Geometrická přesnost podlah

Geometrická přesnost a systém jejího zabezpečení
Základním předpokladem, ze kterého celý systém zabezpečení geometrické přesnosti vychází, je znalost požadavků na výslednou geometrickou přesnost (jaká musí být přesnost geometrických parametrů na dokončeném objektu a proč), která umožní plnění potřebných funkcí během celé požadované doby životnosti (z hlediska spolehlivosti, bezpečnosti, trvanlivosti, slučitelnosti - sestavitelnosti - zhotovitelnosti, estetiky atd.). Měly by být známy tzv. funkční geometrické parametry a jejich mezní hodnoty. Pokud na stavbě budou u těchto vybraných geometrických parametrů skutečné odchylky nebo tolerance větší než předepsané, dojde k neplnění výsledné funkce, bude docházet k poruchám, snížení předpokládané životnosti, nutnosti neplánovaných oprav, výměn částí atd. Čím vyšší (přísnější) jsou požadavky na funkční parametry, tím se zužují realizační možnosti.
Při zajištění zhotovitelnosti musí být zváženy možnosti realizačních procesů, tj. přesnost použitých dílů a dílců, prvků, přesnost postupů vytyčení, rozměření, osazení, uložení atd. na staveništi, musí být tedy zodpovězena otázka, jakým způsobem bude výsledné přesnosti dosaženo. Určí se tzv. technologické geometrické parametry výrobků, vytyčení, rozměření, osazení včetně mezních odchylek nebo tolerancí. Vzájemné sladění požadavků a možností je obsahem metod optimalizačního procesu při navrhování, včetně výpočtu geometrické přesnosti. Zásadou je, aby návrhy přesnosti geometrických parametrů, od nichž je odvislá výsledná funkce, stejně jako návrhy přesnosti geometrických parametrů, jež jsou výsledkem procesů při zhotovení, byly navrženy tak, aby mohly být prokázány při kontrole měřením s určenou přesností měření. Nemá praktický význam navrhovat přesnost takových geometrických parametrů, které nedokážeme při realizaci měřit, vyhodnotit a porovnat s návrhem. Čím je stavba složitější a kde na výslednou přesnost působí více vlivů, tím se zvyšuje význam kvalitního návrhu geometrické přesnosti. Poznatky ze současné praxe bohužel ukazují, že posouzení nebo výpočet geometrické přesnosti je vzácnou výjimkou.

Navrhování přesnosti, zajištění v realizačních procesech, kontrola a hodnocení
Není úmyslem autora zbytečně zvýrazňovat význam navrhování a posuzování staveb z hlediska geometrické přesnosti, tedy stanovení odchylek rozměrů, tvarů a orientace konstrukcí. Je však vhodné položit si otázku, proč se stále opakují určité problémy, když je k dispozici souhrn podkladů, které mohou být nástrojem pro předcházení nepřesnostem. Je nutné se zmínit o normativních podkladech, nebo lépe o výkladu norem. V praxi je bohužel často zdůrazňována buď ?nezávaznost ČSN?, nebo se naopak berou jako závazné i hodnoty informativních příloh norem, snad i bez předchozího čtení patřičné normy. Pokud se týká norem geometrické přesnosti ve stavebnictví, při přejímání norem ISO byla často zjišťována jejich metodická podoba. Lze konstatovat, že pokud by některé ze soustavy norem geometrické přesnosti, zejména norma pro navrhování (ČSN 73 0205 Navrhování geometrické přesnosti) byla použita jen jako metodika, celá řada problémů by se nevyskytla. Přitom k systému norem byla vydána i metodická pomůcka [1]. V této souvislosti bývá mnohdy diskutována absence výkladu nebo komentářů k normám.
Pro navrhování geometrické přesnosti je k dispozici citovaná norma ČSN 73 0205 Geometrická přesnost ve výstavbě - Navrhování geometrické přesnosti (březen 1995). Tato norma je pokládána za nejdůležitější normu celého souboru. Obsahuje základní charakteristiky přesnosti, funkční požadavky, schéma návrhu, zásady pro navrhování při výchozím odhadu i podrobném návrhu přesnosti, zásady výpočtu přesnosti. Zvýrazňuje význam kritických parametrů. Obsahuje ustanovení o předpisování kontroly přesnosti a dokumentaci požadavků na přesnost. Informativní příloha pak uvádí doporučené hodnoty funkčních charakteristik přesnosti (mezní odchylky) a druhá informativní příloha obsahuje metodické principy výpočtu přesnosti.
Konstrukční řešení (dispozice, tvar a materiál dílců, styků a spojů, postup a technologie provádění) je podle normy třeba navrhnout tak, aby se pokud možno omezil nepříznivý vliv nepřesností a odchylek při výrobě, vytyčování a realizaci, popř. aby se snížil nepříznivý vliv objemových změn. Z tohoto hlediska je účelné při návrhu usilovat o:

