SVEUILITE SJEVERVARADINOdjel Graditeljstvo

Kolegij: PROTUPOTRESNO INENJERSTVOPOTRESNO SIGURNA GRADNJA NA TEMELJNOM JASTUKU

Varadin, svibanj 2015.

SVEUILITE SJEVERVARADINOdjel Graditeljstvo

Kolegij: PROTUPOTRESNO INENJERSTVO POTRESNO SIGURNA GRADNJA NA TEMELJNOM JASTUKU

Predmetni nastavnici:Student: mr.sc. I. Muhovec, v. pred. Zdravko Bagari dr.sc. A. Aniskin, pred.

Varadin, svibanj 2015.SADRAJ

1.Uvod12.Toplinska zatita zgrade22.1Utjecaj toplinske zatite ispod temeljne ploe zgrade na potresnu sigurnost zgrade42.2Pojednostavljeni proraun posminih i rubnih tlanih naprezanja u sloju toplinske izolacije63.Temeljni jastuk123.1Sastavni dijelovi temeljnog jastuka133.2Debljine toplinskoizolacijskog sloja ispod temeljne ploe173.3Praktina rijeenja temeljnog jastuka-FIBRAN183.4Postavljanje temeljnog jastuka-FIBRAN224.Zakljuak27

6

Uvod Pri projektiranju, a kasnije i pri samoj gradnji bilo koje vrste graevine moramo ju prije svega uiniti sigurnom za koritenje. Prvi temeljni zahtijev jest mehanika otpornost i stabilnost graevine, a da bi ga postigli moramo prenijeti optereenja od ljudi, opreme, snijega, vlastite teine, vjetra, potresa i dr. na tlo koje promatramo kao homogeni materijal, a tlo to vrlo esto nije. K tomu nae graevno tlo je dio Zemljine kore koja ima svoje specifinosti od kojih je jedna svakako potres. Znamo da se Zemljina kora dijeli na osam veih i dvadesetak manjh tektonskih ploa,koje se primiu, razmiu, klize jedna prema drugoj ili se sudaraju i podvlae jedna pod drugu. Budui da postoji trenje izmeu ploa same ploe pohranjuju potencijalnu energiju. Kada ta potencijalna energija postane prevelika, pretvara se u kinetiku energiju i uzrokuje pomake i deformacije tektonskih ploa odnosno same potrese.Dakle, potres je endogeni proces do kojeg dolazi uslijed pomicanjatektonskih ploa, a za posljedicu ima podrhtavanjeZemljine kore zbog oslobaanja velike koliineenergije. Procjenjuje se da godinje ima oko 900.000 manjih potresa, a oni jai su rjei i pojavljuju se svakih 5 do 10 godina.Da bi doskoili tlu i prirodnim pojavama vezanim uz tlo graditelji irom Zemlje koriste razne naine temeljenja, razne vrste materijala i svakodnevno rade na unaprijeenju svojih saznanja, kako o tlu tako i o temeljima.Najraireniji nain temeljenja jest tzv. plitko temeljenje u koje spadaju temelji samci, temeljne trake, temeljni rotilji i temeljne ploe. Veina objekata se gradi na temeljnim ploama iz niza praktinih razloga kao to su manja koliina iskopa, manji utroak oplate, jednostavnija armatura, bra gradnja, jednostavnija i efektivnija toplinska i hidroizolacija zgrade.Kao rezultat potrebe za to sigurnijim objektima usljed potresa i potrebe za gradnjom koja je racionalna u izvedbi i eksplataciji, a njena izvedba jednostavna, u sinergiji sa novim materijalima i saznanjima nastao je sustav temeljenja danas poznat kao temeljni jastuk.

Kljune rijei: potres,temelji, temeljna ploa, temeljni jastuk, toplinska izolacija (zatita), sigurnost u potresu, ekstrudirani polistiren(XPS), FIBRANxps SEISMIC

Toplinska zatita zgradeZahtjevi energijske uinkovitosti sve se vie pootravaju jo od pojave prve energijske krize 1973. godine kada je prvi put ograniena toplinska prolaznost kroz obodne elemenate zgrade.Toplinska zatita zgrade najuinkovitiji je dio rjeenja pri smanjivanju potronje energije za njeno grijanje. Kako se sniavala dozvoljena toplinska prolaznost, poveavala se minimalna toplinska zatita zgrade. Danas smo doli do te toke izoliranja da se razvio standard takozvane pasivne kue, trenutano optimalne energijski uinkovite kue. Tijekom protekla dva desetljea mnoga su istraivanja, analize, simulacije, mjerenja i slino bili usmjereni na pasivne kue s razliitih gledita. Brojni se autori bave energijskom uinkovitosti te utjecajem sastava plata zgrade na toplinske gubitke, vrstom toplinskih mostova i njihovim utjecajem na energijsku uinkovitost. Daleko vie informacija o pasivnoj kui moemo pronai u strunoj literaturi, no recimo jo da je u Hrvatskoj dosad izgraeno 20ak pasivnih kua, u kojima stanari troe ak 80 % manje energije za grijanje ili hlaenje nego u klasinim kuama, dok u Europi ve postoji 150.000 pasivnih stambenih i poslovnih zgrada, bolnica, djejih vrtia, kola, autobusnih kolodvora, oping centara, sportskih dvorana i crkava.Jedan od osnovnih zahtjeva za postizanje standarda pasivne kue jest "konstruiranje bez toplinskih mostova".Zgrada je bez toplinskih mostova kada je linijska toplinska vodljivost 0,01 W/(mK) i kada su unutarnje povrinske temperature (pri najnioj temperaturi vanjskoga zraka 10C i zemlje +10C te temperaturi zraka 20C ) uvijek iznad 13C. Zbog toplinskih se mostova u zgradi javljaju razne potekoe : poveava se troenje energije za grijanje smanjuje se toplinska udobnost (hladne povrine na platu uzrokuju bre gibanje zraka to se osjea kao propuh) nastaje kondenzacija vlage na podruju toplinskih mostova i nastanak plijesni.Kljuna su mjesta, gdje obino nastaju toplinski mostovi, balkoni i nadstrenice koji su dijelovi meukatne konstrukcije, spojevi krova sa zidom, ugradnja prozora i ulaznih vrata te spoj zgrade s terenom, tj. negrijanim dijelom (npr. prema hladnom podrumu). Kod pasivnih kua ti spojevi moraju biti izvedeni bez toplinskih mostova. Toplinski plat mora, naime, biti neprekinut (slika 1.).

