Pozemní stavby 1 Podklady pro cvičení- II. blok Cíl úlohy Úloha 9 Spodní stavba a její ochrana proti vodě a vlhkosti Komplexní návrh konstrukcí spodní stavby podsklepeného objektu pro jednu vybranou variantu konstrukčního systému z úlohy 2. Součástí úlohy je návrh konstrukčního řešení suterénní stěny a problematika eliminace tepelných mostů a návrh osvětlovací šachty. Návrh hydroizolační obálky spodní stavby, zahrnující komplexní návrh konstrukčně-materiálového řešení ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti. Požadavky na konstrukce spodní stavby (podsklepené budovy) Přenos zatížení z vrchní stavby do základové půdy Dostatečná únosnost a stabilita suterénních obvodových stěn proti působení zemního tlaku Ochrana stavby proti vodě a vlhkosti (spojitá hydroizolační obálka) Vyhovující tepelně-technické vlastnosti obalových konstrukcí spodní stavby (eliminace tepelných mostů) Ochrana proti pronikání radonu Volba statického řešení suterénní stěny Suterénní obvodové stěny budovy jsou namáhány zemním tlakem (vodorovným). Volba statického řešení suterénní stěny a také spodní stavby jako celku závisí na způsobu založení budovy základová vana vs. patky+stěny. Dostatečnou únosnost a stabilitu suterénních stěn lze zajistit následujícími způsoby: Gravitační působení stěny je založeno na principu, kdy směr výslednice vnitřních sil je příznivě ovlivněn svislým zatížením, přenášeným do suterénní stěny z vrchní stavby (stěnové systémy). Svisle pnutá stěna (obvykle ŽB) vyžaduje dostatečnou tuhost vlastní stěny, ale také stropní konstrukce. U skeletu je nutný další nosník v úrovni paty suterénní stěny. Vodorovně pnutá stěna (obvykle ŽB) je pnuta mezi sloupy (skelet) nebo nosné stěny, tloušťka stěny závisí na vzdálenosti sloupů (stěn). Z hlediska svislého zatížení (vlastní hmotnost stěny) působí jako stěnový nosník, tzn. je samonosná (nevyžaduje nosník u paty stěny). 1
Volba materiálového řešení suterénní stěny Zděná stěna je z hlediska spolehlivosti nejméně vhodné řešení. Zděná stěna se obvykle navrhuje jako gravitační (viz výše), tzn. musí být vždy zatížena svislým zatížením z vrchní stavby. Zděná suterénní stěna musí být provedena ze zdiva s dostatečnou objemovou hmotností, jako jsou např. vápenopískové bloky (Silka), betonové tvárnice (nejlépe prolité betonem) nebo případně plné pálené cihly. Lehké tepelně-izolační zdivo s kusovým stavivem typu Ytong P2-400 nebo Porotherm 40 EKO+ nelze v žádném případě použít pro suterénní stěnu! Stěnu z výplňového zdiva u skeletu nelze navrhnout jako suterénní stěnu!! ŽB monolitická stěna je z hlediska spolehlivosti jednoznačně nejlepší řešení pro suterénní stěny. Celistvost a velká tuhost ŽB stěny zaručuje dostatečnou mechanickou odolnost a zároveň slouží jako spojitý podklad pro aplikaci povlakových hydroizolací ŽB prefabrikovaná stěna se dnes používá méně často, většinou spíše u halových objektů. V minulosti byl tento způsob řešení suterénní stěny typický pro panelové soustavy. Návrh koncepce ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti Základní princip ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti spočívá v návrhu spojité a trvanlivé hydroizolační obálky. Ta může být provedena použitím následujících hydroizolačních materiálů a technologií: Povlakové hydroizolace: Modifikované asfaltové pásy typu SBS Plastové fólie (nejčastěji mpvc) Hydroizolační stěrky (na bázi bitumenu, cementu, pryskyřice, apod.) Bílá základová vana: klasický vodostavební beton - pozor! termín vodostavební již současná legislativa nepoužívá (EN 206, EN 12390-8 apod.). beton s krystalizační příměsí Volba konstrukčně-materiálového řešení hydroizolační obálky spodní stavby ovlivňuje celkové konstrukční řešení suterénu - bíla vana vs. povlakové