Głębokość posadowienia obiektu budowlanego

Głębokość posadowienia obiektu budowlanego w przypadku fundamentów bezpośrednich, czyli takich, które są wylewane bezpośrednio na podłoże gruntowe, zależy od kilku czynników. Pierwszym z nich są wymagania eksploatacyjne, czyli na przykład sposób użytkowania przestrzeni pod budynkiem. W przypadku domu jednorodzinnego można zdecydować się na piwnicę, co jednocześnie sprawi, że fundamenty będą posadowione o wiele niżej. Wpływ mogą mieć też inne przewidywane wykopy w gruncie, na przykład podziemne sieci uzbrojenia. Kolejnym, jednym z najważniejszych, powodów jest głębokość przemarzania gruntów. Fundament zawsze musi być posadowiony poniżej. W każdym gruncie występuje bowiem woda, która gromadzi się w porach. Istnieje możliwość, że w niskich temperaturach woda ta zamarznie i jednocześnie zwiększy swoją objętość. To spowoduje tak zwane wysadziny: wysokość gruntu może się podnieść w wyniku rosnącej objętości wody. Jeśli natomiast fundament zostanie umieszczony poniżej tej granicy, woda w gruncie nie będzie miała możliwości zamarznąć, a więc ryzyko wysadzin podłoża gruntowego będzie raczej niewielkie. Polska jest podzielona na strefy przemarzania gruntów. Głębokość ta w ogólności wynosi między 0,8 metra a 1,4 metra. Najgłębiej strefa ta sięga na Suwałkach, północnym wschodzie Polski oraz na terenach górskich, włączając w to Zakopane, Żywiec czy Sanok. Wpływ na głębokość posadowienia budynku może mieć też poziom zwierciadła wód gruntowych oraz jego zmienność.

Zbrojenie gruntów budowlanych

Nie zawsze grunt w miejscu, gdzie planowana jest budowa, jest odpowiedni. Dane podłoże można próbować zagęszczać, dzięki czemu znikają pory między ziarnami gruntu i zwiększa się jednocześnie jego nośność, można również wymienić grunt na inny, o lepszych parametrach wytrzymałościowych. nie zawsze jednak te zabiegi są możliwe albo opłacalne. Innym sposobem na polepszenie wytrzymałości podłoża gruntowego jest zbrojenie. Grunt wzmocniony w ten sposób nazywa się gruntem zbrojonym i jest on traktowany jako materiał konstrukcyjny. Najczęściej lepsze parametry wytrzymałościowe uzyskuje się poprzez układanie kolejnych warstw gruntu rodzimego, pomiędzy nimi natomiast umieszczanie zbrojenia, które stanowi inny materiał. Zjawiskiem, które jest kluczowe w tego typu konstrukcji, jest tarcie pomiędzy gruntem a zbrojeniem. Jego wysoka wartość sprawia, że warstwy ciężko jest rozłączyć. Dodatkowo do konstrukcji dodaje się tak zwaną ściankę czołową, która stanowi element wykończeniowy. Drugim zadaniem owej ścianki jest zabezpieczenie konstrukcji przed erozją, na którą narażone mogę być na przykład elementy żelbetowe. Współcześnie najczęściej zbrojenie jest wykonane z takich materiałów, jak stal czy tworzywa sztuczne. Grunt w konstrukcji zbrojonej może być sypki, tak jak piasek czy żwir, lub spoisty, czyli wykazujący oddziaływania pomiędzy ziarnami. Ścianka szczytowa może być wykonana między innymi z prefabrykatów żelbetowych.