Slika 1. Toplinski plat zgrade mora biti neprekinut

Veinu problematinih spojeva mogue je rijeiti tako da se prekine toplinski most ugradnjom toplinske izolacije izmeu elemenata nosive konstrukcije. Mnogo je zahtjevnije sprijeiti toplinski most na spoju zgrade s terenom. Struka predlae dva rjeenja:1. Prekidanje toplinskoga mosta na spoju vanjskoga zida s trakastim temeljem ili temeljnom ploom pomou tzv. izolacijske baze u debljini toplinske izolacije (slika2.). Primjereni materijali za izolacijsku bazu su porobeton, lagani beton, staklena pjena i ekstrudirani polistiren (XPS).

LEGENDA:1- toplinskaizolacija; 2 - hidroizolacija; 3 - izolacijska baza ( 0.12 W/(mK)), 4 - AB ploa; 5 - zid

Slika 2. Spoj vanjskoga zida i podne ploe prekid toplinskoga mosta izolacijskom bazom

2. Ugradnja toplinske izolacije s odgovarajuom tlanom vrstoom ispod temeljne ploe ili trakastog temelja (slika3.). Za tu se namjenu najee upotrebljava XPS, granulat staklene pjene, EPS (esto samo za obiteljske kue s kvalitetnom hidroizolacijom, minimalna tlana vrstoa 300 kPa).

LEGENDA:1 toplinska izolacija; 2 hidroizolacija; 3 AB ploa; 4 zid

Slika 3. Spoj vanjskog zida i podne ploe temeljene na toplinskoj izolaciji - spoj bez toplinskoga mosta

*Upravo emo se ovim drugim rijeenjem toplinskog mosta na spoju objekta sa terenom pozabaviti u ovom seminarskom radu.Utjecaj toplinske zatite ispod temeljne ploe na potresnu sigurnost zgradeU europskome prostoru, gdje su pasivne kue ve postale ustaljena praksa, veinom ne poznaju potrese, stoga su oba gore navedena rjeenja odgovarajua. Posljednjih se godina standard pasivne kue polako uvodi i na podruja gdje su esto i jaki potresi, izmeu ostalog u panjolsku, Portugal, Italiju, Grku, Sloveniju i Hrvatsku. Pogodnost uporabe takvih detalja na potresnim podrujima treba provjeriti i pronai primjerena rjeenja.Numeriki prorauni pokazuju da pri manjim (npr. obiteljskim) kuama temeljenje na toplinskoj izolaciji ispod ploe ili trakastog temelja nije niti konstrukcijski niti seizmiki upitno, posebno ako zgrada ima podrum ili je zasuta zemljom. No na vie / tee / vitkije zgrade bez podruma, meutim, jaka bi potresna optereenja mogla imati mnogo vei utjecaj. U seizmiki neaktivnim podrujima esta je uporaba izolacijskih baza koje sprjeavaju toplinski most na spoju izmeu zgrade i temeljnoga tla. S gledita djelovanja potresa, svaki prekid nosivoga elementa toplinskom izolacijom znai veliko smanjenje horizontalne krutosti i nosivosti konstrukcije to moe ugroziti njezinu potresnu sigurnost. Iz toga razloga prekidi toplinskih mostova izolacijskom bazom (slika 2.) nisu doputeni bez uporabe odgovarajuih nadomjesnih baza, uz odgovarajue provjere za sluajeve optereenja koji ukljuuju djelovanje potresa. Pri ugradnji toplinske izolacije ispod temeljne ploe (slika 3.) potrebno je upozoriti na sljedee: uslijed djelovanja potresa ne smiju biti prekoraena projektirana posmina i tlana naprezanja i/ ili deformacije u izolaciji ispod temeljne ploe. uslijed promjena oblika titranja zgrade uzrokovanih mekanim toplinskoizolacijskim slojem ne smije doi do nekontroliranoga poveanja uinaka potresnog djelovanja na gornju konstrukciju.Potrebno je istaknuti da se postavljanjem mekih slojeva, kao to je npr. ekstrudirani polistiren (XPS), izmeu temeljne ploe i podlonog betona produljuje osnovni period titranja zgrade jer konstrukcija na sloju toplinske izolacije titra sporije nego na krutom tlu (Ti(zolirane)>Tn(eizolirane)). Do produljenja dolazi zbog vee fleksibilnosti izolacije XPS u horizontalnom smjeru i zbog deformabilnosti izolacije u vertikalnom smjeru koja pojaava efekt titranja zgrade kao krutog tijela oko svoje osi. Postavljnjem sloja toplinske izolacije osnovni se period titranja produljuje (TiTn), to znai pomak u spektru ubrzanja udesno(slika 4.). Iz slike 4.a moemo vidjeti da se zbog toga sile na gornju konstrukciju mogu poveati te ugroziti sigurnost konstrukcije ili ugraene opreme, to ovisi o krutosti izolacije i gornje konstrukcije. Isto tako, to je gornja konstrukcija masivnija, tea, problem je izraeniji, a nije zanemariv niti kod lakih,montanih (npr. drvenih) konstrukcija gdje se javlja koncentracija sila u spojevima konstrukcije. Ako je gornja konstrukcija fleksibilnija(slika 4.b) ugradnjom mekih elemenata ispod temelja bitno se smanjuju nepovoljni uinci potresa na gornju konstrukciju. Upravo to je osnovni princip djelovanja klasine potresne izolacije koja produljuje period titranja bar za dva puta (pomak u spektru jako udesno). Isto bi se tako, kod zgrada raenih u standardu pasivne kue, pojavilo smanjenje sila samo kod konstrukcija s duljim osnovnim periodom titranja. Budui da takve zgrade uglavnom ne postiu dovoljno duge periode titranja, pa se ugradnjom toplinskoizolacijskog sloja ispod temeljne konstrukcije moe oekivati poveanje potresnih sila takav graevinski zahvat nebi bio preporuljiv s gledita potresne sigurnosti.Problematika se eksponencijalno poveava s poveanjem visine graevina, odnosno dubine njihova temeljenja.

