Fundamenty budynku - kontrola konstrukcji budynku

płyta fundamentowa
Płyta fundamentowa

Spis treści

Definicja

Fundament to element konstrukcyjny, osadzony w gruncie, przekazujący obciążenia obiektu na grunt. Najczęściej jest wykonany z betonu lub żelbetu.

Fundament to najniżej położona część ustroju nośnego budowli lub budynku, przekazująca obciążenie na podłoże gruntowe. Powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby w przypadku posadowienia bezpośredniego, nacisk z jego strony nie przekraczał dopuszczalnego oporu gruntu i dopuszczalnej wartości jego osiadania.

izolacja przeciwwilgociowa fundamentu
Izolacja przeciwwilgociowa fundamentu

Potocznie "fundament" to również część podziemna ścian konstrukcyjnych, postawionych wprost na ławach czy płytach fundamentowych. Zgodnie z zasadami sztuki budowlanej część ta powinna być zabezpieczona izolacją przeciwwilgociową:

  1. poziomą, odcinającą ścianę od ławy (płyty) oraz stropu
  2. pionową, osłaniającą ścianę zewnętrzną od otoczenia gruntowego

Z punktu widzenia prawa budowlanego fundament może być:

  1. częścią składową innego, większego obiektu budowlanego, z którym stanowi całość techniczno użytkową, np. fundament budynku;
  2. samodzielnym obiektem budowlanym – budowlą, np. fundament pod maszynę.

Spotkasz fundamenty murowane z cegieł lub kamieni. Pod wpływem przekazywanych obciążeń następuje odkształcenie gruntu, co powoduje w dalszej kolejności osiadanie obiektu.

W trakcie dokonywania kontroli fundamentów i ścian piwnic szczególną uwagę zwróć na:

  1. występowanie pęknięć i zarysowań ścian piwnic;
  2. zawilgocenia ścian i posadzek;
  3. odpryski i lokalne uszkodzenia betonu.

#powrót do spisu treści

Rodzaje fundamentów

  1. Fundamenty płytkie (zwane też bezpośrednimi) - stosowane, gdy opór gruntu jest mniejszy od nacisku wywieranego przez nowo-wznoszony obiekt, a głębokość posadowienia nie przekracza 4 metrów. Rodzaje:
    1. stopa fundamentowa - obecnie najczęściej z żelbetu;
    2. ława fundamentowa - dawniej z kamienia lub cegły, obecnie z betonu monolitycznego lub żelbetu;
    3. płyta fundamentowa - z betonu monolitycznego lub żelbetu.
  2. Fundamenty głębokie:
    1. gdy warstwa gruntu nośnego w obrębie której ma być posadowiony obiekt, zalega na głębokości powyżej 4 metrów stosuje się tzw. fundamenty podparte np. studnie, pale, kesony, dzwony;
    2. gdy w podłożu pod obiektem zanotowano brak warstwy nośnej bezpośredniej , uniemożliwiającej podparcie, wykorzystuje się siły tarcia między pobocznicą pala, a otoczeniem gruntowym na ich wspólnym kontakcie. Zakłada się wówczas tzw. fundament zwieszony.

#powrót do spisu treści

Przed przystąpieniem do naprawy. Poznaj typy fundamentów.

Podziału fundamentów dokonujemy z uwagi na sposób ich posadowienia :

Bezpośrednie – przekazujące obciążenia bezpośrednio na grunt:

Fundament bezpośredni to taki, który przekazuje obciążenie budowli na podłoże gruntowe przez podstawę fundamentu, czyli jego dolną powierzchnię. Fundament bezpośredni to stopa i ława fundamentowa. Jest posadowiony bezpośrednio na gruncie nośnym lub na wcześniej przygotowanej warstwie chudego betonu, żwiru lub piasku, którą stosuje się, celem wzmocnienia gruntu. Ten typ fundamentu to oparty na warstwie nośnej nie przekraczającej 5 metrów, dlatego nazywany jest płytkim. Wykonuje się go najczęściej w otwartym wykopie bez konieczności stosowania specjalnych wzmocnień i technologii.

