Fundamenty budynku – znaczenie, rodzaje i sposób wykonania

Postanowienie o budowie domu jednorodzinnego, czy też każdego innego wolnostojącego budynku, uruchamia skomplikowany proces decyzyjny, a jedną z pierwszych, ale jednocześnie najważniejszych decyzji jest wybór właściwego fundamentu. O ile zakup działki, jej przygotowanie pod budowę czy kupno materiałów nie powinno nastręczać zbyt wielu problemów, to jednak rodzaj i sposób wykonania tej solidnej podstawy domu, musi być niezwykle starannie przemyślany. Po ukończeniu wszystkich prac nie można już wprowadzić żadnych zmian w jego konstrukcji, a popełnione błędy mszczą się bardzo szybko. Źle wykonane fundamenty zagrażają pozostałej części budynku, doprowadzając niekiedy nie tylko do uszkodzenia ścian lub stropów, ale nawet do ich zawalenia, co zagraża zdrowiu oraz życiu domowników.

Fundamenty budynku – dlaczego są takie ważne

Wszystko musi opierać się na jakichś podstawach, nasze życie, praca i zasada ta dotyczy również domu, w którym będziemy chcieli zamieszkać z naszymi bliskimi. Słowo dom powinno więc być synonimem bezpieczeństwa, spokoju, a jednym z elementów to gwarantujących są właśnie solidne fundamenty, na których postawimy nasze lokum. Ich prawidłowego wykonania naprawdę nie da się zlekceważyć, od tego przecież bezpośrednio zależy stabilność całej konstrukcji budynku. Należy także starannie dobierać materiały, zwłaszcza najwyższej jakości mieszanki betonowe, znane też z innych zastosowań np. z produkcji pojemnych i chętnie używanych szamb betonowych. Mimo że fundamenty na zewnątrz są niewidoczne, mają do spełnienia szereg niezwykle istotnych funkcji, spośród których najważniejsze to:

• nadanie odpowiedniej stabilności całej konstrukcji budynku, zabezpieczające ją przed wspomnianym pękaniem ścian czy stropów;
• zapobieganie jego osiadaniu w gruncie;
• zabezpieczenie ścian i innych elementów domu przed wilgocią oraz równie groźnymi czynnikami biologicznymi, grzybami lub pleśnią;
• niedopuszczanie zimna do wnętrza budynku.

Fundamenty budynku – czynniki warunkujące ich wybór

Wiemy już, jak ważne są fundamenty, ale nadal nie wiemy, jakimi kryteriami kierować się przy ich wyborze. Istnieje wiele równie istotnych czynników, które będziemy musieli uwzględnić i to już na etapie projektowania samego budynku. Jego lokalizacja i tzw. usadowienie powinny być przede wszystkim w pełni dostosowane do warunków gruntowych oraz wodnych panujących na danym terenie. Większość projektów budynków jest niestety dostosowana wyłącznie do dobrych warunków, a każda inna sytuacja wymaga od właściciela lub inwestora przeprowadzenia specjalistycznej ekspertyzy geotechnicznej. Jest ona wręcz niezbędna w przypadku gruntów o obniżonej nośności, a zlekceważenie tego może mieć poważne konsekwencje, dlatego, zanim rozpoczniemy budowę, musimy uwzględnić między innymi:

• poziom wód gruntowych na naszej działce, szczególnie istotny, gdy chcemy zbudować dom podpiwniczony. Zbyt wysoki poziom wód powoduje duże utrudnienia w budowie fundamentów, wymagających staranniejszej i jednocześnie droższej izolacji. Wilgotna gleba automatycznie oznacza też mniejszą nośność, co może z kolei powodować ograniczenia co do ilości kondygnacji przyszłego budynku;
• rodzaj samego gruntu, istnieją przecież różne gleby, piaszczyste, gliniaste, organiczne czy mieszane, czyli miękko-piaszczyste, zdecydowanie najgorsze z punktu widzenia budownictwa. Stawianie na nich domu wiąże się z wysokim ryzykiem jego nadmiernego osiadania, zagrażającego wytrzymałości całej konstrukcji;
• głębokość przemarzania gruntu, czyli poziom, na którym cząsteczki wody zamieniają się w lód pod wpływem niskich temperatur, zwiększając swoją objętość, co może powodować nawet rozsadzanie i w rezultacie szybkie zniszczenie fundamentów, praktycznie w jedną zimę;
• sposób spływania wód po intensywnych opadach atmosferycznych, szczególnie nasilony na terenach o dużym nachyleniu. Wody opadowe spływające po skarpie często wręcz uniemożliwiają postawienie w tym miejscu budynku, powodując też niebezpieczne osuwanie się ziemi;
• istniejące w ziemi instalacje, przede wszystkim wodno – kanalizacyjna, umiejscowienie fundamentu nie może powodować ich uszkodzenia, a poszczególne jego elementy trzeba umieszczać w odległości co najmniej 50 cm od rur czy innych przewodów.

