Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Fundamentowanie jest nauką o projektowaniu i wykonawstwie fundamentów, których zadaniem jest przekazanie w sposób bezpieczny i ekonomiczny obciążeń od budowli na podłoże gruntowe. Nauką podstawową dla fundamentowania jest przede wszystkim mechanika gruntów, to jest nauka o fizycznych i mechanicznych własnościach ośrodka gruntowego, oraz o stanach naprężeń i odkształceń w gruncie pod wpływem działających nań obciążeń.
Prawidłowe rozwiązanie każdego zadania z fundamentowania powinno być oparte na rozpatrywaniu konstrukcji budowli i podłoża gruntowego jako jednej całości konstrukcyjnej.
Fundamentem nazywamy tę część konstrukcji budowlanej lub inżynierskiej która jest oparta bezpośrednio na gruncie lub znajduje się poniżej powierzchni terenu. Fundament na za zadanie przekazać na podłoże budowlane obciążenie użytkowe obiektu wraz z ciężarem obiektu i ciężarem samego fundamentu. Obciążenia te wywołują stan naprężenia w gruncie podłoża i tym samym jego odkształcenie, czego skutkiem są najczęściej osiadania obiektu.Podłożem budowlanym nazywamy bryłę gruntu przejmującą naciski przekazywane przez fundament. Zasadniczo, w planie, podłoże budowlane ograniczone jest obrysem geometrycznym budynku lub nieznacznie wychodzi poza ten obrys.Podłoże budowlane od dołu ograniczone jest poziomem na którym umownie przyjmujemy, że zanika wpływ obciążenia budowlą.
PODZIAŁ FUNDAMENTÓW
można go dokonać na podstawie różnych kryteriów. Najczęściej fundamenty dzielimy w zależności od:
1.) Głębokości posadowienia
2.) Sztywności fundamentu
3.) Kształtu i konstrukcji wznoszonego obiektu
Ad. 1.) Podział fundamentów w zależności od głębokości posadowienia:
a.) Płytkie: do fundamentów płytkich zaliczamy fundamenty oparte bezpośrednio na warstwie nośnej, wykonane w wykopie otwartym na ogół bez specjalnych umocnień. Maksymalna głębokość takich fundamentów 3- 4 [m] (umownie).
Pod względem konstrukcyjnym do tej grupy fundamentów zaliczamy:
- płyty
- ławy
- stopu fundamentowe
- ruszty fundamentowe
Tego typu fundamenty płytkie określamy jako fundamenty bezpośrednie, a posadowienie – posadowieniem bezpośrednim.
b.) Głębokie: przy głębszym zaleganiu warstwy nośnej posadowienie można rozwiązać na dwa sposoby:
+ jako fundament bezpośrednio oparty na warstwie nośnej, przy czym dojście do tej warstwy wymaga odpowiednich ubezpieczeń skarp wykopu i często obniżenia zwierciadła wody gruntowej. Pod względem konstrukcyjnym najczęściej mamy tutaj skrzynie fundamentowe.
+ jako fundament tzw. sztuczny tj. fundament przekazujący obciążenie od obiektu na warstwę nośną za pośrednictwem elementów konstrukcyjnych wprowadzonych w grunt na głębokość od 10 do 60 [m]. Stąd często ten rodzaj fundamentu nazywany jest często fundamentem pośrednim. Pod względem konstrukcyjnym należą tutaj pale, studnie i kesony.
Ad. 2.) Podział fundamentów w zależności od ich sztywności:
a.) Sztywne: są to takie fundamenty które przekazując obciążenie na podłoże same nie ulegają odkształceniu. Podstawa fundamentów zachowuje kształt pierwotny, a przy obciążeniach pionowych symetrycznie rozłożonych odkształcenia podłoża pod całą podstawą fundamentu są jednakowe, o ile podłoże jest w miarę jednorodne.
b.) Podatne: są to takie fundamenty które przy przekazywaniu obciążeń na podłoże same ulegają odkształceniu. Materiał konstrukcyjny w takich fundamentach pracuje na zginanie. Przemieszczenia takich fundamentów zależą od ich sztywności i ściśliwości gruntów występujących w podłożu..
