FUNDAMENTY ZASADY KSZTAŁTOWANIA I ZBROJENIA FUNDAMENTY

FUNDAMENTY ZASADY KSZTAŁTOWANIA I ZBROJENIA FUNDAMENTY Fundamenty są częścią budowli przekazującą obciążenia i odkształcenia konstrukcji budowli na podłoże gruntowe i równocześnie przekazującą odkształcenia podłoża na konstrukcję ( podłoże gruntowe zaliczane jest do podstawowych elementów konstrukcyjnych układu). Sposób i warunki posadowienia budowli oraz spodziewane odkształcenia podłoża ustala projektant konstrukcji na podstawie analizy: 1. Rodzaju konstrukcji i wartości dopuszczalnych osiadań oraz różnic osiadań przyjętych do obliczeń statycznych, odpowiadających wymaganiom technologicznym, 2. Wartości i sposobu przekazywania obciążeń stałych i zmiennych długo oraz krótkotrwałych, 3. Układu geometrycznego i przeznaczenia części podziemnej obiektu wraz z instalacjami, 4. Poziomu i obszaru wahań wody gruntowej i jej ewentualnej agresywności, 5. Technicznych właściwości podłoża gruntowego. 1

RODZAJE POSADOWIENIA 7 7 - kesony FUNDAMENTY POŚREDNIE Gdy grunt o wymaganej wytrzymałości zalega poniżej projektowanego poziomu posadowienia, wówczas- jeżeli ewentualna wymiana gruntu słabego na mocniejszy( żwir, pospółka, piasek) byłaby nieekonomiczna ze względu na zbyt dużą grubość warstwy słabego gruntu- należy stosować fundamenty pośrednie (tzw. głębokie). Do tego rodzaju fundamentów należą pale, studnie i kesony. Studnie stosuje się tylko tam, gdzie nie spodziewamy się w gruncie takich przeszkód, jak duże kamienie, grube korzenie, pozostałości dawnych konstrukcji. Studnia wypełniona po opuszczeniu stanowi podziemny filar fundamentowy przekazujący obciążenie budowli na głębokie odpowiednio nośne warstwy gruntu. Kesony stosuje się gdy nośna warstwa gruntu zalega dość głęboko poniżej zwierciadła wody, przy czym można je wykonać w gruncie, w którym istnieją przeszkody podane przy stosowaniu studni. 2

FUNDAMENTY POŚREDNIE a) pale b) studnia, c) ściany szczelinowe, d) keson POSADOWIENIE POŚREDNIE - PALE a) pale wbijane b) pale wiercone 3

POSADOWIENIE POŚREDNIE STUDNIE OPUSZCZANE KESONY FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE a) b) ławy, c) stopy, d) płyty e) ruszt, f) skrzynie 4

OBLICZENIA PROJEKTOWE FUNDAMENTÓW Zestawienie obciążeń: obciążenia przekazywane od konstrukcji podpieranej; ciężar własny fundamentu; ciężar gruntu nad fundamentem; obciążenie powierzchni gruntu nad fundamentem. Do obliczeń wytrzymałościowych fundamentu, jako elementu konstrukcyjnego należy przyjąć tylko obciążenia przekazywane od konstrukcji podpieranej ŁAWY FUNDAMENTOWE BETONOWE Przekroje ław betonowych a) prostokątny, b) trapezowy, c) schodkowy Ławy betonowe: można wykonać z odsadzkami lub ze ścianą pochyłą. Duża wysokość ławy może spowodować wystawanie jej z posadzki piwnicy lub też wymaga pogłębienia wykopu. Przekrój murowany i betonowy może nie wytrzymać naprężeń działających przy zginaniu i musi być uzbrojony. Ławy, powinno się wykonywać z betonu klasy minimum B15. 5

ŁAWY FUNDAMENTOWE BETONOWE Przekrój prostokątny mają zazwyczaj ławy szerokości do 1,20 m i wysokości do 50 cm. Wysokość ław betonowych powinna być 30 cm. Ławy betonowe stosuje się do wysokości około 60 cm. Jeżeli niezbędna wysokość takiej ławy byłaby większa, to wykonuje się ławy żelbetowe. W celu zabezpieczenia ław przed zarysowaniami lub spękaniami spowodowanymi nierównomiernym osiadaniem zbroi się je konstrukcyjnie w kierunku podłużnym (4 pręty f 12 mm) ŁAWY FUNDAMENTOWE 6

