Založení nízkoenergetického rodinného domu na tepelně izolačním zásypu
Součást obálky nízkoenergetických a pasivních domů je i spodní stavba – založení domu. Klasické založení stavby na základových pasech už řadu let není jediný možný a také ekonomicky výhodný způsob, jak zakládat pasivní domy.
Zejména u masivních staveb z vodivých materiálů je složité vyloučení tepelného mostu paty zdiva, který tak narušuje celistvost izolační obálky. Takové řešení může u rodinných nízkoenergetických a pasivních domů způsobit zhoršení potřeby tepla na vytápění o 10–15 %. Zakládání na základových pasech je tedy výhodné pro obvodové stěny z méně vodivých materiálů s tepelnou vodivostí pod 0,2 W/(m.K) jako pórobeton nebo dřevěné konstrukce, kde není nutné řešit oddělení tepelného mostu paty zdiva.
Rodinný dům nedaleko u Prahy, při jehož výstavbě byl použit tepelně izolační zásyp, patří do střední velikostní kategorie (zastavěná plocha je 83,2 m2, podlahová plocha 143,3 m2 a obestavěný prostor 492,8 m3) je určený pro bydlení 5–6členné rodiny. Dům je založen na tepelně izolačním zásypu z lehkého mrazuvzdorného keramického kameniva LIAPOR GROUND frakce 4–8 mm se sypnou hmotností 350 kg/m3, jehož součinitel tepelné vodivosti ve vysušeném stavu je 0,0949 W/m.K.
Pro účely výpočtu součinitele prostupu tepla se používá hodnota vypočítaná pro 80% relativní vlhkost dle ČSN 730540-3, která uvádí sorpční vlhkost 3 %, při které dojde k degradaci součinitele prostupu tepla na 0,1070 W/m.K. Tato návrhová hodnota je více než bezpečnou návrhovou hodnotou odvozenou pro určené teplotní a vlhkostní podmínky včetně mechanického namáhání. Z hlediska tepelně technického většinou postačila pro rodinný dům vrstva v tloušťce 0,5 m. Všechny nosné konstrukce domu jsou tepelně chráněny souvislou tepelně izolační obálkou kolem celého domu (viz obrázek konstrukčního detailu).
Na rostlý terén se po provedení výkopových prací, umístění drenáží, zemnění a prostupů pro přípojky profesí (splašková a dešťová kanalizace, elektro, plyn) uložila separační geotextilie. Potřebná vrstva tepelně izolačního zásypu byla navržena v souladu s Tepelně technickým posouzením zakládání Liapor. Na vrstvě kameniva Liapor byla poté položena geotextilie z kontinuálního vlákna o hmotnosti min. 150 g/m2.
Návrh základové monolitické (nebo prefabrikované) železobetonové desky vycházel z hodnot sedání zásypu, nutných pro statický výpočet. Hodnoty sedání se liší pro jednopodlažní a dvoupodlažní budovy a v obou těchto variantách pro jednotlivé tloušťky zásypu a typu zeminy, který se nachází na pozemku. Dále jsou rozděleny dle výskytu podzemní vody, a to ve dvou hloubkách pod základovou spárou:
- hloubka podzemní vody 0,2–4 m pod základovou spárou
- hloubka podzemní vody více než 4 m pod základovou spárou.
Hloubka 0,2 m je tedy maximální možná úroveň hladiny podzemní vody. Hladina podzemní vody nesmí v žádném případě zasahovat základovou spáru (v tomto případě úroveň zásypu z kameniva Liapor Ground) a nesmí v průběhu roku kolísat v rozsahu větším než 1 m. v takovém případě je nutné postupovat individuálně.
Pro účely dimenzování výztuže základové desky byly použity tzv. Winkler-Pasternakovy konstanty, které byly stanoveny na základě výpočtů v trojrozměrném modelu. Winkler-Pasternakovy konstanty charakterizují tuhost pružného poloprostoru. Rovnováha ve svislém směru je definována rovnicí:
kde je
- C1, C2
- Winkler-Pasternakovy konstanty
- s, ∆s
- svislá deformace, resp. změna svislé deformace
- f
- svislé zatížení
| skladba | C1 [MN/m3] | C2 [MN/m3] |
|---|---|---|
| Liapor Ground + zemina 1 | 7 | 24 |
| Liapor Ground + zemina 2 | 5 | 16 |
| Liapor Ground + zemina 3 | 3,5 | 10 |
| Liapor Ground + zemina 4 | 2,5 | 7 |
| Liapor Ground + zemina 5 | 2 | 5 |
| Liapor Ground + zemina 6 | 1,5 | 4 |
| Liapor Ground + zemina 7*) | 1 | 3 |
| Poznámka: *) U skladby „Liapor Ground + zemina 7“ se doporučuje zvýšit pro dvoupodlažní dům hodnoty na C1 = 1,5 a C2 = 3,5. Zbytek hodnot platí pro jednopodlažní i dvoupodlažní domy. | ||
Frakce kameniva Liapor Ground a mocnost vrstvy zásypu vrstvy v rozmezí od 0,5 do 1 m hraje zanedbatelnou roli v určení Winkler-Pasternakových konstant. V rozsahu zatížení základové půdy od jednopodlažního a dvoupodlažního domu lze považovat tyto konstanty za neměnné. Protože deformace zemin pod zatížením je nelineární proces, vyplývá nutně z výše uvedené rovnice, že s výraznou změnou zatížení dojde i ke změně Winkler-Pasternakových konstant, resp. tyto konstanty jsou závislé na oboru napětí, ve kterém problematiku řešíme, stejně jako např. modul pružnosti.
Na železobetonovou základovou desku se dále navrhla a realizovala hydroizolace a izolace proti radonu. Další vrstva tepelné izolace už pak nebyly třeba. O to víc bylo důležité přesné zaměření prostupů (kanalizace, voda, elektro), protože vzhledem k chybějící další vrstvě izolace už nebyl prostor pro její umístění. Technicky méně náročné je použití vrstvy pomocné izolace, ve které lze pohodlně umístit všechny rozvody. Z tohoto důvodu se například u pasivního domu často používá tloušťka 0,5 m Liapor Ground a dodatečná izolace z polystyrenu tloušťky 7 cm.
Geotechnické aplikace keramického kameniva Liapor jsou známé a lety prověřené. Spolu s vývojem nízkoenergetických a pasivních domů se aplikace také posunují do oblasti zakládání těchto typů domů díky dobrým tepelně izolačním vlastnostem kameniva. Kamenivo Liapor Ground je dokonce v některých případech vhodné pro zlepšení základových poměrů, protože vykazuje mimo vysokých parametrů smykové pevnosti (úhel vnitřního tření) také relativně vysoký deformační modul po zhutnění. K významnému zlepšení základových poměrů dochází v případech, kdy modul deformace Liaporu převyšuje modul deformace základové půdy. To má za následek snížení sedání plošného základu (mezní stav použitelnosti). Vysoké hodnoty úhlu vnitřního tření u obou frakcí Liaporu, které zpravidla převyšují stejný parametr pro většinu zemin, zvyšují únosnost plošného základu (mezní stav únosnosti).
Ke stažení:
RD základy (PDF)
RD řez (PDF)
RD výkopy (PDF)