Různé typy základů ve stavebnictví

Základ je nejdůležitější součástí každé budovy. Spolehlivost celé budovy nebo konstrukce závisí na spolehlivosti nadace.

Aby dům spočíval na pevných základech a nepraskal ve švech a nepadal, je nutné nejprve důkladně přistoupit k výběr typu základu. Chcete-li to provést, musíte pochopit, jaké základy jsou a v jakých případech by měly být použity každý z nich.

Foto: charakteristické šikmé trhliny z nerovnoměrného sedání základů

Jak je tomu ve většině případů, každý typ nadace má své výhody i nevýhody. Aniž bychom se pouštěli do jemností, pokusíme se zjistit, který základ je pro vaše podmínky vhodnější.

[Základ je nosná stavební konstrukce, část budovy nebo konstrukce, která přebírá všechna zatížení z konstrukce, přerozděluje je a přenáší na půdní základ]

2. Typy půdních podkladů pro základy

nadace nadace – vrstvy zeminy, které leží pod základnou základu a vnímají z ní zatížení. Důvody mohou být přírodní и umělý.

přírodní základ – jedná se o půdy přirozeného složení, nepodléhající žádnému lidskému zásahu a vytvořené přirozeně.

umělá půda – to jsou vrstvy půdy, které se objevily v důsledku cílevědomého lidského jednání. Často se používají umělé základy – systematicky budované náspy, pískové a půdní polštáře, vrstvy zeminy zhutněné těžkými pěchy, uměle fixované zeminy.

Návrh umělých základů je nezbytný, pokud žádný typ základů v těchto specifických půdních podmínkách nemůže zajistit požadovanou pevnost, tuhost a stabilitu budovy/konstrukce, nebo to není ekonomicky únosné.

Pokud se například na staveništi vašeho domu nacházela malá oblast s rašelinovými nánosy o tloušťce asi 1 m a vy jste plánovali vybudovat mělký základ nebo podlahy na zemi, pak by bylo vhodné tuto vrstvu slabé půdy nahradit s pískem s hutněním vrstvy po vrstvě – to bude umělý základ. Toto řešení zabrání problémům s nadací v budoucnu a ušetří nějaké peníze.

3. Hlavní typy základů

Existují pouze 4 hlavní typy základů:

1. Sloupové (samostatné) základy – samostatné, nesouvisející podpěry pod stěnami nebo sloupy budovy, které mají relativně malou hloubku.

2. Pásové základy – souvislé liniové základy pro nosné stěny budovy.

3. Základ desky – pevná základová deska, obvykle z monolitického železobetonu, bezprostředně pod celou konstrukcí nebo pod úsekem konstrukce.

Hromada – ocelová, železobetonová (a někdy i dřevěná) tyč zapuštěná do země slabými vrstvami pro přenos zatížení na pevnější základové zeminy, umístěné obvykle v hloubce větší než 4 m.

4. Pilotové základy – páskové, sloupové nebo deskové základy podepřené na pilotách.

[V případě opření o piloty se nazývá konstrukce, která kombinuje několik pilot hromada mříž (sloupcové, lineární nebo deskové)]

4. Jaké jsou zeminy pod základem?

Nejdůležitější fází při návrhu nadace jsou inženýrské a geologické průzkumy. Je lepší provádět průzkumy ještě před zahájením projektování.

[Inženýrské a geologické průzkumy – soubor prací o studiu půd a podzemních vod na bázi budoucí stavby. Zahrnout alespoň vrtání průzkumných vrtů s odběrem vzorků zeminy a podzemní vody a jejich následné testování v půdní laboratoři]

Faktem je, že základ, jak je uvedeno výše, je nejdůležitější součástí jakékoli struktury a správný výběr parametrů základu přímo závisí na správnosti a úplnosti informací o půdách na její základně.

Příklad inženýrskogeologického řezu

Ani ti nejlepší konstruktéři základů nebudou schopni správně navrhnout konstrukci, pokud budou mít nesprávné nebo neúplné informace o zeminách na základně. Projekt bude záměrně chybný, nebo nadace bude nadměrně drahá a pracná.

