Vliv zatížení na spolehlivost hydroizolační vrstvy spodní stavby

Úvod

Problém při použití profilované (nopové) fólie ve skladbách spodních staveb nastává v případě mechanického namáhání konstrukce, které působí skrze prvek skladby s vyšší mechanickou odolností (profilovaná fólie) na prvek s odolností nižší (hydroizolační vrstva). V současné době jsou hydroizolační materiály z hlediska odolnosti vůči statickému zatížení zkoušeny dle normy ČSN EN 12730. Tato metoda spočívá v přenosu koncentrovaného zatížení skrze prorážecí nástroj na povrch pásu po stanovenou dobu. Na základě této zkoušky je u většiny běžně používaných materiálů pro hydroizolační vrstvu uváděna odolnost vůči statickému zatížení 20 kg, což odpovídá 200 N. U profilovaných fólií je ekvivalentní vlastností pevnost v tlaku zkoušená dle normy ČSN EN ISO 604. Pro profilované fólie používané ve skladbách stavebních konstrukcí nabývá pevnost v tlaku hodnot od 150 kN.m-2 do 250 kN.m-2. Profilovaná fólie má tedy výrazně vyšší odolnost vůči statickému zatížení než hydroizolační vrstva. Vlivem zatížení může docházet k postupnému protlačení profilované fólie do povlakové hydroizolace a snížení hydroizolační spolehlivosti skladby.

o1.png
Obrázek 0-1: Schéma umístění profilované fólie

Profilované fólie

Použití profilovaných fólií

Profilovaná fólie je nejčastěji využívána ve skladbách jako drenážní vrstva, kde snižuje hydrofyzikální namáhání, případně může plnit i další funkce. Někteří dodavatelé hydroizolačních systémů s ní uvažují jako s ochrannou vrstvou pro hlavní hydroizolační vrstvu. Příkladem využití je např. skladba obvodové stěny suterénu při aplikaci drenážního systému. Zde plní funkci svislé drenážní vrstvy, která odvádí vodu k objektu do drenážního potrubí umístěného u paty stěny. Tímto je zajištěno, že případná nahromaděná voda v okolním prostředí zásypu stavební jámy, která by jinak mohla vyvolat namáhání tlakem, stéká po svislé ploše stěny a je odvedena pomocí drenážního potrubí mimo stavební objekt, např. do dešťové kanalizace.

Nutno upozornit, že toto opatření lze aplikovat pouze při umístění objektu nad hladinou podzemní vody v nepropustném horninovém prostředí (hlína, hlinopísčitý písek).

Umístění, orientace nopů

Ve stavební praxi se lze setkat se dvěma způsoby aplikace profilované fólie na svislé plochy, kdy jsou: 1. nopy orientovány k hydroizolaci, 2. nopy orientovány k zemině, tzn. směrem od hydroizolace.

o2.png
Obrázek 0-2: Schéma způsobů aplikace profilované fólie

Orientace nopů k hydroizolaci

Varianta, při níž vznikne vzduchová vrstva mezi hydroizolací a profilovanou fólií. Tento způsob aplikace je doporučen v technologických pokynech u většiny dodavatelů profilovaných fólií. Pro snížení rizika protlačení profilované fólie do hydroizolace se vkládá mezi hydroizolaci a profilovanou fólii separační vrstva z textilie.

o3.png
Obrázek 0-3: Detail zabudování profilované fólie – nopy orientovány k hydroizolaci

Orientace nopů k zemině

Profilovaná folie přiléhá větší plochou na hydroizolaci, čímž by mělo být sníženo riziko protlačení profilované fólie do hydroizolace, avšak mezi hydroizolací a profilovanou fólií nevznikne vzduchová vrstva využitelná např. pro snížení namáhání od radonu. V tomto případě je vhodnější varianta použití profilované fólie s integrovanou textilií, která je nakašírována na nopy, kde tvoří filtrační vrstvu oddělující profilovanou fólii od zeminy, a je tedy zachována vzduchová vrstva.

o4.png
Obrázek 0-4: Detail zabudování profilované fólie – nopy orientovány k zemině

Namáhání

Mechanické namáhání je nejčastěji vyvoláno zatížením a montáží. Zatížení je situace, při níž dochází ke změně napjatosti u konstrukcí vlivem vzájemného působení sil, změnou polohy jednotlivých částí konstrukce nebo změnou teploty.

