2. Posadowienia budynków bezpośrednie i pośrednie – rozwiązania konstrukcyjne i materiałowe.

FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE

1. Stopy fundamentowe

W postaci regularnych brył geometrycznych, zwykle w stałych odstępach, stosowane pod obciążenie osiowe, pojedyncze słupy o rozstawie większym niż 5 m. Przy obciążeniu na poziomie posadowienia nie większym niż 0,10-0,30 MPa. Możliwość stosowania pod słupy w grupie.

a. Ceglane lub kamienne

Przekrój pionowy ma kształt schodkowy.

Zależność między wysokością „h” a odsadzką „s” to:

- dla stóp kamiennych $\frac{\mathbf{h}}{\mathbf{s}}\mathbf{\geq 2}$.

- dla stóp ceglanych uwarunkowana rodzajem zaprawy. Dla zaprawy cementowo-wapiennej $\frac{\mathbf{h}}{\mathbf{s}}\mathbf{\geq 3}$, dla cementowej $\frac{\mathbf{h}}{\mathbf{s}}\mathbf{\geq 2}$.

Nie zaleca się stosowania, gdy ponad poziomem posadowienia występuje woda.

b. Stopy betonowe

Pod słupy jedno lub dwukondygnacyjnych budynków, przy niewielkich obciążeniach. Wysokość stopy betonowej określana jest na podstawie wzorów (w zależności od kąta α, odporu gruntu i wytrzymałości charakterystycznej betonu na rozciąganie).

c. Stopy żelbetowe

Dla większych sił osiowych, obciążeń mimośrodowych i większych odporów gruntu stosuje się zbrojenie płyty. Muszą być sprawdzone z warunku na przebicie (z pominięciem wpływu zbrojenia podłużnego, przekrój ukośny pod kątem 45 stopni). Zbrojenie należy rozmieszczać równomiernie na całym przekroju stopy.

1. Ławy fundamentowe

Stosowane jako fundamenty ścian, o kształcie przekroju poprzecznego zależnego od materiału
i technologii, wykonywane w miarę możliwości w wąskoprzestrzennych wykopach bez deskowań. Ławy pod budynki dłuższe niż 50 m zaleca się dylatować. Szerokość szczeliny od 1 do 2,5 cm.

a. Ławy kamienne

Stosowane w rejonach zasobnych w ten materiał, z odsadzkami jedno- lub dwustronnymi. Kształt dostosowany do przebiegu linii sił wewnętrznych pod kątem nie mniejszym niż 60 stopni. Do murowania używa się zaprawy cementowej lub cem-wapiennej.

b. Ławy ceglane

Wykonywane z cegły pełnej ceramicznej, ze stosowaniem obustronnej odsadzki o szerokości jednej grubości lub szerokości cegły. Budynki murowane, do 3-4 kondygnacji, posadowione powyżej poziomu wód gruntowych. Każdy stopień równy wysokości jednej (lub półtorej) cegły w zależności od zaprawy. Minimalna wysokość ławy to 3 warstwy cegły na płask (tj. min. 22 cm)

c. Ławy betonowe

Stosowane, gdy dla ław ceglanych potrzeba więcej niż 4 odsadzki (zbyt duża wysokość) albo ława posadowiona jest poniżej poziomu wody gruntowej. Szerokość ławy określana z warunku na odpór gruntu. Stosunek h:s na podstawie tabeli.

d. Ławy żelbetowe

Stosowane, gdy wysokość betonowej zbyt duża, wymagana duża sztywność ławy. Ławy żelbetowe stosuje się na gruntach o mniejszej wytrzymałości mechanicznej i dużych obciążeniach ścian. Pod ściany ciągłe lub słupy o rozstawie mniejszym niż 4-5 m.

Zbrojenie ław w kierunku poprzecznym oblicza się w przekroju, gdzie występuje największy moment zginający.