Slika 4. Ubrzanje na vrhu gornje konstrukcije: a) na toplinskoj izolaciji (XPS) ; b) na klasinoj potresnoj izolaciji (elastomerni leajevi) ispod temeljne ploe

Pojednostavljeni proraun posminih i rubnih tlanih naprezanja u sloju toplinske izolacijePri istodobnom djelovanju vertikalnoga i potresnog (horizontalnoga) optereenja u sloju toplinske izolacije ispod temeljne ploe dolazi do horizontalnih posminih i vertikalnih tlanih naprezanja. U sluaju potresa moe stoga doi, zbog velikih tlanih optereenja na rubovima, do slijeganja (na tlanom rubu), odnosno odizanja temeljne ploe od XPS podloge na suprotnoj strani (slika 4.) u literaturi je ta pojava poznata kao tzv. "rocking" efekt. Da bi se omoguilo sigurno ponaanje objekta na sloju toplinske izolacije za vrijeme potresa, potrebno je osigurati da ta naprezanja ostanu unutar odreenih projektiranih vrijednosti koje se odreuju eksperimentima. Pri poveavanju naprezanja opasno je i naglo poveanje deformacija i posljedino tome izrazito smanjivanje debljine sloja toplinske izolacije, to predstavlja nepovratnu deformaciju koja bi na graevini ostala vidljiva i nakon potresa.U ovom radu iskoritene su analize mogunosti uporabe toplinske izolacije od ekstrudiranog polistirena (XPS) ispod temeljne ploe iz prijanjih radova sa slinom tematikom. Upotrijebljen je XPS proizvoaa FIBRAN NORD. Dobiveni e zakljuci openito vrijediti za temeljenje kua na bilo kakvoj izolaciji sa slinim karakteristikama. Kontrola rubnih naprezanja u XPS-u ispod temeljne ploe izvedena je pojednostavljenom seizmikom analizom pomou metode ekvivalentnih horizontalnih sila. Pri tome se pretpostavilo da je zgrada pravokutnog tlocrta dimenzija a x b, s masama koncentriranim na razini pojedinih katova i temeljena na fleksibilnoj podlozi (pretpostavke su navedene u nastavku). Najvea rubna tlana (rub) naprezanja i posmina () naprezanja izraunavju se poznatim jednadbama iz statike :

rub = - centrina sila (slika 4.a)

rub = - ekscentrina sila u jezgri presjeka (j) (slika 4.b) (1)

rub = - ekscentrina sila izvan jezgre presjeka (j) (slika 4.c)

= - posmina naprezanja (slika 4 - XPS u posmiku) (2)

gdje su: N - osna optereenja temeljne ploe M - moment prevrtanja (na spoju temelja i XPS podloge) zbog potresnoga optereenja A - povrina temeljne ploe W - moment otpornosti temeljne ploe F - ekscentrina tlana sila c - udaljenost ekscentrine sile F od ruba B - dimenzija temeljne ploe u smjeru osi oko koje djeluje moment M Fh - ukupna potresna sila izraunata temeljem elastinog spektra odziva iz ubrzanja pri vrhu i ukupne mase graevine za potresno proraunsko granino stanje As - posmini presjek (za pravokutni tlocrt As = 1,5 A).

Slika 5. Ponaanje (krute) zgrade na fleksibilnoj podlozi (npr. toplinskoj izolaciji) ispod temeljne ploe