Ad. 3.) Podział fundamentów w zależności od kształtu i konstrukcji wznoszonego obiektu:
a.) Pasmowe: ławy fundamentowe stosowane pod ścianami nośnymi budynków lub rzędami słupów
b.) Stopy fundamentowe: stosowane pod słupami obiektów o konstrukcji szkieletowej
c.) Płytowe (płyty fundamentowe): stosowane np. pod dużymi zbiornikami lub silosami, albo pod dużymi i ciężkimi obiektami posadowionymi na słabym podłoży
d.) Masywne: należą tu kesony lub studnie fundamentowe
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WYBÓR SPOSOBU POSADOWIENIA
Dla dokonania właściwego sposobu posadowienia należy przeprowadzić analizę:
1.) Rodzaju budowanego obiektu
2.) Warunków gruntowych
3.) Warunków wodnych
4.) Warunków techniczno-ekonomicznych
Ad. 1.) Analiza rodzaju budowanego obiektu:
Rodzaj i przeznaczenie obiektu i wynikające z tego wielkości i rodzaje obciążeń własnych i użytkowych przekazywanych na fundament w decydujący sposób narzucają wybór rodzaju posadowienia. Musimy tutaj dokładnie przeanalizować wielkości obciążeń pionowych i poziomych oraz występowanie ewentualnych momentów. Równie istotne jest ustalenie czasu działania obciążeń użytkowych (zmiennych).
Ad. 2.) Analiza podłoża gruntowego:
Podstawę do przeprowadzenia analizy stanowi dokładne rozpoznanie warunków gruntowych. Rozpoznanie to musi obejmować rodzaje, grubość i głębokość zalegania poszczególnych warstw gruntu, ich pochylenia, wyklinowywania się warstw gruntu. Dla każdej warstwy muszą być określone parametry geotechniczne istotne z punktu widzenia potrzeb fundamentowania.
Ad.3) Analiza warunków wodnych:
Badania wód podziemnych mają na celu określenie:
- poziomu wód gruntowych grawitacyjnych
- określenie zmian tego poziomu w zależności od pory roku i ewentualnych zmian poziomu wód w najbliższych ciekach lub zbiornikach otwartych
- kierunku i prędkości przepływu wód podziemnych
- występowania wód o zwierciadle napiętym i określenie poziomu tego zwierciadła
- określenie agresywności chemicznej wód, oraz stopnia ich zanieczyszczenia
Ad.4) Analiza warunków techniczno-ekonomicznych:
Bierzemy pod uwagę:
- koszt fundamentu
- okres budowy i porę roku (ciągłość prac betonowych, budowle hydrotechniczne)
- możliwości techniczne wykonawcy (posiadany sprzęt, kwalifikacje personelu)
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ I KONSTRUKCJI FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH:
1.) Ławy fundamentowe stosujemy pod ściany nośne budynków lub pod rzędami słupów.
à ławy kamienne symetryczne h/s³2, s/b£0,5
niesymetryczne
à ławy ceglane: zaprawa wapienna h/s³3; zaprawa cementowo-wapienna i cementowa h/s³2
à ławy betonowe: z betonu B15 lub B20 h£0,5 (zbrojenie podłużne 4 pręty Ø12-20 mm, utrzymywane przez strzemiona Ø6 mm co 50 cm) prostokątne; trapezowe, schodkowe-gdy h0,4-1 m.
à ławy żelbetowe: gdy wysokość ławy betonowej h³1 m z betonu B15 i stali AI (przekroje jak betonowych).uzbrojenie układane na dole aby zwiększyć wytrzymałość ławy na rozciąganie.
à ławy prefabrykowane: zazwyczaj betonowe; B do 80 cm, L do 120 cm, h=30 cm
à ława szeregowa pod rzędem słupów
2.) Stopy fundamentowe:
à betonowe: nie mają zbrojenia; prostokątne trapezowe, schodkowe.
à żelbetowe: z betonu B15 i Stali AI
à prefabrykowane
à stopy podwójne
3.) Ruszt fundamentowy: stosuje się wówczas jeżeli mamy siatkę słupów, a zastosowanie ław szeregowych pod rzędami słupów nie dałoby pożądanej sztywności konstrukcji fundamentowej. Siatka takiego rusztu wyznaczona jest rozstawą słupów
Zastosowanie rusztu fundamentowego celowe jest wówczas gdy pola utworzone siatką słupów zbliżone są do kwadratów, a zastosowanie ław tylko w jednym kierunku prowadziłoby go nadmiernej ich szerokości. Szerokość ław rusztu fundamentowego wypada mniejsza niż byłaby w przypadku zastosowania ław szeregowych pod rzędami słupów.
4.) Płyty fundamentowe: stosujemy wtedy gdy, nośność podłoża gruntowego jest stosunkowo nieduża, a mamy posadowić duże i ciężkie obiekty jak np. silosy, zbiorniki, kominy i wyższe budynki o konstrukcji trzonowo-szkieletowej do których posadowienie na ławach byłoby nieopłacalne lub wręcz niemożliwe. Posadowienie na płycie może być celowe wówczas gdy mamy wysoki poziom wód gruntowych zalegający powyżej poziomu posadowienia. W takim przypadku fundament płytowy przyjmuje kształt wanny wodoszczelnej. Płyty fundamentowe projektuje się w takim kształcie aby wypadkowa obciążenia całkowitego przechodziła przez środek ciężkości płyty a w przypadku obciążeń użytkowych zmiennych siłą nie wychodziła poza rdzeń.