Oczywiście nie zawsze są potrzebne tego typu badania, jednakże warto wcześniej sprawdzić, czy nie uwzględniają ich istniejące plany zagospodarowania przestrzennego dla danego rejonu, których zlekceważenie może uniemożliwić uzyskanie stosownego zezwolenia na budowę. Wyniki takiej ekspertyzy otrzymujemy w postaci dokumentacji geotechnicznej, łącznie z dokładnymi zalecaniami, w jaki sposób wykonać fundamenty.

Fundamenty budynku — najczęściej spotykane rodzaje

Istnieje wiele typów fundamentów, które możemy zastosować, budując nasz dom, których wybór zależy od przedstawionych powyżej czynników. Dobieramy je również w zależności od rodzaju samego budynku, inne będą do niewielkiego domku jednorodzinnego, a zupełnie inne do budynku wielorodzinnego lub użyteczności publicznej. Jednak największą popularnością od dziesięcioleci cieszy się kilka z nich, oczywiście jak każde rozwiązanie mające swoje wady i zalety. Zazwyczaj możemy zetknąć się z czterema, a powszechne zastosowanie w budownictwie mieszkaniowym, w tym i jednorodzinnym, mają pierwsze dwa.

1. Ławy fundamentowe

Jest to najczęściej wybierany rodzaj fundamentów, o uniwersalnym zastosowaniu, jednocześnie stosunkowo łatwy do wykonania, spotykany przede wszystkim w przypadku domów jednorodzinnych. Nadaje się doskonale do budynków niepodpiwniczonych i tych z piwnicami, charakteryzując się dużą wytrzymałością, zapewniającą długoletnią bezproblemową eksploatację. Jest to jednocześnie rozwiązanie ekonomiczne, niedrenujące zbytnio kieszeni i łatwe do wykonania, niewymagające żadnych skomplikowanych prac budowlanych i zatrudnienia odpowiednich, ale kosztownych fachowców. Dlatego jest często wybierane przez osoby budujące dom we własnym zakresie i samodzielnie wykonujące większość związanych z tym prac. Ławy fundamentowe robi się z betonu klasy C12 lub C15, gwarantującego wytrzymałość na większość uszkodzeń, wykorzystując dwie najpopularniejsze techniki, bezpośrednio na gruncie albo w deskowaniu.

W pierwszym przypadku przygotowaną mieszankę betonową wylewa się do sporządzonego wcześniej wykopu, mającego wymiary zgodne ze sporządzonym projektem fundamentów. Oczywiście ściany oraz dno muszą zostać odizolowane od gruntu grubą warstwą folii hydroizolacyjnej, mocowanej na zakładkę specjalną odporną na wilgoć taśmą klejącą, zapobiegającej niekontrolowanemu przeciekaniu betonu do gleby. Aby wzmocnić całą konstrukcję, można w niej umieścić dodatkowe zbrojenie, równomiernie rozmieszczone stalowe pręty o średnicy 12 mm, chroniące przed deformacjami, a kiedy podłoże jest mało stabilne, to ławę fundamentową podpiera z kolei gruba żelbetowa płyta zapobiegająca przesuwaniu.