• co nejmenší počet kritických parametrů;
• určení intervalů funkčních tolerancí vyhovujícím funkčním požadavkům;
• zvážení možnosti navazujících konstrukcí (technologická zařízení ad.);
• navržení nezbytně nutného počtu kontrol;
• možnosti vzájemného vyrovnávání spár, styků (rektifikace) a návazností.

Pro navrhování geometrické přesnosti se podle ČSN 73 0205 rozlišují tři možné postupy:

• Geometrická přesnost se nenavrhuje; zde jde o konstrukce, u nichž se nevyskytují žádné kritické geometrické parametry, nebo konstrukce, jejichž přesnost je prověřena na předchozích analogických stavbách.
• Je zpracován výchozí odhad přesnosti, jehož cílem je prověřit technologické možnosti dosažení požadované přesnosti omezeného počtu kritických geometrických parametrů, v projektové dokumentaci je navržen přiměřený rozsah kontrol.
• Je řešen podrobný návrh přesnosti, pří kterém se požadovaná přesnost ověřuje u všech kritických parametrů, předepisuje se způsob kontroly (plán kontrol) včetně metod hodnocení výsledků a metrologického zabezpečení provádění kontrol.

Při návrhu je nutné zvážit nejen s jakou přesností (jednotlivých rozměrů, případně tvarů) vstoupí do procesu na staveništi dílce a výrobky zhotovené předem, jaká bude přesnost vlastních procesů na staveništi, ale i jaká bude přesnost přístrojů a pomůcek, které budou použity při vytyčování, rozměřování a osazování.

Nejčastější konzultované vady na stavbách
Největší množství dotazů a expertiz k problematice geometrické přesnosti se týká zejména monolitických betonových konstrukcí, detailů osazování výplní, vestavěných konstrukcí, rovinnosti podlah, schodišť atd. Vyplývá z nich absence povědomí o významu geometrické přesnosti, mnohdy i neznalost dostupných podkladů pro řešení této problematiky, často i zcela laxní přístup k technické normalizaci nejen daného oboru. Dochází pak, zejména při přejímce prací a konstrukcí, ke zcela zbytečným sporům mezi smluvními partnery, případně k dodatečným, zpravidla účelovým výkladům normativních ustanovení. Bohužel nízké povědomí o oboru geometrické přesnosti je dáno i tím, že se tato problematika až na výjimky prakticky nepřednáší ani na středních a vysokých školách. Je podceňována skutečnost, že nemá praktický význam navrhovat přesnost takových geometrických parametrů, které nedokážeme při realizaci měřit, vyhodnotit a porovnat s návrhem. V současné době užívání automatizace výpočtů, aplikace interaktivního projektování a dalších metod se předpokládá, že optimalizační proces projektování je zvládán a zvýšená pozornost pak může být věnována kontrole. Je ovšem nutné tento předpoklad v projektové i realizační praxi skutečně naplnit. Naprosto ojediněle je přijat v praxi fakt, že geometrický parametr, ať funkční, nebo technologický, je náhodnou veličinou, která může být popsána charakteristikami přesnosti. V celém systému zabezpečení geometrické přesnosti od projektu s výpočtem až po kontrolu a hodnocení může být využíván aparát počtu pravděpodobnosti a matematické statistiky. Skutečné (dosažené, naměřené) hodnoty by pak mohly být zpracovány statistickou analýzou a mohly být použity pro statistickou přejímku a u opakovaných procesů pro statistickou regulaci.
S rostoucími požadavky na finální jakost staveb je častým předmětem sporů posuzování rovinnosti povrchů, zejména podlah. Problémy nastávají již v různém výkladu terminologie. V ČSN ISO 1803 (73 0201) Pozemní stavby - Tolerance - Vyjadřování přesnosti rozměrů - Zásady a názvosloví jsou definovány:

