Fundații de mică adâncime protejate la îngheț

Salut,

Aș dori să aflu mai multe detalii despre fundațiile de mică adâncime protejate la îngheț („frost-protected shallow foundations” în engleză), scop în care apelez la înțelepciunea colectivă a forumului, deoarece informații despre acest subiect, mai ales cu aplicabilitate directă în România (sub aspect normativ și de fezabilitate) sau exemple concrete nu prea am reușit să identific.

Sunt interesat de găsirea unei soluții de realizare rapidă a fundațiilor pentru case individuale cu regim P sau P+1, de preferat într-o singură zi (de la decopertare la betonare), cu mijloace mecanizate, astfel încât să fie reduse semnificativ costurile de șantier atunci când sunt realizate consecutiv, în aceeași locație, mai multe case.

Context: nu sunt dezvoltator imobiliar, cel puțin nu în sensul consacrat al termenului, dar lucrez la proiectul unei asociații nonprofit care să permită membrilor să se asocieze în vederea realizării de mini-cartiere de case pasive sau nZEB de calitate, la preț decent.

Definiție: fundațiile de mică adâncime protejate la îngheț sunt niște fundații de suprafață a căror adâncime nu coboară sub limita de îngheț definită în normative, soluția tehnică bazându-se pe folosirea căldurii pierdute de clădire către sol, respectiv pe utilizarea unui strat de termoizolație și a căldurii solului, astfel încât să nu înghețe pământul de sub clădire, ceea ce ar putea cauza deplasări pe verticală și defecte structurale grave.

În mod normal, stratul bun de fundare este considerat solul aflat dincolo de limita de îngheț, deoarece este un sol inert, neafânat, neperturbat de ciclurile îngheț-dezgheț. Ca atare, în zonele calde ale globului nu este nevoie de adâncimi mari de fundare, de multe ori folosindu-se sistemul slab-on-grade („placă pe sol”) sau cel de fundare la mică adâncime...

Surprinzător însă, acest sistem constructiv (fundația de mică adâncime protejată la îngheț) este folosit cu succes în țări cu climă rece, precum Suedia sau Finlanda, unde este considerat un sistem superior atât prin performanțele termice, cât și prin costul mai redus. Puteți citi studiul atașat mai jos în format PDF (Frost Heave in Swedish Slab-on-Grade.pdf), care compară soluția în două orașe din Suedia, unul situat în nord (Luleå - cu adâncimea de îngheț de 2,3 metri!), altul în sud (Lund - 1,1 metri adâncime de îngheț), ambele situate deci semnificativ mai la nord decât țara noastră.

Prin urmare, de ce nu l-am folosi și noi în România?

Sub aspectul tipului de fundație, aș opta pentru fundația de tip radier general („placă”) datorită ușurinței de realizare și a faptului că distribuie greutatea uniform pe teren, ceea ce este ideal pentru terenurile cu o capacitate mai redusă de portanță sau pentru cele cu probabilitate de tasare neuniformă, dar fundațiile de mică adâncime protejate la îngheț pot fi construite și clasic: continue, izolate, etc.

Particularitatea este că trebuie introdusă termoizolație și dincolo de perimetrul clădirii, cu supradimensionare la colțuri, astfel încât izoterma de zero grade să nu ajungă niciodată sub fundație. În studiul menționat mai sus sunt prezentate și comparate mai multe grosimi și adâncimi de îngropare a termoizolației, dar toate sunt în limite rezonabile.


Drept variante constructive pentru varianta radier general din beton armat avem cel puțin două opțiuni:

- izolarea cu polistiren extrudat sau expandat, existând și furnizori care livrează formele gata prefabricate (tip Lego), precum cele din prima imagine de mai jos;

- folosirea de pietriș de spumă de sticlă (Foam Glass, Geocell, Energocel, etc.), care are avantajul că nu necesită o la fel de bună nivelare prealabilă a substratului, permițând și varierea grosimii în scopul atingerii unei forme care ancorează mai bine clădirea împotriva forțelor laterale.


Posibile probleme: costuri prohibitive ale materialelor, acțiunea insectelor și rozătoarelor (în cazul polistirenului), tasarea termoizolației, ancorarea în sol a clădirii (deplasare laterală în cazul unui seism).