Pod fundament płytowy dajemy podsypkę wykonaną z tłucznia, gruzu lub chudego betony o grubości 10-15 cm.
Pod względem konstrukcyjnym płyty mogą być o:
à stałej grubości
à żebrowe z żebrem skierowanym w dół: cała płyta może być cieńsza, żebra stosuje się pod ściany nośne, górna powierzchnia płyty jest posadzką piwnic; wada trudne wykonawstwo żeber.
à żebrowe z żebrem skierowanym w górę: zaleta-łatwiejsze wykonanie; wada-kwestia wypełnienia przestrzeni między żebrami przed wykonaniem wylewki posadzki piwnicy.
à fundamenty płytowe w postaci sklepień odwróconych.
W sensie geotechnicznym płyty fundamentowe obliczamy tak samo jak stopy (sprawdzamy I i II stan graniczny. W sensie statycznym rozpatrujemy albo jako fundament sztywny obciążony oddziaływaniem gruntu, gdy mamy płyty wysokie w stosunku do ich wymiarów w planie, a podłoże jest słabe. Lub jako sprężysty jeżeli jest cieńsza oraz spoczywa na gruncie mocnym.
5.) Fundamenty skrzyniowe: stosujemy je w przypadku gdy wymagana jest duża wytrzymałość na zginanie. Fundamenty skrzyniowe mają zastosowanie głównie przy posadawianiu budynków wysokich o konstrukcji trzonowo-szkieletowej, przy posadawianiu konstrukcji wysokich, przy czym budynki wysokościowe wymagają nieraz fundamentu skrzyniowego o więcej niż jednej kondygnacji poniżej powierzchni terenu. Skrzynia składa się z płyty dolnej oraz płyty stropowej połączonych ze sobą za pomocą usztywnionych ścian pionowych zewnętrznych i wewnętrznych wykonanych prostopadle do siebie celem wysokiej maksymalnej sztywności fundamentu. Przepony wewnątrz mogą być zastąpione rzędami słupów.
Fundamentom skrzyniowym stawia się wymagania:
àobciążenie podłoża budowlanego pod fundamentem skrzyniowym nie powinno być w istotny sposób większe niż naprężenia pierwotne, panujące na tej głębokości przed wykonaniem wykopu fundamentowego
àwypadkowa obciążeń stałych budowli powinna przechodzić przez środek ciężkości rzutu poziomego posadowienia, czyli obrysu fundamentu w planie.
àprojektowany fundament wraz z konstrukcją powinien zapewnić przeniesienie obciążeń poziomych aby nie dopuścić do przekroczenia dopuszczalnych wychyleń wierzchołka budowli.
àfundament skrzyniowy powinien być sztywną i zwartą bryłą, a jej odkształcenia własne, nie powinny w istotny sposób wpływać na stan naprężeń w podłożu.
Pomieszczenia w skrzyniach mogą być wykorzystane:
-do wypełnienia balastem, dla zapewnienia prawidłowej pracy budowli (stateczności) przy przenoszeniu obciążeń poziomych.
-jako pomieszczenia użytkowe dla celów gospodarczych i eksploatacyjnych (kotłownie, magazyny)
-jako garaże (przepony w postaci słupów).
WARUNKI I ZASADY PROJEKTOWA FUNDAMENTÓW PALOWYCH
1.) Fundamenty palowe: posadowienie na palach jest podstawowym sposobem posadawiania pośredniego (tzw. fundament sztywny). Posadowienie to polega na wprowadzeniu gruntu gotowych elementów konstrukcyjnych lub wykonaniu tych elementów bezpośrednio w gruncie. Elementy te przenoszą obciążenia od budowli na podłoże gruntowe w otoczeniu pali i zalegające bezpośrednio w poziomie ostrzy pali. W palu możemy wyróżnić dolny jego koniec, czyli ostrze (podstawo-stopa), jego pobocznicę oraz górny koniec, czyli głowicę. Obciążenie na podłoże przenosi się za pośrednictwem ostrza i pobocznicy, inaczej mówiąc pal pracuje ostrzem i pobocznicą. Posadowienie na palach stosujemy wówczas gdy warstwa nośna znajduje się na tak dużej głębokości ze dojście do niej wykopem otwartym jest niemożliwe lub nieopłacalne. Czasem może okazać się jednak opłacalne posadowienie na krótkich 3-5 [m] palach żelbetowych w przypadku budynków nie podpiwniczonych i przy wysokim poziomie wód gruntowych, wówczas gdy warstwa nośna zalegająca płytko znajduje się poniżej poziomu wód gruntowych.