[Nedostatek informací o půdách při navrhování základů lze pokrýt pouze velkými rezervami síly a v důsledku toho nadměrným vynaložením financí, ale to nezaručuje spolehlivost]

Pokud nevíte, jaké zeminy leží pod vaším budoucím základem, zkuste se poptat u sousedů, kteří na svých pozemcích již začali nebo dokonce dokončili stavbu. Pokud sousedi nemají informace o inženýrských a geologických průzkumech, pak doporučuji článek přečíst typ a vlastnosti půdy zjišťujeme sami bez laboratoře.

5. Sloupové (samostatné) základy – všechna pro a proti

Volně stojící sloupové základy se používají nejen v nízkopodlažní výstavbě, ale také při výstavbě průmyslových, obchodních, administrativních a bytových budov.

Hloubka položení takových základů je obvykle poměrně malá – od 0 do 3,0 metrů, rozměry v plánu se pohybují v širokých uličkách od 0,3×0,3 u dřevostaveb po 4,5×4,5 m u sloupů vícepodlažních budov. Samostatné sloupové základy jsou umístěny s určitým stupněm podél zdí nebo pod uzlovými body budovy (rohy, sloupy, křížení trámů apod.) a nejsou vzájemně propojeny ničím jiným než nadzemní částí budov nebo konstrukcí. .

[Když se řekne „pilířový základ“, nemyslí tím základ v podobě sloupu malého průřezu, ale základ, který má sloupovou část – pilíř a deskovou část – podešev.]

Příklad výkresu sloupového základu

Obecně platí, že v literatuře doby SSSR byl samostatný sloupový základ na přirozeném základu pro sloupy hlavním řešením pro rámové budovy z hlediska technických a ekonomických ukazatelů (nejlevnější možnost). To znamená, že jeho použití bylo zvažováno před všemi ostatními možnostmi.

Kdy by měly být použity sloupové samostatné základy?

1. za prvé, když se navrhuje / staví rámová budova, to znamená, že zatížení na základnu je přenášeno bodově, z každého sloupu rámu samostatně.
2. když nedaleko od povrchu (v hloubce 1,5-3 m) jsou dostatečně pevné zeminy, které dokážou přenést vypočtené zatížení z budovy při relativně malé velikosti základny základu (v mé praxi největší podešev stupňovitý základ měl velikost 4,5×4,5 m, ale to není limit);
3. V nízkopodlažních stavbách pro nekritické dřevostavby (koupelny, stodoly) se suchými pevnými půdami se jako nejjednodušší a nejlevnější možnost používají mělké nebo povrchové sloupové základy.

Existují případy, kdy jsou sloupové základy jediným racionálním řešením i při výstavbě velkého zařízení. K této situaci zpravidla dochází, když se vlastnosti půd zhoršují s rostoucí hloubkou jejich výskytu.

Například při vývoji projektu dvoupatrového obchodního centra se ukázalo, že na jeho základně v horní části geologického úseku byly poměrně silné půdy a spodní vrstvy byly tím slabší, čím hlouběji ležely do hloubky 10 -12 m. Použití pilot v takových podmínkách pouze zhoršuje situaci a pásové a deskové základy nejsou rentabilní kvůli velkému kroku sloupů (9×9 m).

Výhody základ sloupu:

• Nejnižší náklady ze všech typů;
• Snadná konstrukce.

Omezení:

• Vyžadují dodatečné konstrukce pro podepření stěn budovy (monolitický suterén, základové nosníky) a pro budovy se suterény je vyžadována samostatná montáž suterénních stěn;
• Základy nejsou vzájemně propojeny a v důsledku toho nedochází k přerozdělování zatížení. Aby se zabránilo nerovnoměrnému sedání, musí mít základy přesně zvolené rozměry podešve v závislosti na aktuálním zatížení na nich – pokud jsou zatížení různá, pak jsou rozměry základů odlišné;
• Použitelné pouze na relativně pevných a homogenních půdách.