Wymiana gruntu budowlanego

Często w miejscu, w którym ma zostać wybudowany obiekt budowlany, występuje podłoże gruntowe o niskich parametrach wytrzymałościowych. Czasami są to także grunty wysadzinowe, na których nie powinno się stawiać obiektów budowlanych. W tego typu sytuacjach stosuje się wymianę podłoża gruntowe na inny, o lepszej nośności, najczęściej jest to różnoziarnisty piasek albo żwir. Przy wymianie gruntu należy też koniecznie pamiętać o zagęszczeniu, bo bez niego grunt nie będzie aż tak wytrzymały. Wymiana gruntu jest stosowana w sytuacjach, gdy na podłoże nie działają duże obciążenia oraz gdy warstwa słabszego gruntu ma grubość nieprzekraczającą półtorej metra. Zanim rozpocznie się proces wymiany gruntu konieczne jest usunięcie wody oraz sztuczne obniżenie zwierciadła wody gruntowej, czyli poziomu wód zalegających w niższych partiach gruntu. Dzięki takim zabiegom operacje, który wykonywane są podczas wymiany gruntu będą przeprowadzane na suchym terenie. Aby ustalić głębokość prac należy sięgnąć do odpowiednich norm. Nowy grunt o lepszych parametrach wytrzymałościowych jest układany warstwami oraz kolejno zagęszczany. Grubość takiej warstwy powinna mieścić się w przedziale od 0,2 do 0,6 metra, chociaż może ona zależeć przede wszystkim od wydajności urządzenia, którym podłoże gruntowe jest zagęszczane. Układany grunt musi się też charakteryzować odpowiednią wilgotnością, która będzie sprzyjała zagęszczeniu. Jest to tak zwana wilgotność optymalna.

Nasypy w procesie budowlanym

Równie ważne jak wykopy, jest także wykonywanie nasypów w procesie budowlanym. Nasypem nazywa się warstwę albo odpowiednią ukształtowaną budowlę ziemną z danego gruntu. Zazwyczaj nasypy mogą spełniać jedną z ról takich, jak konstrukcyjna, niwelacyjną czy jako podbudowę. Nasypy konstrukcyjne to zazwyczaj odpowiednie budowle ziemne, które mogą przenosić obciążenia albo zabezpieczać inny fragment terenu. Nasypy niwelacyjne powstają podczas kształtowania powierzchni terenu. Podbudową nazywamy natomiast warstwę usypanego, odpowiednio zagęszczonego gruntu. W trakcie wykonywania nasypów budowlanych stosowane są różne, nowoczesne technologie, które mają na celu przede wszystkim zwiększyć nośność podłoża gruntowego. Przykładem może być zagęszczanie, które ma na celu zlikwidowanie występujących pomiędzy ziarnami porów, do których mogłaby dostać się woda. Grunt maksymalnie zagęszczony ma znacznie większe parametry wytrzymałościowe, nie ma też takiej możliwości osiadania, jak grunt niezagęszczony. Innymi procesami prowadzącymi do zwiększania wytrzymałości gruntów może być wzmacnianie podłoża, wymiana gruntu albo zastosowanie odpowiedniego zbrojenia. Nasypy są generalnie budowane z gruntów o możliwie zróżnicowanym uziarnieniu. To sprzyja między innymi zagęszczaniu, ponieważ ziarna różnej wielkości wypełniają pory lepiej niż ziarna o jednakowych średnicach, gdzie możliwe zagęszczenie jest znacznie mniejsze.

Rodzaje wykopów ziemnych

Roboty ziemne są bardzo ważną częścią podczas stawiania obiektu budowlanego. Wykopy w podłożu gruntowym mają na celu umożliwienie wykonanie fundamentów, pośrednich lub też bezpośrednich. Ponadto wykopy wykonywane są podczas realizacji urządzeń podziemnej infrastruktury, na przykład podczas wykonywania metra. Podczas każdego procesu budowlanego nieodłącznym elementem są wykopy. Wykopy można dzielić ze względu na ich wymiary na wąskie lub szerokoprzestrzenne, jak też na płytkie i głębokie zależnie od głębokości wykonywanego wykopu. Wykop szerokoprzestrzenny to taki, którego głębokość jest mniejsza od szerokości dna lub też szerokość dna wykopu jest większa aniżeli 1,5 metra. W przeciwieństwie wykop wąskoprzestrzenny charakteryzuje się szerokością dnia mniejszą niż półtorej metra, a głębokość może być większa od jego szerokości. Wykop płytki charakteryzujemy jako wykop o głębokości nieprzekraczającej jeden metr, zaś głęboki ponad 3 metry, w tym wypadku jednak konieczne jest zabezpieczenie obudową ścian pionowych. Wykop można wykonać ze skarpami albo w obudowie. Decyzja zależy przede wszystkim od głębokości wykopu oraz rodzaju gruntu. Niektóre grunty są na tyle spoiste, że można wykonać stromą skarpę, a mimo wszystko wykop ten nie zapadnie się. Skarpy wykopu powinny być stateczne przez cały czas użytkowania, a pochylenie musi być bezpieczne. Może też zależeć od czasu, jak długo skarpa ta będzie użytkowana oraz jej obciążenia.

