Praktická řešení při zakládání pasivních domů
U pasivních staveb je problém s překonáváním konzervativních postojů a je třeba volit řešení, která často nenavazují zkušenostmi na ustálenou praxi. Pokud navíc statik prohlásí kategoricky "tak pod takové řešení bych se nepodepsal", nezbývá architektovi než volit kompromis. Podívejme se na některé příklady z praxe.
1. Možnosti a zkušenosti ze zakládání PD zděných a moderních dřevostaveb nad terénem
1.1. Základy PD - technicky nejnáročnější detail k řešení
Problém jak při realizaci PD vyhovět statice i stavební fyzice.
U pasivních staveb je problém s překonáváním konzervativních postojů a je třeba volit řešení, která často nenavazují zkušenostmi na ustálenou praxi. Pokud navíc statik prohlásí kategoricky "tak pod takové řešení bych se nepodepsal", nezbývá architektovi než volit kompromis.
Vzhledem ke klimatickým a různorodým geologickým podmínkám se v naprosté většině ustálilo v Česku řešení zakládat stavby na základových pasech do nezámrzné hloubky. Ale v tom je u PD problém. Nosná stěna přecházející v základový pás je významným tepelným mostem. Ten lze nesystémově vylepšovat protahováním drahé nenasákavé tepelné izolace hluboko pod zem z vnější strany nebo dokonce částečně i z vnitřní strany základu, nebo použít desek z pěnového skla. Výsledek je jen ten kompromis - složité a nákladné vylepšení tepelného mostu.
Poprvé jsem před asi 10 lety viděl použité jiné řešení od stážistky doc. Žabičkové z VÚT v Brně, která ve Švédsku řešila projekt založení domu na ŽB desce osazené na souvislé vrstvě nenasákavé izolace a půlmetrové štěrkové odvodňovací vrstvě. Klíčovou roli tohoto řešení hraje odvodnění základů, aby nemohlo dojít k promrznutí podloží po obvodě stavby a jeho následné deformování nadzvednutím. Vlastní dům pak leží na polštáři z tepelné izolace a nikde, kromě domovních přípojek, není propojený s terénem.
Při návrhu zděného rodinného PD v Žežicích v roce 2007, kde konzervativní investor si přál dům zděný z použitím tenkého masivního VPC zdiva, se řešení na celoplošné nenasákavé izolaci nabízelo jako řešení. Při výběrovém řízení, ale firma Telto PT specializovaná na základové desky, sama navrhla ještě variantně řešení ŽB desky na štěrku z pěnového skla. O této technologii jsem z veletrhů z Rakouska věděl, ale dodavatele na českém trhu jsem neznal. Stálo tedy proti sobě řešení s použitím 200 mm tlustých desek nenasákavého polyuretanu nebo za stejnou cenu provedení s 520 mm štěrkového pěnoskla. Pěnosklo doporučoval dodavatel s argumentem, že by mělo být snažší řešit tepelné mosty přípojek, kde hlavně okolo kanalizačního potrubí byl problém a pěnosklem se snadno obsype.
Mně jejich návrh příjemně překvapil. I čistě pocitově nám s investorem připadalo, že je jistější zakládat dům na stabilní inertní křemíkové struktuře skla než na polymeru, který je ze své podstaty s rychlejším poločasem rozpadu. Nikdo jej zatím nemohl dlouhodobě odzkoušet. Zároveň jsem si byl vědom toho, že pokud budeme realizovat něco, s čím v Česku nejsou jakékoli zkušenosti, mohou se ukázat problémy s dodržením správných aplikačních postupů. Byla přislíbena podpora výrobce, ale z internetu a od pana Konečného z Kalksteinu jsme se nakonec dozvěděli mnohem více. Klíčová informace je, že navezená vrstva štěrku se po zhutění sníží průměrně v poměru 1:1,2 a že izolační vrstva musí vyběhnout ještě 1 m mimo obvod domu.
