Fundament na glinie, co trzeba wiedzieć

W dzisiejszych czasach można budować praktycznie na każdym podłożu. Nie zawsze warunki gruntowo-wodne panujące na danym terenie pozwalają na wybór najprostszych fundamentów. Jeżeli chodzi o fundament na glinie, wiele zależy od jej stopnia plastyczności, czyli obecności wody w gruncie. Więcej na ten temat w poniższym tekście.

Czym jest glina i kiedy nadaje się pod budowę

Grunty budowlane można klasyfikować na wiele sposobów. Na potrzeby geotechniki został dokonany podział na grunty spoiste, do których należy glina, oraz grunty niespoiste np. piaski. Obie grupy gruntów charakteryzują się bardzo odmiennymi właściwościami mechanicznymi. Glina w przeciwieństwie do piasku posiada dużo więcej frakcji ilastej, co ma ogromny wpływ na oddziaływanie takiego gruntu z wodą.

Dlatego też jednym z podstawowych wskaźników charakteryzujących właściwości gliny jest jej konsystencja. Parametr ten służy do określenia ruchliwości cząsteczek w gruncie. Ruchliwość ta jest bezpośrednio związana z ilością wody. Cząsteczki gruntu na skutek obecności wody oddalają się od siebie, tym samym zmniejszając wzajemne przyciąganie jakie między nimi występuje.

To zjawisko ma bezpośredni wpływ na nośność podłoża gruntowego. Grunt gliniasty posiadający zwartą konsystencję, czyli stosunkowo niewiele wody, odkształca się dopiero przy dużym nacisku, co sprawia że stanowi dobre podłoże pod budowę. W przypadku konsystencji miękkoplastycznej i płynnej, kiedy zachowanie gruntu przypomina ciecz, wytrzymałość na ścinanie i odkształcanie takiego grunt jest niewielka.

Nośność podłoża gruntowego jest zdolnością gruntu do przyjmowania obciążeń zewnętrznych powodujących niewielkie odkształcenia. Duża plastyczność gliny wiąże się ze zwiększeniem jej ściśliwości oraz możliwością wypierania gruntu spod fundamentu budynku. Dlatego fundamenty powinny zostać zaprojektowane tak, aby obciążenia przenoszone na grunt nie spowodowały zbytniej deformacji podłoża.

Wysadzinowość gruntów spoistych

Kolejnym problemem związanym z gliną jest zjawisko wysadzinowości. Jeżeli chodzi o budynki, problem z wysadzinami objawia się najczęściej jako uszkodzenia spowodowane podnoszeniem fundamentów. Ma to miejsce wtedy kiedy fundamenty danego budynku nie znajdują się głębiej niż granica strefy przemarzanie gruntu.

Nie każdy grunt jest gruntem wysadzinowym w przypadku gliny, to im więcej posiada ona frakcji piaszczystej lub pylastej tym bardziej jest ona wysadzinowa. Wynika to z obecności odpowiedniej wielkości kanalików wewnątrz struktury gruntu.

A konkretnie chodzi o możliwość podciągania kapilarnego wody gruntowej. Jeżeli przestrzenie w gruncie będą zbyt małe lub zbyt duże zjawisko to nie wystąpi. Dlatego grunty sypkie takie jak piaski bądź żwir, uważa się za grunty niewysadzinowe.

Podczas trwania długotrwałych mrozów w trakcie zimy, woda w podłożu gruntowym zaczyna od góry stopniowo zamarzać. Głębokość do jakiej grunt zamarza określa się granicą strefy przemarzania gruntu. Zamarzanie wody zawartej w gruncie powoduje zwiększenie przestrzeni porowych, a tym samym zwiększenie objętości gruntu.

Nie jest to jednak główna przyczyna powstawania wysadzin mrozowych. Na skutek niskiej temperatury panującej w strefie przemarzania gruntu, woda kapilarna oraz błonkowata znajdująca się poniżej tej strefy jest podciągana do góry. Następnie, podciągnięta w ten sposób woda zamarza tworząc lub powiększając lodowe soczewki zawarte w strefie przemarzania.

Z tego względu, kolejnym warunkiem decydującym o możliwości powstania wysadzin w gruncie oprócz odpowiedniej wielkości kanalików, jest stosunkowo płytko występujące zwierciadło wody gruntowej. Polska jest podzielona na obszary, które wyznaczają granicę strefy przemarzania gruntu. Głębokość tych stref mieści się w przedziale 0,8 – 1,4 m pod powierzchnią terenu.

Jeżeli chcesz budować dom na glinie lub piaskach gliniastych to musisz się odpowiednio zabezpieczyć przed tego typu zjawiskiem.

Jak budować na gruntach wysadzinowych

Jeżeli chcemy wybudować dom na fundamentach tradycyjnych to należy pamiętać że zgodnie z powyższą mapą muszą się one znajdować poniżej granicy strefy przemarzania gruntu. Innymi słowy, mróz nie może wejść pod fundamenty budynku i spowodować zamarznięcia wody.

