولی از سطح زمین قرار نداشته باشد، از شمع برای
انتقال تدریجی بار استفاده می شود. در این حالت بیشتر مقاومت شمع از طریق اصطکاک بین سطح تماس شمع و خاک(مقاومت جلدی تأمین می شود.
- در خیلی از موارد در منطقه مورد نظر برای احداث دکل با خاک قابل تورم و یا فروریزشی روبرو می شویم . این لایه ها ممکن است دارای عمق قابل توجهی باشند . خاکهای قابل تورم در اثر افزایش یا کاهش میزان رطوبت، تورم یا کاهش حجم پید می کنند. فشار تورم چنین خاکهایی ممکن است به طرز قابل توجهی زیاد باشد . اگر در چنین خاکهایی از فونداسیو نهای سطحی
استفاده شود، دکل ممکن است با صدمات جدی روبرو شود . در این حالت فونداسیون های شمعی که از لایه قابل تورم عبور کرده و وارد لایه پایدار شده اند، می توانند مورد توجه قرار گیرند.
- فونداسیون برخی از خطوط انتقال ، در نقاطی که سطح آب زیرزمینی بالا می باشد، ممکن است تحت تأثیر نیروهای بالابرنده قرار گیرند. برای مقابله با نیروهای بالابرنده، در چنین حالاتی می توان از فونداسیون های شمعی استفاده نمود.
- به خاطر وجود مسئله آب شستگی و فرسایش در محل پایه برج ها ، این پایه ها اغلب روی فونداسیون های شمعی احداث می شوند.
شمع ها را می توان به سه گروه عمده شمع اتکایی، شمع اصطکاکی و شمع تراکمی تقسیم بندی نمود.
- شمع اتکایی
اگر بستر سنگی و یا لایه شبیه سنگ (خیلی متراکم) در عمق منطقی قرار داشته باشد، شمع را می توان تا آن لایه ادامه داد. در این حالت ظرفیت باربری شمع کاملا بستگی به ظرفیت باربری بستر سنگی در مقابل نوک شمع خواهدداشت . به همین علت ، این شمع ها را اتکایی می نامند. در چنین حالتی با توجه به معلوم بودن عمق بستر سنگی از روی گمانه های حفر شده ، تعیین طول شمع کار چندان مشکلی نخواهد بود.
- شمع اصطکاکی
در صورتی که عمق بستر سنگی یا لایه شبیه به سنگ زیاد باشد، طول لازم برای شمع اتکایی غیراقتصادی خواهد شد. در چنین شرایطی شمع به عمق مناسبی در لایه نرم فوقانی بدون اینکه به لایه سخت برسد، کوبیده می شود. از آنجایی که مقاومت اتکایی نسبتاً کوچک است، ظرفیت باربری نهایی شمع به ظرفیت باربری اصطکاکی محدود می گردد . انتخاب نام اصطکاکی برای این
شمع ها، از آنجا ناشی می شود که اکثر مقاومت آنها به وسیله اصطکاک جدار تأمین می گردد. البته این نام بعضی مواقع می تواند گمراه کننده باشد، زیرا مقاومت شمع هایی که در لایه رسی کوبیده می شوند، بستگی به چسبندگی بین جدار شمع و رس دارد.
- شمع تراکمی
در بعضی موارد شمع ها به منظور بوجودآوردن تراکم مناسب در لایه های سطحی د ر خاکهای دان های کوبیده میشوند. این شمع ها به شمعهای تراکمی موسومند. طول شمع های تراکمی به عوامل زیر بستگی دارد:
- تراکم نسبی خاک قبل از تراکم
- تراکم نسبی مورد نیاز بعد از تراکم
- عمق لازم برای تراکم
شمع های تراکمی معمولا کوتاه هستند ، لیکن برای تعیین طول مناسب برای آنها ، بعضی آزمایشات صحرایی لازم است.