РОЗВОДКА ТРУБ У ФУНДАМЕНТІ

Розводка інженерних комунікацій у фундаменті вимагає індивідуального підходу, залежно від його типу. Універсальна шведська плита (УШП) є монолітною фундаментною плитою з інтегрованими системами опалення (тепла підлога), водопостачання та каналізації. Ключовою особливістю УШП є те, що всі комунікації прокладаються до заливки бетону, утворюючи єдиний ‘пиріг’. Це вимагає надзвичайно точного проєктування та виконання. Труби системи ‘тепла підлога’, як правило, зшитого поліетилену (PEX-a або PEX-b) або металопластику, укладаються на шар теплоізоляції (екструдований пінополістирол XPS з мінімальною щільністю 35 кг/м³), закріплюються до арматурної сітки і заливаються бетоном класу не нижче C20/25 з морозостійкістю F150. Мінімальна товщина захисного шару бетону над трубами повинна становити 30 мм згідно з DIN 18560-2. Вводи водопровідних та каналізаційних труб (ПВХ, ПП) потребують використання спеціальних гільз з гідроізоляцією для запобігання пошкодженню та фільтрації води. Капілярний розрив та якісний дренаж є обов’язковими для УШП.

Стрічковий фундамент, у свою чергу, представляє собою безперервну стіну, що закладається під несучі стіни будівлі. Комунікації (вода, каналізація, електрика) тут можуть прокладатися як до заливки, так і після, у вигляді траншей під підлогою першого поверху або через отвори у стрічці. Для проходів через монолітний стрічковий фундамент критично важливим є використання армованих гільз, що перевищують діаметр труби мінімум на 50 мм, для компенсації можливих рухів та уникнення прямого контакту труби з бетоном. Згідно з ДБН В.2.1-10:2018 ‘Основи та фундаменти будівель і споруд’, всі проходи комунікацій через фундамент повинні бути герметизовані еластичними матеріалами для запобігання проникненню ґрунтових вод. Глибина залягання зовнішніх комунікацій має бути нижче глибини промерзання ґрунту (для більшості регіонів України 0,8 – 1,2 м, або з відповідним утепленням), щоб уникнути пошкодження від морозного пучіння. Для забезпечення надійності рекомендується застосовувати труби з високою кільцевою жорсткістю, наприклад, SN8 для каналізації.

Кожен тип фундаменту має свої ‘слабкі місця’ щодо прокладки труб. УШП вимагає ідеального планування через неможливість подальших корекцій. Стрічковий фундамент дозволяє більше гнучкості, але вимагає уваги до герметизації всіх проходів через тіло фундаменту, щоб уникнути містків холоду та проникнення вологи.

Питання збереження структурної цілісності фундаменту при інтеграції інженерних комунікацій є ключовим для довговічності та безпеки будівлі. Будь-яке втручання в бетонну або залізобетонну конструкцію потенційно може знизити її несучу здатність. Прокладання труб всередині або через фундамент не повинно порушувати цілісність арматурного каркаса та перерізу бетону. Згідно з DIN 1045-1 ‘Бетонні, залізобетонні та попередньо напружені конструкції’, мінімальна товщина захисного шару бетону для арматури повинна бути не менше 25 мм для фундаментів, що контактують з ґрунтом, та 35-50 мм у агресивних середовищах. Труби, що проходять через фундамент, повинні розташовуватися таким чином, щоб не перетинати основні робочі арматурні стрижні в критичних зонах розтягу або стиску.

Для великих діаметрів труб або у разі проходження через зони високих навантажень необхідно передбачати спеціальні конструктивні рішення. Це може бути локальне посилення армування навколо гільз або використання П-подібних чи С-подібних елементів арматури. Розміри гільз повинні бути такими, щоб між трубою та гільзою залишався зазор для еластичного ущільнення. Наприклад, для труби діаметром 110 мм гільза має бути діаметром 150-160 мм. Матеріал гільзи (сталь, щільний пластик) повинен бути стійким до агресивного середовища та механічних впливів. Важливим аспектом є також динамічні навантаження. Трубопроводи, особливо гарячого водопостачання або опалення, піддаються температурним розширенням, що може створювати додаткові напруги на бетон. Тому використання компенсаторів та віброізолюючих манжет є обов’язковим для труб, які проходять через фундаментні стіни.