• odchylka přímosti - algebraické rozdíly mezi skutečnou polohou skupiny vybraných bodů na čáře a přímkou proloženou dvěma body na této čáře;
• odchylka povrchu - algebraické rozdíly mezi skutečnou polohou skupiny určených bodů na skutečném povrchu a body na předepsaném povrchu;
• odchylka rovinnosti - algebraické rozdíly mezi skutečnou polohou vybraných bodů na povrchu rovinné plochy a odpovídajícími body na referenční rovině.

Norma ČSN 73 0202 Geometrická přesnost ve výstavbě - Základní ustanovení používá pro vyjádření odchylky přímosti, rovinnosti (případně kruhovitosti) termíny:

• odchylka od obalového geometrického útvaru - jako největší skutečná kolmá vzdálenost mezi obalovým geometrickým útvarem a skutečným profilem nebo plochou ve vztažné délce nebo ve vztažné ploše, stanovené kolmo k obalovému geometrickému útvaru;
• odchylka od referenčního geometrického útvaru - jako skutečná kolmá vzdálenost mezi referenčním geometrickým útvarem a skutečným profilem nebo skutečnou plochou v určeném místě ve vztažné délce nebo vztažné ploše stanovená kolmo k referenčnímu geometrickému útvaru. Referenčním útvarem je stanovený geometrický útvar (přímka, rovina, případně kružnice a další), který prochází smluveným bodem nebo body skutečných profilů či ploch určeným směrem, nebo přiléhá ke skutečnému profilu (skutečnému povrchu plochy), nebo vyrovnává skutečný profil (skutečnou plochu), po případě je definován obecně z hlediska metodiky měření nebo výpočtu.

Z hlediska měření rovinnosti jsou rozlišovány metody pro celkovou a místní rovinnost podle ČSN 73 0212-3 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 3: Pozemní stavební objekty.
Doporučené normativní hodnoty celkové i místní rovinnosti uvádí již citovaná ČSN 73 0205 v informativní příloze. V normě jsou rozlišeny odchylky celkové rovinnosti pro podlahy budov pro pobyt osob nejen v bytových prostorách, ale i v pracovnách, jednacích místnostech budov občanského vybavení, společenských prostorách a pro podlahy k nim vedoucí, jako chodby, vstupní haly a další. Mezní odchylky rovinnosti podlah s dokončeným povrchem jsou pak udány pro intervaly rozměrů (větší rozměr měřené plochy) v metrech [2]. Pro doplnění lze uvést, že v ČSN 73 0210-2 Geometrická přesnost ve výstavbě - Podmínky provádění, Část 2: Přesnost monolitických betonových konstrukcí jsou uvedeny informativní hodnoty celkové i místní rovinnosti nedokončených povrchů stěn a stropů, pro vyšší nároky je zde odvolávka na stanovení podle funkčních nároků.Pro betonové konstrukce je odchylka rovinnosti (pro povrch bez a ve styku s bedněním) a přímosti uváděna i v evropské normě ČSN EN 13670-1 (73 2400) Provádění betonových konstrukcí, Část 1: Společná ustanovení.
Je třeba znovu připomenout zásadu, že navrhovány (předepisovány) by měly být takové parametry a odchylky, které mohou být prokázány při kontrole měřením s určenou přesností měření. Zejména jde o význam měření navržených malých odchylek geometrických parametrů. Charakteristikou přesnosti kontroly geometrických parametrů je mezní odchylka kontroly podle ČSN 73 0212-1 Geometrická přesnost ve výstavbě - Kontrola přesnosti, Část 1: Základní ustanovení. Hodnota pro kontrolu přesnosti se odvozuje buď od předepsané tolerance, nebo (není-li předepsána), na základě směrodatné odchylky kontrolního měření. Norma stanovuje přesnost těchto kontrol, přičemž charakteristikou přesnosti kontroly geometrických parametrů je mezní odchylka kontroly δxmet, která se stanovuje dvěma způsoby:

• v případě, že je předepsána tolerance Δx kontrolovaného parametru, pak pro hodnotu mezní odchylky kontroly platí δxmet = 0,2 ?x;
• v případě, že není předepsána tolerance, se hodnota mezní odchylky stanovuje na základě směrodatné odchylky kontrolního měření σxmet δxmet = tσx,met,

kde t = 2 se použije u jednoduchých a snadno kontrolovatelných geometrických parametrů, kde lze zanedbat systematické odchylky, t = 2,5 se použije u parametrů obtížněji kontrolovatelných, t = 3 se použije při měření za nepříznivých podmínek a při obtížném vyloučení systematických odchylek. Je-li například předepsána tolerance ?x = 2,0 mm, pak mezní odchylka kontroly bude δxmet = 0,2x2,0 = 0,4 mm.

Poznámka: u vytyčení vodorovné roviny směrodatná odchylka σxmet závisí na typu nivelačního přístroje a může být 1 až 3 mm. Zvlášť je nutné dbát na přesnost přístrojů a pomůcek na staveništi.

Vliv geometrické přesnosti na podlahové konstrukce
Ze systémového pojetí zabezpečení geometrické přesnosti může být jakost finální podlahy (zejména rovinnost), pokládána za jeden z vyžadovaných funkčních geometrických parametrů, který zejména u náročných interiérů zasluhuje vysokou pozornost (vodotěsné povrchové úpravy podlah v mokrých provozech patří v oblasti vnitřních stavebních součástí dokonce mezi skupiny pro technické posuzování v nařízení Evropského parlamentu a rady, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh). V praxi, zejména projektové, bohužel v mnoha případech nejsou zváženy vlivy, které na přesnost podlah působí, je podceňován souhrn vlivů od vytyčení, provedení nosné konstrukce, případně dalších návazných konstrukcí. Přesnost podlah bývá uvažována bez vazby na další parametry, které ji ovlivňují. Je tudíž posuzován (navrhován) výsledný detail bez vazby na celek - v případě podlah například kvalita nášlapné vrstvy. Přitom základem je úroveň nosného podkladu (stropu apod.), která ovlivňuje výběr vyrovnávacích vrstev (stěrkové, vyrovnávací, vyhlazující a samonivelační i mazaninové hmoty). Výšková úroveň stropu je dále ovlivněna vytyčením a technologiemi provedení nosné konstrukce budovy. Příkladem mohou být odchylky konstrukčních výšek podlaží. Ty se v současné praxi pohybují v intervalu ±5 až ±30 (40) mm (tolerance od 10 do 60-80 mm). Pokud je při provádění hrubé stavby vyrovnávána výška podlaží podle maximální výškové úrovně, dochází ke zvyšování výšky podlaží a problémům u dalších konstrukčních prvků. Doporučené hodnoty norem (uvažme pro výšku do 4 m) uvádějí mezní odchylky ve výškových rozměrech:

• ČSN 73 0205 (funkční odchylka ve výšce) ±25 mm;
• ČSN 73 0210-2 (monolit - výška podlaží) ±15 mm;
• ČSN EN 13670-1 (monolit, závazná) ±20 mm.