Działanie wody na obiektu budowlany

Obecność wody w gruntach jest nieunikniona. Należy pamiętać o jej sporym wpływie na obiektu budowlany. Przede wszystkim woda może zmieniać parametry wytrzymałościowe podłoża gruntowego, co może prowadzić między innymi do bardzo niebezpiecznego dla konstrukcji nierównomiernego osiadania, które wywołuje niepożądane siły przekrojowe mogące uszkodzić obiekt budowlany. Ponadto woda może też przedostać się do wnętrza budynku, przez nią mogą też zawilgnąć niektóre warstwy, na przykład termoizolacja. Jest to bardzo niepożądane, ponieważ warstwa termoizolacyjna znacznie traci swoje wysokie parametry izolacyjne po kontakcie z wodą, dlatego tak ważne jest stosowanie odpowiednich folii i tym podobnych. Obecność wody ma istotny wpływ na wybór systemu hydroizolacji, czyli odwodnienia terenu pod budynkiem. Woda gruntowa wywołuje bardzo duże naprężenia, ponieważ wypełnia wszystkie wolne przestrzenie, tak zwane pory, w gruncie. Ponadto woda może wywołać niezwykle niebezpieczne zjawisko zwane kurzawką. Oznacza to, że zawodniony grunt raz zachowuje się i przybiera cechy ciała stałego, innym natomiast razem grunt ten zachowuje się niczym ciecz. Tego typu podłoże gruntowe może znacząco utrudniać roboty fundamentowe, czasami wręcz obecność wody może całkowicie uniemożliwić postawienie obiektu budowlanego. Wokół budynku stosuje się tak zwaną opaskę odwadniającą, która może być wykonana albo z betonu, albo z przepuszczalnego żwiru.

Podłoże gruntowe pod budynkiem

O trwałości i stateczności budynku stanowi nie tylko konstrukcja nośna, ale również rodzaj podłoża gruntowego, który znajduje się pod projektowanym budynkiem. Ważnym elementem w procesie projektowania obiektu budowlanego jest klasyfikacja gruntu i ogólna analiza podłoża gruntowego. Grunty klasyfikuje się ze względu na kilka podstawowych cech, czyli na podstawie składu gruntu, wilgotności oraz ich zagęszczenia, należy także pamiętać o takich parametrach jak skład granulometryczny, który wyraża wielkość średnic ziaren gruntu, plastyczności czy pochodzenia podłoża gruntowego. Grunty podzielić można w ogólności na naturalne, wulkaniczne, który powstają w wyniku erupcji wulkanu i procesów w nim zachodzących, organiczne czy antropogeniczne, czyli stworzone w sposób sztuczny przez człowieka. Dodatkowo grunty naturalne dzieli się ze względu na grubość ziaren na drobnoziarniste, gruboziarniste oraz bardzo gruboziarniste. Do drugiej grupy można zaliczyć bodaj najpopularniejsze grunty, czyli piasek oraz żwir, z którymi ludzie mają kontakt na co dzień. Aby ustalić udział różnych frakcji należy przeprowadzić tak zwaną analizę granulometryczną, która określa procentowy udział masowy ziaren o danej średnicy w badanym gruncie. Potem możliwe jest wykonanie wykresu uziarnienia, który świetnie charakteryzuje badany grunt. Z tego też wykresu można wywnioskować całkiem dużo cech danego podłoża gruntowego.

