Typer af bygningsfundamenter & Hvordan de fordeler belastninger
Når den gennemsnitlige person tænker på et fundament, kommer kældervæggene i deres hjem sandsynligvis til at tænke på. Eller de tænker på den person, der ringer til dem hvert år på samme tidspunkt for at bede om en donation… En kældervæg, eller fundamentvæg, er den del af en konstruktion, der modstår belastning fra laterale jordtryk forårsaget af jord, der er bygget op mod den, men den overfører også bygningernes belastning fra konstruktionen ovenover ned til jorden under den. Der findes to kategorier af fundamenter, der anvendes til at overføre bygningsbelastninger til jorden, nemlig overfladiske og dybe fundamenter. Jordtypen og dens forhold hjælper bygningsingeniører med at afgøre, hvilken type fundament der er bedst egnet til en bestemt konstruktion.
Overfladiske fundamenter findes ofte under let belastede konstruktioner som f.eks. et hus eller et skur og findes tæt på jordoverfladen. Et eksempel på et overfladisk fundament er et betonfundament. Betonfundamenter er placeret under fundamentsvægge og indvendige søjler og bruges til at sprede belastningen fra strukturen ovenover over et tilstrækkeligt stort område, der begrænser bevægelser i undergrunden nedenunder. Størrelsen af det nødvendige fundament afhænger af den jordtype, der er nedenunder. Hvis et fundament er placeret på ler, skal det være meget større, end hvis det er placeret på grundfjeld, da grundfjeld har en meget større bæreevne.
Overfladiske fundamenter er modtagelige for bevægelse afhængigt af de omgivende forhold og den jordtype, de hviler på. I Winnipeg, hvor jeg bor, er de fleste husfundamenter f.eks. bygget på ler, som svulmer op, når det absorberer fugt. Denne hævelse af jorden får den til at hæve sig, hvilket kan løfte fundamentet og forårsage differentielle sætninger i huset. Hvis forskellen er minimal, er det normalt ikke et strukturelt problem, men snarere et æstetisk problem. Nogle gange kan bevægelserne være så alvorlige, at fundamentsystemets strukturelle integritet er kompromitteret, og det er nødvendigt at reparere eller udskifte det. Se dette indlæg for nogle andre årsager til overfladiske fundamenters bevægelser og svigt.
Raftplader og slab-on-grade er to andre typer af overfladiske fundamenter, der anvendes i byggeriet og kan være meget mere økonomiske end dybe fundamenter, hvis belastningerne ikke er for store, og hvis strukturen kan tåle differentielle bevægelser. Der er risici forbundet med plateauer, da der er mulighed for, at jorden under jorden kan krympe og svulme op, hvilket vil medføre bevægelser i pladen. Hvis ejeren er tryg ved bevægelser i pladen, er denne type gulvplade den mest økonomiske løsning. Hvis de overflader og det udstyr, der skal placeres på pladen, ikke kan tåle bevægelser, anbefales det ofte at anvende en strukturel gulvplade. En strukturel gulvplade har et hulrum nedenunder, så jordbundens hævelse og krympning under pladen påvirker ikke pladen. Når jordbundsforholdene ikke er ideelle til at rumme overfladiske fundamenter, skal dybe fundamenter overvejes.
Dybe fundamenter findes ofte under større bygninger, hvor vægten af konstruktionen er meget høj, og hvor der ikke ønskes bevægelse af konstruktionen. Disse fundamenter overfører belastningen til jorden et godt stykke under jordoverfladen. Den mest almindelige type dybe fundamenter er pæle. Pæle er lange og slanke og overfører en bygnings belastning gennem friktion mellem pælens side og den omgivende jord og gennem oplagring mellem bunden af pælen og jordlagene nedenunder. Pæle kan være fremstillet af stål, træ eller beton. Stålpæle er ofte varmvalsede I-formede profiler eller spiralformede skruepæle. Træpæle er ofte store træprofiler, der er trykimprægneret, og som anvendes til midlertidige eller permanente konstruktioner. Betonpæle er enten solide sekskantede eller cirkelformede forstærkede med stålarmering.
Nogle mennesker tror måske, at dybden af fundamentet korrelerer med størrelsen af den belastning, der overføres til jorden, men det er normalt ikke tilfældet. Hvis belastningerne er meget store, installeres dybe fundamenter ned under jordoverfladen, indtil man støder på et stærkt/tæt jordlag, f.eks. grundfjeld eller glacial till. Disse har begge en meget høj bæreevne, som jordtyper som ler og grus ikke kan give. Pæle, der strækker sig ned til stærke/tætte jordlag, kaldes endebærende pæle. Placeringen af disse jordlag kan variere en hel del. På en stor byggeplads er det muligt, at en pæl kan støde på grundfjeld 50 fod under terræn i den ene ende af byggepladsen, mens en pæl i den anden ende af byggepladsen kan støde på grundfjeld så dybt som 100 fod under terræn!
Når en pæl bruges til at overføre belastninger til den omgivende jord ved friktion, kaldes de for friktionspæle. En længere pællængde betyder en større evne til at overføre belastninger til den omgivende jordbund. Friktionspæle anvendes, når der er lettere belastninger, der skal overføres til jorden, og hvor det ikke er økonomisk eller praktisk muligt at forlænge pælen helt ned til et tæt jordlag. I dag anvendes betonfriktionspæle ofte til fundamentet i nye huse, da de er langt mere stabile end fundamenter.
Fundamenter er en af de vigtigste komponenter i en bygnings struktur. Det er uheldigt, at den jordbund, som bygningsbelastningerne overføres til, kan være så varierende fra det ene sted til det andet. For at reducere risikoen i forbindelse med fundamenter anbefales det altid at få en geotekniker til at udføre en jordbundsundersøgelse. De vil være i stand til at give en god anbefaling af, hvilke fundamenter der skal anvendes på grundlag af den jordtype, der er fundet. For de fleste nye bygninger vil du, afhængigt af din jurisdiktion, ikke kunne få en byggetilladelse uden en geoteknisk rapport eller en anbefaling baseret på ingeniørers erfaring.
Håber dette giver dig noget grundlæggende viden om de fundamenter, der anvendes til at understøtte de bygninger, som du bor i og ser i din hverdag. Hvis du vil lære mere om fundamenter og andre ting, der er relateret til byggeteknik, er du velkommen til at tilmelde dig vores kursus om grundlæggende byggetekniske forhold! Har du spørgsmål om fundamenter? Du er velkommen til at efterlade en kommentar nedenfor.
Hvis du vil have mere information om byggetekniske grundbegreber, er du velkommen til at hente vores ultimative guide her!