Płyta fundamentowa – posadowienie i układ warstw

Dla elementu budynku, jakim jest płyta fundamentowa, istotne są nie tylko kwestie konstrukcyjne. Płyta coraz częściej przejmuje inne ważne dla użytkowania budynku funkcje, na przykład związane z instalacjami. Powinna być wykonana dobrze nie tylko pod względem konstrukcyjnym, musi również być właściwie zabezpieczona różnymi izolacjami.

Widać trend, że płyty fundamentowe stosowane są coraz częściej, mimo że teoretycznie jest to rozwiązanie droższe od tradycyjnych fundamentów w postaci ław fundamentowych. Są jednak przypadki, kiedy zastosowanie płyty fundamentowej jest bardziej racjonalne niż ław fundamentowych. Trend wzrostu zastosowania płyt fundamentowych spowodowany jest również tym, że coraz więcej firm specjalizuje się w wykonywaniu różnego rodzaju autorskich opracowań tego rodzaju posadowienia.

Płyta fundamentowa jako alternatywne posadowienie

Najbardziej popularnymi posadowieniami dla prostych budynków w Polsce wciąż jeszcze są ławy fundamentowe, coraz częściej wykonywane są jednak płyty fundamentowe. Co ciekawe, w Niemczech płyty fundamentowe to rozwiązanie tak powszechne jak u nas ławy fundamentowe.

Zastosowanie płyt fundamentowych ma racjonalne uzasadnienie w przypadku wykonania kondygnacji podziemnych. Stanowią one również lepsze rozwiązanie niż ławy fundamentowe w przypadku trudnych warunków gruntowych i występującego wysoko lustra wody. Takie warunki to przesłanki do tego, by zastosować płytę fundamentową. Jej zaletą jest to, że nie posadawia się jej tak głęboko jak ław fundamentowych, płyta fundamentowa nie musi być bowiem posadowiona na głębokości przemarzania.

W przypadku budynków niskich ciężar konstrukcji jest zazwyczaj niższy od ciężaru usuniętego gruntu, zakłada się więc, że osiadanie budynku oraz wszelkie kwestie z tym związane nie będą działać niekorzystnie. Budynek posadowiony na płycie fundamentowej stanowi dosyć sztywny układ konstrukcyjny, który dobrze się sprawdza w trudnych warunkach posadowienia.

Płyta fundamentowa jako konstrukcja

Płytę fundamentową wykonuje się jako żelbetową płytę zbrojoną. Zbrojenie może być w postaci prętów lub siatek zbrojeniowych albo w postaci zbrojenia rozproszonego. Czasami jest to rozwiązanie hybrydowe, ze zbrojeniem rozproszonym oraz z dozbrojeniem prętami stref w miejscach występowania obciążeń i na obrzeżu, czyli pod ścianami i słupami, oraz jako zwieńczenie wolnych krawędzi.

Projektant na podstawie danych projektowych (obciążeń budynku, geometrii budynku w kontekście wymiarów, masy budynku oraz warunków gruntowo-wodnych) dobiera geometrię płyty fundamentowej – jej grubość oraz zbrojenie. Na tej podstawie zaprojektowana zostaje płyta pod względem konstrukcyjnym. Ponadto projektant musi założyć głębokość posadowienia oraz zaproponować rozwiązania związane z płytą pod względem różnych izolacji, a nawet instalacji. Niektóre firmy wykonujące płyty zajmują się również projektem i oferują przeprojektowanie posadowienia z ław fundamentowych na płytę fundamentową.

Ze względów konstrukcyjnych istotne jest również zaprojektowanie i wykonanie elementów płyty, które są powiązane z pozostałą częścią konstrukcji budynku. Chodzi np. o żelbetowe schody, słupy, ściany i trzpienie żelbetowe. W płycie należy wówczas przygotować tzw. zbrojenie startowe, które służy do połączenia z nią elementów konstrukcyjnych kondygnacji występującej na płycie.

