Základové půdy a zakládání staveb

Zakládání staveb spadá do oboru geotechniky, statiky, technologie staveb, ale v souvislosti s aktuálními trendy snižování energetické náročnosti i do oborů stavební tepelné techniky a energetického hodnocení budov. Základy jsou nejspodnější částí stavby, jimiž stavba přichází do styku s nejpřirozenějším stavebním materiálem, kterým je základová půda. Jakákoliv stavba může postrádat libovolný stavební prvek či součást, přesto má vždy základy, kterými je spojena se základovou půdou. Hlavní funkcí základů je přenést veškeré zatížení stálé i nahodilé přenášení stěnami a sloupy do základové půdy tak, aby nedocházelo k poruchám a nežádoucímu přetvoření stavebních konstrukcí. Základy se navrhují podle mezního stavu únosnosti základové půdy a podle mezního stavu přetvoření, obvykle sedání.

Teoretický základ nauky o zakládání staveb tvoří na jedné straně inženýrská geologie a hydrogeologie, mechanika zemin a skalních hornin, na druhé straně pak stavební mechanika a nauka o konstrukcích staveb. Důležitou roli hraje i nadále zkušenost, která je ovšem nepřenosná a lze ji nabýt dlouhodobou praxí v oboru. Zakládání staveb řeší především praktické úlohy, tj. musí umožnit návrh a realizaci základů staveb na konkrétním staveništi, v reálném čase a s reálnými prostředky.

Typy základů

Samotné základy budov se dělí na plošné a hlubinné.

Plošné základy

Mezi plošné základy patří základové patky, základové pásy, základové rošty a základové desky. Plošné základy přenáší zatížení celé stavby na plochu základové spáry. Tyto základy jsou buď z prostého betonu, nebo železobetonu, případně montované z dílců, či monolitické.

  • Základové pásy

    Již název samotný napovídá, že se jedná o dlouhou úzkou konstrukci, tj. jakýsi pás. Základové pasy jsou navrhovány pod nosnými a obvodovými stěnami, případně u skeletových konstrukcí pod sloupy, jestliže by základové patky pod sloupy byly příliš velké. Menší pasy je možné vybudovat také pod příčkami. Pasy na sebe kolmé a spojené natuho tvoří základové rošty. U málo zatížených základů volíme pasy prosté, při vyšším zatížení jsou doporučovány stupňovité. Šířka a hloubka pasů závisí na statickém výpočtu a na posudku geologa, většinou ale odpovídají šířce zdiva zvýšené o 100 až 150 mm.

    Čtěte také: Vše o izolaci základové spáry

  • Základové patky

    Jedná se o základy čtvercového nebo obdélníkového tvaru, které přenášejí zatížení od sloupů do základové spáry. Jsou využívány při zakládání rodinných domů, a dále u skeletových konstrukcí, jejichž primárním stavebním prvkem je sloup nebo hranol. Tento systém lze však využít pouze v případě, že podloží pod stavbou je celistvé, kompaktní a dostatečně únosné v celé ploše. Strana patky by neměla být větší než polovina osové vzdálenosti mezi sloupy konstrukce, v opačném případě je jejich realizace neefektivní a je výhodnější zvolit piloty nebo základovou desku.

  • Základové desky

    Jestliže základové pasy či patky nevyhovují vzhledem k namáhání základové půdy, při zakládání na zeminách různého složení a velké hmotnosti domu, případně při stavbě domu na méně únosném podlaží nebo v lokalitách se spodní vodou, je možné využít základovou desku. Jde o tuhou železobetonovou desku, která přenáší zatížení domu na celou plochu. Základová deska je u rodinných domů s nízkou energetickou náročností progresivní způsob založení.

    Nejrozšířenějším typem je základová deska na štěrku, která představuje standardní typ základové desky a je oblíbená zejména při svépomocné realizaci. Základem jsou zapuštěné pasy vyplněné betonem, které se zasypávají vrstvou štěrku. Po jejím zhutnění se připraví armatura z betonářských výztuží, následně se plocha vylije betonovou směsí. Slabou stránkou základových desek na štěrku je nedostatečná tepelná izolace konstrukce.