Гідравлічні випробування системи водопостачання та опалення під тиском, що перевищує робочий, є обов’язковим кроком перед заливкою бетону. Це дозволяє виявити потенційні витоки, які могли б спричинити зволоження та руйнування фундаменту з часом. Німецькі стандарти, такі як DIN 1988-100 для водопровідних систем, вимагають ретельних перевірок на герметичність. Наприклад, для систем холодного водопостачання випробувальний тиск повинен становити 1,5-кратний робочий тиск, але не менше 10 бар, з витримкою 30 хвилин без падіння тиску. Для систем опалення це також 1,5-кратний робочий тиск, з контролем протягом 120 хвилин. Ці превентивні заходи є критично важливими, оскільки доступ до труб після заливки бетону надзвичайно ускладнений або неможливий.

Етап монтажу інженерних мереж у фундаменті є вирішальним для всієї подальшої експлуатації будівлі. Починається він з ретельної підготовки основи. Для УШП це включає формування дренажного шару, укладання геотекстилю, шару щебеню та піщаної подушки, яка ущільнюється до коефіцієнта ущільнення не менше 0,95 за Проктором. Далі укладається екструдований пінополістирол (XPS) високої щільності, мінімум 300 кПа на стиск при 10% деформації, щоб забезпечити надійну основу та теплоізоляцію. Труби каналізації (ПВХ, ПП) прокладаються з необхідним ухилом, типово 2-3 см на метр, щоб забезпечити самоплив. Для труб діаметром 50 мм це 3 см/м, для 110 мм – 2 см/м згідно з ДБН В.2.5-64:2012 ‘Внутрішній водопровід та каналізація’.

Наступним кроком є монтаж труб водопостачання та опалення. Для систем ‘тепла підлога’ у УШП труби (наприклад, PEX-a) укладаються на арматурну сітку або спеціальні мати з кроком укладання 10-20 см, залежно від теплового розрахунку. Перед фіксацією труб обов’язково встановлюються гільзи для проходів крізь фундаментні стіни та деформаційні шви. Усі з’єднання труб повинні бути виконані максимально надійно та перевірені. Монтаж системи водопостачання передбачає використання поліпропіленових (ПП) або металопластикових труб, що прокладаються в гофрованих захисних оболонках, які забезпечують додатковий захист від механічних пошкоджень та дозволяють компенсувати лінійні розширення. Захисні оболонки також можуть допомогти у разі незначних витоків, локалізуючи їх.

Після укладання всіх комунікацій проводиться обов’язкове гідравлічне випробування під тиском, що в 1,5 рази перевищує робочий, згідно з EN 806-4:2010 ‘Технічні правила для систем питної води’. Тест проводиться протягом мінімум 30 хвилин для водопроводу і до 2 годин для систем опалення. Лише після підтвердження герметичності можна приступати до заливки бетону. При заливці необхідно забезпечити рівномірне розподілення бетонної суміші та її ретельне віброущільнення, щоб уникнути утворення пустот навколо труб, які можуть послабити конструкцію та створити точки потенційних проблем. Уникнення прямого впливу вібрації на труби досягається правильним розташуванням вібратора. Усі магістралі повинні бути зафіксовані, щоб запобігти їх спливанню під час заливки бетону. Використання бетонної суміші з пластифікаторами також поліпшує її текучість та забезпечує краще обтікання труб.

