Základy pro rodinný dům: Hloubka, výška a šířka základového pasu (1.)
Základní informace důležité pro založení domu
Vstupními podklady pro založení stavby je geotechnický průzkum, místní zvyklosti a zkušenosti z již stávajících obdobných staveb a případně průzkum hydrogeologický, který je z hlediska hospodaření s dešťovou vodou podkladem pro návrh zasakování dešťové vody (případně přečištěné odpadní vody z domovní čistírny odpadních vod).
Jelikož se tímto článkem omezujeme na 1. geotechnickou kategorii (1.GK), nedoporučuje se plošné zakládání pod hladinou podzemní vody. Přípustná je ustálená hladina podzemní vody min 0,3 m pod základovou spárou (kontaktní plocha mezi základem a zeminou). Založení pod hladinu spodní vody je předmětem 2. geotechnické kategorie.
Hloubka základů rodinného domu
Hloubka založení od upraveného terénu (v případě výpočtu sedání základu se jedná o hloubku od rostlého terénu) s ohledem na promrzání zeminy činí:
- minimálně 0,8 m pro nesoudržné zeminy (jemnozrnné zeminy, štěrkovité zeminy)
- minimálně 1,0 m pro písčité zeminy
- minimálně 1,2 m pro soudržné zeminy (jíly)
- minimálně 1,6 m pro soudržné jemnozrnné zeminy, které jsou navíc náchylné k vysychání a smršťování (hlína a jíly s velmi vysokou a extrémní plasticitou)
Základový pas pod střední nosnou zdí, který bývá založen obvykle min 0,5 m do rostlého terénu, může být v zimním období, kdy je stavba přerušena po základech, ohrožen promrzáním až na základovou spáru. A proto je doporučeno i pod střední nosné zdi dodržet výše uvedené – platí tedy pro podkladní desku bez hrubé stavby.
Šířka základového pasu
Šířka základového pasu se navrhuje s ohledem na typ zeminy, v níž bude základová spára dle geotechnického průzkumu umístěna (je nutné dále zohlednit typ zeminy i pod touto hranicí základové spáry, jelikož může být pod zeminou v základové spáře zemina s únosností nižší). Dle daného typu zeminy lze vycházet z normativních opatření a stanovit pro 1.GK tabulkovou návrhovou únosnost zeminy s ohledem na přepokládanou hloubku a šířku základového pasu. Tyto tabulkové únosnosti vyházejí z aktuálně platné normy ČSN 73 1004 Navrhování základových konstrukcí - Stanovení požadavků pro výpočetní metodya jsou v podstatě nejlepším podkladem pro návrh základů pro 1.GK. Hodnoty těchto únosností lze s ohledem na místní zkušenosti a geotechnický průzkum považovat ze dostatečně bezpečné pro návrh jednoduchých základů.
Návrhová tabulková únosnost zeminy pro 1. geotechnickou kategorii Rdt musí být větší než návrhové zatížení stavbou a vlastní tíhou samotného základu.
Kontaktní napětí v základové spáře od zatížení:
σz = F/Aef
F - návrhové účinky zatížení včetně vlastní tíhy základu
Aef - efektivní plocha základu s ohledem na excentricitu zatížení
Podmínka mezního stavu únosnosti:
Rdt ≥ σz
Z této podmínky se stanoví šířka základu v základové spáře. V projektových dokumentacích je častou chybou návrh, kdy šířka základu je shodná s šířkou nosného zdiva. Vždy je nutné i v případě splnění podmínky mezního stavu únosnosti dodržet minimální vyložení základového pasu vůči zdivu o 100 mm. Dále je pro prostý beton nutné dodržet také maximální vyložení základu vůči zdivu (nebo ztracenému betonovému bednění).