Osnovne pretpostavke koje su koritene radi pojednostavljenja prorauna su: krutost gornje konstrukcije nije uzeta u obzir, ve je gornja konstrukcija zajedno s temeljnom ploom ispod nje modelirana kao elastino upeto kruto tijelo konstrukcija je pravilna (bez veih konstrukcijskih nepravilnosti kao to su veliki prepusti (konzole, balkoni), s jednakomjernim rasporedom nosivih elemenata po tlocrtu i s tlocrtom pravilnoga oblika) za povrinu temeljne ploe i podloge (XPS) pretpostavlja se povrina, jednaka tlocrtnim povrinama etaa gornje konstrukcije (a/b) u tlocrtu, djelomino pokrivenom XPS-om (kao na primjer kod graevina s trakastim temeljima), u jednadbi se za naprezanja u obzir uzima s faktorom reducirane pokrivenosti A, W i dimenzija a odnosno b mase po etaama u potresnom projektnom stanju izraunaju se na osnovi danih jednolikih kontinuiranih povrinskih optereenja, uzetih u obzir po itavom tlocrtu u obzir se uzima elastini spektar odziva po EC8 za proraun perioda titranja, proraun potresne sile (momenta) odnosno kontrolu rubnih tlanih naprezanja u XPS-u se u obzir uzima itava masa titranja (i masa etae 0) vertikalna se krutost XPS-a uzima u obzir preko danog modula elastinosti u tlaku i njegove debljine. Konstrukciju tretiramo kao elastino upetu krutu konzolnu konstrukciju, njezin period titranja proraunamo na osnovi izraza, odnosno = + - period titranja konstrukcije (3) , (4)

gdje su: frekvencija konstrukcije pri horizontalnom pomaku temelja na XPS sloju frekvancija konstrukcije pri zaokretu temelja na XPS sloju kx krutost translacijske opruge k krutost rotacijske opruge M masa cijele konstrukcije J moment tromosti s obzirom na toku upetosti (5) pri njegovom proraunu u obzir uzimamo koncentrirane mase etaa (mi) po etaama na izabranim visinama (hi))

Posmino naprezanje u XPS-u odreeno je kao produkt posminoga modula (G) i posmine deformacije () sloja XPS. Sprijeeno je klizanje izmeu XPS-a i hidroizolacije. Utjecaj dvosmjernoga djelovanja potresne pobude uzet je u obzir po EC8, lanak 4.3.3.5.1(3)

Tablica 1. Karakteristike XPS-a prema podatcima proizvoaa Fibran Nord: XPS 300-LXPS 400-LXPS 500-LXPS 600-LXPS 700-L

Deklarirana tlanavrstoa nor [kPa] pri 10% deformacija300400(469)500600700(753)

Modul elastinosti E [MPa]2025(23.4)303540(34.9)

Posmina vrstoa nor [ kPa]150150(136)150150150(209)

Posmini modul G [ kPa]2.62.6(4.5)2.62.62.6(7.4)

U izradi parametarske studije promatramo sljedee parametre: Period titranja konstrukcije u pojedinom smjeru Postignuta ekscentrinost (M/N) u pojedinom smjeru Najvea tlana naprezanja u XPS-u: ako je raunski postignuto najvee rub negativnoga predznaka mjerodavna je stabilnost graevine jer rezultanta pada izvan tlocrta ( >50%) Najvea posmina naprezanja u XPS-u Najvei horizontalni pomak XPS-a (doputeni horizontalni pomak odreen kao 2% debljine XPS-a, to odgovara posminoj deformaciji XPS-a na granici elastinosti) Najvei horizontalni pomak vrha zgrade (doputeni pomak je 0,2% visine zgrade)

*parametarska studija u ovom seminaru nee biti promatrana, uzeti su samo rezultati analiza iz slinih radova.

Rezultati analiza su sljedei: Period titranja konstrukcije poveava se ugradnjom XPS podloge ispod temeljne ploe Masivnije zgrade se ponaaju problematinije. Kod vitkijih graevina mjerodavna je kontrola na prevrtanje (stabilnost) u odnosu na kontrolu najveih tlanih naprezanja u XPS-u, dok je kod niih graevina(vee tlocrtne povrine) gotovo uvijek mjerodavna kontrola tlanih naprezanja u XPS-u. Iz slijeda najveih tlanih naprezanja u XPS-u moe se uoiti da, kada je u XPS-u dostignuta via razina rubnoga naprezanja (oko 200 kPa), oni pri poveanju visine graevina brzo rastu (vei nagibi krivulja na grafovima) i gradnja dodatnih katova zbog prekoraenja nominalnih tlanih vrstoa (nom) materijala XPS nije mogua. Problemi s posminim naprezanjima javljaju se samo kod teih i viih graevina i u primjerima s reduciranom povrinom XPS ispod temelja (npr. kod trakastih temelja). Uoava se da su modeli na trakastim temeljima sa XPS-om u usporedbi s rezultatima modela, temeljenih na XPS-u ispod itavog tlocrta, periodi titranja u svim analiziranim primjerima produljeni, a slino su se poveala i najvea tlana naprezanja. S obzirom na najvea tlana naprezanja u XPS-u, zakljuuje se da dobra tla openito omoguuju vie graevine od slabijih tala. Slino su i najvea posmina naprezanja u XPS-u pri jednakoj visini graevine postignuta pri temeljenju na slabijim tlima. Konstrukcija postavljena na kruu izolaciju ima krae periode titranja (kod promatrane trokatne konstrukcije do 20 %), manja rubna naprezanja (kod promatrane trokatne konstrukcije do 40 %) i manji pomak na vrhu zgrade (kod promatrane trokatne konstrukcije za do 2,7 puta). U tom je primjeru ponaanje na kruoj izolaciji dakle mnogo bolje nego na mekoj. Primorani potresnim zonama u kojima se nalazimo i potrebom za niskoenergijskim objektima, na Fakultetu za arhitekturu u Ljubljani sa sudjelovanjem ostalih slovenskih tehnikih fakulteta i instituta, s ukljuivanjem strunjaka iz specijalnih podruja, provedeno je istraivanje o potresnoj sigurnosti zgrada te je rijeen problem potresne sigurnosti graevina temeljenih na fleksibilnoj ploi. Spoznaja je objavljena na 13. meunarodnoj konferenciji pasivne kue u Frankfurtu u travnju 2013. godine. Prezentirano je adekvatno rijeenje za temeljenje objekata na sloju toplinske izolacije ispod temelja u naem potresnom pudruju(Slovenija, Hrvatska, ...) slikovito nazvano temeljni jastuk.