hydroizolace (viz obr. níže). Proto je nezbytné mít při návrhu konstrukcí spodní stavby již stanoven způsob hydroizolační ochrany. V rámci úlohy 5 však zatím postačí pouze základní koncepční návrh hydroizolační obálky, který však bude jednoznačně patrný z výkresu 1:50. Povlaková hydroizolace musí být vždy chráněna ochrannou vrstvou, např. extrudovaným polystyréném, nopovou fólií, ochranou textílií, apod. Zděné přizdívky už dnes nepoužíváme! Násypové těleso přilehlé k objektu (vzniklé zasypáním stavební jámy) musí být ve většině druhů základových půd odvodněno (riziko vytvoření dočasné hladiny podzemní vody při dlouhotrvajících deštích). Působení tlakové vody na hydroizolaci se zabrání návrhem drenážního potrubí, umístěného v nejnižším místě násypu. 2
Princip návrhu povlakových hydroizolací Výchozí podklady pro návrh: ČSN P 73 0600 - Hydroizolace staveb- Základní ustanovení ČSN P 73 0606 - Hydroizolace staveb - Povlakové hydroizolace - Základní ustanovení Postup při návrhu skladby (dimenzování) hydroizolačního souvrství: 1. Analýza: 2. Návrh: a. Detekce způsobu hydrofyzikálního namáhání příslušné konstrukce b. Definice přístupnosti hydroizolačního opatření a. Volba materiálového řešení (mod. asfaltové pásy, plastové fólie) b. Dimenzování hydroizolačních vrstev (druh a počet izolačních pásů) c. Návrh řešení spojů izolačních pásů (viz přednášky zpětný spoj, atd.) d. Předepsání způsobu kontroly e. Návrh způsobu ochrany povlakové hydroizolace (textilie, EPS, apod.) Návrh skladby hydroizolace lze pro účely PSA2 provést podle pomůcky umístěné na webu cvičení PSA2, nazvané Návrh hydroizolace spodní stavby, ve které jsou podrobně definovány možnosti hydrofyzikálního namáhání, specifikovány dimenze hydroizolačního souvrství pro jednotlivá namáhání, způsoby ochrany pásů, apod. Násypové těleso přilehlé k objektu (vzniklé zasypáním stavební jámy) musí být ve většině druhů základových půd odvodněno (riziko vytvoření dočasné hladiny podzemní vody při dlouhotrvajících deštích). Působení tlakové vody na hydroizolaci se zabrání návrhem drenážního potrubí, umístěného v nejnižším místě násypu. Drenáž lze pro účely PSA2 navrhnout podle zásad uvedených na str. 7 v pomůcce Návrh hydroizolace spodní stavby na webu cvičení PSA2. Příklad řešení černé ŽB základové vany (povlaková hydroizolace) Příklad řešení povlakové hydroizolace (zděný systém-gravitační stěny)- zpětný spoj 3
Princip návrhu bílých van Pro kvalitní návrh a provedení ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti pomocí bílé základové vany je potřeba dodržet zejména tyto zásady: Bílá vana by měla být provedena z kvalitního betonu (podle ČBS minimálně třídy C 25/30). Minimální pevnostní třída betonu bílé vany pro konkrétní případy závisí především na stupni vlivu prostředí ve kterém se konstrukce nachází a je předepsána v tabulce F.1 v ČSN EN 206 Pod dnem bílé vany musí být vždy proveden podkladní beton (minimálně tloušťky 100 mm). V závislosti na konkrétním stupni vlivu prostředí, ve kterém se daná konstrukce nachází je určen požadavek na maximální průsak vody měřený zkouškou podle ČSN EN 12390-8, který musí beton bílé základové vany splnit. Pro spolehlivou vodonepropustnou funkci bílé vany je klíčová technologická kázeň při provádění, zejména způsob hutnění a ošetřování (bílou vanu může provádět pouze zkušený pracovní tým). Kritickým místem z hlediska spolehlivosti bílých van jsou dilatační a pracovní spáry. Jejich řešení je třeba věnovat mimořádnou pozornost (viz níže). Bílá vana nesmí být navržena jako protiradonová izolace (beton má oproti povlakovým hydroizolacím velmi nízký faktor difúzního odporu) Minimální tloušťka dna bílé vany by měla být 400-500 mm, minimální tloušťka stěn 300 mm. Bílá vana musí být