Pro prostý beton je uvažovaná hodnota roznášení zatížení pod úhlem cca 60-65° (záleží také na třídě použitého betonu viz dále). Lze tedy předběžně uvažovat maximální vyložení rovnající se 0,5 násobku výšky základového pasu (obr.1). Pokud bude toto vyložení základového pasu větší než tato hodnota, je nutné příčné vyztužení základového pasu při spodním okraji na vznikající ohybový moment a zajištění nepoddajnosti základu při přenášení zatížení do zeminy.
hF výška základu (viz obrázek 1) a vyložení základu (viz obrázek 1, ve stejných jednotkách jako hF) σgd návrhová hodnota tlaku v základové spáře fctd,pl návrhová hodnota pevnosti betonu v tahu (ve stejných jednotkách jako σgd) γc součinitel spolehlivosti betonu 1,5; fctk 0,05 charakteristická pevnost betonu v tahu (5% kvantil); αct,pl součinitel uvažující tahová napětí pro návrhovou únosnost prvků z prostého betonu; uvažuje se podle Národní přílohy; doporučená hodnota pro menší stavby je 0,7 pokud výrobce nezaručí pevnost betonu v tahu průkazními zkouškami nebo nejsou při návrhu výstižně stanoveny účinky nepřímých zatížení od objemových změn betonové konstrukce.
Dále je potřeba upozornit na návrh základových pasů pod vnitřním
nosným zdivem. Zatížení připadající na vnitřní nosné stěny je přibližně
dvojnásobně vyšší než na zdivo obvodové. Vnitřní zdivo je přitěžováno
stropní konstrukcí často z obou stran, a proto je nutné provést správný
návrh vnitřního základového pasu na toto zvýšené zatížení oproti
základovému pásu obvodovému. Minimální rozměry základového pasu pod
nosným zdivem jsou 500 x 500 mm.
Jakmile bude proveden návrh výšky (hF) a šířky (bF) základového pasu, je nutné dále splnit podmínku dle ČSN EN 1992-1-1, čl. 12.9.3 pro základové pasy z prostého betonu:
kde je
hF výška základu (viz obrázek 1)
a vyložení základu (viz obrázek 1, ve stejných jednotkách jako hF)
σgd návrhová hodnota tlaku v základové spáře
fctd,pl návrhová hodnota pevnosti betonu v tahu (ve stejných jednotkách jako σgd)
kde je
fctk 0,05
charakteristická pevnost betonu v tahu (5% kvantil);
αct,pl součinitel uvažující tahová napětí pro návrhovou únosnost prvků z prostého betonu; uvažuje se podle Národní přílohy; doporučená hodnota pro menší stavby je 0,7 pokud výrobce nezaručí pevnost betonu v tahu průkazními zkouškami nebo nejsou při návrhu výstižně stanoveny účinky nepřímých zatížení od objemových změn betonové konstrukce.
Ve výše uvedené podmínce vstupuje do výpočtu pevnost betonu v tahu a lze tak optimalizovat celý návrh základového pasu výběrem pevnostní třídy prostého betonu. V případě nesplnění podmínky je nutné navrhnout vyztužení základového pasu, případně změnit rozměry.
Základové pasy pod příčkami se provádí, pokud vyvozují napětí větší než 0,05 MPa. Základový pás pod takovouto příčkou má rozměry min 300 x 300 mm, který lze nahradit zesíleným žebrem v rámci podkladní betonové desky. V případě standardních příček do výšky 3,0 m z keramických dutinových nebo pórobetonových příčkovek postačí zesílení podkladního betonu vložením výztuže ke spodnímu i hornímu povrchu podkladní betonové desky.
Návrh základů a jejich změn je práce pro odborníka
Účelem předešlého textu bylo seznámení se, co všechno se do výpočtu základů promítá. Pomůže vám pochopit, proč projektant navrhl základ právě takto, a že není možné jej svévolně jakkoli měnit při stavbě.
Navrhování základů 1.GK provádí výhradně autorizovaná osoba pro obor pozemní stavby, statika a dynamika staveb nebo geotechnika. Sedání základů se zpravidla u 1.GK neposuzuje, to však neznamená, že základy nesedají. Je nutné zohlednit zejména nerovnoměrné sedání, které vyvozuje přídavná napětí v základech. Obecně lze uvažovat u základového pasu rodinného domu sedání v řádech jednotek milimetrů.
V projektové dokumentaci musí být jasně stanovena geotechnická kategorie s ohledem na geotechnické a hydrogeologické průzkumy, místní podmínky a zkušenosti odpovědné osoby.
Ing. David Šotkovský