УШП VS МОНОЛІТНА ПЛИТА VS ПАЛІ

Утеплена шведська плита (УШП) є комплексним рішенням, що інтегрує фундамент, систему опалення ‘тепла підлога’ та повне утеплення цоколя. Це не просто фундамент, а готовий до фінішного оздоблення перший поверх будинку. Основними компонентами УШП є шар утрамбованого піску та щебеню, дренажна система, горизонтальне та вертикальне утеплення екструдованим пінополістиролом (XPS) з показником теплопровідності λ не більше 0.035 Вт/(м·К), армована бетонна плита завтовшки 100-150 мм, а також вбудовані труби системи ‘тепла підлога’ та комунікації (каналізація, водопровід).

Ключова перевага УШП — це її висока енергоефективність. Завдяки суцільному шару утеплювача, вона мінімізує втрати тепла через ґрунт, досягаючи коефіцієнта теплового опору R₀ від 4.0 (м²·К)/Вт, що значно перевершує вимоги ДБН В.2.6-31:2021 для огороджувальних конструкцій. Це робить УШП ідеальною основою для будівель з низьким енергоспоживанням, таких як будинки класу A+ або пасивні будинки. Відсутність містків холоду та рівномірний розподіл тепла від вбудованої системи опалення створюють комфортний мікроклімат у приміщенні та дозволяють економити до 30% на опаленні. Проте, проєктування УШП вимагає ретельного інженерного розрахунку, особливо щодо несучої здатності ґрунту та інтеграції інженерних систем. Вона не є універсальним рішенням для всіх типів ґрунтів, особливо для тих, що мають низьку несучу здатність або значні перепади висот.

Традиційна монолітна плита є одним з найпоширеніших типів фундаментів завдяки своїй простоті, універсальності та високій несучій здатності. Вона являє собою суцільну залізобетонну конструкцію, що розподіляє навантаження від будівлі на велику площу ґрунту. Типова товщина такої плити коливається від 200 до 400 мм, залежно від навантажень, прольотів та характеристик ґрунту. Армування виконується двома сітками з арматури класу А500С або А400С, діаметром 10-16 мм, з кроком 200 мм. Бетон використовується марок М250 (В20) або М300 (В22.5).

Монолітна плита ефективна на неоднорідних ґрунтах, а також на ґрунтах з низькою несучою здатністю, оскільки вона виступає як жорсткий диск, запобігаючи нерівномірним осіданням. Однак, у порівнянні з УШП, вона має суттєві теплотехнічні недоліки. Без додаткового утеплення (горизонтального по периметру та під підлогою першого поверху), монолітна плита є значним містком холоду, через який відбуваються значні втрати тепла. Вимоги ДБН В.2.1-10:2018 ‘Основи та фундаменти будівель і споруд’ щодо конструкції фундаментів повинні бути ретельно дотримані, особливо щодо глибини закладання, яка повинна бути нижче глибини промерзання ґрунту або забезпечувати надійний захист від морозного пучіння через додаткові заходи. Додатково, організація дренажу навколо монолітної плити є критично важливою для відведення поверхневих та ґрунтових вод, що може збільшити загальну вартість фундаментних робіт.

Пальові фундаменти, часто у поєднанні з ростверком (стрічковим або плитним), є незамінним рішенням на ділянках зі слабкими, стисливими ґрунтами, високим рівнем ґрунтових вод або при необхідності передачі значних навантажень від важких будівель. Суть пальового фундаменту полягає у передачі навантаження від будівлі на більш щільні та несучі шари ґрунту, розташовані на значній глибині, або через тертя по бічній поверхні паль.

Існує кілька типів паль: буронабивні, гвинтові, забивні. Вибір залежить від інженерно-геологічних умов ділянки та економічної доцільності. Наприклад, буронабивні палі здатні витримувати значні навантаження, їх діаметр може сягати 300-800 мм, а глибина закладання – до 10-20 метрів. Розрахунок несучої здатності паль виконується відповідно до ДСТУ Б В.2.1-27:2010 ‘Палі. Методи розрахунку несучої здатності’, враховуючи опір ґрунту під нижнім кінцем палі та по її бічній поверхні. Ростверк, що об’єднує верхні частини паль, може бути монолітним залізобетонним елементом, що забезпечує рівномірний розподіл навантажень на палі та слугує основою для стін. З точки зору теплотехніки, пальові фундаменти з ростверком потребують додаткового утеплення ростверку та підлоги першого поверху, оскільки вони, як і монолітна плита без ізоляції, можуть бути джерелом значних теплових втрат. Ефективний захист від вологи та промерзання є ключовим, особливо на ґрунтах схильних до морозного пучіння.