Aștept cu interes opiniile voastre!


Mulțumesc,

Cosmin

Intr-o zi ?

Si dacă pleacă omul la ski și închide centrala să facă economie s-a dus toată socoteala. Îi pui să promită solemn că vor încălzi casa și când pleacă? Sau când se mută și încă nu au vândut-o? Plus că în pozele tale apare un "geothermal heat source" care s-ar putea să fie chiar ceva izvoare calde. Solul vegetal tot trebuie să îl scoți că pe ăla nu poți să pui casa. Deci nu faci cine știe ce economii.

Dar exista si la noi asa ceva in special pentru hale sau case (mai mici) pe un singur nivel
De sapat sapi in functie de rezultatul studiului geodezic - 20,30,40,50cm

Aia prin suediile si finlandele alea fac asa ceva si pun incalzire in pardoseala care pentru noi e scumpa a draku'
In plus, cu banii de materiale pe care le baga aia intr-o fundatie noi facem 2 pentru ca - famelie mare... renumerație după buget mică

Aia cu - "intr-o zi" - nu cred ca este posibila
Decat daca vrei sa dai buleala

BaXXon, on 26 iulie 2021 - 16:53, said:

Fiind o fundație de tip radier, mult mai simplu de executat (de preferat folosind cât mai mult mijloace mecanizate) și referindu-ne la case de dimensiuni mici spre medii, cred că este posibil ca o fundație să fie realizată într-o singură zi, cu condiția unei bune planificări a operațiunilor. Va trebui avută multă atenție la plasarea corectă a conductelor de canalizare și alimentare cu apă, a instalației electrice și a împământărilor.

Alternativ, pentru cine dorește să construiască în regie proprie și ultra low cost, săpătura poate fi realizată și manual, având în vedere că are volum și adâncime mai mici. Nu se mai încadrează într-o zi, evident, în acest caz.

mihand75, on 26 iulie 2021 - 17:15, said:

Ultima imagine arată o variantă de fundație de mică adâncime pentru clădiri neîncălzite, deci în mod cert aceste aspecte au fost rezolvate în practică, în țările unde sunt folosite.

Oricum, inerția termică a ansamblului clădire-sol de sub clădire este destul de mare încât să nu permită înghețul în profunzime timp de câteva zile bune, poate chiar săptămâni, inclusiv în condiții foarte vitrege. Iar dacă vorbim despre o casă pasivă, care se încălzește și prin aport solar, este destul de improbabil să se atingă repede temperaturi interioare sub zero grade.

Quote

Nu, este vorba despre căldura normală a solului, exact precum în sintagma geothermal heat pump, care se referă la pompele de căldură cu schimbător în sol.

Quote

Absolut corect, solul vegetal trebuie îndepărtat complet. Aici intervine una dintre probleme: de obicei solulul vegetal nu este foarte adânc, dar există și zone unde are o profunzime mai mare. Studiul geotehnic va determina pentru fiecare teren în parte fezabilitatea folosirii sistemului propus.

Naijax, on 26 iulie 2021 - 17:41, said:

Poți monta țevile pentru încălzirea în pardoseală direct în radier, dacă îl termoizolezi bine dedesubt, reducând astfel din materialele suport tipic necesare încălzirii în pardoseală și eliminând nevoia de turnare a unei șape în plus, reducerea numărului de operațiuni reflectându-se pozitiv în costurile totale.

Edited by subss, 26 July 2021 - 18:01.

Pune o secțiune printr-un perete exterior si prin pardoseala cu straturile pe care vrei să le folosești (termoizolație radier piatra sparta, sape, finisaje etc.). Că am senzația că nu știi ce vrei dar ceri păreri la modul general.

Caut opinii generale asupra fezabilității sistemului, exemple concrete realizate în România (dacă există), precum și informații despre aspectele normative ale acestor tipuri de fundații, deoarece nu găsesc nimic concret în legătură cu ele în NP 112 - 2014 - Normativ privind proiectarea fundațiilor de suprafață, de exemplu...