    Moderním typem je plovoucí základová deska, která se vyznačuje skvělými termoizolačními vlastnostmi. Proto se s ní často setkáte zejména u pasivních domů, kde je kvalitní zateplení celé konstrukce včetně základů zásadní. Plovoucí základová deska se lije na izolační vrstvu z pěnoskla nebo extrudovaného polystyrenu. Izolační materiál se následně obalí geotextilií a překryje polyethylenovou fólií. Díky tomu je riziko vzniku tepelných mostů eliminované.

Hlubinné základy

Mezi hlubinné patří zejména piloty - samostatné nebo sdružené, a to vetknuté, opřené nebo plovoucí. Hlubinné základy dále zahrnují zakládací studně, kesony a další speciální typy. Hlubinné základy se používají tam, kde únosná zemina není v dostupné hloubce, případně by byly plošné základy neekonomické. V případě, že je základová půda neúnosná, nebo při existenci podzemní či povrchové vody jsou budovány na podporu plošných základů ještě základy hlubinné - piloty, šachtové pilíře, studně a kesony.

Čtěte také: Jak vybrat spárovací hmotu na kamenné povrchy

Základová půda

Základovou půdou se nazývá prostředí obklopující základy staveb. Tvoří ji zeminy v přirozeném uložení, jež jsou obyčejně produkty různého zvětrávání hornin a dále horniny v různém stupni porušení. Za základovou půdu se obyčejně nepokládají materiály vzniklé lidskou činností, jako jsou různé navážky, zásypy, skládky apod., pokud vlastnosti těchto materiálů nejsou zlepšeny speciálními metodami tak, aby byly pro zakládání přijatelné. Základové půdy se třídí podle různých kritérií, nicméně jeden z nejlepších systémů třídění základových půd je součástí bývalé ČSN 73 1001: Základová půda pod plošnými základy z roku 1987, jenž byl sestaven pro základovou půdu tvořenou zeminami. Ty se třídí zejména na základě granulometrického rozboru, kde kritériem je velikost zrn tvořících pevnou součást zemin.

Zlepšení základové půdy

Zlepšení základové půdy představuje především zvětšení její únosnosti (zvětšení smykové pevnosti, deformačního modulu), snížení propustnosti, stabilizace, zmenšení stlačitelnosti apod., které lze docílit různými metodami. Za nevhodnou zeminu pokládáme zejména zeminu stlačitelnou s nepříznivými deformačními vlastnostmi a ve většině jsme vedeni snahou o snížení sedání a při zakládání na zcela neúnosných zeminách o zvýšení únosnosti v základové spáře.

Vlastnosti základové půdy se mohou zlepšit nahrazením nevhodné zeminy zhutněnou vrstvou vhodných zemin. Ideálním cílem zhutňování je dosáhnout takových změn v zemině, aby nepodléhala po zhutnění dalšímu sedání. Překonáváním koheze a vnitřního tření hutněním vzniká trvalé zlepšení mechanických vlastností zhutněné zeminy a rovněž zvýšení její nepropustnosti je trvalé. Pro hutnění hraje významnou roli odpor, který zemina klade zhutňování, tzv. zhutnitelnost zeminy.

Mechanické zlepšení zeminy

Mechanické zlepšení zeminy lze docílit odvodněním, zhutňováním, dynamickou konsolidací. Zhutňuje se povrchovým způsobem (válcováním, pěchováním, vibračními systémy) nebo hloubkovým způsobem (vibroflotace, zhutňovací piloty), což zmenšuje stlačitelnost základové půdy a zvyšuje smykový odpor ve vodorovném směru. Povrchové zhutňování se provádí statickým i dynamickým způsobem mechanismy volenými podle zhutňovaného prostředí, druhu a rozsahu stavebního díla a dalších speciálních požadavků. Pro zhutňování zemin v hloubkách, kam povrchové hutnění nedosáhne (např. pod základovou desku), se využívají speciální metody.

Štěrkové polštáře

Štěrkové, resp. štěrkopískové polštáře se používají zejména pod základovými patkami a základovými pásy nad hladinou spodní vody. Štěrkové polštáře se nebudují pod základovými deskami, kde se nahrazují plošně stabilizovanou zeminou. Tloušťka polštářů může dosahovat i několik metrů, ukazuje se však, že ekonomické jsou při tloušťce 1,5 až 2 m. Polštáře představují obvykle spodní stupeň plošného základu. Rozměry polštáře jsou dány úhlem vnitřního tření použitého materiálu. Při řádném zhutnění štěrkopísku po vrstvách tloušťky 200 až 300 mm lze dosáhnout únosnosti polštáře 0,25 až 0,35 MPa. Výpočtem je třeba zkontrolovat, zda napětí na styku štěrkový polštář/původní základová půda nepřesahuje výpočtovou únosnost původní základové půdy.

