FUNDAMENTY

Fundament jest to najniżej położona część budowli (budynku), która przenosi na podłoże gruntowe wszelkie obciążenia stałe i zmienne (także w pewnych przypadkach wyjątkowe) działające na budowlę.

Podłoże gruntowe jest to pokład zalegający bezpośrednio poniżej fundamentu i przejmujący od niego obciążenia.

Decyzja zmierzająca do ustalenia racjonalnego sposobu posadowienia budowli podejmowana jest w oparciu o szereg czynników, do których zalicza się:

1. rodzaj konstrukcji i jej wrażliwość na nierównomierne osiadanie

2. wielkość sił w elementach nośnych (przy uwzględnieniu ciężaru własnego, obciążeń użytkowych, sił dynamicznych, parcia gruntów, wody itp..),

3. zagłębienia technologiczne, podpiwniczenia, pomieszczenia podziemne, instalacje podziemne itp..,

4. rodzaj gruntów zalegających w podłożu, układ warstw i ich ściśliwość,

5. poziom wody gruntowej i zmiany poziomów, ze szczególnym uwzględnieniem poziomów maksymalnych i właściwości agresywnych wody,

6. zagłębienia fundamentów sąsiednich budowli,

7. wielkości przewidywanych osiadań i różnic osiadań poszczególnych fundamentów,

8. warunki ogólnej stateczności budowli (pewność w odniesieniu do możliwości obrotu i z uwagi na niebezpieczeństwo poślizgu),

9. warunki eksploatacji budowli,

10. ukształtowanie terenu,

11. kolejność wykonywania robót fundamentowych, związanych z poszczególnymi obiektami.

Danych inżynieryjno-geologicznych dotyczących terenu, w którym lokalizowany jest budynek, mogą dostarczyć:

1. mapy i ogólny opis geologiczny terenu,

2. oględziny terenu i informacje o zachowaniu się istniejących w sąsiedztwie budynków,

3. Badania jakości i uwarstwienia pokładów gruntu za pomocą dołów próbnych i wierceń wraz z ustaleniem poziomów wód gruntowych i ich składu chemicznego.

Fundamenty budynków mogą być posadowione na podłożu gruntowym w sposób bezpośredni lub pośredni.

Przy posadowieniu bezpośrednim podstawa fundamentu opiera się bezpośrednio na gruncie, który charakteryzuje się zdolnością do przejęcia obciążenia z budowli i przekazania tego obciążenia na głębiej położone warstwy podłoża gruntowego.

Jeżeli grunty bezpośrednio pod podstawą fundamentu są słabe, wówczas stosuje się posadowienie pośrednie, stosując fundamenty specjalne.

Poziom zalegania wody gruntowej decyduje o wyborze sposobu zabezpieczenia przeciwwodnego lub przeciwwilgociowego podziemnych części budynku. Woda gruntowa z zawartością siarki lub jej związków wpływa destrukcyjnie na beton.

Wyniki badań gruntów mają decydujący wpływ na sposób posadowienia i przyjęcia ogólnej koncepcji konstrukcyjnej fundamentów budynku.

Na wybór sposobu posadowienia budynku lub budowli wpływają także następujące czynniki ekonomiczne:

1. koszty wykonania,

2. możliwości zastosowania miejscowych lub łatwiej dostępnych materiałów budowlanych,

3. czas wykonania,

4. możliwości realizacyjne i wyposażenie sprzętowe wykonawców.

Nośność podłoża gruntowego zależy od rodzaju gruntu.

Na nośność podłoża gruntowego maja wpływ także kształt i pole powierzchni fundamentu oraz jego zagłębienie.

Do celów inżynierskich dokonano podziału gruntów uwzględniających takie cechy jak (PN-86/B-02480):

• pochodzenie,

• spękanie,

• uziarnienie,

• zagęszczenie,

• wilgotność,

• plastyczność,

• zawartość części organicznych.

