Wspolczesne metody konserwacji
  Technologia prac konserwatorskich > Zabezpieczanie konstrukcji > Konstrukcje murowe > Fundamenty



Powiększ tekst:

Fundamenty

    

Uszkodzenia w fundamentach i nieprawidłowe posadowienie obiektu są głównymi przyczynami takich zniszczeń jak pęknięcia murów, odchylenie ich od pionu lub osiadanie budynku. W związku z tym, że są to zniszczenia groźne i bardzo destrukcyjne dla obiektu, ważne jest aby poprawnie zdiagnozować przyczynę  i opracować skuteczne środki zaradcze.

Najczęstsze przyczyny zniszczeń i zmian w fundamentach są następujące:

  1. Niekorzystne własności gruntu, które powodują zmiany w jego strukturze i wytrzymałości wskutek zmian wilgotności powodowanych cyklicznymi zmiennymi warunkami atmosferycznymi (deszczem, mrozem, suszą, etc.)
  2. Zmiana warunków wodnych, której efektem najczęściej jest obniżenie się zwierciadła wód gruntowych; wynikiem tego może być osiadanie fundamentów na skutek zmiany ich objętości i wytrzymałości
  3. Zmiany geologicznej struktury, spowodowane eksploatacją w otaczającym terenie, np. wykonanie chodników i tuneli podziemnych, budowa nasypów i wykopów, eksploatacja górnicza
  4. Zmiany obciążeń fundamentów, spowodowane np. nadbudową kolejnych kondygnacji lub zmianą sposobu użytkowania (magazyny, spichlerze, etc.), ale też związane z parciem bocznym na ściany poprzez odkształcające się stropy i sklepienia, w wyniku czego wzrasta nacisk na fundamenty; parcie boczne powoduje także występowanie powolnie narastających momentów wywracających powodujących przemieszczenia ław i stóp fundamentowych
  5. Mechaniczne uszkodzenia fundamentów spowodowane długotrwałymi zaciekami (z dachu, z urządzeń sanitarnych, etc.), wykopami, przebiciami instalacyjnymi, wstrząsami (z ruchu pojazdów)
  6. Błędy w posadowieniu już na etapie wykonawstwa powodowane błędnym oszacowaniem własności gruntu.

Aby poprawnie ocenić szkodę fundamentu należy zbadać następujące parametry:

-       Sposób posadowienia – wykonuje się wykop sięgający do spodu fundamentu (od zewnątrz i od wewnątrz)

-       Jakość i uwarstwienie górotworu – wykonuje się wykopy lub odwierty geotechniczne na głębokość poniżej spągu fundamentów

-      Materiały archiwalne dotyczące obiektu i zabudowy otoczenia

 

Wzmocnienie i naprawa fundamentów może opierać się o jedną z poniższych metod:

  1. Wzmocnienie i stabilizacja gruntu
  2. Wzmocnienie i usztywnienie lub pogłębienie fundamentów
  3. Zabezpieczenie fundamentów od wstrząsów i działania chemikaliów.

 
Ad. 1.

Wzmocnienie i stabilizacja gruntu może być przeprowadzone następującymi metodami:

a)  Wykonywanie przegród pionowych, które chronią wybrany obszar gruntu od destrukcyjnego działania wód podziemnych i innych czynników. Przegrody wykonywane są ze ścianek szczelnych i szczelinowych (np. z pali Larsena)

b)  Utwardzanie gruntu za pomocą petryfikacji, czyli wprowadzania roztworu krzemianu sodu (działanie na zasadzie elektroosmozy), mleczka cementowego wlewanego do uprzednio wykonanych otworów przy dodatnich elektrodach (przenika pod ziemię pod działaniem dodatniego prądu stałego 50-80 V aż do odpowiednio zagłębionych elektrod ujemnych)

c)   Zasypywanie metodami górniczymi wyrobisk i tuneli podziemnych podsadzką stabilizowaną (np. krzemian sodu) wtłaczaną poprzez nawiercone otwory

d)   Stabilizacja warstw pełzających i osuwisk za pomocą m. in. elektroosmozy, petryfikacji, pali żelbetowych lub stalowych wiążących warstwy wierzchnie z niższymi stabilnymi, murów oporowych

 
Wzmacnianie fundamentów przez: a - obetonowanie istniejącego fundamentu, b - poszerzenie ławy obudową żelbetową, c - podsadzenie ławy żelbetowej, d - poszerzenie przez obustronne ławy żelbetowe, e - przeniesienie obciążenia poprzez oczepy na żelbetowe pale, f - podsadzenie żelbetowej płyty z belkami na palach, g - wzmocnienie za pomocą pali wciskanych systemu Mega (1 - poduszka betonowa, 2 - dźwignie hydrauliczne, 3 - rury żelbetowe), h - wzmocnienie za pomocą cienkościennych rur wciskanych (I - przekrój, II - ustawienie dźwigników na ramie stalowej, 1 - zabezpieczenie wykopu, 2 - element rurowy, 3 - kliny żelbetowe, 4 - prefabrykat żelbetowy, 5 - dźwigniki hydrauliczne).