ŁAWY FUNDAMENTOWE ŻELBTETOWE Przekroje ław żelbetowych a) prostokątny, b) trapezowy, c) schodkowy trapezowa ŁAWY OBCIĄŻANE W SPOSÓB CIĄGŁY N r Wysokość h ławy betonowej h h 10,5M f ED ctk,005 1 m B Ławy betonowe mają przeważnie przekrój prostokątny o szerokości do 1,20 m i wysokości 0,50 m, wysokość nie powinna być mniejsza niż 0,30 m. Wysokość h ławy żelbetowej (obciążonej osiowo) pod ścianą przyjmuje się nie mniejszą niż 0,30 m. 7

ŁAWY OBCIĄŻANE W SPOSÓB CIĄGŁY Rozkład odporu gruntu obciążenie ławy ŁAWY OBCIĄŻANE W SPOSÓB CIĄGŁY 8

ŁAWY OBCIĄŻANE W SPOSÓB CIĄGŁY WYMIAROWANIE NA ZGINANIE d M Ed qra 2 2 a d d M Ed 2 a (2qr 6,max q sł ) q sł 9

ŁAWY POD SŁUPAMI a) b) c) d) a) prostokątny, b) trapezowy, c), d) teowy Wysokość ławy h = od L/5 do L/7 gdzie: L odległość między sąsiednimi słupami ŁAWY POD SŁUPAMI Ławy pod słupami pracują jak belki podparte w miejscu słupów, obciążone od dołu oddziaływaniem gruntu, określanym przy uwzględnieniu wartości obliczeniowej obciążeń przekazywanych przez słupy, bez ciężaru ławy i gruntu leżącego na niej. Kształtowanie przekroju poprzecznego 10

ŁAWY POD SŁUPAMI Wymiary ław pod słupami należy przyjmować tak, aby wypadkowa obciążeń przekazywanych przez słupy oraz ciężaru własnego ławy i gruntu na ławie pokrywała się ze środkiem ciężkości jej podstawy lub znajdowała się możliwie najbliżej tego środka (mały mimośród). ŁAWY POD SŁUPAMI Ławy pod słupami pracują jak belki podparte w miejscu słupów, obciążone od dołu oddziaływaniem gruntu, określanym przy uwzględnieniu wartości obliczeniowej obciążeń przekazywanych przez słupy, bez ciężaru ławy i gruntu leżącego na niej. Kształtowanie przekroju poprzecznego 11

STOPY FUNDAMENTOWE Stopy fundamentowe: a) ostrosłupowa, b) prostokątna, c) schodkowa Wysokość stopy betonowej przyjmuje się tak, aby kąt a był nie mniejszy niż 55-60 ; STOPY FUNDAMENTOWE ŻELBETOWE Stopa betonowa Stopa żelbetowa 12

Kształty stóp fundamentowych żelbetowych a) prostokątna, b) ostrosłupowa c) schodkowa d) kielichowa Stopy żelbetowe o kształcie prostopadłościanu stosuje się wówczas, gdy mają one niewielkie wymiary. Stopy o większych wymiarach wykonuje się jako ostrosłupowe lub schodkowe w celu zmniejszenia zużycia betonu. ZASADY KSZTAŁTOWANIA PRZEKROJU STÓP ŻELBETOWYCH 13