Zemní tlak působící na obvodovou stěnu suterénu


Zatížení působící na profilovanou fólii a povlakovou hydroizolaci je vyvozeno od stálého tlaku horniny, která vlastní tíhou vyvolává geostatické napětí.

Velikost geostatického napětí zemního tlaku v klidu, které působí na svislý rub stavební konstrukce zatížené na plnou výšku h (výška zatížené části konstrukce h je totožná s výškou zeminy za rubem konstrukce), je 29,052 kN.m-2.

Tabulka 0-1: Hodnoty zatížení zemním tlakem v závislosti na výšce
t1.png

Přepočet zatížení

Vypočítané zatížení působí na profilovanou fólii, která však díky výstupkům (nopům) nemá konstantní tloušťku. V obecné fyzice platí, že při působení stejné tlakové síly je tlak tím větší, čím menší je styčná plocha. Z tohoto důvodu je nutné uvažovat s tím, že zatížení působící na profilovanou fólii ve styčné oblasti nopu s povlakovou hydroizolací vyvolá větší napětí. Vedlejším vlivem velikosti tohoto napětí může být i deformace samotných nopů.

o5.png
Obrázek 0-5: Schéma s vyznačením roviny styčných ploch

Dovolené zatížení

Dovolené zatížení povlaků podle ČSN P 73 0606 (11.2000) uvádí, že napětí v tlaku nemá u asfaltových pásů překročit 0,5 MPa při teplotě 20 °C. U fóliových povlaků je přípustné větší mechanické namáhání. Napětí v tlaku u fóliových povlaků nesmí překročit 5,0 MPa při teplotách do 20 °C, pokud výrobce nestanoví jinak.

Ověření účinků

Pro ověření účinku statického zatížení byly sestaveny vzorky s kombinacemi skladeb v několika variantách sestávajících z následujících prvků:
  • Materiál hydroizolace (mPVC fólie, asfaltové pásy).
  • Podklad (tuhý, měkký – tepelná izolace EPS, XPS, Perimetr).
  • Separační vrstva (s nebo bez separační vrstvy, gramáž – 300 g/m2, 500 g/m2).
  • Způsob aplikace profilované fólie (nopy k hydroizolaci nebo od hydroizolace).
o6.png
Obrázek 0-6: Příklady variant sestavovaných skladeb

Pro simulaci zatížení byly použity betonové dlaždice o rozměru 500×500×50 mm o hmotnosti cca 30 kg.

o7.png
Obrázek 0-7: Schéma zatěžovacího modelu

Předběžné výsledky


Zjevné vady hydroizolačního povlaku lze po odtížení rozdělit na protlačení a otlačení. Otlačení má povrchový charakter a nikterak nesnižuje hydroizolační spolehlivost hlavní hydroizolační vrstvy. Protlačení naopak zasahuje do vlastní hmoty hydroizolačního povlaku a může mít za důsledek snížení hydroizolační spolehlivosti hlavní hydroizolační vrstvy.

Vzhledem k materiálové charakteristice docházelo k protlačení u hydroizolace z asfaltových pásů. Protlačení bylo znatelnější při aplikaci profilované fólie s nopy orientovanými od hydroizolace a bez vložené separační vrstvy. Při deformaci nopů u této aplikace docházelo ke zborcení kloboučku nopu a vytvoření hran, které by při působení smykových sil (např. při sedání, sesuvu zeminy) mohly narušit hmotu povlakové hydroizolace.

o8.png
Obrázek 0-8: Ukázka otlačení a protlačení profilované fólie do hydroizolace z asfaltového pásu

o9.png
Obrázek 0-9: Deformace nopů profilované fólie při aplikaci směrem od hydroizolace

Závěr

Ve stavební praxi je problematika protlačování povlakových hydroizolací od materiálů s vyšší mechanickou odolností opomíjeným problémem, který nebyl doposud ověřen. Příkladem jsou skladby provozních střech, kde je profilovaná fólie využita jako drenážní vrstva nebo obvodová stěna suterénního zdiva s profilovanou fólií jako svislou drenážní vrstvou. Jelikož je hydroizolační spolehlivost těchto skladeb, obzvláště v případě spodní stavby, poměrně těžko kontrolovatelná, je nezbytné pamatovat na vzájemnou kompatibilitu prvků a materiálů vzhledem k možnému mechanickému namáhání a při návrhu hydroizolačního systému spodní stavby uvažovat vždy komplexně.

