Každá stavba začíná základem, stejně jako divadlo začíná věšákem na kabáty. Zároveň není nutné „kopat“ hluboko do země – můžete zvolit mělký základ. Hlavní je jej správně izolovat.
Hlavním úkolem základu není jen optimálně rozložit hmotnost domu na základnu, ale vytvořit pevnou oporu, která je schopna odolat veškerému zatížení, které vzniká během provozu, bez deformace.
Navíc silové účinky způsobené hmotností stěn a dalších stavebních konstrukcí zdaleka nepředstavují hlavní obtíže v tomto ohledu. Mnohem významnější a nepředvídatelnější je dopad zatížení na základy vyplývajícího z nerovnoměrného zvedání půdy v důsledku jejího sezónního zamrzání.
V moderní praxi nízkopodlažní bytové výstavby se používají tři hlavní typy základů: deskové, pásové a pilotové. Konkrétní provedení závisí na mnoha faktorech: od samotné budovy a lokality, od typu půdy a klimatických podmínek až po cenu a dostupnost určitých řešení a materiálů. Zásadní rozhodnutí projektanta a developera je však nakonec následující: jít do hloubky, či nikoli.
Prohloubit základy, či nikoliv
Proč je otázka hloubky základů tak důležitá? Faktem je, že všechny půdy samy o sobě mají určitý stupeň vzedmutí. V snadno propustných písčitých půdách, ve kterých se voda vůbec nezadržuje, zcela chybí.
Úplným opakem jsou jílovité půdy, z nichž voda odchází pomalu a s velkými obtížemi. Navíc má jíl díky své jemnoporézní struktuře také schopnost kapilárního sání vlhkosti. Samozřejmě se jedná o extrémní podmínky, ale většina půd, se kterými se soukromí developeři musí vypořádat, je do určité míry schopna akumulovat a zadržovat poměrně vysoký objem vody.
K zdvižení půdy dochází právě kvůli zamrznutí vody v ní obsažené a v důsledku toho následnému zvětšení objemu a rozpínání ledové hmoty. Síly mrazového zdvižení navíc mají neuvěřitelnou sílu – „zvednutí“ konstrukce o hmotnosti stovek a tisíců tun, nemluvě o malém domě, je nic nestojí.
V domácí praxi výstavby a provozu budov různého profilu jsou případy poškození jejich konstrukcí silami mrazového zdvihu poměrně běžné. K takovým pohybům může docházet pravidelně a někdy vést k úplnému zničení budov.
Prohloubení základů umožňuje radikálně snížit vliv mrazových sil. Pokud jsou základy položeny pod úrovní mrazu půdy (na Uralu se tato hodnota pohybuje v rozmezí od 1,8-2 metrů pro Čeljabinskou oblast do 2,2 metrů pro Sverdlovskou oblast), mrazové vzedmutí již nebude mít kritický vliv na stavební konstrukce.
Samozřejmě zde existují určité zvláštnosti, protože síly mrazového zdvihu působí nejen ve svislé, ale i v vodorovné rovině. To jsou však již technické záležitosti. Navíc se cena hlubokých základů stává naléhavou otázkou. Koneckonců, náklady na prohloubení základů mohou dosáhnout poloviny ceny celé základové konstrukce. A pokud to neuděláte, existuje šance ušetřit hodně. Toto technické řešení se nazývá MZLF (mělký pásový základ) s hloubkou základu nad odhadovanou hranicí sezónního mrazu půdy.
Mezi konstrukčními prvky mělkých základů je třeba poznamenat velmi důležitý bod, který amatérští developeři často zcela ignorují. Analogicky se slavným výrokem císařovny jej lze formulovat jako: „když nekopete, nemůžete kopat.“
To znamená, že základy ve skutečnosti nemusí být „zakopány“, prohlubují se pouze do hloubky odstraněné rostlinné vrstvy, kterou nelze použít jako spolehlivý půdní základ pro stavbu budovy. Jinými slovy, základna „stuhy“ nebo „desky“ se nachází v hloubce asi 300–400 mm pod úrovní terénu. V opačném případě by měly být základy položeny pod sezónní značkou hloubky promrznutí půdy.