Płyta fundamentowa – nie tylko funkcja konstrukcyjna w budynku

Płyta fundamentowa to nie tylko element posadowienia budynku. Coraz częściej pełni ona również inne funkcje – często może być na przykład płytą grzewczą. Wówczas to w niej ulokowana jest instalacja ogrzewania podłogowego w postaci zatopionych rur, w których później jest czynnik grzewczy. Stosowane są różnego rodzaju rozwiązania, takie jak instalacje grzewcze powietrzne, wodne oraz elektryczne. Jeśli jest to instalacja wodna lub elektryczna, górna powierzchnia płyty stanowi już powierzchnię do wykończenia materiałami wykończeniowymi nadającymi się na ogrzewanie podłogowe. Rodzaj instalacji ogrzewania ma wpływ na układ warstw pod płytą i na płycie.

Przez płytę przechodzą też elementy instalacji wodno-kanalizacyjnej. Niekiedy decyzja w sprawie wyboru posadowienia na płycie związana jest wyłącznie z tym, że inwestorzy chcą mieć właśnie taki rodzaj ogrzewania i nie musi ona wynikać z trudnych warunków gruntowych.

Układ warstw

Układ warstw płyty może być różny. Powinna ona być zaprojektowana w taki sposób, by zapewnić właściwą termoizolację i hydroizolację oraz być dopasowana m.in. do instalacji ogrzewania (w zależności od rodzaju czynnika grzewczego oraz miejsca ulokowania instalacji grzewczej).

Warstwy związane z płytą fundamentową – wersja, gdy płyta nie jest płytą grzewczą z czynnikiem wodnym lub elektrycznym (warstwy od góry):

• wykończenie podłogi,
• jastrych (z ogrzewaniem podłogowym lub bez ogrzewania podłogowego),
• styropian posadzkowy (np. 10 cm),
• płyta fundamentowa (np. 30 cm),
• polistyren XPS, np. 10 cm (lub pianobeton 500 – np. 60 cm),
• folia izolacyjna na zakład ze sklejeniem folii wzdłuż za pomocą taśmy,
• podbudowa z zagęszczonego piasku (20–30 cm) – w warstwie podbudowy instalacja wodno-kanalizacyjna.

Warstwy związane z płytą fundamentową – wersja, gdy płyta jest płytą grzewczą z czynnikiem wodnym lub elektrycznym (warstwy od góry):

• wykończenie podłogi,
• płyta fundamentowa (np. 30 cm, z ogrzewaniem podłogowym wodnym lub elektrycznym),
• polistyren XPS np. 20 cm (lub pianobeton 500, np. 60 cm),
• folia izolacyjna na zakład ze sklejeniem folii wzdłuż za pomocą taśmy,
• podbudowa z zagęszczonego piasku (20–30 cm) – w warstwie podbudowy instalacja wodno-kanalizacyjna.

Układ warstw zawsze powinien być dobrany i zgodny z pomysłem na ogrzewanie budynku, jak i z zasadami fizyki budowli, aby nie było strat ciepła, a budynek od spodu był właściwie zabezpieczony przed wilgocią. Oczywiście istotna jest również kwestia nośności.

Wykonanie posadowienia i części składowe warstw

Wszystkie warstwy związane z posadowieniem płyty powinny być wykonane bardzo staranne i z właściwych materiałów. Niedopuszczalne jest zastosowanie materiałów niespełniających wymagań dotyczących przewidywanego zastosowania. Ta część budynku powinna być sprawdzona przez kierownika budowy i inspektora nadzoru inwestorskiego (jeśli jest ustanowiony).

Kontroli powinny być poddane deklarowane przez producentów właściwości wybranych materiałów, najlepiej jeszcze przed ich zakupem.

Byłoby najkorzystniej, gdyby został opracowany projekt wykonawczy, z którego wynikałyby wszystkie wymagania materiałowe i wykonawcze, a samo wykonanie płyty byłoby realizowane na jego podstawie bez żadnych odstępstw. Jeśli już ktoś chciałby cokolwiek zmienić, to zmiany powinny zostać zaakceptowane przez projektanta i kierownika budowy.

Wykonanie płyty przebiega szybciej niż wykonanie posadowienia na ławach fundamentowych. W przypadku płyty fundamentowej wykop jest płytszy, nie ma robót murarskich, nie ma robót polegających na wykonywaniu tak wielu hydroizolacji pionowych. Stąd wynikają oszczędności czasu przy wykonywaniu fundamentu płytowego.

W pierwszej kolejności wykonuje się usunięcie warstwy humusu, a więc ziemi biologicznie czynnej o grubości około 30–40 cm. Następnie, w zależności od głębokości posadowienia płyty, może (choć nie musi) zachodzić potrzeba usunięcia kolejnej warstwy gruntu.