Temeljni jastukSastav temeljnog jastuka, kako se naziva toplinski izolirana te hidroizolirana temeljna ploa za potresno ugroena podruja, ovisi o eljenoj energijskoj uinkovitosti, prisutnosti podzemne vode, konstrukcijskoj osnovi graevine, njezinim gabaritima i masi te konkretnoj lokaciji zgrade zbog potivanja odgovarajueg gravitacijskog ubrzanja tla. Aplikacija koja nam omoguuje oitavanje iznosa horizontalnih vrnih ubrzanja tla tipa A (agR) za povrtana razdoblja od Tp=95 i Tp=475 godina izraenih u jedinicama gravitacijskoga ubrzanja (1g=9,81ms-2) nalazi se na internet adresi http://seizkarta.gfz.hr/ .

Slika 6. Karta potresnih podruja Republike Hrvatske (kartu je izradio prof. dr. sc.Marijan Herak sa suradnicima s Geofizikog odsjeka PMF-a u Zagrebu)

Budui da je Hrvatska u cijelosti oznaena kao potresno podruje , na nekim mijestima sa projektnim ubrzanjem tla od ak 0.38g (Slovenija; 0.25g), moe tokom pojave potresa i pri temeljenju sa slobodno poloenim slojevima ispod temeljne ploe doi do klizanja izmeu slojeva toplinske izolacije, hidroizolacije, folije za brtvljenje i betonske temeljne ploe. Manji su pomaci za ouvanje neoteene konstrukcije pri potresu korisni, no po EUROKODU8 pomaci su ogranieni, a klizanja moraju biti kontrolirana. Razliita potresna podruja zahtijevaju razliita rijeenja, a pri traenju istih fokus je bio na ogranienju pomaka izmeu temeljne konstrukcije i sloja toplinske izolacije te izmeu pojedinih slojeva toplinske izolacije. Panja je posveena i sloju hidroizolacije koji ima bitnu ulogu u ouvanju energijske uinkovitosti zgrade. Temeljno tlo, njegovo gravitacijsko ubrzanje, izbor konstrukcije, masivnost zgrade i njeni gabariti utjeu na izbor tlane vrstoe izolacije (mora biti vea od propisane), a eljena energijska uinkovitost i ne/prisutnost podzemnih voda utjeu na izbor odgovarajueg sustava te na broj i raspored slojeva.Sastavni dijelovi temeljnog jastuka TEMELJNA PLOA Temeljna je ploa armiranobetonski monolitni element, a dimenzioniran je za svaku zgradu posebno i pritom su u obzir uzete sve posebnosti gradnje na odreenoj lokaciji. Glavni je nosivi element, gdje je pravilna ugradnja propisane mjeavine betona i odgovarajue armature od bitnoga znaaja.

TOPLINSKA IZOLACIJA ISPOD TEMELJNE PLOE Da bi se dobili stvarni podaci o ponaanju XPS izolacije temeljne ploe provedena su ranije spomenuta istraivanja. Testiranje uzoraka razliitih debljina i tlanih vrstoa pokazalo je vrlo stabilno ponaanje FIBRANxps materijala s izuzetno malim odstupanjima, pa se stoga s velikom sigurnou moe predvidjeti ponaanje odreene zgrade na odreenoj potresno ugroenoj lokaciji. Za konstrukcijski zahtjevne, ponajprije visoke zgrade te zgrade s neuobiajenim gabaritima potrebno je i kod malih i kod velikih projektnih ubrzanja napraviti proraun o protupotresnoj sigurnosti. Za jednostavne graevine ugodnih gabarita te za one do dva (zidane) ili tri kata moe se na osnovi dosadanjih iskustava predloiti odgovarajue rjeenje za temeljenje na temeljnoj ploi. Zbog dinamikih optereenja toplinskoizolacijskoga sloja ispod temeljne ploe zgrade, postavljena su ogranienja za nazivnu tlanu vrstou izolacije na najmanje 400 kPa, koja uobiajeno odgovara lakim montanim zgradama i manjim masivno graenim graevinama kao to su stambene kue, djeji vrtii i sline nie graevine, a ovisi o konstrukcijskoj osnovi i koncentraciji sila na temeljnu plou. Za vie, tee ili gabaritno manje ugodne graevine upotrebljava se odgovarajue nosiva izolacija s primjerice 500 ili 700 kPa deklarirane tlane vrstoe.U sluaju dvoslojnog ili troslojnog polaganja svi su slojevi toplinske izolacije identine tlane vrstoe 400, 500 ili 700 kPa, zakljuno s FIBRANxps SEISMIC ploom, koja je ujedno u kontaktu s AB temeljnom ploom. Studija o potresnoj sigurnosti pasivnih kua pokazala je, naime, da postavljanje mekeg sloja izolacije uzrokuje produljeno vrijeme podrhtavanja zgrade. Izbor izolacije odgovarajue tlane vrstoe propisuje projektant!