 Obr. 1 Vrstvení štěrkového pěnoskla do odvodněného vyštěrkovaného podloží odděleného geotextilií |
 Obr. 2 Armování dvou nezávislých základových desek zvlášť pro vytápěnou a nevytápěnou část rodinného PD |
 Obr. 3 Dokončené základové desky s prostupy pro instalace |
To, jak přesně se odhadne objem jámy připravené k vyplnění rozhodne, zdali bude chybět nebo zbude příliš mnoho .Tady se prováděcí firmě nepovedlo hutnění vodorovně a jeden roh zůstal 120 mm níže oproti požadavku projektu. Na to další materiál už chyběl a tak dělníci na místě začali improvizovat. Když jsem přišel zkontrolovat na stavbu provedení, byl chybějící materiál dosypán pískem. Tepelný most, který takto vznikl byl samozřejmě nepřijatelný, ale ani statikovi se to řešení nelíbilo. Bylo to nepříjemné, ale nezbylo než pro dva m3 dojet malým náklaďáčkem.
Kromě tohoto vše dopadlo se základy bez problémů, takže tento způsob zakládání lze se zkušenosti našeho ateliéru doporučit. Navíc se ukazuje, že tato tecnologie je použitelná i při rekonstrukcích základů, které mnohdy po odkopání bývají členité. Drť z pěnoskla bez problémů okopíruje všechny nerovnosti. Jde jen o to, zda lze provést odvodnění základové rýhy. V každém případě je třeba oddělit silnou geotextilií izolační štěrk od okolního trénu, aby nedošlo k jeho zanesení a tedy znehodnocení.
1.2. Zakládání dřevostaveb
Moderní dřevostavba znamená přechod na jiný myšlenkový mód.
 Obr. 4 Sokl tepelně izolovaný do nezámrzné hloubky s odvětrávanou přizdívkou z režného mrazuvzdorného zdiva z odpadních odřezků. |
 Obr. 5 Dřevěná konstrukce naroubovaná na sokl z vápenopískových cihel |
Když jsem začínal s první moderní dřevostavbou, tak mě nejdříve ani nenapadlo řešit základ jinak než u stavby zděné. Byla to vlastně jen dřevostavba naroubovaná na podnož zděné stavby s vyšším nebo nižším soklem, podle terénních úprav. Při spolupráci s architektem Horným, který prošel dvacetiletou zkušeností s australskou (resp. anglosaskou koloniální) stavební kulturou, jsem se dozvídal, jak je možné realizovat dřevostavbu jako ucelený systém. Popisoval např., jak vypadá příprava základů, jak ji učil na univerzitě v Austrálii a bylo z něho cítit nervozitu z toho, jak nechápe, proč je tady všechno takový složitý problém? "Prostě se vykolíkuje půdorys zakládacích bodů, pozve se náklaďák s vrtací soupravou, za dvě hodiny to je vyvrtáno, do každé díry se shodí kolečko betonu, do kterého se usadí ve správné výšce prefabrikovaný betonový pilířek s jedním roxorovým prutem výztuže a do večera je hotovo".
Jaké hlavní výhody plynou ze založení nad terénem?
Založení stavby nad terénem na patkách s pilířky je technické řešení, které umožňuje
- neřešit v Česku tak časté střední a vysoké radonové riziko (mezera pod domem jej odvětrá do volného prostoru)
- neřešit hydroizolační opatření (jednoduše, je-li dřevostavba nad terénem, je zaručeně v suchu; jinak je pro ni styk s terénem, pokud hydroizolace někde selže, mnohem větší problém než u stavby zděné)
- pro PD zvláště výhodně neřešit odstranění tepelného mostu základu jeho izolováním drahými nenasákavými izolacemi - je pouze třeba řešit tepelný most napojení technické infrastruktury (voda, elektro, kanalizace a případně zemní kolektor VZT)
To vše dává předpoklad, aby se takové základy podílely na celkovém zlevnění dřevostaby.
Jaká jsou úskalí zavádění zakládání, které není v naší kulturní oblasti typické?
V prvé řadě je to nedůvěra, zda dřevostavba od země přece jen nechytá vlhkost a od toho plísně a hnilobu. Pokud nemáme výzkumný ústav, který by to řešil, když už nemáme tradici, je to problém. Jisté je, že ne všechna řešení mohou být přenosná v rámci různých klimatických oblastí. Mě přesvědčila náhoda. Když jsem v rekreačním kempu nedaleko Křižanova jednou objevil, že jsem ubytován v domcích, které se stavěly pro dělníky pracující ve zbrojní výrobě během 2.sv. války pro Hittlera. Ty dřevěné domky, do kterých neteklo neopravovanou střechou, nejevily na spodní straně objektů žádných degradačních změn. Mezera mezi terénem a domem byla různá, v rozpětí od 300 do 800 mm. Jediné problémy základu, které byly pohledem patrné, souvisely pravděpodobně s kvalitou betonu (patrně za války se šetřilo z cementem) a některé pilířky, které se rozpadaly, byly opravované.