Cam așa ar putea arăta în secțiune una dintre variantele de fundație:

Eu cred că până să citești coduri de specialitate (gen NP 112) ar trebui să încerci să înțelegi de ce se fac de obicei casele cum se fac la noi. Și să desenezi TU o secțiune (nu să iei la întâmplare una de cine știe unde de pe net) și să explici ce ai vrea tu să îmbunătățești la ce se face acum. Că dacă pui un pic mintea și mâna la muncă poate îți răspunzi singur la întrebări. Și nu, nu din "ignoranță" se fac casele într-un anumit fel. Dacă ar exista o soluție mai bună fii sigur că ar folosi-o toată lumea. Tu încerci să economisești la o casă 300 euro. Dar cu detalii care în România sunt niște povești. Ai văzut în multe locuri piatră spartă compactata sub fundații cum propui tu? Cine ți-o compacteaza ca lumea? În alt detaliu puneai termoizolație sub fundații. Unde găsești tu polistiren de înaltă rezistență? Sau îl aduci din Germania?

Quote

Înțeleg cum se fac la noi casele, dar încerc să descopăr și alte soluții alternative (care în definitiv poate vor fi mai bune sau mai puțin bune, dar nu vom știi însă până nu le analizăm și le comparăm cu cele actuale).

Dacă în alte țări, cu o climă similară sau mai rece decât a României, aceste soluții sunt folosite, cred că este rezonabil să presupunem că ar putea fi folosite și aici, deoarece nu cred că avem condiții absolut unice în lume. De exemplu, termoizolația modulară din prima imagine a postării inițiale este produsă în Polonia.

Quote

Este o sugestie foarte bună și mă voi apuca de așa ceva, în detaliu. De fapt, cred că acest lucru s-ar putea manifesta optim sub forma unui proiect open-source de casă, pe care să-l analizăm în diferite variante constructive, clase de eficiență energetică și tipuri de fundație, cu tot cu estimări de cost și durată de punere în operă.

Pe scurt, doresc să simplific și să reduc costurile, adică să îmbunătățesc viteza de execuție a fundațiilor și să reduc punțile termice, o cantitate non-neglijabilă de energie pierzându-se prin podea și fundații (acest lucru fiind necesar deoarece, după cum am menționat, doresc să construiesc în special case pasive și nZEB).

Da, realizez că o supraizolare față de sol va fi detrimentală conceptului clasic de fundație de mică adâncime protejată la îngheț, care se bazează și pe pierderile de căldură ale casei pentru a ține limita de îngheț departe de sub fundații, după cum bine ai observat într-un comentariu precedent.

Însă, în ultima imagine atașată, observăm că există și soluții pentru spații neîncălzite, pe care le-am putea folosi. Cel mai probabil va fi nevoie de o grosime mai mare a termoizolației care depășește perimetrul construcției, dar acest lucru va reieși din simulările de transfer termic.

Quote

Nu-mi fac griji pentru polistiren, avem producători locali ce pot livra EPS 200 din stoc, respectiv EPS 300 la comandă. Unul dintre ei ar fi Austrotherm.

Mult mai complicat și costisitor de obținut va fi pietrișul din spumă de sticlă, deoarece nu avem niciun producător în România, sursele cele mai apropiate fiind în Ungaria, Cehia sau Ucraina.

subss, on 26 iulie 2021 - 17:54, said:

N-ai cum fizic s-o termini intr-o zi decat daca vorbim de o buda .

subss, on 26 iulie 2021 - 21:52, said:

Depinde si de zona , daca e cu risc seismic , " alternativa " care o cauti inca nu s-a inventat , poate intr-o zi....

https://www.casacuso...icla-expandata/

subss, on 26 iulie 2021 - 19:27, said:

Cu normativele nu am cum sa te ajut. Si nici cu vreun sfat.
Eu am avut mari, mari greutati cand am cautat un structurist sa-mi faca un proiect de casa cu structura din lemn; casa a carei parte de betoane era un pic mai altfel decat ce se face in Ro. A fost, practic, imposibil. Nici lemnul si nici placa flotanta (a parterului) nu intrau in gama lucrarilor uzuale

In ceea ce priveste wing insulation, isi confirm ca este o metoda aplicata in Canada, pentru constructiile slab-on-grade. In Winnipeg, spre exemplu, se face o astfel de izolatie in forma de umbrela, pe langa fundatie. Ce-i drept, izolatia trece de adancimea de inghet. Oricum, e mai simplu si mai ieftin sa pui o izolatie, pozitionata la 45* fata de fundatie, in pamant, decat sa pui betoane, la greu.