  1. ławy fundamentowe (pod murami lub szeregiem słupów);
  2. stopy fundamentowe (pod słupami, filarami);
  3. płyty fundamentowe;
  4. ruszty fundamentowe (stosowane na gruntach słabonośnych w celu zwiększenia sztywności);
  5. skrzynie fundamentowe (stosowane na terenach szkód górniczych);
  6. bloki fundamentowe (najczęściej przyczółki mostowe).

ad. a) Ławy fundamentowe stanowią fundamenty pod ściany budynków. W budynkach murowanych o 3-4 kondygnacjach, posadowionych powyżej wody gruntowej na jednolitym gruncie nośnym, ławy fundamentowe mogą być wykonane z cegieł. Jeśli jednak z obliczeń wypada znaczna szerokość fundamentu ceglanego, wymagająca więcej niż 4 odsadzek, lub spód fundamentu znajduje się poniżej poziomu wody gruntowej, wówczas ławy wykonuje się z betonu lub betonu zbrojonego. Ławy żelbetowe stosuje się na gruntach słabych, gdy zachodzi niebezpieczeństwo nierównomiernego osiadania budynku, przy dużych obciążeniach fundamentu i ograniczonej wysokości ławy oraz pod rzędy słupów w przypadku, gdy rozstaw słupów jest niewielki.

W budownictwie jednorodzinnym najczęściej stosuje się ławy żelbetowe zbrojone podłużnie 4 prętami stalowymi o średnicy 10 - 14mm. Pręty zbrojeniowe łączy się strzemionami o średnicy 4,5 - 6 mm, rozstawionymi co 25 - 30cm. Grubość otuliny betonowej dla prętów zbrojeniowych przyjmuje się równą 5cm gdy pod ławą wykonana jest warstwa chudego betonu klasy 7,5 o grubości co najmniej 10cm. Gdy brak jest podkładu z chudego betonu grubość otuliny zbrojenia wynosi 7cm.

ad. b) Stopy fundamentowe konstruuje się na mocnym gruncie jako fundament pod pojedyncze słupy, których rozstaw jest większy niż 4-5 m. Wykonuje się je z kamienia, cegły lub zbrojonego betonu. Dzisiaj zastosowanie mają stopy prefabrykowane w całości lub składane z kilku elementów. Małe stopy obciążone osiowo projektuje się jako kwadratowe, stopy obciążone mimośrodowo projektuje się jako prostokątne. Przy większych polach powierzchni podstawy stosuje się przekrój schodkowy, uzyskując w ten sposób oszczędność materiału. Stopom o bardzo dużych wymiarach nadaje się kształt wieloboczny a w przekroju pionowym mają one kształt prostokątny, schodkowy lub trapezowy. Stopy dla budynków jednorodzinnych zbroi się zwykle w warstwie dolnej siatką z prętów stalowych. Ilość i rodzaj potrzebnego zbrojenia określa projektant budynku.

ad. c) Płyty fundamentowe również stosujemy aby usztywnić fundament. Projektuje się je wówczas, gdy z obliczeń konstrukcyjnych ogólna powierzchnia ław lub stóp wypada tak duża, że opłacalne jest połączenie ich w jedną całość tworzącą jednolitą płytę. Płyty fundamentowe są dobrym rozwiązaniem w przypadku, gdy grunt pod budynkiem jest niejednorodny a także, gdy podziemia budynku znajdują się poniżej zwierciadła wody gruntowej i konieczne jest wykonanie izolacji wodoszczelnej w części podziemnej. Konstrukcja płyt fundamentowych zależy od nacisku podłoża i może mieć formę płyty o jednakowej grubości lub płyty użebrowanej.

ad. d) Ruszt fundamentowy powstający z krzyżujących się ław stosuje się w budynkach o konstrukcji szkieletowej, posadowionych na słabych gruntach. Stosuje się go w celu usztywnienia fundamentu i zapewnienie równomiernego osiadania budynku.

ad. e) Skrzynie fundamentowe projektuje się najczęściej pod budynki wysokie. Konstrukcja tych fundamentów przypomina monolityczną skrzynię zbudowaną z żelbetowych ścian podłużnych i poprzecznych, zwieńczonych u góry i u dołu żelbetowymi płytami. Ten rodzaj fundamentów cechuje się bardzo dużą sztywnością toteż stosuje się go również do posadowienia budynków na terenach szkód górniczych.

Głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich przyjmuje się poniżej głębokości przemarzania gruntu, określonej w normie budowlanej PN-81/B-03020. W zachodniej Polsce głębokość przemarzania przyjmuje się równą 80cm, w Polsce centralnej i wschodniej 1,0m. Dla obszarów górskich i na Mazurach głębokość ta wynosi 1,2m a na Pojezierzu Suwalskim nawet 1,4m. Fundament posadowiony zbyt płytko – powyżej granicy przemarzania może być zimą nierównomiernie podnoszony w wyniku zamarzania wody w gruncie, co spowoduje pękanie ław fundamentowych.

#powrót do spisu treści

Pośrednie – przekazujące obciążenie pośrednio:

Fundamenty pośrednie przekazują obciążenie z budowli za pośrednictwem dodatkowych elementów konstrukcyjnych, wymienionych powyżej, wprowadzonych do gruntu lub w nim uformowanych.

  1. pale fundamentowe (dzielimy ze względu na sposób pracy):
    1. pale normalne – przekazują obciążenie na grunt przez tarcie na pobocznicy i opór pod stopą pala;
    2. pale zawieszone – przekazują obciążenie na grunt przez tarcie na pobocznicy pala;
    3. pale stojące – przekazują obciążenie na grunt przez stopę pala (np. pale oparte stopą na skale).
  2. studnie fundamentowe;
  3. kesony (wykonywane poniżej poziomu wody);
  4. ściany szczelinowe/barety;
  5. kolumny
  6. słupy

Jeśli w poziomie posadowienia znajduje się grunt nie nadający się do posadowienia bezpośredniego stosuje się fundamentowanie pośrednie. W grupie fundamentów pośrednich wyróżnia się fundamenty podparte, sięgające nośnej warstwy gruntu i fundamenty zawieszone w słabym gruncie, utrzymujące się dzięki tarciu gruntu o ścianki boczne fundamentu. Z fundamentów tego rodzaju najczęściej są stosowane pale i studnie.

Pale dzielimy na normalne, stojące i zawieszone. Pale normalne to takie, których nośność w równym stopniu zależy od oporu gruntu pod ostrzem i od oporu tarcia wzdłuż pobocznicy pala. W palach stojących nośność zależy od oporu pod ostrzem pala, natomiast w palach zawieszonych nośność zależy głównie od oporu tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala. Pale mogą być wykonane z drewna i stali, jednak najczęściej stosowane w praktyce są pale betonowe i żelbetowe.

Studnie opuszczone są formą posadowienia pośredniego, stosowaną w przypadkach, gdy grunt nośny zalega głęboko, na fundament działają znaczne obciążenia poziome i dodatkowo pomieszczenia podziemne mają spełniać rolę użytkową. Studnia opuszczana jest to ciężka, żelbetowa skrzynia, zagłębiająca się pod wpływem własnego ciężaru w wyniku stopniowego wybierania gruntu ze środka i usuwania go na zewnątrz. Studnie mogą być jednokomorowe o przekroju kolistym lub wielokomorowe o przekroju kwadratowym, bądź prostokątnym.