Pod płytą należy wykonać podbudowę z zagęszczonego piasku grubości 20–30 cm. Dobrze jest też sprawdzić stopień zagęszczenia. W warstwie piasku wykonuje się instalację wodno-kanalizacyjną.

Ze względu na to, że płyta fundamentowa będzie posadowiona powyżej poziomu przemarzania, będzie ona narażona na zasięg niskich temperatur. Zasięg strefy przemarzania przebiega od skraju płyty po obwodzie budynku.

Jeśli płyta nie byłaby odpowiednio zabezpieczona w tych miejscach, grunt w tej strefie byłby narażony na przemarzanie i jeśli byłby to grunt wysadzinowy, to mógłby on być narażony na zmianę objętości. Aby temu zapobiec, należy wykonać odpowiednią termoizolację. W celu wyeliminowania zasięgu niskiej temperatury przy gruncie od strony zewnętrznej budynku wykonuje się ją obwodowo. 

Zabezpieczenie przed przemarzaniem to istotny element budynku. Trzeba przy tym zadbać o odpowiednie ulokowanie opaski i jej geometrię oraz o jej zabezpieczenie na czas układania mieszanki betonowej. W zależności od projektu oraz techniki wykonania płyty fundamentowej wykonuje się ją za pomocą opaski przeciwwysadzinowej betonowej, zabezpieczonej polistyrenem XPS, albo za pomocą samego XPS ulokowanego w pionie. Najlepiej, aby czynności te zostały wykonane zgodnie z projektem, bo rozwiązań jest dosyć dużo.

Ponieważ płyta umiejscowiona jest na gruncie, powinna być właściwie zabezpieczona przed wpływem wilgoci od strony gruntu. Hydroizolacje to istotny element płyty, który bezpośrednio rzutuje na jej trwałość. Dlatego na zagęszczonym piasku rozkłada się folię o grubości 0,3 mm na zakład 30–40 cm ze sklejeniem każdego pasa folii za pomocą taśmy uszczelniającej.

Niekiedy zamiast jednej układa się dwie warstwy folii o grubości 0,2 mm. Stanowi to pierwszą – wstępną warstwę hydroizolacji. Folia powinna zachodzić na opaskę przeciwwysadzinową. Wszystkie przejścia rur instalacji wodno-kanalizacyjnej powinny być uszczelnione, a więc przebita folia powinna zostać przyklejona do rur taśmą. Następnie na folii układa się polistyren XPS.

Grubości XPS mogą być różne. Wg rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, dla pomieszczeń o temperaturze niemniejszej niż 16°C wymaga się, by współczynnik U dla podłogi na gruncie wynosił nie więcej niż 0,30 W/(m2∙K). Na przykład przy założeniu zastosowania XPS o grubości 20 cm współczynnik U dla samego XPS wynosi już 0,170 W/(m2∙K). Jest więc to grubość z naddatkiem. Gdyby się chciało spełnić warunek z rozporządzenia, to już warstwa XPS o grubości 11 cm zapewnia współczynnik U = 0,29 W/(m2∙K). By wyliczyć precyzyjnie współczynnik U, należy oczywiście przeprowadzić obliczenia współczynnika przenikania ciepła dla całego układu warstw płyty.

Niekiedy rozwiązaniem stosowanym w praktyce jest ułożenie na warstwie zagęszczonego piasku 10 cm XPS, a następnie na płycie fundamentowej, dodatkowo, warstwy styropianu posadzkowego EPS o grubości np. 10 cm. To tańsze rozwiązanie okaże się dobre, jeśli w warstwie jastrychu będzie układane ogrzewanie podłogowe lub tego ogrzewania nie będzie. Jednak nie może być ono stosowane, jeśli płyta fundamentowa jest jednocześnie płytą grzewczą z ogrzewaniem wodnym lub elektrycznym.

W tym miejscu dochodzimy do ważnej kwestii, jaką jest dobór właściwej termoizolacji pod płytą. Jaki XPS wybrać?