Spor!

BaXXon, on 27 iulie 2021 - 00:06, said:

Sigur ca se poate!
Cu o buna planificare si cu tehnologii & materiale care sa te ajute, poti face decopertarea si pregatirea cofrajelor intr-o zi. Mai ales ca este vorba despre un principiu constructiv care simplifica mult, mult de tot, lucrarile.

Cu o si mai buna planificare, ridici o casa (integral! de la zero!), in doua ore
... scuze, prima data am scris 3h26'34" dar era vorba despre alt experiment ...

Edited by DIY, 27 July 2021 - 07:40.

DIY, on 27 iulie 2021 - 07:36, said:

Pune poze la gata sa vad ce " casa " e aia .

1. o zi înseamnă 24 de ore sau 12?
1.1. afirmi că s-ar putea ȘI MANUAL face decopertarea - glumești, nu? (0,4 x 10 x 8 = 32 metri cubi... zice matematica...)
2. care e diferența de costuri și timp între decopertare 40 cm și 90 cm, dacă ai excavatorul la tine? că ai zis că faci pt o asociație..., deci ai nevoie de excavatorul ăla
2.1.unde mai pui că pt 40 cm trebuie să decopertezi TOATĂ suprafața, pe când la 90 de cm execuți NUMAI canalele unde va fi montată armătura și turnată fundația

io aș zice să refaci calculele, tu n-ai zice să refaci calculele?
dar ia-n considerare - foarte serios - că-n .ro avem 10 cutremure de 3,5...4,2 pe an + fo' 2 mai serioase de peste 4,8...5,2...

putem vedea și partea bună a ideii tale: o astfel de casă ar fi construită cu succes în zone de munte, unde ai stânca aproape
(dar vezi, nu vrancea/buzău... )

BaXXon, on 27 iulie 2021 - 07:53, said:

Fa o cautare dupa 2 hour house. Simplu.

DIY, on 27 iulie 2021 - 10:51, said:

Fa tu daca tot te-ai simtit cocos/closca sa arunci cu idei/

Întreabă pe ăştia de timpul de execuţie ...
[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/jyo7ABwV8AU?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

BaXXon, on 27 iulie 2021 - 00:06, said:

Depinde de varianta constructivă, mărimea echipei, gradul de mecanizare și de suprafața fundației.

Estimez că undeva pentru 60-80 m² amprentă la sol a construcției fundația de mică adâncime se poate realiza cu ușurință într-o zi, dar nu este neapărat esențial să fie făcut totul într-o zi, chiar și două zile fiind o îmbunătățire majoră față de variantele actuale (care presupun mai multe etape de turnare).

Quote

Am urmărit proiectul respectiv în timp ce era în desfășurare. A fost tare interesant și le-a ieșit bine de tot. Dar am impresia că au săpat până dincolo de limita de îngheț, după care au folosit Geocell compactat sub o fundație clasică, continuă...

Quote

Acesta era unul dintre aspectele pe care doream să le lămuresc: cât de sensibile ar fi la deplasări laterale astfel de fundații care au centrul de greutate mult mai sus decât cele clasice?

DIY, on 27 iulie 2021 - 07:36, said:

Observ că așa este. Sunt folosite intensiv metodele clasice și încercate. Ceea ce nu este rău, din punctul de vedere al siguraței, dar nu este neapărat nici bine, pentru că stagnează inovația în domeniu. S-au făcut totuși progrese în ultima vreme, precum folosirea CLT-ului sau a cofrajelor din polistiren...