V zemích, kde je tato tradice rozšířená, používají k vrtání patek lehkých vrtacích souprav a prefabrikované sloupky, které jsou většinou v hustém rastru 1200-1500 mm. To vše nešlo přebírat zcela bez obměn, jak jsme to potřebovali pro PD, protože jsme řešili větší tloušťku konstrukce pro tepelnou izolaci a donedávna chyběla i přiměřená technika. Vrtací soupravy byly k mání jen mohutné, neb se u nás většinou používaly na zakládání pilotů průmyslových a dopravních staveb. Jen přesun takové soupravy znamená značný náklad, který se nevyplatil pro několik málo desítek patek PD a tudíž tu nebyla ekonomicky dostupná technika pro velikost zakázky na úrovni rodinného domu. Proto v začátcích bylo nejschůdnějším řešením redukovat množství patek v řidším rastru a vlastní patky realizovat vykopáním jámy (plocha základové patky dle potřeb statiky), která se vybetonuje a vlastní pilířek je vyskládaný z prefabrikátů ztraceného bednění BD dílců navlečených na roxorovou výztuž jako v Březí viz obr.
 Obr. 6 Roznášecí patka (betonovaná přímo do výkopu), na které vyroste pilířek zabetonováním BD dílců. Pak je nejlépe obsypat ho dusaným jílem, aby se voda nepřiváděla do základové spáry |
 Obr. 7 Roznášecí patka (betonovaná přímo do výkopu), na které vyroste pilířek zabetonováním BD dílců. Pak je nejlépe obsypat ho dusaným jílem, aby se voda nepřiváděla do základové spáry |
 Obr. 8 Terén dorovnaný štěrkem mezi patkami, aby nelákal k pobytu divokou zvěř a na patkách ukotvený nosný rošt podlahové konstrukce |
Chybami se nejlépe učí
Chybu u první realizace jsme udělali, když jsme na přechod mezi pilířek a nosné trámy podlahy položili asfaltový pás z obavy ze vzlínání vlhkosti. Tím se pouze vytvořila kondenzační rovina, která styk za nepříznivých klimatických podmínek naopak zatěžuje kondenzující vlhkostí, před kterou má dřevostavbu chránit. Kvalitní vibrovaný beton je prakticky vodovzdorný a když už pro jistotu použít hydroizolaci, osvědčil se nám hydroizolační nátěr do předposlední vrstvy BD dílců. V každém případě hlavní spodní trámy je dobře opatřit hloubkovou impregnací (Katrit). V tom se ukázalo ještě jedno úskalí. Stavba přivezla čerstvě naimpregnované, tedy mokré trámy a hned je osazovala na roxorové vyčnívající výztuže, přesně podle popisu architekta Horného. V podélném směru se dřevo sesychá minimálně, ale ve 12 metrech půl promile je 60mm. Když se sečetly dva negativní faktory (ne zcela svisle vyzděné pilířky + faktor sesychání), došlo k vyděšění investora, že mu snad stavba ve svahu padá! Statik Ing.Margold neshledal problém k řešení, ale zjistil, že ve Skandinávii také dřevěné kostely stavěli na podkladních kamenech/pilířcích, ale kotvili jenom středové, ostatní jsou jen položeny. Proto dnes trámy osazujeme na dvojici dubových podložek a do nosného trámu je připevněna pouze horní, takže kluzně.
Jak v postupovat v nevýhodných zakládacích podmínkách?
Pokud zemina nebyla optimálně únosná, jako třeba v Kostomlatech, a plocha patek se statikovi zvětšovala na nesmyslné rozměry, bylo výhodnější spojit je v souvislý pás, který se snáze hloubí malým zemním strojem i betonuje. Pasy jsou jen lehce armovány při spodním okraji. Na pasech už pokračují pilířky stejně jako v Březí.