Slika 7. Rezultati ciklikih tlanih ispitivanja za XPS 400-L

Slika 8. Rezultati ciklikih posminh ispitivanja za XPS 400-L (strina=posmina)

FIBRANxps SEISMIC su namjenski izraene toplinskoizolacijske ploe razliitih tlanih vrstoa s grubom povrinom za sprjeavanje posmika na spoju TI sloja s temeljnom AB ploom. SEISMIC ploa sastavni je dio svakoga rjeenja i za potresno manje i za potresno vrlo ugroena podruja bez obzira na broj slojeva toplinske izolacije. Zbog grube gornje povrine svijei beton bolje prijanja za plou te se tako osigurava kopaktnost temeljne ploe i toplinske izolacije.

Slika 9. FIBRANxps SEISMIC

HIDROIZOLACIJA

Hidroizolacija, zbog trajno uinkovite toplinske izolacije i itavog konstrukcijskoga sklopa, mora biti postavljena to nie u temeljnom jastuku. Na taj se nain dobiva najpovoljnije rjeenje. Uporabom obostrano ljepljive hidroizolacije pri vieslojnoj izolaciji iskoristit e se ljepljivost elastomerne bitumenske hidroizolacije pod utjecajem tlaka i dobiti dodatne prednosti: hidroizolacijski sloj je sigurno postavljen, trajno zatien, zbog teine temeljne ploe i kasnije itave graevine meusobni su spojevi odlino spojeni. Obostrano ljepljiva hidroizolacija zalijepi dva sloja toplinske izolacije tako da toplinska izolacija djeluje spregnuto.S FIBRANxps SEISMIC hidroizolacija je ve pri montai mehaniki zatiena od oteenja, a zbog pritiska temeljne ploe i teine same zgrade odlino je zabrtvljena. Temeljna ploa djeluje spregnuto, pa su tako kontrolirani pomaci u sluaju potresa.

Slika 10. Postavljanje hidroizolacijskog sloja

Debljine toplinskoizolacijskog sloja ispod temeljne ploe Debljina od 120mm je minimalna debljina koju ima smisla stavljati ispod temeljne ploe, ali ona nije dovoljna za energijsku klasu A i B (za postizanje klase A i B potrebna je minimalna debljina od 240mm-dva sloja). Za gradnju na seizmiki ugroenim podrujima kao to su Slovenija i Hrvatska potrebno je (radi sigurnosti) koristiti FIBRANxpsSEISMIC ploe toplinske izolacije sa hrapavom gornjom povrinom koja omoguuje udrueno dijelovanje sa temeljnom ploom. Postavljanje moe biti u jednom sloju ili u dva do maksimalno tri sloja. U tim sluajevima doputeno je kombiniranje FIBRANxps i FIBRANxpsSEISMIC ploa pod uvijetom da su iste tlane vrstoe (400-L, 500-L, 700-L) sa slojem obostrano ljepljive hidroizolacije izmeu.Do debljine od 200mm XPS ploe postavljamo u jednom sloju, a do debljine od 240mm XPS ploe postavljamo u dva sloja pod uvijetom da jedan sloj ne smije biti deblji od 120mm. Najvea dozvoljena ukupna debljina svih slojeva iznosi 300mm.Debljine FIBRANxps termoizolacijskih ploa razliite tlane vrstoe koje se koriste ispod temeljne ploe: FIBRANxps300-L : 50 do 200 mm ( zbog seizmikih optereenja nije preporuljivo)FIBRANxps400-L : 50 do 200 mmFIBRANxps500-L : 50 do 180 mmFIBRANxps700-L : 80 do 120 mm

FIBRANxpsSEISMIC400-L : 120 i 200 mmFIBRANxpsSEISMIC500-L : 120 mmFIBRANxpsSEISMIC700-L : 120 mm

Napomenimo jo da ploe koje koristimo moraju imati zaglaenu povrinu zbog manje vodoupojnosti, posebice ako su izloene stalnoj podzemnoj vodi. Isto tako moraju biti otporne na smrzavanje (razred FTCD 1) te to veih dimenzija(1250/600mm, 2500/600mm), a rub tih plo mora bitio obraen tako da se one postavljaju na prekolop (L-rub).

Praktina rijeenja temeljnog jastuka-FIBRAN JEDNOSLOJNA TOPLINSKA IZOLACIJA

a) Nepodrumljena graevina

Slika 11. Jednoslojna toplinska izolacija FIBRANxps SEISMIC ispod temeljne ploe - rjeenje za dobro drenirana tla potresno ugroenijih podruja.Osigurano je spregnuto djelovanje konstrukcijskoga sklopa temeljnog jastuka.Napomena: U sluaju visoke podzemne vode i manje potresno ugroene zgrade predlae se identino rjeenje s vieslojnom hidroizolacijom ispod sloja toplinske izolacije.

LEGENDA:1- keramike ploice2 - cementni estrih3 - FIBRANxpe zvuna izolacija4 FIBRANxps 5 - hidroizolacija6 - AB temeljna ploa7 - FIBRANxps SEISMIC (400-L, 500-L, 700-L)8 - podloni beton9 - nabijeni ljunak10 tlo (podloga)11 unutarnja buka12 vanjski zid13 FIBRANxps ETICS GFb) Podrumljena graevina

Slika 12. Jednoslojna toplinska izolacija FIBRANxps SEISMIC ispod temeljne ploe - rjeenje za dobro drenirana tla potresno ugroenih podruja.