Połączenie spawane elementów konstrukcyjnych

Elementy konstrukcyjne stalowe mogą być ze sobą łączone. Tego typu łączniki mają przede wszystkim przenieść siły wewnętrzne z jednego elementu na drugi. Współcześnie najpopularniejszym sposobem łączenia elementów stalowych takich jak kształtowniki i blachy jest spawanie. Jest to termiczny sposób łączenia, do którego wykonania niezbędne jest doprowadzenie odpowiedniej ilości ciepła do elementów, które należy połączyć. Wysoka temperatura ma doprowadzić metal w złączu do stanu ciekłego. Krawędzie elementów konstrukcyjnych które są łączone pod wpływem wysokiej temperatury ulegają stopieniu, a następnie rozgrzany i płynny metal łączy się, a następnie stygnie. W ten sposób powstaje spoina, jednak by powstała, należy użyć też innego metalu, zwanego spoiwem. Jednym z najpopularniejszych spoiw stosowanych na budowach jest elektroda metalowa, która topi się i łączy elementy konstrukcyjne. Istnieją także inne, pokrewne sposoby łączenia przy użyciu dużej temperatury, czyli zgrzewanie oraz lutowanie, jednak w porównaniu do spawania są one spotykane dużo rzadziej. Można wyróżnić kilka różnych sposobów spawania, które różnią się między sobą głównie stosowanym spoiwem. Podstawowym podział wyróżnia spawanie elektryczne łukowe oraz spawanie gazowe. Kryterium podziału podlegają także spoiny, które pełnią najważniejszą rolę, bo po zakończeniu spawania przenoszą siły i łączą na stałe elementy stalowe. Dzieli się je na czołowe oraz pachwinowe.

Połączenie elementów konstrukcyjnych

Stal jest powszechnie stosowana w budownictwie, a także łączona z innymi materiałami. Dobrym przykładem jest tutaj żelbet, gdzie beton zyskuje lepszą wytrzymałość na rozciąganie dzięki użytemu zbrojeniu. Jest to niezwykle istotne podczas wykonywania balkonów lub fundamentów. W przypadku elementów stalowych niezwykle istotną rolę odgrywa ich połączenie. Blachy oraz kształtowniki można w dowolny sposób łączyć, tworząc tym samym elementy liniowe, powierzchniowe lub przestrzenne, co z kolei staje się układem konstrukcyjnym, który przenosi obciążenia działające na konstrukcję na podłoże gruntowe. Dzięki połączeniom można tworzyć bardziej złożone elementy konstrukcyjne, na przykład kratownice i ramy, czy obudowy ścian albo dachów. Obecnie można wyróżnić dwie najważniejsze grupy połączeń elementów konstrukcyjnych, czyli połączenie spawane oraz śrubowe. Rzadziej już stosuje się takie połączenia, jak nitowe, klejowe, zatrzaskowe lub zgrzewane, choć nadal można się z nimi spotkać w praktyce budowlanej. Elementy które łączą na przykład dwie blachy lub kształtowniki mają za zadanie przede wszystkim przenieść siły przekrojowe i są to głównie śruby, nity, kołki, sworznie, gwoździe. Połączenie elementów stalowych można dzielić według różnych kryteriów. Jednym z nich jest miejsce wykonania, gdzie dzieli się je na warsztatowe, montażowe, stałe oraz rozbieralne. Połączenia można też dzielić ze względu na sposób przenoszenia sił przekrojowych.

Podział konstrukcji murowych

Konstrukcje murowe należą do jednych z najpopularniejszych w naszym kraju ze względu na niewielki koszt, zasadniczo proste wykonawstwo i dobre parametry, tak wytrzymałościowe, jak i termoizolacyjne. Ze względu na rozwiązanie muru ściany możemy podzielić na trzy podstawowe typy: jednowarstwowe, dwuwarstwowe oraz szczelinowe, zwane również wielowarstwowymi. Ściany jednowarstwowe charakteryzują się wykorzystaniem tylko jednego materiału, na przykład bloczków z betonu komórkowego Ściany te nie mają ciągłej spoiny podłużnej ani szczeliny. Zastosowanie nowoczesnych materiałów takich jak keramzytobeton lub beton komórkowy sprawia, że nawet bez zastosowania dodatkowej termoizolacji budynek może spełnić wymagania dotyczące maksymalnego współczynnika przewodzenia ciepła, chociaż ściana musi być przy tym odpowiednio gruba, nawet ponad 30 centymetrów. Na ścianę dwuwarstwową składają się dwie pionowe warstwy na całej wysokości muru wraz ze spoiną pomiędzy nimi, która nie może przekroczyć 25 milimetrów. Najczęściej stosowaną metodą jest połączenie ściany z elementów murowych, na przykład z ceramiki czerwonej oraz warstwy termoizolacji, styropianu lub wełny skalnej czy szklanej. Ściany szczelinowe są najtrudniejsze w wykonaniu, jednak posiadają bardzo wysokie parametry izolacyjne, a dodatkowo atrakcyjny wygląd, często nie wymagają wykończenia. Składają się one z dwóch warstw, pomiędzy którymi znajduje się szczelina, która zapewnia swobodny przepływ powietrza.