Fundamenty budowli powinny być zaprojektowane tak, by w żadnym przypadku nośność układu podłoże-fundament nie została przekroczona i aby całkowite osiadania budowli nie wpłynęło ujemnie na jej wartość eksploatacyjną, a różnica osiadań fundamentów lub jego części nie wywołała przyrostu dodatkowych sił wewnętrznych mogących uszkodzić konstrukcję.

Fundamenty projektuje się wg dwóch grup stanów granicznych:

-pierwszy stan graniczny- ze względu na nośność (stateczność) konstrukcji

-drugi stan graniczny- ze względu na przemieszczenia podłoża gruntowego i budowli

1. Obliczenia statyczne wg I SG

Obliczenia statyczne wg I SG wykonuje się dla wszystkich przypadków posadowienia.

Rodzaje I SG:

• Wypieranie podłoża przez pojedynczy fundament lub całą budowlę

• Osuwisko albo zsuw fundamentów lub podłoża wraz z budowlą

• Przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w podłożu

Warunek obliczeniowy

Q_r < m * Q_f

Qr- obliczeniowa wartość obciążenia w kN

m- współczynnik korekcyjny

Qf- obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Qr

Qr=Qn*γ_f

Qn- wartość charakterystyczna

Γf- współczynnik obciążenia

1. Wypieranie podłoża przez pojedynczy fundament lub całą budowlę

2. Przesunięcie w poziomie posadowienia lub w warstwach głębszych podłoża
   

3. Osuwisko, obrót albo zsuw fundamentów lub podłoża wraz z budowlą

W przypadku gdy:

-budowla jest posadowiona na zboczu lub przy istniejącym wykopie

-na budowlę działają siły poziome o wartości przekraczającej 10% wartości sił pionowych

-pod fundamentami budowli występuje płytko słaba warstwa nachylona do poziomu pod pewnym kątem, co sprzyja zsuwaniu budowli

-obok budowli przewidywane są dodatkowe obciążenia mogące naruszyć stateczność budowli, sprawdza się, czy nie wystąpi osuwisko podłoża wraz z budowlą, obrót fundamentu lub całej budowli, czy zsuw podłoża wraz z budowlą.

1. Obliczenia statyczne wg II SG

2. 1. Zastosowanie obliczeń

Dla wszystkich obiektów z wyjątkiem:

• Posadowienia budowli na skałach litych

• Gdy w podłożu do głębokości równej trzykrotnej szerokości największego fundamentu występują wyłącznie grunty niespoiste, poza piaskami pylastymi w stanie luźnym lub grunty spoiste w stanie półzwartym lub twardoplastycznym, a budowle są następujące:

  • Jednokondygnacyjne hale przemysłowe o konstrukcji niewrażliwej na nierównomierne osiadanie

  • Budynki przemysłowe i magazynowe o wysokości do trzech kondygnacji

  • Budynki mieszkalne i powszechnego użytku o wysokości do 11 kondygnacji

  1. Warunek obliczeniowy

s ≤ s_dop

s- symbol przemieszczeń wyrażający:

• Osiadanie średnie fundamentów s_śr

• Przechylenie budowli θ

• Strzałkę ugięcia budowli f_o

• Względną różnicę osiadań Δs/l

S_dop- symbol odpowiednich wartości dopuszczalnych przemieszczeń, określony na podstawie analizy konstrukcji budowli, wymagań użytkowych i eksploatacyjnych

1. Obliczanie naprężeń i osiadań

Przy obliczaniu osiadań uwzględnia się podstawowe stany odkształcenia podłoża pod fundamentem:

• Stan pierwotny- przed wykonaniem wykopu pod fundament- wtedy w podłożu występują naprężenia pierwotne

• Odprężenia podłoża po wykonaniu wykopu, kiedy występują w nim najmniejsze naprężenia

• Stan po zakończeniu budowy, kiedy w podłożu występują naprężenia całkowite, a osiadanie powodują naprężenia od budowli

  1. Osiadanie średnie budowli

  2. Przechylenie budowli

  3. Strzałka ugięcia budowli

  4. Względna różnica osiadań

1. Fundamenty bezpośrednie

   1. Opis

      1. Oparte bezpośrednio na gruncie przekazują obciążenia od budowli na podłoże gruntowe występujące pod ich podstawą

      2. Mogą być wykonane z różnych materiałów np. z kamienia, cegły palonej, betonu i żelbetu

      3. Najodpowiedniejszy materiał- beton lub żelbet

      4. Fundamenty bezpośrednie sztywne- te, które przekazując obciążenia na podłoże gruntowe same nie ulegają odkształceniom, podstawa ich zachowuje kształt pierwotny, a przy obciążeniach pionowych rozłożonych symetrycznie odkształcenia podłoża pod podstawą są jednakowe