LEGENDA:1- keramike ploice2 - cementni estrih3 - FIBRANxpe zvuna izolacija4 - FIBRANxps 5 AB temeljna ploa6 FIBRANxps SEISMIC7 - hidroizolacija8 - podloni beton9 - nabijeni ljunak10 tlo (podloga)11 unutarnja buka12 vanjski zid13 FIBRANxps 300-L

DVOSLOJNA TOPLINSKA IZOLACIJA a) Nepodrumljena graevina

Slika 13. Najee i najoptimalnije rjeenje i za gotovo nultu-energijsku gradnju na potresno ugroenijem podruju. Obostrano ljepljiva hidroizolacija FIBRANhydro SEISMIC (T-1,8sec) postavljena je na prvi sloj FIBRANxps 400, 500 ili 700-L, hidroizolacija je pri montai mehaniki zatiena od oteenja, a zbog tlaka temeljne ploe i teine same zgrade i odlino je zabrtvljena. Temeljna ploa djeluje spregnuto, s ime su kontrolirani pomaci u sluaju potresa. Najmanji je koeficijent statikog trenja izmeu betonske podloge i XPS ploa vei od 0,52. Temeljni jastuk moemo izravno staviti na ljunak. Tada koeficijent statikog trenja iznosi najvie 0,30 . Istaku u horizontalnom smjeru stavljamo zbog granice smrzavanja.LEGENDA:1- podna obloga2 - cementni estrih3 - FIBRANxpe zvuna izolacija4 FIBRANxps SEISMIC5 AB temeljna ploa6 obostrano ljepljiva hidroizolacija7 FIBRANxps 400-L8 - podloni beton9 - nabijeni ljunak10 tlo (podloga)11 unutarnja buka12 vanjski zid13 FIBRANxps 300-Lb) Podrumljena graevina

Slika 14. Najee i najoptimalnije rjeenje i za gotovo nultu-energijsku gradnju na potresno ugroenijem podruju. S obzirom na to da je temeljni jastuk u cijelosti vieslojno zatien od vode, rjeenje se preporuuje za tlo u kojem je prisutna podzemna voda. Obostrano ljepljiva hidroizolacija postavljena je na prvi sloj FIBRANxps 400, 500 ili 700-L.LEGENDA:1- keramike ploice2 - cementni estrih3 - FIBRANxpe zvuna izolacija4 - AB temeljna ploa5 FIBRANxps SEISMIC6 obostrano ljepljiva hidroizolacija7 FIBRANxps 400-L 8 - podloni beton9 - nabijeni ljunak10 tlo (podloga)11 unutarnja buka12 vanjski zid13 FIBRANxps 300-L * napomena - na manje potresno ugroenim podrujima sloj hidroizolacije moemo postaviti na sloj podlonog betonaU sluaju kada nam to doputa sigurnost objekta u seizmiki aktivnim podrujima, a investiror ili propisi zahtijevaju vei energijski razred objekta, moemo postaviti i trei izolacijski sloj XPS-a. Bitno je znati da se tada hidroizolacja postavlja na najnii sloj XPS-a kako bi bila to produktivnija, odnosno kako bi zatitila od negativnoh utjecaja vode to vie slojeva.Gore prikazana rjeenja patentirana su novost na podruju temeljenja niskoenergijskih objekata, a upravo e takvi obijekti i takav nain gradnje postati sastavni dio novoga graditeljstva i na naem potresno ugroenijem podruju. Postavljanje temeljnog jastuka-FIBRANOsvrnuti emo se nakratko i na samo postavljanje temeljnog jastuka ispod temeljne ploe. Prikazati emo takav nain temeljenja na objektu koji nema podrum, odnosno izolacija objekta se izvodi na nivou terena. Iskop u sluaju takvog objekta je vrlo plitak, a sprijeavanje smrzavanja rjeavamo polaganjem tolinskog sloja izvan gabarita obijekta. Instalacije moemo postaviti ispod temeljne ploe, ali tada i one moraju biti postavljene u skladu sa pravilima protupotesne gradnje (fleksibilne cijevi, dupla koljena,...). Nakon postavljanja instalacijskih vodova postavljamo tamponski sloj (ljunak, podloni beton) te na tako pripremljenu podlogu postavljamo prvi sloj toplinske izolacije.

Slika 15. Postavljanje prvog sloja toplinske izolacije FIBRANxpsToplinsko izolacijske ploe postavljamo tijesno jednu do druge (preklop) kako ne bi dolo do nepotrebnih toplinskih mostova. Taj prvi sloj premauje gabarite samog objekta jer u sluaju kada radimo zgradu bez podruma temeljnom ploom obino ne doseemo dubinu smrzavanja (70-90cm) pa produljenjem toplinske izolacije u horizontalnom smijeru produljujemo put hladnoi te tako nadoknaujemo nedovoljnu dubinu temeljenja.

Slika 16. Postavljanje prvog sloja toplinske izolacije FIBRANxps

Ukoliko postavljamo toplinsku izolaciju u dva sloja iskoritavamo mogunost postavljanja hidroizolacije izmeu ta dva sloja te ju na taj nain titimo od negativnih vanjskih utjecaja,a tako smo izveli i dobru protupotresnu izolaciju niih zgrada. Hidroizolacijski sloj je samoljepljiva bitumenska traka jer u blizini XPS-a nije preporuljivo raditi sa otvorenim plamenom. Posebnu panju treba posvetiti detaljima proboja koje moramo jako dobro izolairati kako nebi dolo do proboja vlage. Obostrano ljepljiva hidroizolacija ima na sebi zatitne folije koje slue za sprijeavanje ljepljenja praine i otpada koji se nalazi na svakom gradilitu. Pri postavljanju skidamo foliju sa donje strane, a gornju foliju ostavljamo da titi hidroizolaciju do postavljnja drugog sloja toplinske izolacije.