Čtěte také: Vše o efektivní hydroizolaci se SBS asfaltem

Štěrkopískové polštáře jsou nenamrzavé, mají velmi dobrou únosnost a malou stlačitelnost, zmenšují a urychlují proces sedání stavby. Jsou porézní, působí v podzákladí jako drén, stahují ze svého okolí vodu, kterou je třeba bezpečně odvést drenážním systémem. Polštáře mohou být ze štěrku, štěrkopísku, vhodného recyklátu, popř. písku. Rozhodující je vhodná křivka zrnitosti (plynulá). Příliš hrubá zemina se nedoporučuje (příliš pórovitá, nebezpečí odplavování, vytlačování).

Štěrkové polštáře se zřizují tak, že se do připraveného výkopu sype vhodný materiál, který se urovná a hutní ve vrstvách určených podle hutnícího stroje. Vhodné jsou k tomuto účelu malé a střední vibrační válce, u nichž by tloušťka vrstvy neměla přesáhnout 200 až 300 mm. Efektivní bývá i dynamické hutnění pomocí úderů železobetonové desky.

Geotechnický průzkum

Realizace základů se neobejde bez geologického průzkumu, na základě kterého se navrhne konkrétní technické řešení v projektové dokumentaci. Při průzkumu se provádí minimálně dva řezy staveništěm, podle kterých se vytvoří obraz o uspořádání jednotlivých geologických vrstev. Sondy se zavádí zpravidla do dvojnásobné hloubky oproti hloubce založení základů.

Hlavním cílem geotechnického průzkumu je poskytnutí takových údajů o geologických a hydrogeologických poměrech staveniště a jeho okolí, jakož i o vlastnostech základové půdy, jež umožní technicky správný, ekonomicky přijatelný a časově i technologicky proveditelný návrh geotechnické konstrukce za výrazné redukce geotechnických rizik spojených s tímto návrhem i jeho realizací. Konkrétní cíle geotechnického průzkumu se mohou v podrobnostech lišit, a to jak s ohledem na jeho příslušnou etapu, tak na druh a složitost geotechnické konstrukce.

Geotechnický průzkum na konkrétním staveništi vychází z projektu průzkumných prací, který by měl plánovat technické práce průzkumu, rozsah a četnost zkoušek základových půd, a to zejména na základě důkladné znalosti účelu, pro nějž se provádí. Velmi často objednává tento průzkum stavebník (investor), a to v době, kdy nemá stavební záměr ujasněn a není schopen jasně formulovat problematiku, na níž by měl průzkum dát dostatečnou odpověď. V tomto případě může mít průzkum charakter tzv. předběžného s tím, že je třeba počítat s následným průzkumem podrobným. Jeho provádění je vždy vhodné konzultovat s projektantem geotechnických konstrukcí, který je schopen příslušné otázky jasně formulovat a zadat, neboť právě ten je hlavním uživatelem výsledků průzkumu a pro něj představuje jeho Závěrečná zpráva jeden z rozhodujících podkladů pro návrh geotechnické konstrukce.

Typy průzkumů

  • Předběžný průzkum

    Předběžný průzkum má vždy zahrnovat důkladnou prohlídku staveniště a jeho okolí, studium archivních materiálů (rešerše např. z Geofondu) a seznámení se stavebním záměrem. Jen zcela výjimečně se provádějí odkryvné terénní práce, nicméně nepřímé průzkumné metody (geofyzikální měření) jsou relativně časté.

  • Podrobný průzkum

    Podrobný průzkum zahrnuje již vesměs veškeré práce potřebné k získání co nejúplnějších poznatků o geotechnických poměrech na staveništi. Je zpravidla podkladem pro projekt DSP a musí vždy správně odhalit nejdůležitější geotechnická rizika příslušného staveniště s ohledem na druh a rozsah plánované stavby. Zahrnuje využití poznatků z průzkumu předchozího (předběžného), dostatečný rozsah odkryvných technických prací (jádrových vrtů vč. odběru vzorků zemin i podzemní vody, popř. sond kopaných), polních zkoušek penetračních, popř. pressiometrických vč. geologické stratigrafie do potřebné hloubky, zjištění přírodních nebo umělých podzemních prostor či kaveren, degradace hornin, zemin nebo sypaniny, zlomů, puklin a ostatních ploch diskontinuit, možnosti časového přetváření zemního a horninového prostředí, bobtnavých a prosedavých zemin či hornin, přítomnosti odpadů a umělých zemních struktur, hydrogeologických poměrů na staveništi.