Морозне пучіння ґрунту та високий рівень ґрунтових вод є одними з найкритичніших факторів, які визначають вибір типу фундаменту в Україні. Згідно з ДБН В.2.1-10:2018, пучинистими вважаються ґрунти, які при замерзанні збільшуються в об’ємі, що призводить до нерівномірного підняття фундаменту та руйнування конструкцій. Глибина промерзання в Україні варіюється від 0.8 м на півдні до 1.5 м на півночі та в Карпатах, що вимагає відповідних інженерних рішень.

УШП мінімізує вплив морозного пучіння завдяки ефективному утепленню по периметру та під плитою, яке підтримує температуру ґрунту під фундаментом вище нуля. Це створює ‘теплову подушку’, що запобігає замерзанню ґрунту безпосередньо під підошвою фундаменту. Для монолітних плит, а також для ростверків на палях, які залягають вище глибини промерзання, необхідно застосовувати комплекс заходів: дренаж, утеплення цоколя та зворотну засипку непучинистими матеріалами (пісок, щебінь). Високий рівень ґрунтових вод (ВГВ) вимагає обов’язкової організації пристінного дренажу та надійної гідроізоляції фундаменту. Для пальових фундаментів ВГВ може ускладнювати буріння та бетонування, вимагаючи використання обсадних труб або спеціальних технологій, таких як водозниження. Ігнорування цих факторів може призвести до значних деформацій фундаменту та руйнування будинку, підкреслюючи важливість ретельної розробки проектних рішень.

Етап проєктування та розрахунку є найбільш відповідальним у процесі зведення фундаменту. Він починається з інженерно-геологічних вишукувань, які надають повну інформацію про тип ґрунту, його несучу здатність (розрахунковий опір R₀), модуль деформації (E), наявність ґрунтових вод, їх рівень та агресивність. Згідно з ДБН А.2.1-1:2008 ‘Інженерні вишукування для будівництва’, ці дані є обов’язковими для розробки проєкту.

Для УШП розрахунок включає не тільки міцність самої плити, але й теплотехнічний баланс, а також правильне розміщення дренажу та комунікацій. Важливо враховувати комбіноване навантаження від будівлі та обладнання ‘теплої підлоги’. Для монолітної плити ключовим є розрахунок товщини плити та схеми армування з урахуванням навантажень від будівлі, снігового покриву, вітрових впливів та рівномірного розподілу тиску на ґрунт. Розміри плити та її армування повинні забезпечувати відсутність прогинів та тріщин. Для пальових фундаментів критичним є розрахунок несучої здатності кожної палі та ростверку. Визначається оптимальна довжина палі, її діаметр, кількість паль та крок їхнього розміщення, виходячи з розрахункового навантаження та геологічних умов. Всі розрахунки повинні проводитися кваліфікованими інженерами-конструкторами відповідно до чинних ДБН, таких як ДБН В.2.1-10:2018, щоб гарантувати структурну цілісність та довговічність споруди.

Щоб наочно продемонструвати відмінності між УШП, монолітною плитою та пальовими фундаментами, розглянемо ключові критерії вибору, представлені в таблиці:

Цей бенчмарк підкреслює, що не існує ‘найкращого’ фундаменту. Вибір завжди є компромісом між інженерною доцільністю, бюджетом та конкретними умовами ділянки. Ретельне вивчення всіх факторів та консультація з досвідченими спеціалістами є обов’язковими для прийняття правильного рішення, що відповідатиме всім вимогам ДБН та забезпечить довговічність будівлі.

Ефективна інтеграція інженерних комунікацій та дренажних систем є критично важливою для довговічності та функціональності будь-якого фундаменту, незалежно від його типу. Для УШП всі комунікації – водопровід, каналізація, електропроводка – закладаються безпосередньо в шар піщаної підготовки або утеплювача перед бетонуванням плити. Це вимагає детального планування на ранніх стадіях проєктування, оскільки після заливки плити доступ до цих комунікацій стає вкрай ускладненим. Система ‘тепла підлога’ також є інтегрованою частиною УШП, що потребує точного гідравлічного розрахунку та якісного монтажу труб. Сучасні будинки з клеєного бруса, що спираються на УШП, отримують переваги інтегрованої системи опалення вже на етапі фундаменту.

Для монолітних плит та пальових фундаментів з ростверком, комунікації зазвичай прокладаються через спеціально передбачені гільзи у тілі фундаменту або у подальшому – у підготовці підлоги першого поверху. Це надає більшу гнучкість у прокладанні, але може збільшити обсяг земляних робіт або робіт з улаштування підлоги. Дренажна система є обов’язковою для всіх типів фундаментів на ділянках з високим рівнем ґрунтових вод або пучинистими ґрунтами. Вона забезпечує відведення води від підошви фундаменту, запобігаючи гідростатичному тиску та морозному пучінню. Ефективний дренаж навколо фундаменту повинен складатися з дренажних труб, обсипаних щебенем та обгорнутих геотекстилем, з виводом води у дренажний колодязь або канаву. Без належного дренажу, навіть найміцніший фундамент може бути підданий руйнівним впливам води та морозу.