Charakterystyki gruntów budowlanych

Ze względu na pochodzenie przyjmuje się następujący podział gruntów:

1. Grunty rodzime

1. Grunty skaliste

2. Grunty nieskaliste mineralne,

3. Grunty nieskaliste organiczne.

2. Grunty nasypowe

Podstawowym rodzajem gruntu, który może stanowić podłoże gruntowe, jest grunt mineralny. Rozróżniamy dwie zasadnicze grupy gruntów mineralnych:

1. Grunty skaliste

skały wszelkiego rodzaju i pochodzenia. Skały pod względem struktury można podzielić na:

1. skały pokładowe,

oznaczające się mniej lub więcej wyraźnie zaznaczonymi płaszczyznami podziału, wg których skały te rozwarstwiają się i ulegają pękaniu, np. pod wpływem uderzeń, a także mogą być łatwo wypłukiwane przez wodę; do takiej kategorii skał zaliczamy wapienie, piaskowce, łupki. W tym przypadku przy wyborze poziomu posadowienia należy zachować szczególną ostrożność

1. skały lite, oznaczają się brakiem płaszczyzn podziału i łupliwości, wytrzymałość ich jest bardzo duża przy prawie całkowitym braku odkształcalności; do tych skał zaliczamy granity, dioryty, porfity i inne

2. Grunty mineralne nieskaliste powstały z gruntów skalistych na skutek ich rozdrobnienia przez czynniki oddziaływania mechanicznego (zmiany temperatury, rozsadzinowe działanie zamrażanej wody) oraz pod wpływem chemicznego oddziaływania wody i powietrza. Grunty te składają się z cząstek lub ziaren o różnej wielkości, tworzących szkielet gruntowy oraz porów wypełnionych wodą i powietrzem.

Grunty mineralne dzielą się na

• sypkie,

• spoiste.

Do gruntów sypkich należą:

• żwiry,

• pospółki,

• piaski.

Grunty te charakteryzują się dużą nośnością i małą ściśliwością, a więc są dobrymi gruntami budowlanymi.

Do gruntów spoistych należą:

• iły,

• gliny,

• łupki,

• grunty pylaste,

• piaski gliniaste,

• iły piaszczyste,

• gliny piaszczyste.

Grunty te przy wzroście wilgotności mają zdolność uplastyczniania się, tj. zdolność przejścia ze stanu zwartego w stan plastyczny i dalej w stan płynny.

Grunty spoiste znajdujące się na powierzchni wysychają, stają się twarde; zalegające w warstwach głębszych są mniej lub więcej plastyczne.

Grunty spoiste w temperaturach ujemnych mogą ulec przemarzaniu i pęcznieniu.

3. Grunty nieskaliste organiczne

Zawierają one znaczne ilości kwasów humusowych powstałych w wyniku gnicia roślin oraz np. Zarodniki grzybów domowych.

Grunty organiczne nie nadają się do posadowienia na nich budowli.

Grunty nasypowe wykonane bez doboru rodzaju gruntów i bez zagęszczenia są z reguły złym gruntem budowlanym, powodującym nadmierne osiadanie fundamentów.

Osiadanie podłoża zależy od:

• sztywności fundamentu i całego budynku,

• kształtu i wymiarów podstawy fundamentu,

• nacisków przekazywanych przez fundament,

• właściwości fizyko-chemicznych gruntu.

Istotnymi właściwościami mechanicznymi gruntu jest ich wytrzymałość na ścinanie i ściśliwość.

Ściśliwość gruntu ma zasadniczy wpływ na wielkość osiadania fundamentów, natomiast przekroczenie wytrzymałości na ścinanie powoduje powstawanie w gruncie powierzchni poślizgu i wypieranie gruntu spod fundamentu.

W zależności od ściśliwości i wytrzymałości gruntu na ścinanie należy dobrać, a niejednokrotne znacznie ograniczyć, nacisk jednostkowy na grunt, co bezpośrednio wpływa na dobór wymiarów fundamentów i ich kształt.

Rodzaj gruntu	Zakres naprężenia granicznego
iły gliny	0 - 1,2 MPa 0 - 0,7 MPa
Iły zwarte i margle gliny zwarte piaski ściśliwe skały miękkie lub zwietrzałe	1,8 - 4 MPa 1,2 - 3 MPa 0,4 - 0,8 MPa 1 - 3 MPa
piaski i żwiry skały	1 - 2 MPa 4 - 10 MPa
Piaski i żwiry bardzo zagęszczone	3 - 6 MPa

Wybrany sposób posadowienia powinien zapewniać:

• pełne bezpieczeństwo budynku oraz nieprzekroczenie poza granice przewidziane projektem odkształceń poszczególnych elementów budynku spowodowanych osiadaniem,

• stateczność podłoża, fundamentu i budynku,

• właściwą głębokość posadowienia,

• wykonanie robót ziemnych i fundamentowych a najkrótszym czasie i najmniejszym kosztem,

• możliwość zabezpieczenia budowli przed negatywnym wpływem wód środowiskowych.

Głębokość posadowienia i ogólne warunki zakładania fundamentów budynku

Głębokość posadowienia budynku uzależnia się od:

• głębokości występowania gruntów nośnych, na których budynek może być bezpiecznie posadowiony,

• głębokość przemarzania w gruntach wysadzinowych; minimalna głębokość posadowienia fundamentów ze względu na przemarzanie gruntów wysadzinowych od poziomu terenu projektowanego do spodu fundamentu wynosi od 0,8 do 1,4 m, w zależności od strefy klimatycznej,

• głębokości rozmycia gruntu np.. Przy fundamentach sąsiadujących bezpośrednio ze ściekami lub naturalnymi zbiornikami wodnymi,

• poziomu zwierciadła wody gruntowej,

• wymagań eksploatacyjnych stawianych budynkowi, takimi jak np.. konieczność podpiwniczenia,

• poziomu posadowienia sąsiednich fundamentów,

• głębokości występowania gruntów pęczniejących, zapadowych, wysadzinowych itp..

• W gruntach mineralnych sypkich, żwirach i piaskach, zwłaszcza średnio- i gruboziarnistych, nie zachodzi zjawisko ich wysadzenia i w związku z tym głębokość posadowienia może być ustalona niezależnie od głębokości przemarzania i poziomu wody gruntowej.

• Fundamenty budynków mogą być zakładane na skałach litych, nie zwietrzałych, bezpośrednio na wyrównanej powierzchni.

• Głębokość założenia fundamentów pod ściany wewnętrzne może być mniejsza niż głębokość przemarzania gruntu, pod warunkiem, że grunt będzie zabezpieczony przed przemarzaniem w okresie budowy. Jednakże w tym przypadku głębokość posadowienia fundamentu od poziomu w piwnicach nie powinna być mniejsza od 50 cm.

• Przy zakładaniu sąsiednich fundamentów na różnej wysokości kąt nachylenia prostej, łączącej najbliższe punkty podstawy sąsiednich fundamentów nie powinien przekraczać 30-40o .

• Fundamenty nowego budynku, przylegające do istniejącego, powinny być w zasadzie zagłębione nie płycej od obok położonych starych fundamentów, gdyż przy nich grunt wskutek wykopów najczęściej jest naruszony.

• Dopuszczalne jest także posadowienie ściany szczytowej nowego budynku na poziomie posadowienia starego i przejście uskokami do płytszego poziomu posadowienia.

Wytyczanie fundamentów

• Wznoszenie budynku poprzedzone jest przeniesieniem poziomego zarysu (poziomu rzutu) wszystkich jego elementów, a w szczególności fundamentów, na powierzchnię terenu i jego utrwalenie poza wykopem na czas budowy fundamentu i ścian piwnicznych w celu umożliwienia ciągłej kontroli zgodności wykonawstwa tych elementów z projektem budowlanym.