V Hradčanech se ukázalo při detailním geologickém průzkumu, že zde jde o nestabilní problematické naplaveniny. Řešením byla mocná vrstva štěrku (500 mm) a vyarmované roznášecí ŽB pásy, na kterých teprve jsou postaveny pilířky. Není to pak už tak jednoduché a čisté řešení, ale nabídka na vrtané piloty byla tehdy mimo realitu realizace rodinného PD.
 Obr. 9 Připravené bednění na armované zakládací pasy posazené na mohutné vibrované štěrkové vrstvě v Hradčanech u Tišnova. |
 Obr. 10 Ukázkově připravené základové pilířky před započetím montáže dřevěné konstrukce včetně zateplených prostupů přípojek nenasákavým XPS ošetřených stěrkovou omítkou. |
Armované zakládací pásy bylo nutno použít i u PD na Praze -Východ. Zde ale šlo o ohrožení z nedalekého kamenolomu vibracemi při odstřelech. Pasy s pilířkami musely být dimenzovány s výpočtem odlišné frekvence než jaké mají tyto. Zde se objevil i další problém. Průběh kanalizačních potrubí nebylo možné vést pod pasy a nad pasy by zase nebyly v nezámrzné hloubce, takže vyvstala otázka, zda by nemohlo dojít k zamrznutí při krutější zimě? Technický dozor investora Ing. Pánek přinesl řešení uložením do korýtek z nenasákavé izolace. Dle jiných informací by to ale prý neměl být problém a v Rakousku u administrativního PD tzv. S_HOUSE si s tím zjevně problémy také nedělali, kanalizační potrubí jde dokonce v mezeře mezi domem a podložím. Kde je hranice bezpečnosti a kde skutečná potřeba?
Poprvé mikripilotky
 Obr. 11 Vrtací souprava v akci při vrtání mikropilotek do hloubky až 4 metrů v jílovitém terénu /PD Únětice. |
 Obr. 12 Lokalizované zabetonování podzemní části pilotky s přípravou na dobetonování nadzemní části včetně výztuže. |
V Úněticích se poprvé podařilo na nestabilním jílovém podloží použít vrtaných mikropilot o průměru 200 mm. V jílu se malá vrtací souprava zavrtávala poměrně rychle do potřebné hloubky 3 m, ale občas se vyskytl problém s rozptýlenými balvany v jílu, na které vrták do jílu není stavěn. Výměna za kladivo a rozbíjení kamene pak vždy práce výrazně zpomalilo. Tam, kde se vyskytl pramen spodní vody dva metry pod povrchem, musely jeden mikropilot nahradit dva kratší vedle sebe.
 Obr. 13 Hotová hrubá modení přízemní konstrukce dřevostavby na mikropilotech v Úněticích u Plzně |
 Obr. 14 Vrtání pilotek ve zvětralém žulovém podloží do malé hloubky je otázka minut |
Ale že to může jít i u nás jednoduše jako v Austrálii, se teprve ukázalo na rodinném PD v Rádle na severu Čech. Žulové podloží na povrchu zvětrané je (z hlediska zakládání) ideální terén. UNC bagříček s vrtacím nástavcem vrtal zvětralými vrstvami na skálu (maximálně do hloubky 1200 mm) a hotovo bylo za dvě hodiny i s výměnou píchlé gumy o vytyčovací roxorový drát. Do večera byly patky zabetonovány. Tyto základy stály nákladově neuvěřitelných 16000,- bez započítání vlastní práce (zemní práce, vrtání, cement, armatura atp.)
 Obr. 15 (vlevo) Betonování podzemní části pilotek s osazením výztuže |
 Obr. 16 (vlevo dole) Vibrování a usazování ztraceného bednění z pozinkovaného plechu pro nadzemní část pilotek |
 Obr. 17 (vpravo dole) Připravená spodní stavba před montáží k dřevěné konstrukce, která vypadá už skoro jako lowcost základy v Austrálii. Chybí jen izolovat prostupy kanalizačního potrubí spolu s dalšími přípojkami a mohou nastopit tesaři. |
Overcoming conservative attitudes is a problem in passive constructions. Sometimes it is necessary to find solutions that are not linked to experiences with the established practice. Moreover, if a structural engineer categorically declares that “such solution can not be signed”, the architect has no other choice than to find a compromise. The article shows some inspiring examples from practice.