Poděkování


Děkuji firmě DEKTRADE za materiály a prostory poskytnuté pro sestavení vzorků, dále patří velký dík Ing. Antonínu Žákovi, Ph. D. a Ing. Marku Novotnému, Ph. D. za cenné rady a názory při řešení této problematiky.

Literatura

[1] Zatížení konstrukcí: Milan Pilgr. PILGR, Milan. Milan Pilgr [online]. [cit. 2012-08-22]. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/KDK/pilgr.m/
[2] ADAMSKÁ, Gabriela. Hydroizolácie spodných stavieb: technické parametre, hydroizolačné konštrukcie, komponenty hydroizolácií, realizačné firmy, dodá-vatelia. Vyd. 1. Bratislava: Eurostav, 2006, 135 s. ISBN 80-892-2804-6.
[3] KÁNĚ, Luboš, Ctibor HŮLKA, Jiří TOKAR a Tomáš PETERKA. KUTNAR – Izolace spodní stavby: Skladby a detaily – únor 2009. DEKTRADE, 2009.
[4] MASOPUST, Jan. Rizika prací speciálního zakládání staveb. 1. vyd. Praha: Pro Asociaci dodavatelů speciálního zakládání staveb a Českou komoru autori-zovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě vydalo Informační centrum ČKAIT, 2011, 116 s. Technická knižnice (ČKAIT). ISBN 978-80-87438-10-7.
[5] ŠMIŘÁK, Svatopluk. Pružnost a plasticita I: pro distanční studium. Vyd. 3., V Akademickém nakl. CERM 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006, 210 s. ISBN 80-720-4468-0.
[6] WEIGLOVÁ, Kamila. Mechanika zemin. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatel-ství CERM, 2007, 186 s. Učební texty vysokých škol. ISBN 978-80-7204-507-5.
Normy
[7] ČSN 73 0037. Zemní tlak na stavební konstrukce. 11.1991. Praha: Český normalizační institut, 1991.
[8] ČSN 73 0037. Zemní tlak na stavební konstrukce: Změna : Z1. 7.2010. Praha: Český normalizační institut, 2010.
[9] ČSN 73 0037. Zemní tlak na stavební konstrukce: Oprava : Opr.1. 5.1998. Praha: Český normalizační institut, 1998.
[10] ČSN EN 13967 ed. 2. Hydroizolační pásy a fólie - Plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti vlhkosti a plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti tlakové vodě - Definice a charakteristiky: Změna : Z1. 6.2013. Praha: Český normalizační institut, 2013.
[11] ČSN EN 13967 ed. 2. Hydroizolační pásy a fólie - Plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti vlhkosti a plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti tlakové vodě - Definice a charakteristiky. 9.2012. Praha: Český normalizační institut, 2012.

Článek má souvislost s akcí Izolace 2015 (22.01.2015).

Anotace

Česky

Vliv zatížení a následné mechanické namáhání působící na povlakové hydroizolace může mít výrazný vliv na spolehlivost hydroizolační vrstvy spodní stavby. Pro eliminaci těchto vlivů je nutné zvolit takové materiály, konstrukční řešení a úpravy, které zamezí přenosu namáhání do povlakové hydroizolace. Jako jedno z řešení a jako tzv. konstrukční ochranu ve skladbách spodních staveb uvažují někteří dodavatelé prvků hydroizolačních systémů profilovanou fólii. V příspěvku je popsána problematika, kdy nevhodným způsobem aplikace profilované fólie nebo působením vnějších vlivů může dojít namísto zvýšení míry hydroizolační spolehlivosti skladby k jevu opačnému, tj. k jejímu snížení.