Fundament jest częścią konstrukcji, która w świecie inżynierii stanowi jeden z najważniejszych elementów – definiuje nawet poniekąd jedną ze specjalizacji jaką jest inżynieria lądowa. W inżynierii lądowej bowiem wykonuje się niezaprzeczalnie najwięcej fundamentów. Czym właściwie jest fundament? Fundamentem nazywamy element konstrukcyjny stanowiący część całej budowli, który będąc w bezpośrednim kontakcie z podłożem gruntowym, zapewnia całej konstrukcji odpowiednią stateczność i tym samym przyczynia się do bezpiecznego jej użytkowania. Fundament jest elementem konstrukcyjnym, który zapewnia możliwość przeniesienia oddziaływań z nadlegających nad nim elementów konstrukcyjnych budowli czyli też innymi słowy wprowadza siły z konstrukcji w grunt. Fundament może uznany być za bezpieczny kiedy spełni szereg stawianych mu wymagań. Fundamenty są niezwykle ciekawymi elementami konstrukcyjnymi i mogą przybrać różny kształt w zależności od rodzaju konstrukcji jaki wspierają ale również w zależności od właściwości gruntu, do którego muszą bezpiecznie wprowadzić siły z podpieranej konstrukcji.
Fundamenty pod hale stalowe – właściwości
Fundamenty możemy podzielić z uwagi na kształt jako punktowe, liniowe i powierzchniowe. Kształt fundamentu w dużej mierze zależy od ustroju konstrukcyjnego jaki podpiera, w pewnym stopniu również od warunków gruntowych.
Drugim kryterium podziału jest sposób wykonania fundamentu. Wyróżniamy w tej grupie fundamenty zapewniające posadowienie pośrednie i bezpośrednie. Fundamenty zapewniające posadowienie bezpośrednie to takie, które wykonywane są płytko pod powierzchnią terenu (najczęściej tuż poniżej strefy przemarzania czyli około 1,0-1,5m pod powierzchnią terenu). Taki sposób posadowienia jest możliwy kiedy grunty charakteryzują się dostateczną nośnością i można założyć, że ich obciążenie nie wywoła nadmiernych osiadań. W sytuacji kiedy płytko położone grunty rozpoznane będą jako nienośne lub słabonośne, konieczne jest wykonanie posadowienia pośredniego. Fundament pośredni polega na wykonaniu wgłębnych kolumn (pali) sięgających aż do gruntu, który można uznać za nośny. Pale w zależności od technologii ich wykonania mogą sięgać czasem nawet na kilkanaście metrów głębokości. Jest to praktyka stosowana częściej w konstrukcjach bardzo ciężkich i/lub wysokich a więc wymagających ogromnej siły stabilizacji w gruncie takich jak wieżowce, wielokondygnacyjne budynki murowane i żelbetowa posadowione na słabych gruntach czy też przyczółki mostów.
Posadowienie pośrednie jest rzadko stosowane w przypadku lekkich obiektów takich jak hale stalowe z ekonomicznego punktu widzenia. Fundamenty pod halę stalową nie przenoszą aż tak znacznych sił w grunt i z tego powodu posadowienie bezpośrednie wymagające płytszego wykopu i nie wymagające mobilizacji specjalistycznego sprzętu (wiertnice lub maszyny wbijające pale – niezbędne do wykonania fundamentów pośrednich) sprawia, że w sytuacji napotkania na grunt słabonośny, często udaje się wykonać bezpośrednie fundamenty pod halą przy wykonaniu odpowiedniego wzmocnienia i/lub zagęszczenia gruntu.