      5. Fundamenty bezpośrednie sprężyste- przy przekazywaniu obciążenia na podłoże same podlegają odkształceniom, stan naprężeń w nich zależy od promieni krzywizn, powstających w poszczególnych przekrojach wskutek obciążeń zewnętrznych

   2. Podział

      1. Ławy fundamentowe- przenoszą obciążenia od ścian lub szeregu słupów

      2. Stopy fundamentowe- wykonywane pod pojedyncze słupy lub pod kilka sąsiadujących ze sobą słupów

      3. Ruszty fundamentowe- tworzące regularne układy sztywnych ław fundamentowych, stosowane na słabym i niejednorodnym podłożu lub przy dużych obciążeniach

      4. Płyty fundamentowe- przenoszące obciążenia od budowli całą powierzchnią obrysu budowli

      5. Skrzynie fundamentowe- stosowane przy dużych obciążeniach (wieżowce): tworzy je wzajemnie sztywno związany układ płyta denna- ściany fundamentów- strop pierwszej kondygnacji

      6. Fundamenty blokowe- stosowane pod maszyny i urządzenia w zakładach przemysłowych

   3. Rozkład naprężeń w poziomie posadowienia fundamentu

      1. Dla fundamentów sztywnych zakłada się liniowy rozkład naprężeń w poziomie posadowienia fundamentu, przy takim założeniu, rozkład obliczeniowego obciążenia jednostkowego na podłoże gruntowe w poziomie posadowienia fundamentu zależy od położenia wypadkowej obciążenia względem środka ciężkości podstawy fundamentu

   4. Zasady projektowania ław fundamentowych

      1. Sztywne ławy obciążone równomiernie oblicza się bez uwzględniania sprężystości podłoża

      2. Obliczeniową wartość obciążeń w poziomie posadowienia ławy określa się na 1m długości ławy (uwzględniając obciążenia stałe i zmienne długotrwałe od budowli, ciężar własny ławy, ciężar gruntu i posadzki na jej odsadzkach)

      3. Obliczeniowa wartość wszystkich obciążeń powinna spełniać warunek I SG w podłożu, a ich wypadkowa nie powinna wychodzić poza rdzeń podstawy

      4. Wymiary ławy powinny być tak dobrane, aby ława była wytrzymała na ścinanie i zginanie reakcją podłoża

      5. Zbrojenie podłużne ławy wykonuje się m.in. gdy:

         • Występują różnica osiadania poszczególnych części fundamentu,

         • W murze nad ławą znajdzie się otwór

         • Planuje się wykop na pewnym jej odcinku

         • Ława będzie wykonana pod szereg słupów

      6. Zbrojenie poprzeczne ławy wykonuje się m.in. gdy:

         • Występuje znaczne zginanie w kierunku poprzecznym (ma to miejsce przy ich większych szerokościach)

      7. Ławy betonowe nie wymagają zbrojenia poprzecznego gdy spełniają warunek:

$$\frac{M_{r}}{W_{f}} \leq R_{\text{bbz}}\backslash n\backslash n$$

$$h \geq 1,85\sqrt{\frac{M_{r}}{R_{\text{bbz}}}}$$

1. Minimalna wysokość ławy nie powinna być mniejsza niż 0,30m

2. Praktycznie nie stosuje się ław wyższych niż 0,40÷0,50m, jeśli jednak będzie potrzebna większa wysokość, należy zaprojektować h=0,40 lub 0,50m i obliczyć potrzebne zbrojenie poprzeczne ławy ze względu na wartość momentu zginającego

1. Zasady projektowania stóp fundamentowych

   1. Stosuje się pod słupy w budynkach szkieletowych

   2. Mogą być wykonywane pod słupy pojedyncze lub pod więcej słupów ze sobą sąsiadujących-jako grupowe

   3. Za pomocą stóp mogą być przekazywane obciążenia od ścian, np. jeżeli pod ścianami znajdują się liczne przewody i kanały przemysłowe

   4. W przypadku obciążenia fundamentu siłą osiową pionową stopę kształtuje się jako kwadratową w podstawie

   5. Przy obciążeniach mimośrodowych stopę w podstawie projektuje się jako prostokątną

   6. Stopy grupowe wykonuje się jako prostokątne w podstawie, jeżeli obciążenie słupów jest jednakowe lub jako trapezowe, jeżeli słupy są obciążone różnie

   7. W przekroju pionowym stopy mają kształt prostokątny, schodkowy lub trapezowy

   8. Przekrój pionowy prostokątny stosuje się jedynie w przypadku małych stóp fundamentowych, przy większych polach powierzchni podstawy stosuje się przekrój schodkowy lub trapezowy uzyskując w ten sposób oszczędność betonu, jednak wykonanie takich stóp wymaga deskowania