V nízkopodlažní výstavbě lze sloupové základy doporučit pouze pro dřevěné letní chaty, nebo pokud je základem opravdu pevná zemina (štěrk, středně hrubý nebo hrubý písek, skála).

U domů z tvrdých kamenných materiálů (cihla, pórobeton) nejsou takové základy vhodné z důvodu vysokého rizika nerovnoměrného sedání, což je u těžkých křehkých zdí nepřijatelné.

Použití sloupových základů navíc vyžaduje vytvoření jakéhosi pevného stavebního soklu (základové trámy, spodní dřevěné obložení atd.), na kterém budou spočívat stěny budovy, a pokud je budova podsklepená, je nutné samostatně postavit stěny suterénu.

6. Pásové základy – kdy jsou potřeba?

Stuha pásu se provádí ve formě souvislého obrysu (pásky) uzavřeného půdorysně pod všemi vnějšími a vnitřními nosnými stěnami objektu. A pokud existují nosné stěny, pak budova není rám. Někdy se pásový základ používá také pro rámové budovy, ale zpravidla s malým roztečím sloupů – až 6×6 m a relativně slabými půdami.

Pásky mohou být mělké:

Mělký pásový základ

Zakopaný pásový základ

Pásový základ se obecně skládá ze stěnových a deskových (podrážkových) částí. Stěny a podešev pásového základu mohou být prefabrikované – z bloků FBS, nebo monolitické – ze železobetonu, lité na místě.

[Pro prefabrikovaný pásový základ vyrobený z FBS bloků a jiných kusových materiálů je velmi žádoucí vyrobit pevné vyztužené monolitické pásy podél horní části bloků a monolitický pás na základně stěn bloku. Pak bude takový základ mnohem lépe odolávat nerovnoměrným deformacím a přerozdělit zatížení na základ]

Výhody pásový základ před základem sloupu:

• Velká celková plocha podrážky. To umožňuje přenést rozložené zatížení na slabší půdní podklady;
• Nerovnoměrná zatížení ze stavby jsou přerozdělena díky vysoké tuhosti a pevnosti základové konstrukce. Tím se sníží průměrné sedání základu a nerovnoměrné deformace;
• Okamžitě se vytvoří suterénní stěny a podpěry pro protiproudové stěny.

Omezení:

• Vyšší náklady a pracnost než u sloupcové verze;
• Při nerovnoměrném zatížení v páskách vznikají velké síly, pro jejichž vnímání je zapotřebí vážné vyztužení;
• Není možné přenášet velká bodová zatížení na základnu, protože šířka podešve pásky je omezena.

Pokud jste ušetřili na výztuži a monolitickém pásu a pásový základ nevydržel zatížení, objevily se v něm trhliny, pak se v podstatě změní na sloupový základ – jednotlivé fragmenty pracují nezávisle na sobě, nedochází k přerozdělování úsilí mezi fragmenty, přibývají nerovnoměrné deformace.

Obecně platí, že pro nízkopodlažní výstavbu je to nejoptimálnější možnost, pokud jsou půdy v blízkosti povrchu dostatečně pevné (v hloubce 1,5-3 m).

7. Deskové základy – rozsah, výhody, nevýhody

Deskové základy použit ve speciální studii proveditelnosti. Rozkládají zatížení z nadzemní části budovy na velmi velkou plochu, ale zároveň vznikají obrovská napětí v samotné desce. Aby bylo možné absorbovat tato zatížení bez destrukce a nadměrné deformace, je nutné vyrobit velmi výkonnou desku se spolehlivou výztuží (tloušťka desky vícepodlažních budov dosahuje 1,5 m nebo více). A vůbec, pokrýt celou plochu pod budovou deskou o tloušťce 0,5 m je velmi nákladné.

Výhody základ desky:

• Použitelné na slabé podklady, nejspolehlivější možnost na přírodním podkladu se správným designem;
• Snižuje srážky a nerovnoměrnou deformaci podkladu i u slabých půd;
• U budov podsklepených slouží ihned jako nosná podlahová deska.