STOPY FUNDAMENTOWE ŻELBETOWE Stopy żelbetowe stosowane jako fundamenty słupów mogą być obciążone: a) osiowo lub b) mimośrodowo. Przy obciążeniu osiowym stopa ma zwykle kształt kwadratu, a przy obciążeniu mimośrodowym - prostokąta wydłużonego w płaszczyźnie działania obciążenia. STOPY ŻELBETOWE podstawowe wytyczne Długość boków podstawy i wysokość stopy powinny być wielokrotnością 5 cm. Odsadzki stóp schodkowych powinny mieć wysokość 40-50 cm. Wysokość dolnych odsadzek przyjmuje się 15 cm. Zbrojenie stóp: o małych wymiarach stanowią ułożone dołem siatki zbrojeniowe z prętów średnicy f 10-16 mm, o dużych wymiarach- z prętów średnicy f18-26 mm. rozstaw prętów przyjmuje się na podstawie obliczeń, najczęściej 100-200 mm. Maksymalny rozstaw prętów nie może przekroczyć 250 mm. Siatkę o stałym rozstawie stosuje się dla stóp o wymiarach boku nie przekraczającym 1,5 do 2 m. Dla stóp o boku powyżej 3 m dopuszcza się skracanie co drugiej wkładki o 20% 14

STOPY ŻELBETOWE sposoby kształtowania zbrojenia POŁACZENIE SŁUPA Z FUNDAMENTEM Pręty zakotwione w fundamencie należy objąć strzemionami skonstruowanymi tak jak w słupie. Pierwsze 3-4 strzemiona należy rozmieścić w odległości: 7,5f zbrojenia podłużnego słupa, gdy r< 3% 5f zbrojenia podłużnego słupa, gdy r> 3% 1 pręty podłużne, 2 - siatka 15

POŁACZENIE SŁUPA Z FUNDAMENTEM POŁĄCZENIE SŁUPA ZE STOPĄ FUNDAMENTOWĄ a) słup żelbetowy prefabrykowany b) słup stalowy 16

RUSZTY Dwa układy ław wzajemnie prostopadłe stanowią ruszt stosowany jako fundament konstrukcji szkieletowej. Słupy stoją w węzłach ław. Ruszty wprowadza się gdy : a) ławy jednokierunkowe (pod szeregiem słupów), wypadają zbyt szerokie a rozkład nacisku słupa w dwóch kierunkach powiększa pole jego podstawy więc i zmniejsza nacisk jednostkowy na grunt, b) gdy trzeba powiększyć sztywność całego fundamentu w celu wyrównania różnic osiadania. Zginanie ław jednego kierunku powoduje skręcanie ław prostopadłych. FUNDAMENT RUSZTOWY a) rzut aksonometryczny (fragment), b) przekrój poprzeczny ławy, c) przekrój podłużny ławy 17

PŁYTY FUNDAMENTOWE Płyty fundamentowe stosuje się gdy: - ogólna powierzchnia ław czy stóp jest duża (powierzchnie pomiędzy nimi są niewielkie), - podziemia budynku znajdują się poniżej zwierciadła wody (wymagają zabezpieczenia przed zalewaniem), - obciążenie fundamentu przy dopuszczalnym małym nacisku jednostkowym wymaga uzyskania całej powierzchni budynku jako podstawy fundamentu. Płyty fundamentowe można kształtować jako: - gładkie jednakowej grubości na całej powierzchni (rys. a), - żebrowe (rys. b) z żebrami od góry lub od spodu, - odwrócony strop grzybkowy (rys. c) PŁYTY FUNDAMENTOWE Schemat fundamentu płytowego: a) z płytą o jednakowej grubości, b) z głowicami w strefie oparcia słupów c) odwrócony strop płytowo-żebrowy 18

FUNDAMENTY PŁYTOWE Fundament płytowo-żebrowy: a) widok ogólny fundamentu płytowo-żebrowego, b), c) szczegóły konstrukcyjne płyty, PŁYTY FUNDAMENTOWE 1 -siatka zbrojenia górna, 2 -siatka zbrojenia dolna, 3 -zbrojenie słupa, 4 -zbrojenie żebra b) c) 19

SKRZYNIE FUNDAMENTOWE Skrzynie fundamentowe: przy dużych wysokościach budynku fundamenty powinny odznaczać się dużą sztywnością. Jeżeli ruszt czy płyta nie spełniają odpowiednich warunków stosuje się skrzynie: z otwartą górą i dołem, zamknięta od dołu sztywną płytą (rys. a), zamknięta od dołu i góry (rys. b). 20