Slika 17. Postavljanje hidroizolacijskog sloja na prvi sloj toplinske izolacije XPS

Prije polaganja drugog sloja tolinske izolacije postavljamo oplatu temeljne ploe (na sloj hidroizolacije) u koju onda umeemo drugi sloj toplinske izolacije FIBRANxps SEISMIC .

Slika 18. Postavljanje FIBRANxps SEISMIC sloja unutar oplate temeljne ploe

Mogue nesavrenosti izmeu XPS ploa ispunimo, a XPS ploe zatitimo od djelovanja jakog sunca.

Slika 19. FIBRANxps na sloju hidroizolacije

Temeljna ploa se izvodi kao armiranobetonska ploa. Vrstu, koliinu i poziciju aramture u ploi te klasu betona i odreuje statiar.

Slika 20. Postavljena armatura na FIBRANxps SEISMIC ploeKada zavrimo sa armiranjem i betoniranjem AB temeljne ploe i nakon potrebnog vremena uklonimo oplatu rijeavamo detalj spoja zida sa temeljnom ploom, odnosno spajamo horizontalnu i vertikalnu hidroizolaciju. Nije preporuljivo da hidroizolaciju postavljamo sa lomovima pod pravim kutom, stoga se upotrebljava trokutna letvica od XPS-a koja je izraena za tu namjenu.

Slika 19. Kutna letvica od XPS-a za ublaavanje loma hidrozolacije

Slika 20. Toplinskoizolirana i hidroizolirana temeljna ploa - temeljni jastukZakljuakVidjeli smo da temeljenje na sloju toplinske izolacije nije bilo sasvim sigurno rijeenje na potresnim podrujima kao to je Hrvatsaka, sve do otkria temeljnog jastuka. Ukoliko se potuju pravila koja nalae struka, ako koristimo materijale koji ispunjavaju sve tehnike potrebe te ako potres kao snaan endogeni proces ne shvatimo olako tada je postavljanje sloja toplinske izolacije ispod temeljne ploe (temeljni jastuk) vrlo poeljan i na kraju isplativ graevinski zahvat. Ovaj nain ulaganja u temeljnu plou na koncu se vraa s kamatama. Hidroizolacija i toplinska izolacija koje se inae izvode na podnoj ploi na ovaj se nain izvedu prije, a temeljna/podna ploa (masivni betonski element) koja je sada tako zatiena slui kao veliki akumulator topline i osigurava stabilnu temperaturu prostorije. Dakle manu ploe sada smo okrenuli u prednost jer kada ju zagrijemo nakon odreenog vremena sama ploa e biti svojevrsni pasivni grija te smo na taj nain smanjili i samu potronju energije potrebne za grijanje. Budui da e gotovo nulta energijska kua bit obvezan nain gradnje ve 2018. za zgrade koje su financirane iz dravnoga prorauna, a za sve ostale zgrade nakon 2020. godine patentiranje temeljnog jastuka jo vie dobiva na vanosti.Osim to e imati takav pozitivan utjecaj to se tie utroka energije potrebne za grijanje, temeljna ploa izvedena na FIBRANxps SEISMIC (temeljni jastuk) toplinskoj izolaciji imati e i blagotvorno dijelovanje u sluaju potresa ije e udare ublaiti. Pri snanijem potresu FIBRANxps SEISMIC izolacija zajedno sa hidroizolacijom i temeljnom armiranobetonskom ploom djeluje kao cjelina, a blagi, kontrolirani pomak graevine do kojega e doi zbog elastinosti XPS-a znatno e smanjiti utjecaj razornih sila na samu graevinu. Republika Hrvatska nalazi se u potresno aktivnom podruju i mi to ne moemo promijeniti. Potrese ne moemo i nikada neemo moi sprijeiti, ali moemo ih pokuati to bolje shvatiti, ublaitii tetene posljedice u sluaju potresa te ivijeti s njima kao sa svakom drugom normalnom prirodnom pojavom na Zemlji. Moda emo ih jednog dana moi predvidjeti i tu silnu energiju koju potresi oslobaaju usmijeriti, dati joj pozitivan predznak, iskoristit ju kao energiju vijetra, Sunca, kao morske struje te na taj nain doprinjeti kvaliteti ivota i dobrobiti planeta Zemlje.Postoji jedna stara izreka koja kae kua se gradi od temelja, a da je to zaista tako, naalost, u posljednje vrijeme nas sve ee podsjete razorni potresi. Nama ostaje to da ozbiljno shvatimo opasnost koju sa sobom nosi podrhtavanje tla, da na to pripremimo nae konstrukcije te na taj nain nekome sauvamo dom, radno mijesto, materijalnu i sentimentalnu vrjednost i to je najvanije, ivot.LITERATURA :

1. Kilar, V., Koren, D., Zbanik-Seneganik, M.; Ponaanje zgrada temeljenih na toplinskoj izolaciji pri potresu , GRAEVINAR 65 (2013) 5, str. 423-433.

2. Zagorec, M., Josipovi, D., Majer, J.: Mjere utede toplinske energije u zgradama, GRAEVINAR 60 (2008) 5, str. 411-420.

3. Vide Lutman, M.; lanak: Temeljenje pasivnih zgrada

4. Slubena internet stranica FIBRAN NORD d.o.o Novo Mesto, SLOVENIJA

http://www.fibran.si

Napomena- uz ovaj seminarski rad priloen je primjer temeljnog jastuka ( FIBRANxps , FIBRANhydro I FIBRANxps SEISMIC ) koji je dobiven od Hrvatskog predstavnika za FIBRAN NORD d.o.o. kojem ovim putem zahvaljujem.

0

27