  • Doplňkový průzkum

    Doplňkový průzkum, který není uveden v ČSN EN 1997-1, bývá realizován v těch případech, kdy při plánovaných pracích průzkumu podrobného dojde k takové situaci, že vzniklý geotechnický problém nelze uspokojivě objasnit, nebo v případech výrazné změny ve tvaru, statickém působení, či umístění stavby.

Zkoušky základových půd

V rámci geotechnického průzkumu jsou dále plánovány zkoušky základových půd, a to jak laboratorní, pro které je třeba odebrat příslušné vzorky (porušené i tzv. neporušené) a dále zkoušky polní, k nimž v našich podmínkách řadíme např. sondy penetrační, které jsou jednak dynamické, jednak statické.

  • Dynamické sondování

    Principem dynamického sondování je zarážení jistého hrotu na konci soutyčí určitými dynamickými rázy, přičemž se určuje počet úderů potřebných na zaražení o 200 mm. Někdy se měří i velikost kroutícího momentu potřebného k pootočení soutyčí v jisté hloubce; jde však pouze o údaj informativní. Na základě počtu úderů lze usuzovat na některé globální vlastnosti základové půdy, tzn. v případě zemin jemnozrnných na konzistenci a v případě zemin hrubozrnných na ulehlost. Zejména v českých geotechnických podmínkách, které se vyznačují značnou rozmanitostí, zůstávají základními průzkumnými metodami jádrové vrty a dynamická penetrace je zkouška doprovodná, upřesňující ovšem pouze v případě, že litologický profil je znám.

  • Statická penetrace

    Základem statické penetrace je kontinuální zatlačování penetrační sondy skládající se ze speciálního hrotu a sady penetračních trubek, a to konstantní rychlostí kolem 20 mm·s-1. Odpor, který základová půda klade vnikání penetrační sondy, je pak rovněž jistým měřítkem kvality a vlastností zeminy. Tento totální odpor Qt se skládá z odporu na kuželovém hrotu qst a z lokálního tření na plášti sondy fs.

Závěrečná zpráva geotechnického průzkumu

Závěrečná zpráva o geotechnickém (inženýrskogeologickém) průzkumu, jež má obvykle část textovou a přílohy, má zhodnotit výsledky všech provedených průzkumných prací a odpovědět na všechny otázky týkající se geotechnických podmínek staveniště. Zpráva obsahuje geomorfologickou charakteristiku zájmové oblasti a stratigraficko-litologickou charakteristiku horninového prostředí, a to obvykle od nejnižší jednotky (zpravidla od předkvartérního horninového podloží). Dále zahrnuje prezentaci všech dostupných geotechnických informací vč. geologických jevů a relevantních údajů, popis stavby (díla), pro které byl průzkum (jeho příslušná etapa) prováděn vč. z účelu a rozsahu geotechnického průzkumu (jeho příslušné etapy), obecný popis morfologie staveniště vč. jejího známého či zjištěného vývoje, geologii staveniště řešenou nejlépe v prostorovém 3D modelu, popř. v jednotlivých dostatečně vypovídajících řezech vedených do potřebné hloubky, popis všech zjištěných, popř. pravděpodobných geologických anomálií (zlomech, tektonických pásmech, dutinách či kavernách atd.) s event. doporučením jejich následného zkoumání v rámci doplňkového průzkumu a hydrogeologických poměrů na staveništi.

Závěrečná zpráva musí obsahovat souhrn tzv. odvozených vlastností základových půd, které jsou základním podkladem pro stanovení charakteristických hodnot geotechnických parametrů základových půd, což je ovšem práce a zodpovědnost projektanta geotechnické konstrukce. Nelze se do budoucna spokojit s takovým stavem, kdy v rámci jisté etapy geotechnického průzkumu uvádí jeho zpracovatel již přímo charakteristické velikosti parametrů základové půdy, za které považuje tzv. normové vlastnosti většinou opsané z bývalé normy ČSN 73 1001: Základová půda pod plošnými základy. Jde o jasné nepochopení základních principů Eurokódu 7, který jednoznačně stanovuje zodpovědnost v této oblasti.