Ze względu na to, że płyta fundamentowa stanowi dla budynku przegrodę zewnętrzną, wymagana jest odpowiednia izolacja cieplna dla płyty zarówno od spodu, jak i na obrzeżach. Można ją zapewnić między innymi za pomocą termoizolacji wykonanej z polistyrenu XPS. Materiał ten jest odporny na wilgoć w całej swojej objętości, może też przejąć dosyć duże obciążenia powierzchniowe. Znakomicie nadaje się do tego typu zastosowania w gruncie. Ważną właściwością tego wyrobu, poza wytrzymałością na ściskanie, jest pełzanie, które powinno być na niskim poziomie.

Istotne jest również to, aby zmiany odkształcalności w czasie zachodzące pod wpływem obciążeń były ograniczone. Dlatego tak ważne jest dobranie odpowiedniego materiału – nie nadają się do tego zwykły styropian EPS i niektóre rodzaje polistyrenu XPS.

XPS pod płyty fundamentowe powinien charakteryzować się:

• odpornością na działanie mrozu (cykle zamrażania–rozmrażania),
• odpornością na butwienie i korozję biologiczną,
• bardzo małą absorpcją wilgoci,
• dużą wytrzymałością mechaniczną,
• wysokim modułem sprężystości,
• trwałością użytkowania.

Termoizolacyjne płyty z polistyrenu XPS powinny być układane w tzw. cegiełkę, czyli z przesunięciem połączeń.

Po ułożeniu polistyrenu XPS wykonuje się przejścia odpływów kanalizacyjnych, doprowadza wodę, a następnie układa zbrojenie płyty. Bardzo ważne jest zastosowanie odpowiedniego gatunku stali, odpowiednich średnic, właściwych odległości, zakładów i zakotwień prętów, które mają wpływ na konstrukcję. Nie bez znaczenia jest również zachowanie odpowiedniej otuliny dla prętów zbrojeniowych. Jest to istotne dla zabezpieczenia zbrojenia przed korozją oraz ze względu na to, by zbrojenie kotwiło się w betonie.

Jeśli płyta będzie płytą grzewczą, to instalację ogrzewania umieszcza się pod zbrojeniem górnym płyty.

W płycie należy też umieścić startery, czyli zbrojenie pod elementy konstrukcyjne kondygnacji na płycie. Po zazbrojeniu i ułożeniu instalacji zbrojenie powinno być sprawdzone przez kierownika budowy i inspektora nadzoru inwestorskiego. Gdy zostanie to wykonane, przychodzi czas na betonowanie.

Do wykonania płyty stosuje się beton o klasie zadanej przez projektanta w projekcie. Zazwyczaj jest to beton klasy nie niższej niż C20/25 oraz stopniu wodoszczelności W8. Liczba przy literze W oznacza dziesięciokrotną wartość ciśnienia wody w MPa, działającego na próbki betonu. Jest to wystarczające dla płyty, która zazwyczaj jest dosyć płytko posadowiona, prawdopodobieństwo wystąpienia wody pod ciśnieniem działającej na płytę jest więc niskie. Po wykonaniu płyty wykonuje się kolejne warstwy, jeśli są przewidywane.

Płyta z betonem lekkim zamiast polistyrenu XPS

Zamiast ocieplenia płyty od dołu za pomocą płyt z polistyrenu XPS stosuje się beton lekki – jest to zazwyczaj pianobeton. Wówczas warstwę ocieplenia stanowi dosyć gruba płyta z betonu lekkiego o gęstości około 500 kg/m3. Warstwa pianobetonu spełnia więc funkcję termoizolacyjną. Pianobeton wykonuje się warstwowo w dwóch, trzech warstwach. Jest to potrzebne ze względu na to, że wykonanie warstwy o większej grubości spowodowałoby zagęszczenie się świeżego pianobetonu pod wpływem własnego ciężaru. Takie rozwiązanie, stosowane przez niektórych wykonawców, jest trwałe, wymaga jednak doświadczenia oraz dostępu do wykonawcy pianobetonu.

Podsumowanie

Płyty fundamentowe to coraz częściej spotykane rozwiązanie ­posadowienia. Wykonanie płyty nie jest trudne, a zalet użytkowych wynikających z zastosowania tego typu fundamentu jest ­wiele. Sprawdzają się one w trudnych warunkach gruntowo-wodnych.

Firm specjalizujących się w wykonaniu płyt jest coraz więcej. Powodzenie realizacji sprawdza się jednak tylko wtedy, gdy projekt zostanie należycie przygotowany, a następnie wszystko wykona się dokładnie zgodnie z nim, używając właściwych materiałów.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!