   9. Obecnie stosuje się stopy wykonywane z betonu lub z żelbetu, rzadziej z cegły lub kamienia

   10. Wymiary podstawy stopy ustala się z warunku nieprzekroczenia w gruncie nośności granicznej podłoża (warunek I SG) oraz z warunku nieprzekroczenia dopuszczalnych przemieszczeń zespołu stóp fundamentowych (warunek II SG)

   11. Przy wymiarowaniu fundamenty stopowe traktuje się jako sztywne ze względu na znaczny stosunek wysokości do wymiarów w planie

   12. Do praktycznych obliczeń powierzchni stopy fundamentowej przyjmuje się liniowy rozkład nacisków na podłoże w poziomie posadowienia
       

   13. Stopy fundamentowe mogą być wykonane z betonu gdy można przyjąć, że w stopie nie wystąpi zginanie lub będzie ono tak małe, że beton przejmie naprężenia rozciągające

   14. Niebezpieczeństwo przebicia stopy betonowej przez słup nie występuje gdy jest spełniony warunek h ≥ 0, 75(L − a_SL)

L-dłuższy bok podstawy stopy [m]

a_SL-odpowiadający wymiar słupa [m],
ponieważ stopa taka pracuje tylko na ściskanie

1. Przy dużych obciążeniach słupów, gdy warunki dla stóp betonowych nie mogą być spełnione (z obliczeń wynikają zbyt duże i mało ekonomiczne wysokości stóp) projektuje się stopy żelbetowe
   

2. Stopy żelbetowe wymagają zbrojenia w dolnej części podstawy przy zachowaniu otuliny równej 5 cm

3. Stopy żelbetowe mają kształty analogiczne do stóp betonowych, lecz na ogół są niższe

4. Wysokość stóp żelbetowych określa się z warunku przebicia stopy przez słup, ze względu na konieczną długość zakotwienia pionowych prętów zbrojenia stopy łączonych ze zbrojeniem słupa oraz z warunku ekonomicznego zużycia stali i betonu

5. Dla stóp przyjmuje się beton co najmniej B-15 i zbrojenie o średnicy minimum 10mm

6. Poza nośnością stóp fundamentowych ze względu na zginanie należy obliczyć nośność na przebicie

7. Długość zakotwienia prętów słupa w stopie, mającą wpływ na wysokość tej stopy zależy od klasy betonu i klasy stali

8. Przy mimośrodowym obciążeniu stopy stosuje się stopy o podstawie prostokątnej

9. Stopy kielichowe stosuje się pod prefabrykowane słupy żelbetowe

10. Stopa kielichowa jest ukształtowana tak, że w górnej jej części znajduje się wgłębienie służące do umieszczenia słupa

1. Głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich zależy od następujących czynników:

   1. Osiągnięcie odpowiednio nośnego podłoża

   2. Głębokość, powyżej której pęcznienie i skurcz gruntów spoistych, wynikający z sezonowych zmian pogody oraz wpływu drzew i krzewów, może spowodować znaczące przemieszczenia

   3. Głębokość, powyżej której mogą nastąpić uszkodzenia spowodowane przemarzaniem gruntu

   4. Poziom zwierciadła wody gruntowej w podłożu oraz trudności, jakie mogą się pojawić, jeśli wykop trzeba będzie wykonać poniżej zwierciadła wody

   5. Wpływ wykopu na sąsiednie fundamenty i konstrukcje

   6. Wpływ przewidywanych wykopów na sieci podziemne

   7. Wysokie i niskie temperatury wywołane przez projektowany obiekt

   8. Możliwość podmycia

   9. Obecność w gruncie materiałów rozpuszczalnych

2. Przy projektowaniu wymiarów fundamentu należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

   1. Wymiary mają być tak dobrane aby przekazane przez fundament siły nie spowodowały utraty nośności podłoża ani nadmiernych osiadań fundamentu

   2. Koszt wykopu

   3. Tolerancje wytyczania

   4. Wymagana przestrzeń robocza

   5. Wymiary ścian i słupów opartych na fundamencie

   6. Przy mimośrodach większych od 1/3 wymiaru fundamentu należy szczególnie dokładnie analizować obliczeniowe wartości obciążeń oraz uwzględniać niekorzystne odchyłki w wymiarach fundamentu (zaleca się dodawać 0,10m)

   7. Eurokod 7 dopuszcza możliwość odywania fundamentu do połowy jego szerokości w przypadku fundamentów słupów hal obciążonych suwnicami

   8. Przy działaniu na fundament sił od obciążeń stałych należy respektować tradycyjny warunek takiego doboru fundamentu, aby nie ulegał on odrywaniu od gruntu