Hale stalowe są zazwyczaj obiektami wielkopowierzchniowymi, dla których zasadne z punktu widzenia ekonomii jest projektowanie głównego ustroju konstrukcyjnego w postaci smukłej konstrukcji szkieletowej. Ma to niebagatelne znaczenie dla sposobu kształtowania fundamentów pod hale stalową. Z uwagi na to, że hale stalowe podpierają konstrukcję dachu głównie słupami o dosyć dużym rozstawie (rozstaw słupów często wynosi 6x12m lub więcej), tym samym zasadne jest wykonanie fundamentów pod halą w postaci elementów punktowych pod każdym słupem z osobna – ten rodzaj fundamentu nazywany jest stopą fundamentową. Typowa pojedyncza stopa fundamentowa w zależności od rozstawu słupów, wysokości hali, lokalizacji obiektu (siły wiatru) oraz właściwości gruntu może mieć wymiar od 1.5 x 1.5m do 4.0 x 4.0m (dł. x szer.) i więcej. Stopy fundamentowe wykonywane są z betonu, posiadającego w sobie właściwie zaprojektowane i wykonane zbrojenie. Więcej na temat wymagań związanych z wykorzystywanymi materiałami, sposobem wykonania i oczekiwaną trwałością w kolejnym rozdziale.
Fundamenty pod hale stalowe – wymagania techniczne
Stopa fundamentowa jest elementem żelbetowym a więc składającym się z betonu zbrojonego prętami stalowymi. Pręty zbrojeniowe wygina się w odpowiedni kształt tworząc siatki górnego i dolnego poziomu zbrojenia stopy fundamentowej pamiętając również o umiejscowieniu w stopie akcesoriów pozwalających na późniejsze mocowanie w niej słupa. Stopa fundamentowa, na której opiera się słup jest o tyle ciekawym elementem konstrukcyjnym, że z obliczeniowego punktu widzenia przypomina (i pracuje) analogicznie jak wycinek stropu żelbetowego opierającego się na słupie – z tą różnicą, że ustrój ten wywrócony jest do góry nogami.
Na tym jednak zasadniczo podobieństwa się kończą. Fundamenty są ustrojami zalegającymi w ziemi a więc poddanymi niekorzystnym działaniom związków zawartych w glebie oraz dużej wilgoci lub nawet napierającej wodzie gruntowej. Z uwagi na konieczność zapewnienia odpowiedniej trwałości żelbetowym fundamentom wymaga się od nich odpowiedniego stopnia wodoszczelności. Wodoszczelność ta zapewniona jest przez właściwą klasę betonu oraz specjalne dodatki poprawiające wodoszczelność (zmniejszające porowatość betonu) dodawane na etapie produkcji mieszanki betonowej. W celu zapewnienia odpowiedniej trwałości stali zbrojeniowej wymaga się dodatkowo odpowiednio dużego otulenia betonem prętów zbrojeniowych. Wartość otulenia betonem prętów zbrojeniowych w fundamencie (w uproszczeniu) wynosi co najmniej 50mm.
Koszt fundamentów pod halę stalową
Wiemy już czym są fundamenty pod hale stalowe oraz jakie stawiamy im wymagania. Warto mieć na uwadze, że koszt fundamentów pod hale stalową uzależniony jest silnie od warunków gruntowych. Warunki gruntowe nie tylko definiują czy możliwe jest wykonania posadowienia bezpośredniego bez dodatkowego wzmocnienia lub wymiany gruntu. Odpowiednio nośny grunt sprawi, że stopy fundamentowe będą mniejsze a tym samym tańsze w wykonaniu. Co więcej, warunki gruntowe, w których woda gruntowa znajduje się nisko, to znaczy nie będzie nachodziła w wykop sprawi, że Inwestor uniknie dodatkowych kosztów związanych z koniecznością tymczasowego odwadniania gruntu w obszarze prowadzonych prac fundamentowych. Ostatecznie na koszt fundamentów pod halę stalową wpływa również sama geometria hali stalowej. Zespół projektowy Commercecon doskonale wie, że odpowiednie dostosowanie rozstawu słupów, wysokości hali i innych stowarzyszonych składowych pozwoli nie tylko na zachowanie pożądanych przez Inwestora walorów funkcjonalno-użytkowych obiektu ale również na zoptymalizowanie kosztu wykonania konstrukcji nadziemnej a także podziemnej a więc tym samym redukcji kosztów fundamentów pod halę stalową.
Zapraszamy do zapoznania się z artykułem: Ile kosztuje budowa hali stalowej a ile murowanej?