Недотримання технології та ігнорування нормативних вимог при розводці труб у фундаменті часто призводить до низки типових помилок, які можуть мати серйозні наслідки. Однією з найпоширеніших є недостатнє або відсутнє утеплення труб, що проходять через зовнішні стіни фундаменту або під неопалюваними приміщеннями. Це призводить до промерзання водопровідних труб у холодний період, що може спричинити їх розрив. Для уникнення цього, згідно з ДБН В.2.5-67:2013 ‘Опалення, вентиляція та кондиціонування’, труби повинні бути прокладені нижче глибини промерзання ґрунту або утеплені теплоізоляційними матеріалами з коефіцієнтом теплопровідності λ ≤ 0,04 Вт/(м·К) товщиною, розрахованою за температурним градієнтом.

Друга значна помилка – неправильний ухил каналізаційних труб або його відсутність, що веде до застою стоків та засмічень. Це також включає занадто великий ухил, який спричиняє швидкий стік рідини та відкладення твердих фракцій. Оптимальний ухил для каналізації, як зазначалося раніше, становить 2-3 см на метр. Для уникнення таких проблем, слід використовувати нівелір або лазерний рівень під час монтажу та контролювати ухил на всіх ділянках.

Третя помилка – відсутність або неправильна герметизація проходів труб через фундамент. Це створює ‘містки холоду’, що збільшують тепловтрати будівлі, а також дозволяє проникненню вологи та ґрунтових вод, що може призвести до руйнування бетону та пошкодження внутрішніх комунікацій. Для надійної герметизації рекомендується використовувати спеціальні ущільнювальні манжети, наприклад, від компаній Hauff-Technik або Kaimann, які забезпечують водо- та газонепроникність. Згідно з німецьким стандартом DIN 18195 ‘Гідроізоляція будівель’, такі ущільнення є обов’язковими для захисту від вологи.

Четверта типова помилка – ігнорування гідравлічних випробувань. Це може призвести до того, що дрібні витоки залишаться непоміченими до заливки бетону, а їх усунення після завершення робіт буде надзвичайно дорогим і трудомістким. Обов’язкове проведення гідравлічних випробувань під тиском, який в 1,5 рази перевищує робочий, з фіксацією результатів, є ключовим етапом. П’ята помилка – недостатній захист труб від механічних пошкоджень під час укладання арматури та заливки бетону, що призводить до мікротріщин або розривів. Використання гофрованих захисних рукавів та обережне поводження з бетономішалкою та вібраторами може значно зменшити цей ризик.

Німеччина відома своїми суворими будівельними нормами та високими стандартами якості, що робить її досвід особливо цінним у сфері інженерних комунікацій у фундаменті. Одним з ключових документів є DIN 18015 ‘Електричні установки в житлових будівлях’, який, хоч і стосується електрики, встановлює загальні принципи для прокладки комунікацій у будівельних конструкціях, включаючи необхідність захисних гільз та відстаней від арматури. Для водопровідних та каналізаційних систем застосовуються DIN 1988 ‘Норми для систем питного водопостачання’ та DIN EN 12056 ‘Гравітаційні системи каналізації всередині будівель’. Ці стандарти деталізують вимоги до матеріалів, мінімальних діаметрів, ухилів, а також випробувань на герметичність.

Зокрема, DIN 1988-100 вимагає, щоб усі труби системи питного водопостачання, що прокладаються в будівельних конструкціях, були захищені від механічних пошкоджень, корозії та конденсату. Це означає використання захисних оболонок, а також адекватну теплоізоляцію для труб холодного водопостачання для запобігання утворенню конденсату, який може призвести до вологості та руйнування конструкції. Для каналізаційних труб, що проходять через фундамент, DIN EN 12056 вказує на необхідність герметичних ущільнень, які витримують тиск ґрунтових вод, а також захист від проникнення гризунів. Вузли проходу повинні бути виконані з використанням спеціальних елементів, що забезпечують водонепроникність до 1,5 бар.

