Fundamenty – rodzaje, materiały, etapy prac

BUDOWA FUNDAMENTY Buduj z ekspertem rodzaje, materiały, etapy prac

Tekst i zdjęcia: mgr inż. Tomasz Rybarczyk Fundamenty są elementem budynku, który przekazuje obciążenia  z części naziemnej na podłoże gruntowe. Wszystkie siły działające  na budynek, czyli wiatr, śnieg, obciążenia użytkowe, masa własna  konstrukcji i elementów budynku, są przekazywane na grunt. Z kolei  fundamenty przekazują oddziaływania gruntu na konstrukcję. Jeśli  zachodzą niekorzystne zjawiska, wywołane na przykład osiadaniem  gruntu, ruchy gruntu (np. spowodowane tym, że budynek został  wybudowany na terenach eksploatacji górniczych lub terenach  sejsmicznych), to jest to również przekazywane poprzez fundamenty  na budynek.

Fundamenty narażone są na wiele niekorzystnych czynników środowiskowych, przede wszystkim wilgoci, która pochodzi od przesączających się przez grunt wód opadowych, samych wód opadowych zalegających na skutek nieprzepuszczalnych gruntów oraz wilgoci pochodzącej od występującej wysoko wody gruntowej. Fundament to ważny element konstrukcji budynku, który ma wpływ na jego trwałość.

Rodzaje  posadowienia budynku

Posadowienie budynków jednorodzinnych zazwyczaj realizuje się na fundamentach bezpośrednich, czyli takich, które przekazują oddziaływania z konstrukcji bezpośrednio na podłoże gruntowe. Do tego rodzaju posadowień zaliczamy posadowienie na ławach fundamentowych oraz płycie fundamentowej. Posadowienie na fundamentach bardziej skomplikowanych, czyli fundamentach pośrednich w postaci pali fundamentowych, ze względu na wysokie koszty wykonuje się tylko w uzasadnionych przypadkach oraz przy inwestycjach, w których udział kosztów fundamentów w kosztach całego przedsięwzięcia jest racjonalny. Obecnie fundamenty wykonuje się jako elementy żelbetowe. Nie wykonuje się już fundamentów ka-

Najczęściej w Polsce budynki jednorodzinne posadawia się na ławach fundamentowych. Na zdjęciu szalunki przygotowane do zalania ław miennych lub murowanych. Przy budynkach zabytkowych, w których ściany budynków były bardzo grube, a technologia wykonywania elementów żelbetowych nie była rozwinięta, tego typu fundamenty były na ówczesne czasy jedynym możliwym sposobem realizacji posadowienia. Obecnie przy realizacjach zoptymalizowanych kosztowo i smukłych konstrukcjach posadowienie budynków jest możliwe tylko na fundamentach żelbetowych i w ten sposób się je realizuje.

Fundament dopasowany  do warunków gruntowych,  wodnych i przekazywanych  obciążeń

Posadowienie budynku powinno być odpowiednio dostosowane do warunków gruntowych i warunków wodnych, które występują na danym terenie, gdzie budynek będzie budowany. Projektant, mając tę wiedzę na podstawie opinii geotechnicznej oraz w oparciu o zebranie obciążeń działających na budynek, projektuje odpowiedni rodzaj posado-

CZY WARUNKI POSADOWIENIA WPŁYWAJĄ NA KONSTRUKCJĘ BUDYNKU?

