Konstrukcje stalowe na trudnym gruncie. Jak uniknąć błędów przy posadowieniu hali?

Często, nawet jeśli odwiert kończy się w piasku, metr niżej może zalegać torf. Jeśli projektant nie uwzględni tego w projekcie, fundament może spełniać warunek nośności, a mimo to nadmiernie osiadać. Skutkami będą częste naprawy posadzek i bram, konieczność regularnego wzmacniania posadowienia oraz przestoje pracy zakładu. Jak tego uniknąć?

Konstrukcje stalowe. Czemu tak ważna jest kontrola osiadań i sił wyrywających?

Mały ciężar własny hali ogranicza obciążenie gruntu, ale słabiej równoważy unoszące działanie wiatru. Osiadania różnicowe mogą natomiast zaburzyć geometrię ram i uszkodzić obudowę – nawet, jeśli nośność podłoża jest wystarczająca. By tego uniknąć, koniecznie należy sprawdzić, czy obliczenia osiadań obejmują docisk, wyrywanie, przesuw i obrót fundamentu. Oddziaływania wiatru opisuje PN-EN 1991-1-4, projektowanie stali – Eurokod 3, a zagadnienia geotechniczne – Eurokod 7.

Hala stalowa. Jakie badania podłoża przeprowadzić przed wykonaniem projektu?

Zakres badań wykonanych przed zaprojektowaniem i wybudowaniem hali powinien wynikać z budowy geologicznej, obciążeń i zasięgu oddziaływania fundamentów. Dwa lub trzy płytkie odwierty rzadko dają informacje niezbędne do pełnego rozpoznania warunków.

Dlatego tak ważne jest dokładne zaplanowanie punktów badań pod obrysem hali. Zadanie to powinno uwzględnić strefy ciężkich regałów, maszyn oraz zmienności warstw. Najważniejsze badania to:

• odwierty i próbki: pozwalają rozpoznać rodzaj gruntów oraz wykonać badania laboratoryjne – w tym ściśliwości;
• sondowania CPTu: rejestrują opór stożka, tarcie na tulei i ciśnienie wody w porach. Pomagają też wydzielić warstwy oraz oszacować parametry przez odpowiednie korelacje;
• obserwacje wody gruntowej: powinny uwzględniać możliwe wahania poziomu, zaś badania chemiczne – potrzebę oceny agresywności wobec betonu.

Budowa hal stalowych. Kiedy zdecydować się na stopy, płytę lub wzmocnienie podłoża?

Stopy będą dobrym rozwiązaniem, jeśli podłoże zapewnia wymaganą nośność i akceptowalne osiadania. Na gruntach słabych warto zaś rozważyć wykonanie płyty, ulepszenie gruntu lub posadowienie pośrednie. Nie należy przy tym zapominać, że sama większa powierzchnia fundamentu nie usuwa problemu głębokiej warstwy ściśliwej.

Słupy stalowe często mocuje się przez blachy podstawy do żelbetowych stóp z kotwami. Siły poziome z ram wymagają zaprojektowanej drogi przekazywania – poprzez fundament i podłoże lub odpowiednie ściągi.

Co pod halę stalową – płyta, kolumny czy pale?

Projektując hale stalowe, należy przeanalizować współistnienie szkieletu, fundamentu i posadzki. Płyta fundamentowa może ograniczyć różnice osiadań, ale wymaga sprawdzenia osiadania całkowitego i przebicia pod słupami. Zwykła posadzka na gruncie nie zastępuje takiej płyty.

• wymiana gruntu może być uzasadniona przy płytkich warstwach słabonośnych. By to ocenić, należy sprawdzić koszt wykopu, odwodnienia oraz zagęszczenia zasypki;
• kolumny DSM powstają przez mieszanie gruntu ze spoiwem. Ich przydatność i parametry wymagają weryfikacji dla konkretnego rodzaju podłoża;
• kolumny żwirowe potrzebują odpowiedniego bocznego podparcia gruntem. Pale lub mikropale mogą przekazać obciążenia do głębszych warstw, ale nie rozwiązują automatycznie osiadania posadzki między podporami.

Budowa konstrukcji stalowych. Jak uniknąć błędów przy kotwieniu słupów?

Kotwy, blachy podstawy i fundament muszą tworzyć połączenie zgodne z modelem obliczeniowym. Podlewka zapewnia przekazanie docisku pod blachą, ale nie naprawi źle osadzonych kotew ani niedostatecznej nośności gruntu. Przed betonowaniem i montażem sprawdzenia wymagają:

• położenie kotew w szablonie, rzędne oraz odległości od krawędzi betonu;
• zgodność zakotwienia i zbrojenia stopy z projektem połączenia;
• odchyłki względem tolerancji właściwych według PN-EN 1090-2 i specyfikacji wykonawczej;
• wypełnienie przestrzeni pod blachą podlewką oraz jej wymaganą wytrzymałość przed obciążeniem.

Jak chronić cokół i posadzkę hali stalowej przed wodą?

Ochrona cokołu i posadzki powinna być dobrana do poziomu wilgoci gruntowej oraz ewentualnego ciśnienia wody. Konieczne jest zastosowanie ciągłych, szczelnych połączeń izolacji. Drenaż należy zaś stosować jedynie, jeśli ma to uzasadnienie, a w projekcie uwzględniony został odbiornik wody.

Co ważne, warstwa przerywająca podciąganie kapilarne nie jest w stanie zastąpić izolacji przeciwwodnej. Projekt hali stalowej wymaga dopracowania styków posadzki z podwalinami i obudową, ciągłości ocieplenia oraz ochronę antykorozyjną podstaw słupów. Ważne jest również sprawdzenie, czy podłoże poradzi sobie pod obciążeniem regałów i kół wózków.

Podłoże a konstrukcje stalowe. Co sprawdzić przed zamówieniem hali?

Aby uniknąć problemów z eksploatacją hali stalowej, projekt powinien być dostosowany do specyfiki podłoża oraz skonsultowany z geotechnikiem. Przed wykonaniem samej hali, należy ponadto upewnić się, że podłoże jest odpowiednio zbadane i opisane. Dopiero na tej podstawie można oszacować koszt całej inwestycji z uwzględnieniem robót ziemnych, odwodnieniem i harmonogramem.