Особлива увага в Німеччині приділяється шумоізоляції згідно з DIN 4109 ‘Звукоізоляція в будівництві’. Труби, особливо ті, що несуть воду, не повинні бути жорстко зафіксовані до конструкції фундаменту, щоб уникнути передачі структурного шуму. Застосовуються еластичні кріплення, гумові манжети та віброізолюючі прокладки. Це критично важливо для комфорту мешканців. Також, з погляду енергоефективності, всі труби систем опалення та гарячого водопостачання, що прокладаються в неопалюваних частинах фундаменту або в ґрунті, повинні бути ізольовані згідно з вимогами EnEV (Energiesparverordnung – Постанова про енергозбереження) для мінімізації тепловтрат. Наприклад, труби опалення діаметром 22 мм потребують мінімум 20 мм ізоляції з теплопровідністю 0,035 Вт/(м·К).

Для УШП, німецький підхід підкреслює необхідність використання XPS з дуже високою міцністю на стиск (від 500 кПа) та низьким водопоглинанням (<0,5%). Інтеграція електричних кабелів також має свої нюанси: вони повинні бути прокладені у жорстких гофрованих трубах, що відповідають класу захисту IP67, і мати мінімальну відстань від інших комунікацій, таких як водопровід, відповідно до VDE (Verband der Elektrotechnik) правил. Комплексне проєктування та суворий контроль на кожному етапі є запорукою якості та довговічності.

Вибір матеріалів для інженерних комунікацій, що закладаються у фундамент, є фундаментальним для забезпечення їхньої довговічності та надійності. Матеріали повинні мати високу стійкість до агресивних середовищ, механічних навантажень, температурних перепадів та хімічних впливів, характерних для ґрунту та бетону. Для систем водопостачання оптимальним вибором є поліпропіленові (ПП) труби PN20/PN25 або металопластикові труби. ПП труби відрізняються хімічною інертністю, відсутністю корозії та довговічністю (термін служби до 50 років). З’єднання виконуються методом термічного зварювання, що забезпечує монолітність та герметичність шва. Металопластикові труби, що складаються з внутрішнього та зовнішнього шарів поліетилену та алюмінієвої фольги між ними, добре тримають форму та стійкі до кисневої дифузії, що важливо для систем опалення. Однак їх з’єднання на прес-фітингах або компресійних фітингах вимагають особливої уваги до якості монтажу.

Для систем каналізації переважно використовуються полівінілхлоридні (ПВХ) або поліпропіленові (ПП) труби. ПВХ труби легкі, міцні та мають гладку внутрішню поверхню, що запобігає утворенню відкладень. Їхня кільцева жорсткість (наприклад, SN4 або SN8) є ключовим параметром при прокладці в ґрунті та під фундаментом, де є значні зовнішні навантаження. ПП труби для каналізації також демонструють відмінну хімічну стійкість та здатність витримувати високі температури стоків. З’єднання цих труб виконуються розтрубним способом з гумовими ущільнювальними кільцями, що забезпечує герметичність та певну гнучкість. Згідно з ДБН В.2.5-64:2012, для зовнішніх мереж рекомендуються труби з кільцевою жорсткістю SN8 для уникнення деформації під ґрунтовим тиском.

Труби для системи ‘тепла підлога’ в УШП, як правило, виготовляються зі зшитого поліетилену (PEX-a, PEX-b, PEX-c) або металопластику. PEX-труби мають ‘молекулярну пам’ять’, що дозволяє їм відновлювати форму після деформації, високу гнучкість та стійкість до температури й тиску. PEX-a є найбільш гнучким, PEX-b більш жорстким, але також надійним. Важливо, щоб PEX-труби мали антидифузійний шар EVOH (етиленвініловий спирт) для запобігання проникненню кисню в систему, що може спричинити корозію металевих елементів котла або колекторів. Це відповідає вимогам DIN 4726 ‘Системи поверхневого опалення та охолодження’. Вибір матеріалів повинен базуватися на розрахункових навантаженнях, хімічному складі ґрунту та температурних режимах експлуатації, щоб гарантувати безвідмовну роботу системи протягом всього терміну служби будівлі. Додатково слід розглядати використання сучасних інженерних систем для підвищення енергоефективності.