Warunki posadowienia wpływają przede wszystkim na sposób posadowienia. Przy projektowaniu przyjmuje  się założenie, że wszystkie niekorzystne  oddziaływania gruntu na budynek (czyli  jego słaba nośność, odkształcalność itp.)  powinien przyjąć fundament. Chociaż jest  takie założenie, to jednak w bardzo trudnych warunkach gruntowych wykonuje się  też odpowiednio konstrukcję naziemną  budynku. Dotyczy to przede wszystkim  obszarów oddziaływań sejsmicznych lub  parasejsmicznych (np. terenów eksploatacji górniczej) . Wówczas projektuje się np.  mury skrępowane, czyli mury wzmocnione  za pomocą trzpieni i rygli żelbetowych  wykonanych po wymurowaniu fragmentów  murów. Oczywiście, im bardziej wyrafinowane  posadowienie i konstrukcja, tym bardziej  skomplikowane i czasochłonne wykonuje  się obliczenia przy projektowaniu, więc to  też może mieć wpływ na koszty przygotowania projektu.

wienia. Oprócz zagadnień czysto technicznych, projektant powinien się też kierować racjonalnością zaproponowanego w projekcie rozwiązania. Chodzi przede wszystkim o zaproponowanie rozwiązania najbardziej korzystnego pod względem ekonomicznym. Jeśli budynek jest rozłożysty i parterowy, a warunki gruntowe nie są skomplikowane, to nie ma sensu projektować posadowienia na płycie fundamentowej. Jeśli z kolei budynek jest podpiwniczony, warto zaprojektować posadowienie na płycie.

Jak widać, sposób posadowienia i wymiary fundamentów uzależnione są od wielu czynników, przy czym każdy przypadek jest inny i powinien być poddany szczegółowej analizie projektowej. Rozwiązanie powinien

zaś podpowiedzieć i zaproponować projektant konstrukcji. Na tej podstawie inwestor powinien świadomie podjąć decyzję.

Układanie mieszanki betonowej zazbrojonej płyty fundamentowej za pomocą dozowania mieszanki pompą do betonu Układanie mieszanki betonowej płyty fundamentowej

Kiedy płyta fundamentowa?

W Polsce najczęściej wykonuje się fundamenty w postaci żelbetowych ław fundamentowych. To najłatwiejszy i najtańszy sposób wykonania posadowienia. Jeśli warunki gruntowe i wodne są proste, najlepszym rozwiązaniem są ławy fundamentowe. Jeśli jednak warunki gruntowe są trudne (zalegają grunty o słabej nośności) lub występuje wysoki poziom wód gruntowych, albo gdy budynek będzie podpiwniczony, dobrze jest rozpatrzyć wykonanie posadowienia na żelbetowej płycie fundamentowej.

Płyta fundamentowa wciąż jest rozwiązaniem uważanym za posadowienie bardziej skomplikowane w stosunku do posadowienia na ławach fundamentowych. Przez to jest rozwiązaniem droższym. Jednak wykonawcy niesłusznie obawiają się wykonywać płyty fundamentowe, ponieważ płyta fundamentowa jest de facto odwróconym stropem żelbetowym. Nie ma więc nic w tym trudnego, jeśli chodzi o wykonawstwo. Jedynie robocizna, ze względu na większy nakład robót zbrojeniowych, może być nieznacznie droższa niż przy wykonaniu posadowienia na ławach fundamentowych. Przy wykonywaniu posadowienia na płycie, w porównaniu z posadowieniem na ławach fundamentowych, większe jest również zużycie materiałów w postaci stali zbrojeniowej oraz objętość mieszanki betonowej.

Z kolei przy wykonywaniu ław fundamentowych ponosi się większe nakłady na ręczne wykonanie wykopów (jeśli wykopy mają być szalunkami ziemnymi) lub szalunków

(jeśli ławy będą wykonywane w szalunkach drewnianych). Poza tym trzeba wymurować ściany fundamentowe oraz podbudowę pod tzw. chudziaka. Choć jest to ciężka, zazwyczaj wykonywana ręcznie praca, to jednak posadowienie budynku na ławach fundamentowych wciąż jest tańsze od wykonania płyty fundamentowej.

Z jakich materiałów fundamenty?