1. Ruszty fundamentowe

Ruszt (układ wzajemnie przecinających się ław ciągłych) stosuje się jako konstrukcję monolityczną żelbetową. Zapobiega nierównomiernym osiadaniom, nadaje się do posadowienia konstrukcji szkieletowych oraz gdy szerokość ław byłyby zbyt duża. Stosuje się je na podłożu słabym i niejednorodnym,
o dopuszczalnym obciążeniu równym 0,1-0,15 MPa lub przy dużych obciążeniach. Wysokość belek rusztu przyjmuje się jako 1/5 do 1/7 ich rozpiętości.

1. Płyty fundamentowe

Konstrukcje żelbetowe gładkie lub żebrowe, stosowane na słabych gruntach, przy dużych obciążeniach, poniżej zwierciadła wody gruntowej (konieczne powiązanie płyty ze ścianami), wysokie budowle(8-15 kondygnacji) – wyrównanie osiadań.

1. Skrzynie fundamentowe

Skrzynie sztywne żelbetowe stosowane są dla budowli powyżej 15 kondygnacji, przy jednostkowym odporze gruntu powyżej 0,4 MPa. Konstrukcja złożona z płyt poziomych
i ścian pionowych. Duża sztywność i stateczność, równomierne osiadanie.
Płyty górna i dolna grubości 1,0 – 1,2 m, wysokość całkowita około 5,5 – 6 m. Rozstaw ścian podłużnych i poprzecznych to 6 m a ich grubość to 0,6 – 1,0 m.

FUNDAMENTY POŚREDNIE

1. Pale fundamentowe

Pale fundamentowe dzielimy na: stojące, zawieszone i pośrednie. Wykonane mogą być z drewna, stali, żelbetu oraz kombinacji tych materiałów. Pale prefabrykowane są wprowadzane metodą: wbijania, wwiercania, wciskania lub wykonywane w wywierconym/wybitym otworze w gruncie. Można rozróżnić pale normalno- (20 – 60 cm), wielkośrednicowe (powyżej 60 cm) oraz mikropale
(5 – 20 cm).

1. Drewniane

Jednoodcinkowe, obrobione, mały ciężar, łatwość obróbki, duża odporność w warunkach stałego zanurzenia. W praktyce najlepsze z drewna sosnowego (dobre własności mechaniczne, dostępność). Średnica 18 – 30 cm, długość 12 – 15 m.

1. Stalowe

W uzasadnionych przypadkach (są droższe), przekroje rurowe, dwuteowe i specjalne (elementy ścianek szczelnych). Duża wytrzymałość na zginanie, ściskanie i rozciąganie pod działaniem obciążeń statycznych i dynamicznych. Odporność na obciążenie udarowe przy wprowadzaniu. Łatwość transportu i ustawienia oraz dostosowania długości. Rurowe są często zalewane betonem. Mogą być wbijane kafarem, wpłukiwane lub wwibrowywane.

1. Żelbetowe jednolite prefabrykowane

Beton do prefabrykowanych pali musi mieć dużą wytrzymałość i szczelnością. Przekrój pełny, z otworami a także rurowy. Najczęściej pełne 35 x 35 cm. Zbrojenie z prętów podłużnych i strzemion lub uzwojenia. Otulina min. 2,5 cm.

1. Żelbetowe odcinkowe

Składają się z odcinków od 1,5 – 10 m, często pogrążane jeden za drugim przez wciskanie, łączone na wpust i czop lub skręcane za pomocą osadzonych w nich elementów gwintowanych. Po zagłębieniu w otwór na środku wkładany pręt i zabetonowywany, w celu uzyskania koncentrycznego powiązania odcinków. Pale: Mega, Duplex, norweskie BB.

1. Z betonu sprężonego

Lżejsze niż żelbetowe, takie same parametry, bardziej odporne na pęknięcia i zarysowania. Mniejsze zużycie stali i większa odporność zmęczeniowa od żelbetowych o tej samej nośności. Do sprężania: struny lub liny z wysokowytrzymałościowej stali węglowej. (Zwiększony udźwig boczny przez wprowadzenie umiarkowanego mimośrodu siły sprężającej). Wady: zmniejszenie naprężeń z czasem wskutek pełzania, skurczu i odkształceń betonu oraz poślizgu kotwienia, muszą być wyższe niż żelbet.

1. Kombinowane

Drewno + żelbet lub stal + żelbet. Gdy korzystniejszym zabiegiem jest nadsztukowanie pala, np. elementem żelbetowym. Odporność na korozję (np. element drewniany stale zanurzony), mały koszt. Wada: ograniczona nośność, osłabienie odcinka na złączu (narażony w procesie pogrążania).

1. Formowane w gruncie

- Pale Franki, Simplex, Vibro, Benoto, Fundex, CFA, Straussa, Wolfsholza, Contractor, HW (Hochstrasser-Weise).

1. Studnie i Kesony

Studnie zagłębiane (pod ciężarem własnym) do poziomu warstwy nośnej z wybieraniem urobku z dna wykopu. Betonowe lub żelbetowe rzadziej ceglane, segmentowe, z betonowanym dnem po osiągnięciu rzędnej. Uniknięcie dużych wykopów, uniknięcie obniżenia poziomu zwg, przenosi duże siły poziome i pionowe. Trudności w opuszczaniu w razie występowania przeszkód.

Keson różni się od studni tym, że wybieranie gruntu poniżej zwg odbywa się w komorze roboczej pod zwiększonym ciśnieniem powietrza.

1. Ścianki szczelne i szczelinowe.

Ścianki szczelne (elementy podłużne, cienkościenne) wbijane w grunt oraz szczelinowe (zabetonowane ściany w wąskich wykopach pod ochroną zawiesiny bentonitowej) występują jako konstrukcje tymczasowe, bądź stałe (stanowiące część konstrukcyjną fundamentu).

1. Szczelne drewniane

Dwa rzędy desek lub bursy łączone na pióro i wpust. Przy oporze podczas wbijania zabezpieczyć głowicę stalowym pierścieniem. Można stosować prowadnice. Szczelność, lekkość, trwałe poniżej zwg, pracują na obciążenia pionowe, tanie.

1. Szczelne stalowe

Zestawy profilów stalowych, połączonych ze sobą za pomocą zamków. Łatwe w wykonaniu, przechodzą przez przeszkody, duża wytrzymałość, wielokrotnego użytku, można prowadzić w łuku. Znaczny koszt, mniejsza szczelność na zamkach. Bursy nie mogą przejmować obciążeń pionowych (wyjątek profile skrzynkowe).

1. Szczelne żelbetowe

Wyłącznie jako część konstrukcji (trudność wykonania, uszczelniania i zagłębiania). Przekroje bursów dostosowane do ciężaru młota do wbijania. Przy deformacji trudność w łączeniu, kruszenie się ścianki. Większa trwałość, przenoszenie obciążeń pionowych. Duży ciężar własny, kruche, duże zużycie stali, trudne wykonanie uszczelnienia, duży plac prefabrykacji, jednokrotnego użytku.

1. Ścianki szczelinowe

Utrzymanie wykopu dzięki zawiesinie, roboty prowadzone sekcjami 6 – 10 m, w wąskich wykopach 0,5 – 1,2 m, na głębokość zazwyczaj 1,0 – 1,5 m. Duża szczelność, sztywność, stosunkowa łatwość wykonania, trwałość, dobre przenoszenie obciążeń pionowych.

Bibliografia:

Glinicki S.: Fundamentowanie, Wyd. III poprawione i rozszerzone, Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, 1984.

Grabowski Z., Pisarczyk S., Obrycki M.: Fundamentowanie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1997.

Fundamentowanie. Projektowanie i wykonawstwo. Tom 2 – Posadownienie budowli, pod red. Stanisława Pyraka, Warszawa, Arkady, 1988.