Ефективна гідроізоляція та захист труб у фундаменті є життєво важливими для запобігання проникненню вологи, що може призвести до корозії, руйнування бетону, плісняви та загального погіршення мікроклімату в приміщенні. Всі труби, що проходять через фундаментні стіни або плиту, повинні бути захищені від прямого контакту з бетоном за допомогою гільз. Ці гільзи повинні бути достатньо герметичними, щоб запобігти фільтрації води. Для цього використовуються спеціальні гумові або каучукові ущільнювальні манжети, що встановлюються між трубою та гільзою. Вони забезпечують водонепроникність до 1,5 бар, що відповідає вимогам до захисту від ґрунтових вод згідно з німецьким стандартом DIN 18195 ‘Гідроізоляція будівель’.

Крім герметизації проходів, важливим аспектом є захист самих труб від агресивного впливу ґрунту. Деякі ґрунти можуть мати високий рівень кислотності або лужності, а також містити хімічні речовини, що руйнують пластик або метал. У таких випадках, окрім стандартних захисних оболонок (наприклад, гофрованих труб), можуть бути використані спеціальні покриття або обмотки для труб. Наприклад, для сталевих труб, що рідко використовуються в сучасному будівництві для внутрішньої розводки, але можуть бути застосовані для вхідних магістралей, необхідне антикорозійне покриття. Для пластикових труб основний захист – це якісні матеріали, стійкі до хімічних впливів, а також правильна укладка на піщану подушку, що нівелює гострі елементи ґрунту.

Ще одним важливим фактором є захист від конденсату. Труби холодного водопостачання, особливо в умовах високої вологості ґрунту, можуть викликати утворення конденсату на своїй поверхні. Ця волога може поступово проникати в бетон, знижуючи його міцність і сприяючи утворенню грибка. Для запобігання цьому труби холодного водопостачання повинні бути ізольовані теплоізоляційними матеріалами із закритими порами, такими як спінений каучук або спінений поліетилен. Товщина ізоляції розраховується таким чином, щоб температура поверхні ізоляції була вище точки роси. Згідно з EN 13164 ‘Вироби теплоізоляційні для будівель’, такі матеріали повинні мати високу стійкість до вологи та механічних пошкоджень. Це дозволяє забезпечити не тільки структурну цілісність, а й належну шумоізоляцію.

Окремий виклик становить захист від гідроударів. Неконтрольовані гідроудари в системі водопостачання можуть викликати надмірні навантаження на труби та їх з’єднання, що може призвести до пошкоджень. Використання компенсаторів тиску та правильне розміщення кріплень допомагає пом’якшити ці явища. Всі ці заходи в комплексі створюють надійний бар’єр проти руйнівних факторів, що діють на інженерні мережі, закладені в фундаменті.

Проєктування розводки труб у фундаменті – це складна багатодисциплінарна задача, яка вимагає високої точності та глибокої координації між архітекторами, конструкторами та інженерами-сантехніками, електриками та теплотехніками. Сучасні підходи вимагають відходу від двовимірних креслень до використання технологій інформаційного моделювання будівель (BIM). BIM-моделювання дозволяє створити єдину тривимірну цифрову модель будівлі, де всі інженерні системи інтегровані в єдиний простір. Це дає можливість на ранніх стадіях виявити колізії (перетини) між трубами, кабелями, арматурними каркасами та іншими елементами конструкції. Виявлення таких конфліктів на етапі проєктування значно дешевше та простіше, ніж виправлення помилок на будівельному майданчику.

При використанні BIM-моделювання, інженер-сантехнік може точно визначити оптимальні траси прокладання труб, мінімізуючи довжину мереж, кількість поворотів та з’єднань, що знижує гідравлічний опір та ризик витоків. Модель дозволяє врахувати всі вимоги щодо ухилів для каналізації, мінімальних радіусів вигину для водопроводу, а також необхідних захисних шарів бетону над трубами. Координація з конструкторами забезпечує, що проходи труб через фундаментні стіни або плиту не порушують несучу здатність елементів, обходячи робочу арматуру або передбачаючи необхідне посилення. Це може включати використання спеціалізованого програмного забезпечення для розрахунку напружень у зонах проходів.