Quote

Exact aceasta era ideea. Simplificare, planificare, prefabricare, mecanizare...

gushpi, on 27 iulie 2021 - 08:26, said:

O zi de lucru ar putea însemna două schimburi a câte opt ore, având în vedere că specializările celor care ar lucra în prima partea a zilei (decopertare, nivelare, izolare, instalații) diferă de ale celor care ar lucra după-amiază (cofrare, armare, betonare)...

Quote

Aceea era varianta low cost, în regie proprie sau în locuri în care nu poate fi adus ori nu este disponibil un utilaj. Am precizat că săpătura nu va fi realizată într-o zi.

Să ținem cont totuși că o săpătură la 30-40 cm în câmp deschis, în strat vegetal, este mai ușor de realizat decât într-un șanț mai adânc și mai îngust, a cărui adâncime trece de stratul moale, vegetal și pătrunde în solul mai dur, bine compactat. Oricum acestea sunt aspecte de detaliu, mai puțin relevante pentru discuția generală, de bază va fi excavatorul, de preferință unul dotat cu un sistem de nivelare cu laser

Quote

Diferența de costuri și timp nu se manifestă strict la săpătură, ci are repercusiuni majore și asupra tipurilor de lucrări și operațiuni care sunt consecința soluției constructive alese.

Spre exemplu, dacă decopertezi doar stratul superficial vegetal nu va mai fi nevoie să plătești un transport care să îndepărteze de pe șantier solul non-vegetal, solul vegetal putând fi refolosit în curte.

O fundație continuă clasică, realizată corect, presupune mult mai multe etape care se întind pe un număr semnificativ mai mare de zile (trasarea este mai complicată, săpătura necesită mai multă atenție, trebuie turnat beton de egalizare, talpă, elevație, placa în sine, apoi ...se lucrează mult mai înghesuit, uneori trebuie sprijinite suplimentar malurile, suprafața cofrajelor și complexitatea lor sunt mult mai mari, hidroizolarea este mai complicată, trebuie așteptată întărirea suficientă a betonului între turnări, trebuie curățată armătura stropită cu beton înainte de a trece la turnarea următoare, eventual curățat și pământul care s-a surpat din maluri, etc.

Nu în ultimul rând, s-ar putea ca adâncimea de îngheț să nu reprezinte stratul bun de fundare, dacă solul nu are suficientă capacitate portantă sau are niște particularități speciale. O fundație clasică concentrează mult mai multă greutate pe o suprafață mai mică față de o fundație de tip radier, care distribuie această greutate pe o suprafață mult mai mare.

Prin comparație, fundația radier general poate să fie folosită pe mai multe tipuri de soluri, fără mari modificări (practic, repeți același proiect peste tot), reducând astfel costurile cu proiectarea unor soluții individuale (te limitezi doar la verificarea în raport cu studiul geotehnic). Acest aspect poate fi util proiectelor open source de case (cunoști din start costurile și nu te mai complici cu realizarea unui fundații clasice personalizate pe condițiile din studiul geotehnic, ci doar verifici proiectul în raport cu acesta, deoarece o fundație radier de mică adâncime bine proiectată, teoretic, ar putea fi utilizată pe majoritatea solurile existente la noi în țară, datorită presiunii mici pe m² pe care o exercită asupra terenului).

Ca atare, nu trebuie să ne uităm strict la volumul săpăturii, pentru că este mai puțin relevant în raport cu celelalte costuri. Trebuie privit totul în ansamblu.

Quote

Exact acesta este unul dintre motivele pentru care am deschis discuția. Încerc să-mi dau seama cât de rezistente ar fi astfel de fundații la forțele laterale, pentru că la cele verticale rezistă cu siguranță.

Speculez că varianta cu pietriș de spumă de sticlă ar putea fi proiectată să fie mult mai rezistentă la deplasări laterale (cu ajutorul unui profil puțin curbat în secțiune sau în sistem „raft foundation”, vezi imaginea de mai jos) decât varianta care stă sprijinită pe un strat perfect plan de polistiren.

La deplăsările laterale mă gândesc că nu vor fi atât de mari să-mi mute casa în curtea vecinului
Iar izolaţia să o fac peste nu sub radier cu perlit

Polistiren extrudat doar perimetral

Edited by Alexandru2212, 27 July 2021 - 15:42.