Poznámka k ČSN EN: tolerance výškové polohy se vztahují k sekundárním přímkám výškovým, např. k vynesenému váhorysu. Každý požadavek na sekundární přímky se musí stanovit v projektové dokumentaci. Dalším příkladem může být schodiště. Skutečně dosažené hodnoty odchylek ve výšce způsobují problémy při vyrovnání úrovně podlahy mezi podestou, případně mezipodestou a prvním nebo posledním stupněm schodiště a následně potíže při vyrovnání podlah. Při vyrovnávání nepřesností horního líce stropní desky (rovinnosti, tloušťky) při provádění podlahových konstrukcí (je použita ?technologická extremalizace?) dochází i ke zmenšení světlých výšek podlaží (finálního geometrického parametru na stavbě) s vlivem na návazné konstrukce vnitřního vybavení. Z naměřených (dosažených) hodnot odchylek světlé výšky podlaží na dokončených stavbách, které se v současné době pohybují zpravidla od -25 do +25 mm, lze usuzovat nejen o kvalitě podhledu stropů, ale i podlahových konstrukcí. Z posudků, dotazů i diskuzí na seminářích vyplývá, že významným vlivem na geometrickou přesnost konstrukcí je právě citované podcenění nebo neřešení této problematiky při navrhování, jehož příčinou je zčásti buď neznalost, nebo přehlížení, opomenutí či osobitý výklad norem. S tím souvisí i neúplnost nebo chyby ve specifikacích při vzniku obchodního vztahu. Největší množství dotazů a expertiz k problematice geometrické přesnosti se týkalo v posledním období (2007-2008) zejména monolitických betonových konstrukcí. Z výsledků měření na provedených a prováděných objektech je rozpětí dosahovaných odchylek některých vybraných parametrů pro informaci uvedeno v tab. 1. Je nutné upozornit na skutečnost, že na jednotlivých stavbách hodnoty uvedených geometrických parametrů nejsou všechny v minimálních hodnotách. Neplatí, že pokud je vzdálenost líců stěn (a) s odchylkami ±5 mm, je dosahována i konstrukční výška s odchylkami ±3 mm. Nelze tudíž podle jednoho parametru usuzovat o jakosti celé konstrukce. Lze konstatovat, že v delším časovém období je zvyšování přesnosti evidentní, nikoliv však dostačující. Dosahované odchylky uvedených vybraných geometrických parametrů mají pak vliv na detaily osazování návazných konstrukcí (výplní, vestavěných konstrukcí), samozřejmě i podlah. Mimo uvedené vybrané parametry jsou ještě další, které se vyskytly jako problematické, i když pro ně nejsou k dispozici naměřené hodnoty v delších časových řadách. Jedná se o průhyb, pravoúhlost a vodorovnost. Je zřejmé, že s ohledem na provádění následných podlahových konstrukcí jsou významné zejména parametry d) konstrukční výška a e) celková rovinnost horních povrchů stropů. Nelze opomenout ani průhyb a odchylky vodorovnosti a sklonu. Pro přesnost podlahových konstrukcí se stále opakují zejména problémy při navrhování a prokazování rovinnosti a vodorovnosti.

Závěr
Pro řešení problémů nejen geometrické přesnosti podlah jsou nutné tyto okruhy opatření:

• v normalizační činnosti posoudit znovu vazby mezi normami návazných oborů;
• k některým vybraným normám vydat pro praxi pomůcky (dřívější komentáře) nebo doplnit stávající vydávané, zejména pro projektování;
• vydat pro praxi metodiky měření;
• pokračovat dále v doplňování dalšího celoživotního vzdělávání.

Použité literatura
[1] Matějka, Z., Šanda, V.: Přesnost geometrických parametrů ve výstavbě. ČKAIT IP 5 2006
[2] Matějka, Z.: Vliv geometrické přesnosti na jakost podlah. In: Podlahy 2006, sborník příspěvků
[3] Matějka, Z.: Parametry geometrické přesnosti podlah. In: Podlahy 2007, sborník příspěvků
[4 ] Matějka, Z.: Požadavky na geometrickou přesnost. Obkladač. Středisko celoživotního vzdělávání Horní Bříza 2007-07-26
[5 ] Matějka, Z.: Geometrická přesnost ve výstavbě - analýza příčin a důsledků na přesnost podlah. In: PODLAHY 2008, sborník příspěvků