#powrót do spisu treści

Określenie przyczyn uszkodzeń konstrukcji

Ustalenie przyczyn spękań i odkształceń badanego obiektu, a następnie przyjęcie koncepcji wzmocnienia powinny być poprzedzone dokładnymi badaniami stanu konstrukcji i warunków gruntowo-wodnych. Zależnie od wielkości odkształceń badanie stanu konstrukcji obejmuje:

  1. opis i diagnostykę rys,
  2. sprawdzenie pionowości poszczególnych ścian i słupów,
  3. niwelacje, np. cokołu budynku,
  4. obliczenie naprężeń w pasmach odcinków murów zagrożonych lub spękanych, tj. w miejscach połączeń ścian poprzecznych z podłużnymi, w filarach międzyokiennych i międzydrzwiowych, w słupach, w podłożu gruntowym pod fundamentami,
  5. ocenę wytrzymałości materiałów konstrukcyjnych,
  6. uwzględnienie warunków eksploatacyjnych obiektu.

W opisie procesu zarysowania obiektu powinno się uwzględnić:

  1. układ rys, tj. ich rozmieszczenie i przebieg na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej,
  2. wybrane wielkości charakterystyczne - szerokość i głębokość rozcięcia rys, punkty zakończenia rozwidleń, zmianę kierunków,
  3. zmiany układu polegające na wydłużeniu się rys istniejących i pojawianiu się nowych.

#powrót do spisu treści

Naprawa fundamentów

Naprawa fundamentów i ścian piwnic, jest związana zarówno z ich konstrukcją, jak i z brakiem właściwego zabezpieczenia przed napływem wód gruntowych, jest dosyć trudna i często wymaga dodatkowej opinii eksperta.

Po wykonaniu prac zabezpieczających: ewentualnym wzmocnieniu konstrukcji fundamentów i ścian piwnic, uzupełnieniu ubytków na spękaniach, osiadanie obiektu powino być zatrzymane, a proces powstawania zarysowań zakończony.

Przy niektórych rodzajach gruntu - gdy dalsze odkształcenia gruntu nie mogą być całkowicie wyeliminowane - należy wykonać zabezpieczenia tak, aby osiadanie było równomierne. Równomierne osiadanie nie naruszy stateczności obiektu.

Skontroluj także czy w piwnicy nie zbiera się woda.

Woda w piwnicach może występować z powodu takich usterek jak:

  1. nieszczelne przejścia instalacji przez ściany piwnic;
  2. przecieki wody z przyłącza centralnego ogrzewania;
  3. złe spadki opasek wokół budynku lub ich brak;
  4. nieprawidłowo wykonane lub uszkodzone kosze przy okienkach piwnicznych;
  5. pęknięte - niedrożne żeliwne piony deszczówek;
  6. zniszczoną izolację pionową fundamentów, pęknięte ściany piwnic lub nieszczelne złącza elementów.

#powrót do spisu treści

Wzmacnianie i przebudowa fundamentów

Wykonywanie wzmocnień fundamentów istniejących obiektów nie należy do rzadkości. Celem robót jest zabezpieczenie konstrukcji przed powstaniem zbyt dużych odkształceń utrudniających jej użytkowanie lub zagrażających jej stateczności.

Jako przykład konstrukcji wymagających wzmocnienia (w tym podłoża gruntowego) można wymienić fundamenty starych budynków, przeważnie płytko posadowione. Wskutek zmiany np. niwelety ulicy fundamenty te wymagają pogłębienia (podbicia). Z tym samym zagadnieniem spotykamy się również, gdy zachodzi potrzeba podpiwniczenia budynku.

Czynniki nieprzewidywalne, których zaistnienie może doprowadzić do przebudowy fundamentów:

  1. korozja materiału konstrukcyjnego fundamentu (korozja betonu lub gnicie drewnianych pali);
  2. błędy w przyjęciu obciążeń;
  3. błędne określenie nośności podłoża;
  4. zmiana poziomu wody gruntowej;
  5. zmiana struktury podłoża gruntowego na skutek zawilgocenia;
  6. erozja wody bieżącej;
  7. oddziaływanie dynamiczne.

Czynniki przewidywalne:

  1. wznoszenie nowego obiektu, posadowionego poniżej ław przyległego istniejącego budynku;
  2. obniżenie terenu obok budynku tak, że ławy narażono na przemarzanie;
  3. prowadzenie przewodów lub kanałów poniżej fundamentów;
  4. nadbudowa budynku powodująca znaczne przekroczenie nośności podłoża.