Важливим аспектом є також врахування майбутнього обслуговування та ремонту. Хоча більшість труб у фундаменті вважаються прихованими та нерозбірними, їхнє проєктування має передбачати можливість доступу до критичних вузлів (наприклад, колекторів теплої підлоги або запірної арматури) поза межами фундаментного бетону. Для систем каналізації можуть бути передбачені ревізійні люки або колодязі. Такий підхід відображає концепцію TCO (Total Cost of Ownership – сукупна вартість володіння), де враховуються не тільки початкові інвестиції, але й експлуатаційні витрати протягом всього життєвого циклу будівлі.

Залучення кваліфікованих інженерів на всіх етапах проєктування та використання передових інструментів, таких як BIM, є запорукою успішної реалізації проєкту. Це допомагає створити надійні, енергоефективні та довговічні інженерні системи, які відповідають усім сучасним стандартам, у тому числі тим, що прописані у німецьких DIN та EN. Детальне проєктування – це інвестиція, що окуповується відсутністю проблем під час експлуатації.

Теплотехнічні характеристики фундаменту відіграють значну роль у довговічності та ефективності трубних систем, особливо тих, що несуть теплоносій (системи опалення) або холодну воду. Для фундаментів типу УШП, теплотехніка є інтегрованою частиною конструкції, де значні шари екструдованого пінополістиролу (XPS) забезпечують ефективну теплоізоляцію. Коефіцієнт теплопровідності XPS складає близько 0,030 Вт/(м·К), що дозволяє мінімізувати тепловтрати через ґрунт і забезпечити високу ефективність системи ‘тепла підлога’. R-value (тепловий опір) для УШП може досягати 5-7 м²·К/Вт, що значно перевищує показники традиційних фундаментів.

Однак, навіть у таких ефективних конструкціях, неправильне розміщення труб може створити термічні містки. Наприклад, труби холодного водопостачання, прокладені занадто близько до зовнішнього контуру фундаменту без належної ізоляції, можуть викликати локальне охолодження бетону та ґрунту, що потенційно може призвести до промерзання або утворення конденсату. Згідно з ДБН В.2.6-31:2016 ‘Теплова ізоляція будівель’, всі теплові труби, що проходять через неопалювані зони або ґрунт, повинні бути ізольовані таким чином, щоб втрати тепла були мінімальними, а температура поверхні не спричиняла конденсацію.

Для стрічкових фундаментів, де труби часто прокладаються під підлогою першого поверху або через тіло фундаменту, питання теплоізоляції є ще більш актуальним. Труби опалення, що не мають належної ізоляції, можуть розсіювати значну частину тепла в ґрунт, знижуючи ефективність системи опалення та збільшуючи енергоспоживання. Це суперечить принципам ZEB (Zero Energy Building) та призводить до підвищених експлуатаційних витрат. Німецькі стандарти (наприклад, EnEV) вимагають мінімальної товщини теплоізоляції для труб опалення та гарячого водопостачання залежно від діаметра труби та матеріалу ізоляції. Наприклад, для труб діаметром до 22 мм може бути достатньо 20 мм ізоляції, тоді як для більших діаметрів або в холодніших умовах потрібна товстіша ізоляція.

Координація теплотехнічного розрахунку фундаменту з планом розводки труб є обов’язковою. Це дозволяє оптимізувати розташування труб, вибір їхніх матеріалів та товщини ізоляції для досягнення бажаних енергоефективних показників будівлі. Ігнорування теплотехнічних аспектів може призвести до значних втрат енергії, збільшення витрат на опалення та негативно позначитися на комфорті всередині приміщення. Тому в цьому контексті важливо враховувати кожен елемент системи, включаючи властивості бетону, як носія тепла та конструкції.