Ad. 2.

Wzmocnienie fundamentów opiera się na trzech metodach:

a)    Usztywnienie – stosowane gdy występują ruchy tektoniczne, brak dylatacji w budynku lub niejednolity grunt, z czym związane jest nierównomierne osiadanie albo podnoszenie budynku

b)   Poszerzenie ław fundamentowych – wykonywanie poprzez obustronną dobudowę odsadzek żelbetowych powiązanych zbrojeniem lub przez wywiercone otwory; Dobudowane części mogą być również powiązane ze sobą kablami sprężonymi, można również podłożyć pod fundament mową ławę żelbetową; prace wykonuje się odcinkowo w odpowiednich wykopach

c)  Pogłębienie fundamentów – wynika zarówno z konieczności wykonania podpiwniczenia budynku, jak i potrzeby „podpięcia” się pod niżej leżące warstwy nośne; wynika zazwyczaj z powodu wzrostu obciążenia lub osłabienia wytrzymałości warstw, na których posadowiono obiekt; pogłębienie może być wykonywane poprzez monolityczną podbudowę (wykonywaną odcinkowo z zachowaniem wszelkich zabezpieczeń roboczych) lub za pośrednictwem pali i studni.

 
Zamek w Malborku; Koncepcja wzmocnienia fundamentów za pomocą mikropali według projektu Stabilator

Podbijanie fundamentów za pomocą pali jest jedną z popularniejszych metod. Może być ono wykonywane z układzie jedno- lub dwurzędowym.

Układ dwurzędowy – wiercone, wbijane lub wkręcane pale (zazwyczaj Straussa lub Wolfsholza) sytuuje się po obu stronach fundamentu, a następnie łączy się poprzecznie belkami stalowymi lub żelbetowymi. Najczęściej pale nie tworzą regularnych rzędów, lecz poszczególne punkty (zależnie od dostępności i potrzeb technicznych). Popularnością w tym zakresie cieszą się także mikropale wiercone przez mury fundamentowe pod różnym kątem. Stosuje się też studnie z kręgów betonowych lub żelbetowych wpuszczone w grunt i wypełnione chudym betonem.

Układ jednorzędowy – pale prefabrykowane lub cienkościenne segmenty rury żelbetowej o dużej średnicy ustawia się bezpośrednio pod fundamentami, a następnie wciska się je w głąb gruntu za pomocą podnośników hydraulicznych. Głowice pali na zakończenie poddane są obetonowaniu.



 

Schemat konstrukcji "pali korzeniowych" pod fundamentami kościoła S. Andrea della Frette w Rzymie

Ad. 3.

Zabezpieczenie przed wstrząsami jest bardzo ważnym aspektem w dzisiejszych czasach, co wynika ze znacznie nasilonego ruchu kołowego. Wstrząsy mogą jednak pochodzić także od innych czynników, jak np. dźwięk dzwonów na wieży, procesy produkcyjne, dźwięk organów, etc. Głównymi skutkami wstrząsów jest spękanie murów, odpadanie tynków i zmiany w fundamentach. Najprostszym zabiegiem jest usunięcie przyczyny drgań (wyeliminowanie ruchu kołowego, etc.). Z oczywistych względów sposób tez nie zawsze jest możliwy do realizacji, w związku z czym dąży się do osłabienia mocy dynamicznej wstrząsów oraz aktywnej wibracji gruntu, Wykonuje się to za pomocą osłon i przegród w formie szczelnych ścianek osłonowych i oporowych, oddziela się także budynek od nawierzchni jezdni za pomocą pasu zieleni tłumiącego drgania lub poprzez zastosowanie warstw tłumiących w konstrukcji jezdni (amortyzacja). Inne metody to:

-        Zwiększenie masy budynku przez wzmocnienie i pogłębienie fundamentów

-       Usztywnienie budowli stropami, wieńcami lub innymi stężeniami, które wiążą ją w sztywną masę.

Zabezpieczanie fundamentów przed agresywnymi wodami i chemikaliami jest względnie nową potrzebą spowodowaną rozwojem przemysłu i zanieczyszczeniem środowiska. Rozwiązania problemu polegają na usunięciu źródła szkód oraz pionowej i poziomej izolacji.




| Materiały dostępne na licencji Creative Commons. Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Na tych samych warunkach 3.0
Copyright Agnieszka Defus & Paweł Proficz | 2011