Jeśli chodzi o żelbetowe ławy fundamentowe, to najczęściej wykonuje się je z betonu C20/25. Można zastosować tzw. beton wodoszczelny W6, jednak trzeba mieć świadomość, że tego typu beton nie jest betonem zapewniającym zabezpieczenie budynku przed wilgocią (liczba po literze W oznacza wielkość ciśnienia słupa wody w MPa, oddziałującego na próbkę betonową o grubości 15 cm. Za betony wodoszczelne można uznać betony o wskaźniku ≥ W8).

Istotna jest też klasa ekspozycji betonu – powinna być klasa XC2 lub XC3 – w zależności od warunków wodnych występujących w gruncie.

Oprócz doboru klasy betonu istotne jest zbrojenie. Powinno być ono wykonane ze stali zbrojeniowej dopuszczonej do wykonywania elementów żelbetowych. Ławy muszą być odpowiednio zazbrojone. Zbrojenie powinno mieć odpowiednie otulenie betonem.

To bardzo ważne, ponieważ otulenie zbrojenia betonem zabezpiecza je przed wpływami wilgoci i tym samym przed korozją. W fundamentach otulenie nie powinno być mniejsze niż 50 mm. Wszystkie informacje – o głębokości posadowienia, wymiarach ław, klasie betonu, otuleniu zbrojenia oraz rodzaju zbrojenia – powinny być zawarte w projekcie. Do zalania fundamentów przeważnie po-

trzebna jest spora ilość betonu, który najczęściej dostarcza się na budowę z betoniarni; przygotowanie tak dużej objętości mieszanki betonowej na miejscu byłoby bardzo czasochłonne.

Głębokość posadowienia

Istotnym elementem przy projektowaniu i wykonawstwie fundamentów jest właściwa głębokość posadowienia. Minimalna głębokość posadowienia zależy od tego, w której strefie przemarzania wznoszony będzie budynek. Terytorium Polski jest podzielone na obszary o różnej głębokości przemarzania. Głębokość przemarzania to odległość od powierzchni gruntu w głąb ziemi, na której nie występują zjawiska spowodowane przemarzaniem gruntu. Mierzy się ją od projektowanego poziomu terenu przy budynku lub od posadzki piwnicy w nieogrzewanych budynkach. Pod wpływem zamarzania grunt może zmieniać swoją objętość, mogą się na przykład tworzyć wysadziny. Obszary głębokości przemarzania wyznaczane są na podstawie

Świeżo wylaną płytę należy pielęgnować przez polewanie wodą Ocieplenie płyty fundamentowej za pomocą polistyrenu XPS

badań temperatury powietrza, czasu, struktury gruntu oraz z uwzględnieniem statystyki. Gdyby posadowienie było zbyt płytkie, prawdopodobnie podlegałoby wpływom przemarzającego gruntu, czyli zmieniające się właściwości gruntu powodowałyby niepożądane oddziaływania na fundament i na cały budynek.

Posadowienie na płycie fundamentowej realizuje się płycej niż posadowienie na ławach fundamentowych. Jest to możliwe dzięki temu, że płyta jest o wiele cięższa niż ławy, a ponadto ciężar budynku rozkłada się równomiernie na większej powierzchni niż w przypadku ław fundamentowych.

Pod budynki jednorodzinne płyty fundamentowe mają od 30 do 50 cm grubości. Niekiedy w miejscach obciążenia ścianami i słupami wykonuje się lokalne pogrubienie płyt, aby cała płyta nie musiała mieć dużej grubości. Płyty fundamentowe lokuje się na warstwie ocieplenia, którym powinien być polistyren ekstrudowany XPS, czyli materiał o bardzo dobrej izolacyjności cieplnej, odpowiednio wysokiej wytrzymałości na ściskanie oraz odporności na wilgoć.

Ciekawostką jest to, że np.  w Niemczech najczęściej  wykonywanymi typami  fundamentów są płyty fundamentowe. Wynika to z trochę  innych tradycji, innej kultury  budowania oraz kosztów robocizny i technologii. Przy wysokich kosztach robocizny  stosuje się rozwiązania, które można realizować za pomocą większego zaangażowania  sprzętu i mniejszego zaangażowania pracy  fizycznej ludzi.