Omezení:

• Velmi velké síly vznikají v konstrukci zejména z bodového zatížení, jehož vnímání vyžaduje vysoké náklady na beton a výztuž;
• Ještě více vysoká cena a pracnost;

Deskový základ se používá, když jsou na základně konstrukce slabé půdy (plocha podrážky sloupových a pásových základů nestačí) a použití pilot nedává očekávané zvýšení únosnosti.

Deskový základ v nízkopodlažní stavbě se používá pro malé velikosti domů a jednoduchý tvar budovy. Hlavními výhodami této základny jsou snadná konstrukce, možnost použití v obtížných půdních podmínkách: zvedající se, slabé a sesedající půdy, stejně jako vysoká spolehlivost v malých hloubkách. Takové základy jsou však poměrně drahé kvůli velké spotřebě betonu a kovu na vyztužení.

8. Pilotové základy – kdy se bez nich obejdete?

Pilotové základy se vyrábějí ve tvaru:

• samostatné sloupové pilotové mříže pod sloupy rámu;
• liniové rošty včetně průběžných uzavřených pásových základů na pilotovém základu;
• deskové rošty – monolitické (výjimečně prefabrikované) základové desky podepřené na pilotách;
• někdy se pod sloupy používají jednotlivé piloty.

Zátěž z roštu se přenáší na hromady a ty je zase svými bočními plochami a spodními konci (čepele, pokud jsou hromady šroubové) přenášejí na půdní základ. Obvykle spodní konec piloty nese hlavní zatížení a boční plochy přenášejí menší část síly.

Hromady podle typu ponoření se používají hlavně: řízení, znuděný и šroub. Nebudeme se podrobně zabývat typy pilot, na toto téma viz příslušné články. Podle materiálu piloty jsou železobetonové, ocelové, někdy dřevěné.

Výhody pilotový základ:

• Umožňuje procházet slabými půdami a přenášet zatížení do pohřbených hustých geologických vrstev;
• Umožňuje vnímat nejen tlakové zatížení, ale také tažné a horizontální síly, dobře odolává mrazu;
• Při správném návrhu velmi vysoká spolehlivost nadace.

Omezení:

• Nejvyšší náročnost na náklady a práci;
• Potřeba postavit hromadu mřížky;
• Potřeba speciálního zařízení na pilotování nebo vrtání studní;
• Ocelové piloty jsou náchylné ke korozi v agresivních půdních podmínkách a antikorozní povlaky jsou často poškozeny při zarážení pilot.

[Na rozdíl od všeobecného přesvědčení piloty neposkytují žádnou záruku proti sedání a deformaci základů a v některých půdních podmínkách nemusí být vůbec použitelné (například s tekutými hlínami a jíly pod spodními konci pilot)]

Obecně se piloty používají, když je nutné přenést zatížení do zasypaných hustých zemin, které obcházejí horní slabé vrstvy, nebo když se při srovnání možností ukáže, že přírodní základy jsou dražší než základy piloty.

Výjimkou jsou pilotové základy ze šroubových pilot pro dřevěné nízkopodlažní domy a stavby – vyrábí se bez roštu, pod ostění. Mají relativně nízkou cenu a vysokou spolehlivost, takže mohou být výnosnější než jiné možnosti a doporučují se pro použití za určitých půdních podmínek.

Hromady ocelových trubek vyplněných betonem v kombinaci s železobetonovým roštem

Minimální hloubka ponoření piloty používané ve stavebnictví je obvykle 4,0 m. Pokud je hloubka menší, získá se ve skutečnosti sloupovitý základ, ponořený do země bez kopání základové jámy.

9. Závěr

Výběr typu základu je složitý úkol, který vyžaduje zohlednění mnoha faktorů a přesné informace o základových půdách.

Stručný popis základů v tomto článku vám může pomoci s výběrem a pokud ano, měli byste přistoupit k hlubšímu studiu zvoleného typu základů.