Wybór najwłaściwszej koncepcji wzmocnienia zależy od rodzaju podłoża gruntowego, poziomu wody gruntowej, stanu obiektu, rodzaju i jakości materiału istniejących fundamentów, wielkości obciążeń, kosztów, a niekiedy od konieczności eksploatacji budynku w trakcie wykonywania robót.

#powrót do spisu treści

Wybór sposobu przebudowy

W praktyce przebudowa fundamentów polega na ich podmurowaniu (podbiciu). Na wybór tego sposobu decydujemy się wówczas, gdy np. ze względów użytkowych należy pogłębić mury piwniczne z tym, że na głębokości zamierzonych robót nie powinna występować woda, wysokość podbicia nie może przekraczać trzech metrów i wzmacnia się mały odcinek fundamentu. W innych przypadkach podbijanie jest raczej nieekonomiczne. Jeżeli na poziomie prowadzonych robót występuje woda, to należy liczyć się z koniecznością zastosowania dodatkowych konstrukcji odciążających mury. Istnieje możliwość podbicia fundamentów do znacznych głębokości, zwłaszcza gdy użycie pali może okazać się niebezpieczne (Wstrząsy przy wbijaniu). Fundamenty poszerza się przy zachowaniu tej samej głębokości posadowienia, gdy podłoże gruntowe jest na tyle dobre, ze w wyniku zwiększenia szerokości stopy nie zostanie przekroczona jego nośność. Gdy warstwy nośne występują na znacznej głębokości, tzn. poniżej 6 m od rzędnej terenu, należy zastosować pale lub studnie, lecz tylko wówczas gdy prace przeprowadza się na małym odcinku lub po poszczególnymi filarami. Jeżeli zagrożeniem objęty jest cały budynek lub znaczna jego część, to najekonomiczniejszym sposobem przebudowy powinno okazać się wzmocnienie podłoża budowlanego.

#powrót do spisu treści

Zabezpieczenie obiektu budowlanego podczas wykonywania robót

Wzmocnienie lub wymianę fundamentów ciągłych bez tymczasowego zabezpieczenia można wykonywać jednocześnie na kilku odcinkach, pod warunkiem że ich powierzchnia nie przekracza 20% całej powierzchni fundamentu. Roboty prowadzone poniżej fundamentu powinny być poprzedzone jego odciążeniem. Nieodciążenie fundamentu mogłoby grozić powstaniem dodatkowych, nierównomiernych osiadań w czasie prowadzenia prac. Dostateczną stateczność obiektu zapewniają tymczasowe podpory.

W razie konieczności odciążenia stropów na posadzce spoczywającej na gruncie ustawia się podkład z dwóch warstw belek drewnianych ułożonych prostopadle do siebie. Następnie za pośrednictwem klinów opiera się słupy prostopadle do kierunku belek stropowych. Po zabiciu klinów obciążenie przenoszone jest ze stropów przez słupy na podłoże gruntowe. Jeśli posadzka piwniczna jest zbyt słaba by przenieść obciążenia, to nie należy układać podkładu bezpośrednio na niej, lecz najpierw ją rozbić i mocno ubić grunt. Słupy (stemple) wszystkich kondygnacji muszą pokrywać się w pionie . Odległość skrajnych słupów od ściany wynosi ok. 1,5 - 2,0 m.

Całkowite odciążenie podłoża gruntowego od ciężaru murów i stropów może nastąpić wskutek oparcia muru na belkach poprzecznych, które przenoszą obciążenie na nowe dodatkowe podpory. Jako poprzeczne belki można stosować legary drewniane lub stalowe, wstawione w otwory wybite w murze. Odległość między belkami wynosi 2 -3 m. W przypadku gdy wytrzymałość ściany jest niedostateczna (w miejscu gdzie mają być założone belki) mur należy wzmocnić belkami podłużnymi.

#powrót do spisu treści