Typer av byggnadsfundament & Hur de fördelar lasten
När en vanlig person tänker på ett fundament kommer han eller hon troligen att tänka på källarväggarna i sitt hem. Eller så tänker de på den där personen som ringer dem varje år vid samma tidpunkt för att be om en donation… En källarvägg, eller grundmur, är den del av en konstruktion som står emot belastning från laterala jordtryck som orsakas av jord som byggs upp mot den, men den överför också byggnadernas belastning från konstruktionen ovanför ner till jorden nedanför. Det finns två kategorier av fundament som används för att överföra byggnadslaster till marken, grunda och djupa fundament. Jordarten och dess förutsättningar hjälper byggnadsingenjörer att avgöra vilken typ av fundament som är bäst lämpad för en viss konstruktion.
Djupa fundament finns ofta under lätt belastade konstruktioner, t.ex. ett hus eller ett skjul, och de finns nära jordytan. Ett exempel på en ytlig grund är en betongfot. Betongfundament ligger under grundmurar och invändiga pelare och används för att sprida lasten från strukturen ovanför över ett tillräckligt stort område som begränsar rörelsen i underlaget nedanför. Storleken på det fundament som krävs beror på vilken typ av jord som finns nedanför. Om en grundläggning placeras på lera måste den vara mycket större än om den placeras på berggrund, eftersom berggrunden har en mycket större bärförmåga.
Objektiva grundläggningar är känsliga för rörelser beroende på de omgivande förhållandena och den typ av jord som de vilar på. I Winnipeg, där jag bor, är till exempel de flesta husgrunderna byggda på lera som sväller när den absorberar fukt. Svullnaden får jorden att svänga, vilket kan lyfta fundamentet och orsaka differentiell sättning i huset. Om skillnaden i sättning är minimal är det vanligtvis inte ett strukturellt problem utan mer ett estetiskt problem. Ibland kan rörelsen vara så allvarlig att fundamentsystemets strukturella integritet äventyras och reparationer eller utbyte krävs. Kolla in det här inlägget för några andra orsaker till grunda fundamentsrörelser och misslyckanden.
Raftplattor och slab-on-grade är två andra typer av grunda fundament som används i byggandet och kan vara mycket mer ekonomiska än djupa fundament om lasterna inte är för stora och strukturen kan tolerera differentialrörelser. Det finns risker förknippade med plattor på markytor eftersom det finns en risk för att marken nedanför krymper och sväller, vilket skulle orsaka rörelser i plattan. Om ägaren är bekväm med plattans rörelser är denna typ av golvplatta det mest ekonomiska alternativet. Om de ytbehandlingar och den utrustning som placeras på plattan inte kan tolerera rörelser rekommenderas ofta en strukturell golvplatta. En strukturell golvplatta har ett tomrum under sig så att svullnad och krympning av marken under den inte påverkar plattan. När markförhållandena inte är idealiska för ytliga fundament måste man överväga djupa fundament.
Djupa fundament återfinns ofta under större byggnader där konstruktionens vikt är mycket hög och där rörelse av konstruktionen inte är önskvärd. Dessa fundament överför belastningen till marken långt under jordytan. Den vanligaste typen av djupa fundament är pålar. Pålar är långa och smala och överför byggnadens belastning genom friktion mellan sidan av pålen och den omgivande jorden och genom att pålarnas botten bärs upp av jordlagren nedanför. Pålar kan tillverkas av stål, trä eller betong. Stålpålar är ofta varmvalsade I-formade profiler eller spiralformade skruvpålar. Träpålar är ofta stora träprofiler som är tryckbehandlade och används för tillfälliga eller permanenta konstruktioner. Betongpålar är antingen massiva sexkantiga eller cirkelformade armerade med stålarmering.
En del människor kanske tror att djupet på fundamentet korrelerar med storleken på den belastning som överförs till marken, men så är oftast inte fallet. Om belastningarna är mycket stora installeras djupa fundament ner under jordytan tills ett starkt/tätt jordlager påträffas, t.ex. berggrund eller glacial till. Dessa båda har en mycket hög bärighet som jordar som lera och grus inte kan ge. Pålar som sträcker sig ner till starka/täta jordlager kallas slutbärande pålar. Placeringen av dessa jordlager kan variera ganska mycket. På en stor byggarbetsplats är det möjligt att en påle stöter på berggrund 15 meter under markytan i ena änden av byggarbetsplatsen, medan en påle i den andra änden av byggarbetsplatsen kan stöta på berggrund så djupt som 30 meter under markytan!
När en påle används för att överföra laster till den omgivande marken genom friktion kallas de för friktionspålar. En längre pållängd innebär en större förmåga att överföra laster till den omgivande marken. Friktionspålar används när det är lättare laster som behöver överföras till marken och när det inte är ekonomiskt eller genomförbart att förlänga pålen hela vägen ner till ett tätt jordlager. Numera används ofta friktionspålar av betong som grundläggning i nya hus eftersom de är mycket stabilare än fundament.
Fundament är en av de viktigaste komponenterna i en byggnads struktur. Det är olyckligt att de jordarter som byggnadens laster överförs till kan vara så varierande från en plats till en annan. För att minska riskerna med fundamenten rekommenderas alltid att låta en geoteknisk ingenjör utföra en undersökning av jordmånen. De kommer att kunna ge en bra rekommendation om vilka fundament som ska användas utifrån den typ av jord som påträffas. För de flesta nya byggnader kommer du, beroende på din jurisdiktion, inte att kunna få ett bygglov utan en geoteknisk rapport eller en rekommendation baserad på ingenjörers erfarenhet.
Förhoppningsvis ger detta dig några grundläggande kunskaper om de fundament som används för att stödja de byggnader som du bor i och ser i din vardag. Om du vill lära dig mer om fundament och andra saker som är relaterade till byggnadsteknik är du välkommen att anmäla dig till vår kurs om byggnadstekniska grunder! Har du några frågor om fundament? Lämna gärna en kommentar nedan.
Om du vill ha mer information om grunderna i byggnadsteknik är du välkommen att ta del av vår ultimata guide här!