Funkcyjna płyta  fundamentowa

Zdarza się, że płyty fundamentowe oprócz funkcji posadowienia budynku odgrywają także inną rolę. Wykorzystuje się je również jako płyty grzewcze, w których zatapia się rury centralnego ogrzewania. Duża powierzchnia płyty sprzyja wykonaniu w niej instalacji ogrzewania pod warunkiem odpowiedniego wykończenia posadzki. Materiały wykończeniowe kondygnacji parteru powinny bardzo dobrze przewodzić ciepło, a płyta być bardzo dokładnie odizolowana od gruntu pod względem termicznym. Są fi rmy, które specjalizują się w projektowaniu i wykonawstwie płyt fundamentowych funkcyjnych.

Prace przygotowawcze

Przed rozpoczęciem wykonywania wykopów pod fundamenty na budowie powinien pojawić się uprawniony geodeta, który wytyczy osie i inne punkty charakterystyczne budynku. Na tej podstawie powinno się wykonać wykopy pod ławy fundamentowe. Należy zwrócić uwagę zarówno na zachowanie wymiarów w rzucie, jak i zachowanie właściwych rzędnych. Ważne jest wyznaczenie przez geodetę rzędnych ±0,00, względem którego będzie się wykonywać wykopy o właściwej głębokości. Pomiary wykonane przez geodetę powinien też skontrolować kierownik budowy, bo konsekwencje popełnienia błędów są poważne. Trzeba uważać, gdyż o pomyłkę nie jest trudno.

Szalunki pod fundamenty

Pierwszym etapem prac nad fundamentami, po wytyczeniu osi i zaznaczeniu poziomu odniesienia przez geodetę, jest przygotowanie wykopów oraz szalunków. W przypadku ław fundamentowych najczęściej stosuje się szalunki ziemne lub drewniane. Jeśli grunt jest zwarty i spoisty, można się zdecydować na szalunki ziemne. Robi się je za pomocą wykopów wykonanych na szerokość i głębokość ław. W nich następnie układa się zbrojenie i wylewa ławy. Jeśli nie ma możliwości wykonania szalunków ziemnych, bo na przykład ziemia się obsypuje, należy przygotować

szalunki drewniane lub z płyt szalunkowych. Ze względu na dodatkowe zużycie drewna lub płyt szalunkowych jest to jednak rozwiązanie droższe niż w przypadku szalunków ziemnych.

Przy wykonywaniu płyty fundamentowej szalunkiem jest zazwyczaj termoizolacja. W takim wypadku układa się warstwę spodnią płyty oraz obrzeża z elementów z polistyrenu ekstrudowanego XPS. Czasami do tych celów stosuje się specjalnie wyprofilowane elementy. Można to również zrobić po prostu z płyt termoizolacyjnych ze wzmocnionymi obrzeżami za pomocą zastrzałów, aby układana mieszanka betonowa nie rozepchała szalunków.

Ważne detale przy wykonywaniu płyty fundamentowej

Ze względu na to, że fundamenty są elementami żelbetowymi, należy stosować się do wszystkich zasad wykonywania tego typu elementów. Ważne jest zatem odpowiednie, zgodne z projektem wykonanie i umiejscowienie zbrojenia. Płyty są elementami o dużych gabarytach, więc ważne jest zachowanie odpowiednich długości zakładów prętów zbrojenia głównego. Zbrojenie powinno być ułożone na podkładkach dystansowych, zapewniających właściwe otulenie.

Przy wykonywaniu płyt należy pamiętać o właściwym zazbrojeniu wolnych krawędzi. Wykonuje się to poprzez dodanie zagiętych prętów obwodowych. Należy też nie zapominać o starterach, czyli zbrojeniu, które powinno być wystawione z płyty pod elementy żelbetowe wyższych kondygnacji.