vyztužena na tzv. mezní stav trhlin, tedy musí obsahovat dostatek konstrukční výztuže tak, aby byl vyloučen rozvoj trhlin. Bílá vana s použitím krystalizačních materiálů V současnosti je nejkvalitnějším materiálovým řešením pro bílé vany beton s krystalizační příměsí, který je o třídu spolehlivější řešení než klasický vodostavební beton (ten je ovšem levnější a proto stále masově používaný). Mezi kvalitní krystalizační příměsi, dodávané na trh v ČR patří následující příměsi (lze použít pro bílou vanu v rámci PSA2): Xypex Admix C-1000 Penetron Admix Sikkaton A Krystol Mix V určitých případech (vhodná základová půda, HPV sondami nezastižena) je bílou vanu možné navrhnout z běžného betonu (min. pevnostní třídy C 25/30) a jeho vodonepropustnost zajistit aplikací krystalizačního nátěru. Ten je u novostaveb (případ budovy řešené na cvičení PSA2) vhodné aplikovat z vnější strany konstrukce na straně zeminy. Návrh parametrů vodonepropustného betonu podle ČSN EN 206 Parametry vodonepropustného betonu se předepisují podle tabulky F.1 v normě ČSN EN 206 v závislosti na tzv. stupni vlivu prostředí, definovaného v tabulce F.1. Klíčovými parametry jsou 4
maximální povolený průsak, měřený metodikou podle EN 12390-8 a minimální pevnostní třída betonu. V praxi mohou být požadované parametry betonu na přání investora přísnější, než jak je uvedeno v normě. Příklady požadovaných parametrů betonu podle ČSN EN 206: Stupeň vlivu prostředí Minimální pevnostní třída Maximální průsak podle EN 12390-8 (mm) XA1 Slabě agresivní chemické prostředí C 25/30 50 XF1 Beton mírně nasycen vodou C 25/30 50 XC4 Střídavě mokré a suché prostředí C 30/37 50 Stupeň vlivu prostředí v závislosti na poloze konstrukce ve stavbě (převzato z časopisu Beton TKS): 5
Příklady řešení konstrukcí spodní stavby ŽB základová vana- bílá vana (bez povlakových hydroizolací) z betonu s krystalizační příměsí ŽB suterénní stěna pnutá mezi sloupy na patkách (méně časté řešení) s povlakovou hydroizolací (zpětný spoj) Osvětlovací šachty Osvětlovací šachty se provádí obvykle v případech, kdy se okna v suterénní stěně nacházejí pod úrovní upraveného terénu, nebo u částečně zapuštěných oken, kdy je terén méně než cca 800 mm pod úrovní stropu suterénu. Šachta může sloužit k osvětlení i větrání suterénních prostor, případně může mít i jinou funkci (vyústění potrubí VZT, shoz na uhlí, apod.). Předpokládaná funkce šachty má vliv na její konstrukční řešení. Volba konstrukčního řešení šachty Oddilatované šachty jsou samostatné konstrukce, uložené na únosné zemině, obvykle na rostlém terénu. Oddilatovaná šachta není součástí hydroizolační obálky spodní stavby (viz níže). Šachty konstrukčně spojené s objektem se provádějí obvykle v neúnosné zemině, typicky v násypu. Jsou nedílnou součástí objektu, musí být zahrnuty do hydroizolační obálky spodní stavby. Volba konstrukčně - materiálového řešení šachty Prefabrikovaná plastová šachta je šachta konstrukčně spojená s objektem. Jedná se o nejčastější řešení osvětlovacích šachet. Šachtu je třeba navrhnout na základě technického 6
listu od výrobce. Nejznámějším výrobcem plastových šachet je firma MEA viz podklad Osvětlovací šachty 1,2 na webu cvičení PSA2 ŽB monolitická šachta může být jak oddilatovaná, tak i konstrukčně spojena s objektem (typicky pomocí ISO-nosníku, kvůli eliminaci tepelných mostů). Jedná se o prostorově tuhou konstrukci, která se provádí obvykle pro realizaci větších šachet (např. pro více oken najednou, pro větší hloubky, nebo pro anglické dvorky ). ŽB prefabrikovaná šachta se provádí jako oddilatovaná šachta, která se osazuje pomocí zvedací techniky do výkopu (nevýhodou je nutnost použití zvedacího prostředku). Zděné osvětlovací šachty již nenavrhujeme, pouze ve výjimečných případech