Ławę w deskowaniu, jak jej sama nazwa wskazuje, wykonuje się, wylewając mieszankę w ułożonym w wykopie szalunku zrobionym z ciasno dopasowanych do siebie desek. Aby prawidłowo ustawić szalunek, wykop musi być o 10 -15 cm większy niż przewidziana szerokość ławy, a na dno wylewa się cienką warstwę rzadszego betonu o grubości około 10 cm. Dopiero po jego zastygnięciu montujemy deski i wlewamy właściwą mieszankę, pamiętając, aby szalunek dokładnie zmoczyć wodą, a w przypadku gotowych szalunków systemowych posmarować je specjalnym preparatem adhezyjnym, co umożliwia późniejsze usunięcie desek bez ryzyka uszkodzenia betonu. Oczywiście całą ławę również można wzmocnić zbrojeniem, ponownie w postaci przestrzennej konstrukcji ze stalowych prętów. W obu przypadkach mieszankę betonową wlewa się aż do całkowitego wypełnienia wykopu, zagęszcza przy pomocy wibratora i należy ją też odpowietrzyć, mieszając tak, aby usunąć wszystkie pęcherzyki powietrza, uważając, by nie uszkodzić przy tym zbrojenia oraz szalunku.

2. Płyta fundamentowa

To kolejne rozwiązanie, jakie warto rozważyć, zwłaszcza kiedy dom ma być postawiony na działce o wysokim poziomie wód gruntowych, pozwalające lepiej odizolować budynek od destrukcyjnego wpływu wilgoci. Płyta fundamentowa sprawdzi się również przy budowie na gruntach nasypowych o słabej nośności, czy na terenach, gdzie występują szkody górnicze, nie można jej jednak zastosować na gruntach organicznych np. torfach. Zresztą w takich miejscach odradza się stawianie jakichkolwiek budynków, ryzykowne jest także wykonanie takiego fundamentu w rejonach podgórskich lub górskich, gdzie spotykamy bardzo duże nachylenie terenu.

Technologia ta wywodzi się z budownictwa mieszkaniowego lat osiemdziesiątych, kiedy zauważono, że najrównomierniej przenosi obciążenia, charakteryzując się jednocześnie wyjątkowo dużą nośnością. Z racji większej powierzchni niż tradycyjna ława fundamentowa, lepiej zabezpiecza przed możliwością uszkodzenia konstrukcji budynku, zagrażającymi strukturze odkształceniami. Płyta fundamentowa zachęca do stosowania także wieloma innymi zaletami, z których warte rozważenia to:

• dokładne odizolowanie elementów konstrukcyjnych budynku od wilgotnego podłoża;
• fakt, że płyta fundamentowa stanowi jednocześnie podłogę najniższego poziomu domu, czyli jego piwnicy;
• większa odporność fundamentu na osiadanie niż w przypadku zastosowania ławy;
• krótki czas wykonania, nieprzekraczający zazwyczaj tygodnia, w przeciwieństwie do nawet miesiąca w przypadku bardziej tradycyjnych rozwiązań.

Niestety płyty fundamentowe mają też pewne wady, przede wszystkim konieczność zastosowania lepszej jakości, a więc i droższych mieszanek betonowych oraz zatrudnienie odpowiednio wykwalifikowanych specjalistów, profesjonalnej ekipy wykonawców. Na płycie można stawiać praktycznie wszystkie rodzaje ścian, nie tylko w technologii murowanej, lecz i drewnianej, chętnie używa się jej także przy budowie energooszczędnych domów ekologicznych. Pozwala ona na znaczne zminimalizowanie strat ciepła w okresie jesienno-zimowym i co za tym idzie, zmniejszenie rachunków za ogrzewanie.

3. Studnie fundamentowe

Jest to kolejny typ fundamentów zalecany przez specjalistów w przypadku stawiania domu na niestabilnym gruncie, w którym warstwa nośna znajduje się co najmniej 2 -3 m poniżej tzw. poziomu zerowego. Studnie fundamentowe mają budowę zbliżoną do zwykłych studni, z których czerpiemy wodę, kształt cylindrycznej rury o dużej średnicy. Ich grube ściany, którymi mogą być np. betonowe kręgi, są wzmacniane stalowym zbrojeniem, umieszcza się je w ziemi podobnie jak przy kopaniu studni, podkopując krąg do obniżenia poniżej dna wykopu i na nim umieszcza kolejny, aż osiągniemy określoną w projekcie głębokość. Wnętrze powstałej w ten sposób studni zalewamy mieszanką betonową i dopiero na takiej solidnej podstawie montuje się belki stanowiące podwalinę pod właściwy fundament, na którym będą postawione ściany budynku.