Realizace základů

Stavba rodinného domu začíná zhotovením základů. Na těch se rozhodně nevyplatí šetřit - nevhodně provedená základová deska dokáže způsobit spoustu problémů při následných stavebních pracích i samotném používání stavby. Realizace základů se skládá z mnoha dílčích kroků a každý by vystačil na samostatný článek.

Příprava staveniště

Před samotnou stavbou základů je nutné zarovnat terén a snížit ho o tloušťku základové desky. Poté dojde ke skrývce ornice, což je první terénní úprava při realizaci základů, při které se odstraňuje 15 až 30 cm zeminy. Pozemky, které jsou ohroženy působením vody nebo sesuvy půdy, nejsou pro výstavbu domu vhodné. Pro založení domu není vhodné ani bahnité či rašelinové podloží. Problém se založením stavby pak můžete mít i na pozemcích, kde v minulosti došlo k nevhodné navážce nebo poddolování. Proto je třeba typ podloží, stav půdy a související rizika prozkoumat co nejdříve.

Vytyčení a výkopy

Před výkopovými pracemi musí na staveniště dorazit geodet, který vytyčí základové spáry domu. Kromě polohy domu musí vytyčit i výšku založení. Základové výkopy mohou mít šikmé nebo rovné stěny. Šikmé stěny budujeme zpravidla tehdy, když je pro ně na stavbě dostatek místa. V opačném případě přichází ke slovu výkopy se svislými stěnami - jámy, rýhy nebo šachty. Pomocí stavební mechanizace se následně vyhloubí základová spára, která se nesmí hutnit. Před dalšími pracemi musí být důkladně vyčištěná, bez bahna, vody a průvalů. S hloubením můžete začít kdekoliv v místech vyznačené stavby.

Při zakládání stavby je velmi důležitá dostatečně únosná základová spára. Tu je nutné umístit v nezámrzné hloubce, což je v našich podmínkách podle typu půdy hloubka od 80 do 120 cm, v nestabilních zeminách je minimální hloubkou až 140 cm.

Inženýrské sítě a betonování

Po vytvoření základové spáry se připravují inženýrské sítě. Přesně podle projektové dokumentace je potřeba připravit budoucí rozvody vody, kanalizace, elektřiny či plynu. Pokládají se husí krky, připravují revizní šachty a vybednění prostupů. Při realizaci základů je nutné současně na jejich dno uložit uzemnění, před samotným betonováním je nezbytné také umístit podle projektu prostupy pro zdravotechniku a vedení dalších inženýrských sítí.

Vyhloubené spáry se vylijí betonem. Vytvoří se tak betonové základové pasy, které se nachází nejen po obvodu stavby, ale také pod nosnými zdmi. Na betonové pasy se položí bednicí tvárnice (ztracené bednění, což jsou betonové tvarovky s dutinou) a vylijí se betonem. Ukládají se jak po obvodu domu, tak na místa nosných zdí. Vytvoří se bednění, které poslouží k ohraničení při lití betonu a zhotovení základové desky.

V posledním kroku se konečně dostáváme k samotnému lití betonu a vytvoření základové desky. Vrstva betonu se po celé ploše prokládá kari sítěmi (armování - vyztužení betonové směsi, které zvyšuje odolnost betonu proti mechanickému poškození). Beton se průběžně zhutňuje a ve finální fázi uhlazuje hliníkovou stahovací latí. Pro betonování základových pasů a základové desky se obvykle používají betony různé třídy, např. C16/20 nebo C20/25.

Důsledky špatné realizace

Kvalitu provedení základové desky rozhodně nepodceňujte. Důkladně zvažte, jste-li opravdu schopni zvládnout její realizaci svépomocí, nebo si na pomoc raději přizvete profesionální firmu. V obou případech doporučujeme spolupracovat se stavebním dozorem, který dohlédne na správné provedení všech technologických kroků. Špatně provedená základová deska se odrazí na celé stavbě. V budoucnu může dojít i k popraskání zdiva a omítek, zkřížení oken a dveří nebo problémům s podlahami. Při neodborné výstavbě často dochází k nedodržení rozměrů stanovených projektem, posunu stěn, popraskání nalitého betonu nebo „rozjetí“ ztraceného bednění.

tags: #zakladove #pudy #ve #stavebnictvi

Oblíbené příspěvky: