FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE
Rodzaje fundamentów bezpośrednich i ich konstruowanie
Do najczęściej stosowanych fundamentów posadowionych bezpośrednio należą ławy i stopy fundamentowe.
Ławy fundamentowe stosuje się powszechnie jako fundamenty pod ścianami. Wykonuje się je z różnych materiałów, najczęściej z betonu, żelbetu lub - dawniej często, a obecnie rzadko - jako murowane z cegły lub kamienia. Ławy żelbetowe są też stosowane pod rzędami słupów. Takie rozwiązanie przyjmuje się wówczas, gdy wymiary sąsiadujących ze sobą pojedynczych stóp fundamentowych są zbyt duże (w planie są położone blisko siebie) lub gdy istnieje obawa nierównomiernego osiadania stóp pracujących oddzielnie.
Ławy murowane wykonuje się z cegły pełnej dobrze wypalonej bądź z kamienia. Do murowania używa się zaprawy cementowej lub cementowo-wapiennej marki co najmniej M5. Takie ławy można stosować pod ścianami budynków murowanych wysokości do 3÷4 kondygnacji, posadowionych powyżej poziomu wody gruntowej, na nośnym podłożu gruntowym. W celu zmniejszenia objętości muru ławy te wykonuje się z odsadzkami. Odsadzki w ławach na zaprawie cementowej mają zazwyczaj szerokość cegły (około 6,5 cm) i wysokość równą grubości dwóch cegieł (około 15 cm).
Ławy betonowe wykonuje się jako monolityczne. Przekrój prostokątny mają zazwyczaj ławy szerokości do 1,20 m i wysokości do 0,50 m. Wysokość ław betonowych nie powinna być mniejsza niż 30 cm. W celu zabezpieczenia omawianych ław przed zarysowaniami lub spękaniami spowodowanymi ewentualnym nierównomiernym osiadaniem zbroi się je konstrukcyjnie w kierunku podłużnym.
Stopy fundamentowe stosuje się jako fundamenty słupów, filarów itp. Wykonuje się jako murowane z cegły bądź kamienia oraz betonowe lub żelbetowe.
Stopy murowane z cegły lub kamienia można zastosować pod słupami lub filarami obciążonymi osiowo, w budynkach do 2÷3 kondygnacji, przy posadowieniu na nośnym podłożu, powyżej poziomu wody gruntowej. Jeżeli na stopę są przekazywane większe siły, to wykonuje się na niej poduszkę żelbetową grubości równej połowie szerokości słupa.
Stopy betonowe stosuje się w warunkach podobnych jak stopy murowane. Wysokość stopy betonowej przyjmuje się tak, aby kąt α był nie mniejszy niż 55÷60° ; mniejszy kąt przyjmuje się w wypadku betonu wyższej klasy.
Stopy żelbetowe, stosowane powszechnie jako fundamenty słupów, mogą być obciążone osiowo lub mimośrodowo. Przy obciążeniu osiowym stopa zwykle podstawę w kształcie kwadratu, a przy obciążeniu mimośrodowym - prostokąta wydłużonego w płaszczyźnie działania obciążenia.
Zbrojenie stóp o małych wymiarach podstawy stanowią ułożone dołem siatki zbrojeniowe z prętów średnicy 10÷16 mm, a stóp o dużych wymiarach - z prętów średnicy 18÷26 mm. Rozstaw prętów przyjmuje się na podstawie obliczeń, najczęściej 10÷20 cm.
Ruszty i płyty fundamentowe. Jeżeli podłoże gruntowe jest słabe, a rozstawy słupów w obu prostopadłych kierunkach zbliżone do siebie lub jednakowe, to zamiast stóp o dużych wymiarach stosuje się zazwyczaj fundament rusztowy. Ławy w takim fundamencie mają zazwyczaj przekrój prostokątny. W przypadku większych obciążeń bądź wówczas, gdy jest konieczne zwiększenie siatki słupów, stosuje się ławy o przekroju teowym. Wysokość ław zazwyczaj przyjmuje się od l / 5 do l / 7 (gdzie l - odległość między siatkami słupów). W ławach o przekroju teowym szerokość żebra na ogół wynosi 0,25÷0,5 B (gdzie B - szerokość ławy) i jednocześnie jest większa o co najmniej 100 mm od szerokości słupa (po 50 mm z każdej strony).
Ławy-belki zbroi się w kierunku poprzecznym i podłużnym. Rozkład zbrojenia dostosowuje się, podobnie jak w belkach, do występujących sił wewnętrznych ( momentów zginających i sił poprzecznych). W wypadku konieczności posadowienia budynku na gruntach niejednorodnych o małej nośności, gdy niezbędna powierzchnia podstawy ław bądź stóp fundamentowych byłaby duża, a przestrzenie między fundamentami stosunkowo małe, celowe może być zastosowanie fundamentu w postaci płyty pod całym budynkiem.
Płyty fundamentowe mają na ogół konstrukcję zbliżoną do konstrukcji stropów monolitycznych.
Jeżeli rozstaw słupów bądź ścian nie przekracza 5,0÷6,0 m, to jest celowe zaprojektowanie fundamentu w postaci płyty płaskiej. Jej grubość przyjmuje się równą około od l / 6 do l / 10 (gdzie l - odległość między osiami podpór). Grubość tego rodzaju płyt można zmniejszyć, jeżeli zastosuje się pogrubienie w obrębie oparcia słupów.
Przy większych obciążeniach i słupach rozstawionych w odległościach większych niż 6,0 m układu płytowo-żebrowego. Grubość płyty wynosi na ogół od l / 8 do l / 12 (gdzie l - rozpiętość płyty) i nie mniej niż 250÷400 mm (zależnie od wartości obciążeń przekazywanych na podłoże gruntowe)
Fundamenty bezpośrednie przy budynku sąsiednim
W praktyce często obiekty budowlane wznosi się w bezpośrednim sąsiedztwie granicy działki i jednocześnie ściany istniejącego przy tej granicy budynku. Wtedy zazwyczaj jest niezbędne mimośrodowe oparcie ściany na ławie fundamentowej. W takiej sytuacji największe wysunięcie ławy może odpowiadać jedynie połowie grubości ściany bądź słupa; przy takim wysunięciu rozkład nacisków na podłoże jest trójkątny. Wynikiem takiego rozkładu nacisków może być nierównomierne osiadanie ławy fundamentowej oraz pochylenie jej podstawy i opartej na niej ściany. W konsekwencji może wystąpić oddzielenie ściany od podstawy, a więc uszkodzenie konstrukcji.
W celu uniknięcia opisanego, niekorzystnego zjawiska należy dążyć do takiego usytuowania ściany na fundamencie, aby linia działania obciążeń od ściany pokrywała się z geometrycznym środkiem podstawy fundamentu; wtedy rozkład nacisków ( i oporu podłoża) jest równomierny. Wymaga to zazwyczaj odpowiedniego odsunięcia ściany od granicy budynku sąsiedniego. Na stopie nad piwnicą ścianę można umieścić w sąsiedztwie ściany istniejącej.
Można też - w celu uzyskania równomiernego rozkładu odporu podłoża - zapewnić takie połączenie ławy fundamentowej ze ścianą przy budynku sąsiednim, aby konstrukcja (ściana i ława) mogła przenosić momenty zginające. W tym celu można np. wprowadzić zbrojenie z ławy do części żelbetowych w ścianie murowej (np. ceglanej), a następnie w konstrukcje stropu; ściana jest wówczas konstrukcją zespoloną murowo-żelbetową. Jeżeli ściana i ława są wykonywane z betonu, to również łączy się je (zespala) za pomocą zbrojenia, które kotwi się w stropie. Dodatkowo jest celowe zastosowanie (od poziomu ławy do spodu konstrukcji stropu) ścian prostopadłych do ławy (pilastrów); ściany te rozstawia się praktycznie co około 10÷12 h (gdzie h - wysokość ławy).
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie dodatkowych belek (ław) łączących ławę przy budynku sąsiednim z równoległą do niej ławą fundamentową pod ścianą wewnętrzną; belki te rozstawia się co 2,5÷3,0 m i oblicza się jako żelbetowe, obciążone oddziaływaniem gruntu na ławę.
W wypadku opierania słupów na stopach fundamentowych można wykonać stopę prostokątną przy budynku sąsiada ze słupem odsuniętym od granicy, ustawić słup skrajny i wewnętrzny na wspólnej stopie, zastosować w części budynku przylegającego do sąsiada sztywne ramy żelbetowe albo przegubowo połączyć słup ramy z fundamentem.
Trzeba dodać, że między fundamentami a ścianami budynku sąsiedniego i nowo projektowanego należy pozostawić szczelinę dylatacyjną szerokości około 20mm, wypełnioną np. styropianem.
Oprócz tego fundament budynku nowego powinien być posadowiony na tym samym poziomie co fundament sąsiedniego budynku istniejącego. Poziom posadowienia fundamentu istniejącego zwykle ustala się na podstawie odkrywek.
Nowy fundament należy wykonać odcinkami, w wykopach długości 1,0÷1,5 m, przy czym między odcinkami wykonanymi jednocześnie należy zachować odległość 4,0÷5,0 m; nie należy więcej odsłaniać fundamentu istniejącego, aby nie dopuścić do wypierania gruntu spod niego.
Jeżeli pozostałe fundamenty budynku nowego są projektowane na innym poziomie niż fundament sąsiedniego budynku istniejącego, to należy zastosować rozwiązanie w którym ławy prostopadłe wykonuje się z uskokami.
W wypadku zaprojektowania poziomu posadowienia nowego budynku niżej niż budynku sąsiedniego jest niezbędne podbudowanie fundamentu istniejącego. Oznacza to zazwyczaj podmurowanie cegłą pełną lub bloczkami betonowymi na zaprawie cementowej bądź podbetonowanie. Należy przy tym dokładnie wypełnić styk między podstawą fundamentu istniejącego a podbudową. W celu podbudowania fundamentu może zaistnieć potrzeba wykonania wykopu obudowanego i rozpieranego. Roboty wykonuje się odcinkami, analogicznie jak podano wyżej. Poza tym tak należy zaplanować wykonanie robót, aby narożniki podbudować na samym końcu i na odcinku o nieco zmniejszonej długości. Podbudowę należy zastosować również pod ścianami nośnymi prostopadłymi do ściany podbudowywanej.
Omówione rozwiązania stosuje się wówczas, gdy poziom wody gruntowej znajduje się poniżej projektowanego poziomu posadowienia. Jeśli tak nie jest, to na czas wykonywania robót trzeba obniżyć poziom wody gruntowej, a także zastosować odpowiednią izolację przeciwwodną w części podziemnej budynku nowo wznoszonego.
Wykonywanie fundamentów bezpośrednich
Roboty fundamentowe powinny być wykonywane zgodnie z projektem, w którym są podawane wymagania dotyczące zarówno warunków posadowienia, jak też rozwiązania konstrukcji fundamentów. Roboty te można rozpocząć dopiero po odbiorze podłoża gruntowego. Oznacza to, że po wykonaniu wykopu pod fundamenty (zgodnie z zasadami prowadzenia robót ziemnych) należy sprawdzić zgodność rzeczywistego rodzaju i stanu gruntu z przyjętymi w projekcie.
Odbioru podłoża dokonuje się bezpośrednio przed wykonaniem fundamentów, aby uniknąć zmiany stanu gruntów w podłożu, np. wskutek zawilgocenia wodami opadowymi. Ten odbiór powinien być przeprowadzony przed ułożeniem podsypki piaskowo-żwirowej, betonu wyrównawczego (tzw. Chudego betonu) oraz innych warstw izolacyjnych bądź wyrównawczych. Odbiór podsypki oraz innych warstw wyrównawczych należy przeprowadzić dodatkowo po ich ułożeniu.
Do wykonania warstw wyrównawczych, podsypek odsączających pod fundamentami, posadzkami pomieszczeń podziemnych, przy wymianie gruntów słabych itp. powinny być stosowane żwiry, pospółki i piaski bez zawartości ziarn pylastych i części organicznych.
Odbioru podłoża dokonuje się komisyjnie, w trudniejszych sytuacjach - z udziałem autora dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. Fakt odbioru i jego wyniki potwierdza się w protokóle oraz zapisem w dzienniku budowy.
Należy dodać, że w celu ochrony sygnatury gruntu w dnie wykopu należy wykop wykonywać do głębokości mniejszej od projektowanej o co najmniej 200 mm, a w wykopach przygotowywanych mechanicznie - mniejszej o 300÷600 mm, zależnie od rodzaju gruntu. Pozostawioną warstwę gruntu usuwa się bezpośrednio przed wykonaniem fundamentu.
W wypadku wykonania wykopu głębokości większej niż projektowana należy jako uzupełnienie zastosować odpowiednio zagęszczoną lub stabilizowaną spoiwem podsypkę piaskowo-żwirową, warstwę betonu itp.
Gdy podsypka piaskowo-żwirowa ma grubość większą niż 200 mm, należy ją układać warstwami i każdą warstwę zagęszczać. Grubość warstw betonu nie powinna przekraczać ¼ szerokości fundamentu. Jeżeli konieczne byłoby zastosowanie warstwy grubszej, to należy - w porozumieniu z projektantem - sprawdzić, czy nie wpłynie to na powstanie nadmiernych różnic w osiadaniu poszczególnych fragmentów fundamentu.
Jeżeli wykopy fundamentowe są wykonywane pod dwa lub kilka fundamentów położonych blisko siebie, to roboty ziemne należy rozpocząć od wykopów pod konstrukcje posadowione głębiej.
Odbiorowi podlegają również fundamenty. Sprawdza się prawidłowość ich usytuowania w planie, poziom posadowienia, prawidłowość wykonania robót ciesielskich, zbrojarskich, betonowych, izolacyjnych itp.
Odchylenia w poziomach spodu konstrukcji fundamentów nie powinny być większe niż 20 mm, a jeżeli fundamenty służą jako oparcie słupów żelbetowych prefabrykowanych oraz elementów wielkowymiarowych - nie większe niż 5 mm.
Odchylenia w usytuowaniu osi fundamentów w planie nie mogą przekraczać wartości podanych w projekcie.
Fundamenty są wykonywane w odpowiednich deskowaniach. Deskowania indywidualne ław bądź stóp fundamentowych wykonuje się z tarcz zbijanych z desek grubości 25 mm, usztywnionych nakładkami z desek grubości 38 mm lub bali 50 mm.