při rekonstrukcích! Ochrana osvětlovací šachty proti vodě a vlhkosti Pro dostatečnou trvanlivost osvětlovací šachty je nutno zabránit pronikání vody a vlhkosti z okolní zeminy. Oddilatované ŽB šachty musí být provedeny z trvanlivého vodonepropustného betonu, jakým je např. beton s krystalizační příměsí, nebo vodostavební beton, případně může být ŽB šachta z běžného betonu a natřena krystalizačním hydroizolačním nátěrem (prefabrikovaná šachta). Klasické povlakové hydroizolace (asfalt, plast) by se pro oddilatované šachty neměly vůbec používat. U šachet konstrukčně spojených s objektem je šachta před zemní vlhkostí chráněna hydroizolační obálkou spodní stavby (ŽB šachty), nebo je provedena z trvanlivého materiálu (plastová šachta) a bezprostředně navazuje na hydroizolační obálku spodní stavby. Další požadavky na osvětlovací šachty V případě otevřených šachet je nutno vždy zajistit odvodnění šachty. U ŽB šachet je nutné vyspádovat dno šachty směrem k odvodní trubici, plastové šachty jsou již tvarovány tak, aby dešťová voda stékala do odpadního otvoru ve dnu šachty. Odvodní trubice z šachty by měla být napojena na dešťovou kanalizaci. Okno musí být umístěno minimálně 150 mm nad dnem šachty (eliminace zatékání) Pokud otevřená šachta navazuje na pochozí plochu (chodník, parkoviště), musí být uzavřena mříží, příp. sklobetonovými/plastovými tvarovkami, nebo oddělaná zábradlím (nebezpečí pádu osob do šachty). Podzemní stěna v místě šachty musí mít vyhovující tepelně technické parametry pozor na tepelné mosty! Parapet, ostění i nadpraží okna v šachtě je třeba zateplit! Anglický dvorek Jedná se o speciální druh velké osvětlovací šachty, ze které je možný vstup do suterénu objektu. Do anglického dvorku je možné sestoupit po schodišti z okolní plochy. Obvykle se jedná o oddilatovanou ŽB konstrukci, s vlastními základy. V rámci úlohy 5 je možné navrhnout osvětlovací šachtu jako anglický dvorek. 7
Rozsah úlohy: 1 x A3 Zadání úlohy 5: Zadání úlohy 9 Pro vybranou variantu konstrukčního systému ze Zadávacího listu zpracujte výkres spodní stavby. Pro účely úlohy 9 uvažujte budovu jako podsklepenou. Výkres bude obsahovat výsek půdorysu suterénu (v rohu budovy) a 2 řezy spodní stavbou. Suterén bude v rozsahu zobrazeného půdorysu obsahovat minimálně 1 osvětlovací šachtu. Pro konstrukci spodní stavby bude proveden návrh hydroizolační obálky, nadimenzovaný pro konkrétní hydrogeologické poměry v místě stavby (zadané vyučujícím). Specifikace zadání: Výkres bude zpracován v měřítku 1:50. Rozměry základových konstrukcí použijte stejné jako v úloze 8b, v případě návrhu základové vany uvažujte tloušťku dna vany 500 mm (v půdorysu se základy nezobrazí, budou viditelné jen v řezech). Svislé řezy budou zobrazovat celou spodní stavbu, včetně přilehlého terénu a stropní konstrukce mezi 1.PP a 1.NP. Součástí výkresu bude stručný popis konstrukčního řešení osvětlovací šachty. Výkres bude obsahovat podrobnou legendu materiálů. Svislý řez ve směru kolmo na stěnu s osvětlovací šachtou bude veden přes šachtu. Návrh konstrukcí spodní stavby musí být proveden s ohledem na problematiku eliminace tepelných mostů Varianta s povlakovými hydroizolacemi: Výkres bude obsahovat přesnou specifikaci hydroizolačního souvrství v závislosti na způsobu hydrofyzikálního namáhání, pro které byla hydroizolace navržena. Varianta s bílou vanou: Výkres bude obsahovat přesný druh betonu bílé vany podle ČSN EN 206-1 (např.: C30/37 XA1 s příměsí Xypex Admix C-1000) a způsob hydrofyzikálního namáhání. Vzorové výkresy: Vzorové úlohy B2-9 nebo B2-10 na webu cvičení PS01. Ing. Tereza Pavlů, Ph.D. (garant cvičení- II.blok PS01) Katedra konstrukcí pozemních staveb doc. Ing. Jiří Pazderka, Ph.D. 2015/16 (přednášející- II.blok PS01) 8