W przypadku płyty fundamentowej, która z reguły sięga max. do 0,5 m pod powierzchnię terenu, należy zadbać o odpowiednią izolację termiczną. Taka izolacja polega na utworzeniu tzw. opaski przeciwwysadzinowej, okalającej do okoła całą płytę. Tego typu rozwiązanie stanowi ochronę zapobiegającą zamarzaniu wody w gruncie pod samą płytą fundamentową.

Kolejnym sposobem, który ma zapobiec wysadzinom, są specjalne maty, które rozkłada się na podłożu pod fundamentem. Jeżeli warstwa gliny nie jest zbyt gruba, a ponadto charakteryzuje się słabymi parametrami, być może najlepszą decyzją będzie wybranie jej z wykopu i zastąpienie piaskiem.

Co decyduje o wyborze określonych fundamentów

Fundamenty mają za zadanie odpowiednio rozłożyć obciążenia od budynku, tak aby nie doszło do naruszenia nośności układu podłoże-fundament. Wybranie fundamentów wiąże się z dwoma aspektami, które trzeba wziąć pod uwagę. Po pierwsze ciężar całego budynku, a po drugie parametry wytrzymałościowe podłoża gruntowego.

Im budynek będzie cięższy tym mocniej będzie oddziaływał na grunt. Ciężar budynku zależy głównie od jego wymiarów, ilości kondygnacji oraz tego z jakich materiałów został zbudowany. Budynki parterowe posiadają najczęściej jedną kondygnację (parter), dlatego będą dużo lżejsze niż budynki piętrowe. Ma to wpływ na dobór szerokości ław fundamentowych lub grubości płyty fundamentowej.

Drugim czynnikiem decydującym o doborze odpowiednich fundamentów są warunki gruntowo-wodne panujące na danym obszarze. Aby było możliwe zaprojektowanie odpowiednich fundamentów pod daną konstrukcję budowlaną trzeba wiedzieć co znajduje się w podłożu gruntowym.

W tym celu zleca się wykonanie badań geotechnicznych, które pozwolą ustalić z jakimi gruntami mamy do czynienia i jakie mają parametry geotechniczne. Jeśli chodzi o glinę, to najważniejsze jest wykonanie badań w celu ustalenia jej stopnia plastyczności (I_L). Na temat plastyczności gruntów spoistych i jej wpływu na zachowanie gliny pisałem powyżej.

Fundament na glinie, który będzie najlepszy

Dobór odpowiednich fundamentów ma na celu rozłożenie obciążeń od budynku w taki sposób, aby podłoże gruntowe, było w stanie je przyjąć. Oczywiście zanim dobierze się odpowiedni rodzaj oraz parametry fundamentu, należy sprawdzić jakie grunty mamy w miejscu gdzie ma powstać projektowana inwestycja.

W tym celu wykonuje się podstawie badania geotechniczne, dzięki którym można zbadać geologię oraz właściwości fizyczne gruntu, pozwala to na ustalenie jego nośności. Jeżeli mamy do czynienia z glinami, które mają słabe parametry pod budowę, dobrym rozwiązaniem może okazać się płyta fundamentowa. Tego rodzaju fundament pozwala rozłożyć obciążenia od budynku praktycznie pod całą jego powierzchnią.

W przypadku fundamentów bezpośrednich w postaci ław fundamentowych, obciążenia od budynku znajdują się bezpośrednio pod ścianami nośnymi. Typowa ława ma ok. 60 cm szerokości, a co za tym idzie powierzchnia, na której rozkłada się ciężar budynku jest dużo mniejsza niż w przypadku płyty fundamentowej. Dlatego grunt musi mieć odpowiednio większą wytrzymałość oraz niską ściśliwość.

Problemem mogą być także różnice w wytrzymałości gruntu pod fundamentem. Jeżeli grunt pod jakąś częścią budynku będzie wykazywał dużo słabsze parametry, może to powodować nierównomierne osiadanie budynku. W rezultacie mogą zacząć pękać ściany na skutek wytworzenia się naprężeń wewnątrz konstrukcji budynku. Stanowi to przeważnie problem w przypadku ław fundamentowych.

Jeżeli chodzi o płytę fundamentową powinna być zdolna wytrzymać dodatkowe naprężenia spowodowane różnicami wytrzymałości gruntu. Dzięki temu nie powinno dojść do uszkodzenia budynku, w najgorszym przypadku cały budynek może się lekkiego przechylić.

Ostatnim rodzajem gruntu są pale żelbetowe, które stanowią fundament pośredni. Tego rodzaju fundamentowania używa się w sytuacji kiedy grunty nośne znajdują się na znacznej głębokości. Jeżeli glina znajdująca się na działce okaże się zbyt słaba, ponieważ nie została odpowiednio skonsolidowana i jej wytrzymałość jest stosunkowo niewielka, to może zaistnieć potrzeba aby użyć pali fundamentowych.