Ponieważ zbrojenie fundamentów ulega zakryciu, to ten etap budowy, czyli przygotowanie zbrojenia, powinien być ściśle nadzorowany i odebrany przez kierownika budowy oraz inspektora nadzoru inwestorskiego, jeśli taki jest ustanowiony. Przy prowadzeniu prac nad fundamentami należy pamiętać o tym, co będzie wykonywane na kolejnym etapie. Jeśli budynek ma mieć elementy żelbetowe związane z fundamentem, czyli słupy i trzpienie żelbetowe lub fragmenty żelbetowe ścian czy żelbetowe schody, to należy ulokować w fundamentach zbrojenie w postaci tzw. starterów. Powinno się to zrobić na etapie przygotowywania zbrojenia fundamentów. Wszelkiego rodzaju elementy instalacji, przebicia, peszle także powinny być przewidziane i przeprowadzone, zanim wykona się fundamenty. Uziom, i jeśli w budynku przewidziana jest instalacja odgromowa, powinny być sprowadzone do fundamentu i w postaci bednarki dospawanej lub połączonej zaciskami do zbrojenia fundamentów.

Wylewanie fundamentów

Gdy zbrojenie fundamentów jest już gotowe i wszystko jest w porządku, a prace zostały odebrane przez kierownika budowy oraz inspektora nadzoru (jeśli jest ustanowiony), następuje etap betonowania fundamentów. W trakcie betonowania mieszanka betonowa powinna zostać właściwie odpowietrzona. W tym celu stosuje się wibrator buławowy i łatę wibracyjną. Wibrator zagłębia się w betonie w miejscach, w których zbrojenie jest bardzo gęsto ulokowane, a łatą zagęszcza się beton na większej powierzchni. Przy stosowaniu wibratorów nie wolno dotykać stali, ponieważ może to doprowadzić do niedostatecznego otulenia stali mieszanką betonową.

Po wylaniu fundamentów kolejnym ważnym etapem jest ich pielęgnacja. Podczas tężenia i schnięcia następuje skurcz betonu, który może spowodować powstanie rys. Powstałe rysy skurczowe mogą sprzyjać powstawaniu miejsc, w których wilgoć dotrze do zbrojenia i będzie powodować jego korozję. Dlatego w przypadku fundamentów tak ważna jest właściwa pielęgnacja betonu. Polega ona na obfitym polewaniu wodą podczas pierwszych 7 dni dla utrzymania podwyższonej wilgotności. Zabezpiecza to fundamenty przed intensywnym wysychaniem i powstawaniem rys skurczowych.

Zabezpieczenie części naziemnej przed wilgocią

Ze względu na to, że fundamenty zagłębione są w gruncie, działają na nie niekorzystne czynniki atmosferyczne, takie jak wilgoć i niska temperatura. Powinno się zatem chronić budynek przed wilgocią. Jeśli budynek posadowiony jest na płycie fundamentowej, to na powierzchni płyty, w miejscach, w których będą murowane ściany, wykonuje się hydroizolację poziomą za pomocą emulsji hydroizolacyjnej oraz folii lub papy termozgrzewalnej. Jeśli jest piwnica, to również jej ściany należy zabezpieczyć hydroizolacją pionową, zachowując przy tym ciągłość hydroizolacji.

Kolejny etap prac po wykonaniu fundamentów

Jeśli w budynku przewidziana jest piwnica lub parter, po wykonaniu płyty fundamentowej kolejnym etapem budowy jest wzniesienie ścian piwnic. Do tego etapu prac można przystąpić dopiero wtedy, gdy beton wystarczająco stwardnieje, czyli prace murarskie w zasadzie można zacząć już następnego dnia. Fundamenty, jako elementy żelbetowe, całkowitą nośność osiągną dopiero po 28 dniach od czasu wylania, jednak wznoszenie budynku jest procesem długotrwałym i nie wykona się go w całości od razu, a zatem obciążenie się fundamentów obciążeniem, na które zostały one zaprojektowane, nie nastąpi przedwcześnie.

promocja