4. Fundamenty na palach

Ostatnim, spotykanym jeszcze czasami rodzajem fundamentu, jest konstrukcja oparta na palach, używana wszędzie tam, gdzie ze względu na głębokość gruntu nośnego, zastosowanie innej technologii jest po prostu nieopłacalne. Jest to odmiana tzw. fundamentów głębokich, złożona z szeregu pali o średnicy co najmniej 30 cm, rozmieszczonych w odległości 50 – 80 cm od siebie, o długości dobranej tak, aby sięgały aż do warstwy nośnej. Właśnie te pale mają za zadanie równomiernie rozkładać ciężar budynku na gruncie, zapobiegając w ten sposób jego osiadaniu. Pale, nazywane ze względu na swoją średnicę mikropalami, można wykonać samodzielnie, przygotowując otwory i zalewając je betonem, jednak lepszym rozwiązaniem jest użycie gotowych prefabrykowanych elementów żelbetowych, które można dostać w większości marketów budowlanych. W użyciu są także pale wykonane z metalu, odpornej na korozję stali, także wbijane w ziemię, na których następnie montuje się zbrojenie i całość zalewa mieszanką betonową. Ten typ fundamentów jest jednak rzadko stosowany, na co wpływ ma duży stopień skomplikowania prac oraz wysokie koszty wykonania.

Fundamenty budynku – o czym pamiętać przy ich budowie

Niezależnie na jaką technologię wykonania fundamentów się zdecydujemy, musimy zawsze pamiętać o zachowaniu właściwej kolejności przeprowadzenia prac. Obejmuje ona wszystkie etapy, począwszy od sporządzenia projektu, poprzez przygotowanie wykopu, aż po odpowiednią pielęgnację betonu do momentu jego całkowitego wyschnięcia. Niestety jest on materiałem, który mimo swojej późniejszej odporności na uszkodzenia, zwłaszcza te mechaniczne, przed pełną krystalizacją wykazuje sporą wrażliwość i wymaga specjalnych warunków, umożliwiających mu osiągnięcie pełni parametrów swojej pracy. Kiedy schnie w niewłaściwych warunkach, może dochodzić do jego pękania i kruszenia się, co w przypadku fundamentów stanowi poważne zagrożenie dla wspomnianej stabilności budynku. Beton kurczy się, powstają w nim rysy, poszczególne elementy nie trzymają określonych wymiarów i przy takich zaniedbaniach całą pracę musimy zaczynać najczęściej od nowa. Dlatego betonowy fundament wymaga ciągłego nawilżania przez pierwsze 24 godziny, średnio co 3 – 4 godziny w ciągu dnia i jeszcze co najmniej 1 raz w nocy, co zabezpiecza go właśnie przed nadmiernym i przyspieszonym kurczeniem.

Każdy fundament jest również narażony na ciągły wpływ niekorzystnych czynników płynących bezpośrednio z gruntu, w którym został osadzony, a są to przede wszystkim niskie temperatury, nieuniknione w naszej strefie klimatycznej i związaną z nimi wilgoć. Sposób zabezpieczenia przed tym zależy od rodzaju fundamentu i tak odpowiednio:

• w przypadku ławy fundamentowej wykonujemy hydrolizę poziomą, chroniącą górne części przed osadzaniem się wilgoci kapilarnej, w postaci pokrycia w tym miejscu ławy specjalną emulsją gruntującą;
• płyta fundamentowa wymaga z kolei dokładnej izolacji w miejscach, gdzie będzie stawiana na niej ściana, robionej zazwyczaj z użyciem folii hydroizolacyjnej, emulsji albo najpopularniejszej papy termozgrzewalnej.

Po wyschnięciu betonu i starannym wykonaniu stosownej izolacji wykop należy niezwłocznie zasypać, wykorzystując do tego przesianą ziemię, bez żadnych zanieczyszczeń mogących w przyszłości powodować korozję materiału. Pamiętajmy także, że do murowania ścian fundamentowych powinniśmy przystąpić po osiągnięciu pełnej nośności przez poszczególne betonowe elementy. Lepiej poczekać, aż beton całkowicie stwardnieje i dopiero wtedy nasz nowy, wymarzony dom będzie rósł w oczach każdego dnia.