• Podstawą do wytyczenia budynku w terenie jest plan sytuacyjno-wysokościowy, który wraz z planem orientacyjnym stanowi część składową projektu architektoniczno-budowlanego. Plan sytuacyjny podaje położenie budynku w stosunku do linii regulacyjnej i linii zabudowy. Linię regulacyjną stanowi granica pomiędzy działką przeznaczoną do zabudowy a przyległym placem lub drogą. Linia zabudowy wyznaczana jest przez linię frontową (elewacji frontowej) budynku.

• Wytyczanie fundamentów budynku rozpoczynane jest od pomiarów związanych z określeniem linii zabudowy, odległości od osi ulicy do linii zabudowy, odległości od działki lub budynku sąsiada.

Wykonywanie wykopów

Wykopy fundamentowe wykonuje się jako:

• szerokoprzestrzenne,

• wąskoprzestrzenne,

• jamiste.

Szerokoprzestrzennym nazywamy wykop o dużej powierzchni i kształcie zależnym od wymiarów i zarysów podstawy budowli lub budynku, który ma być w nim posadowiony. Na dnie takiego wykopu, w którym najmniejszy wymiar każdego z jego boków wynosi 1,5 m, mogą operować maszyny do wydobywania gruntu i środki transportowe.

Wąskoprzestrzennym nazywamy wykop o kształcie wydłużonym, wykonywany dla założenia fundamentów budynku w postaci np. ław fundamentowych; szerokość takiego wykopu jest mniejsza od 1,5 m.

Jamistym nazywamy wykop w kształcie dołu o wymiarach obu boków poniżej 1,5 m, przeznaczony np. Dla założenia fundamentów pojedynczych słupów konstrukcji budynku.

Podział fundamentów

• Fundamentem jest ustrojem konstrukcyjnym budowli, którego zadaniem jest przekazanie obciążenia na podłoże gruntowe w taki sposób, aby podłoże to nie osiadało nadmiernie, a cały układ budowla-fundament-podłoże gruntowe był stateczny.

• Fundament dzieli się ze względu na sposób przekazywania obciążeń na podłoże, głębokość posadowienia i sposób wykonania oraz ze względu na materiał użyty do ich budowy.

Ze względu na sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe fundamenty dzieli się na:

• oparte bezpośrednio na gruncie (bezpośrednie),

• oparte pośrednio na gruncie (specjalne).

• Fundamenty oparte bezpośrednio przekazują obciążenie na podłoże gruntowe przez swą podstawę, wyłącznie przez dolną powierzchnię.

• Fundamenty oparte pośrednio przekazują obciążenia na głębiej położoną warstwę nośną gruntu za pośrednictwem dodatkowych elementów konstrukcji wprowadzonych lub uformowanych w gruncie, np. w postaci pali, studni, kesonów czy ścianek szczelnych . U góry tych elementów wykonuje się właściwy fundament, który łączy się z budowlą lub budynkiem.

Do fundamentów spoczywających bezpośrednio na gruncie zaliczamy:

• ławy fundamentowe,

• stopy,

• ruszty,

• płyty,

• skrzynie.

Do fundamentów opartych pośrednio na gruncie (specjalnych) zaliczamy:

• pale,

• filary fundamentowe,

• studnie opuszczane.

Ze względu na głębokość posadowienia i sposób wykonania fundamenty dzielimy:

• płytkie,

• głębokie.

Ze względu na materiał użyty do budowy rozróżnia się fundamenty z:

• kamienia,

• cegły,

• betonu,

• żelbetu.

Ławy fundamentowe

Stopy fundamentowe

Ruszty fundamentowe

Płyty fundamentowe

Skrzynie

Fundamentowanie na palach

Fundamentowanie na studniach

---