Polovičatá řešení, která jsou tak běžná, s hloubkou základu cca 500-1000 mm jsou chybná. Nedávají smysl, protože s takovou hloubkou není možné se zbavit sil mrazového vzdouvání (jak normálových, tak tečných). Navíc je stanovená hloubka základu dokonce nebezpečná, protože právě tato oblast pociťuje maximální dopad sil mrazového vzdouvání.
Všechny tyto procesy jsou popsány a analyzovány v odborné literatuře a regulovány v SNiP. A není důvod nedůvěřovat zkušenostem sovětské stavební vědy.
Závislost na teple
Ukazuje se, že konvenční hranici hloubky promrznutí půdy lze v případě potřeby „zvýšit“. K tomu stačí základ pouze posypat další vrstvou zeminy – a promrzne do menší hloubky. A pokud položíte moderní, účinný tepelně izolační materiál.
Je tedy možné prodloužit hloubku promrznutí půdy za základovou patu. To znamená, že bez ohledu na chlad lze základy umístit do relativně malé hloubky.
Pokud jde o navrhování a výstavbu mělkých monolitických pásových a deskových základů, jsou obzvláště pozoruhodné zkušenosti skandinávských zemí. Za poslední půlstoletí tam bylo s využitím podobného schématu postaveno více než milion izolovaných mělkých základů.
I pro naši zemi existují hotová funkční technická řešení. Návrh povrchového tepelně izolovaného základu (PTF), odpovídající klimatickým podmínkám uralské oblasti a chráněný ruským patentem, byl vyvinut institutem UralNIIAS.
Navrhovaný návrh nemá obvyklou masivní část zapuštěnou do země do hloubky mrazu. Takový základ tvoří vodorovné železobetonové nosníky, téměř nezahloubené do země, na kterých zase spočívají nadzemní konstrukce budovy.
Hlavní rozdíl oproti konvenčním základům spočívá v tom, že pod jeho základnou a kolem základu je položena vrstva účinné tepelné izolace, která dokáže zachytit zatížení konstrukce a zároveň zabránit hloubkovému zamrznutí půdy. Systém PTF zcela zachovává nahromaděné teplo, a proto půda nezamrzá a je vyloučeno její vzedmutí.
Hlavním nedílným prvkem technologie zateplení povrchu základů je moderní izolace. Ne každý tepelněizolační materiál je však pro to vhodný, ale pouze ten, který je schopen efektivně fungovat v podmínkách velmi agresivního vnějšího prostředí a vysokého zatížení.
Taková v podstatě neodstranitelná tepelná izolace (koneckonců je pokládána pod samotný základ základu) musí mít maximální možnou životnost, během níž je zaručeno, že si zachová svou pevnost a tepelně izolační vlastnosti. V současné době má takové vlastnosti pouze extrudovaná polystyrenová pěna (EPS). Při relativně nízké ceně má tento materiál vynikající konstrukční vlastnosti.
Extruzní deska
Extrudovaná polystyrenová pěna používaná v soukromé bytové výstavbě kombinuje všechny výhody profesionálních materiálů. Má dostatečnou pevnost (alespoň 15 t/m2) pro použití v základech a střechách a snadno se montuje na fasádu.
Vyrábí se ve formě tepelněizolačních desek o tloušťce 20 až 100 mm. Výrobky mají často po obvodu plechu hranu se stupněm (L-hrana), což minimalizuje riziko vzniku tepelných mostů a usnadňuje instalaci a úpravu desek na tepelně izolovaném povrchu.
Materiál má nízký součinitel tepelné vodivosti cca 0,029 W/(m*K) a součinitel nasákavosti vody 0,3 % objemových. Izolace prakticky neabsorbuje vodu, je chemicky odolná a nepodléhá rozkladu. Pevnost v tlaku je 0,15-0,2 MPa. Životnost v zeminách je nejméně 50 let.
Je důležité si uvědomit, že extrudovaný polystyren zůstává po celou dobu své životnosti šetrný k životnímu prostředí a je absolutně bezpečný pro lidské zdraví jak během instalace, tak i po dokončení izolačních opatření domu.
Aby byla izolace základů skutečně kvalitní, musí být nejprve vypočítána pro konkrétní budovu a region.
V závislosti na klimatických podmínkách se volí všechny parametry tepelně izolační vrstvy: tloušťka pro svislou část, šířka po obvodu a velikost prodloužené části v rozích základu pro vodorovnou část. K tomu byste měli použít kalkulačku tloušťky tepelné izolace na webových stránkách výrobce.