Również może być opłacalne posadowienie na palach podpór mostowych w dnie rzeki mimo że grunt, w dnie rzeki, jest dostatecznie nośny by wykonać posadowienie bezpośrednie. W tym przypadku posadowienie na palach jest łatwiejsze do wykonania i unika się niebezpieczeństwa wymycia gruntu spod fundamentu bezpośredniego.
W skład fundamentu palowego wchodzi zawsze ruszt wieńczący grupę pali, na którym to ruszcie wspiera się obiekt budowlany. W zależności od położenia dolnej powierzchni rusztu można rozróżnić fundamenty z rusztem wysokim lub niskim.
Podział pali:
I.) w zależności od warunków geotechnicznych i rodzaju współpracy fundamentu palowego z podłożem:
a.) pale stojące – słupy: stosujemy w sytuacji gdy mamy grunt nienośny i podłoże (np. skałę, żwir, pospółki zagęszczone). Pracują tylko ostrzem. Całkowite obciążenie przekazywane jest na podłoże wyłącznie przez podstawy pali; ma to miejsce w sytuacji gdy ostrza pali wspierają się na bardzo mocnym podłożu.
b.) pale zawieszone, wiszące: stosujemy wówczas gdy warstwa mocna znajduje się głęboko. Pale takie pracują tylko swoją pobocznicą.
c.) pale pośrednie: pracujące ostrzem i pobocznicą. Ostrze zagłębione jest w warstwie mocnej. Grunt przez który przechodzą pale i który z nimi współpracuje przez tarcie o pobocznicę stanowi jak gdyby przedłużenie właściwego fundamentu i z tąd się bierze nazwa fundament sztuczny.
Ogólne zasady projektowania fundamentów palowych:
II.) W zależności od rodzaju materiału z którego pale są wykonane:
a.) drewniane
b.) stalowe
c.) betonowe
d.) żelbetowe
Przy projektowaniu fundamentu palowego musimy przeanalizować następujące czynniki:
1.) warunki geologiczne i hydrogeologiczne.
2.) konstrukcję budowli.
3.) obciążenia użytkowe i własne budowli
4.) możliwości wykonawcze.
Ad 1.) Decydują o wyborze typu pali tzn. pali słupów lub zawieszonych lub pośrednich i tym samym narzucają długość pali i dobór materiału.
Ad 2.) Konstrukcja budowli i tym samym fundamentów wpływa na sposób rozmieszczenia pali i współpracę fundamentu z paliami. W zależności od rodzaju budowli fundamenty palowe mogą mieć różne kształty; a mianowicie tak jak przy posadowieniu bezpośrednim (ławy, stopy, ruszty, płyty fundamentowe). Kształt tych fundamentów narzuca sposób rozmieszczenia pali. Pod względem współpracy fundamentu z palami wyróżniamy fundamenty oparte na zespole pali zagłębionych w gruncie (ruszt niski) oraz fundamenty oparte na palach częściowo wystających z gruntu (ruszt wysoki)
Ad 3.) Wartości rodzaje obciążeń przekazywanych na pale decyduje o ich liczbie i łącznie z warunkami geologicznymi o ich długości. Kierunek działania obciążeń ma wpływ na dobór układów. Mogą tu być pale pionowe, wciskane lub wyciągane ale również pale ukośne i podpory palowe wykonane w postaci tzw. kozłów palowych.
Ad 4.) Decyduje o wyborze typu pali w sensie wykonawcy.
Rozmieszczenie pali pod fundamentem:
Rozmieszczenie pali pod fundamentami obciążonymi siłami poziomymi:
Podstawowe pojęcia stosowane przy projektowaniu posad na palach:
à udźwig pala: tj. dopuszczalna nośność osiowa przy wciskaniu, uwarunkowana własnościami gruntu otaczającego pal i sposobem jego wykonania.
à uciąg pala: tj. dopuszczalna nośność osiowa przy wyciąganiu pala uwarunkowana własnościami gruntu i sposobem jego wykonania.
à udźwig względny pala: dopuszczalna nośność ze względu na naprężenia w materiale pala przy jego wciskaniu.
à uciąg względny pala: dopuszczalna nośność uwarunkowana naprężeniami w materiale pala przy jego wyciąganiu.
à względna nośność boczna pala: tj. dopuszczalna nośność boczna, która nie powoduje przekroczenia naprężeń dopuszczalnych w materiale pala.
...