Měření rovinnosti průmyslových podlah u nás a ve světě
Srovnání české metody měření rovinnosti průmyslových podlah s metodami definovanými v německých normách (DIN), amerických normách (ASTM a ACI) a britském dokumentu (TR 34).
1. Úvod
Z pohledu rovinnosti lze průmyslové podlahy rozdělit na dva základní typy, podle jejich využití. Podlahy pro volný (náhodný) pojezd – free movement a podlahy s definovanými dráhami pojezdu – defined movement. Do první skupiny patří podlahy ve většině průmyslových hal a na tuto problematiku je zaměřen i předkládaný příspěvek. Podlahy druhé skupiny jsou méně časté, jsou vyžadovány ve skladových halách s velmi úzkými uličkami, ve kterých jsou vozíky pomocí naváděcího zařízení udržovány v přesně daných drahách. Výška regálů v tomto případě obvykle přesahuje 8 m. Na podlahy s definovanými dráhami pojezdu manipulačních prostředků jsou kladeny specifické požadavky a jsou sledovány jiné parametry než u podlah s náhodným pojezdem.
2. České normy
Postup dle ČSN 74 4505 z roku 2008 (aktuálně platná)
Norma ČSN 74 4505 Podlahy – Společná ustanovení definuje dvě rozdílné vlastnosti, které mají jak rozdílný vliv na užívání podlahy, tak i odlišný způsob zkoušení. V případě rovinnosti povrchu se sledují odchylky výškové úrovně vybraných bodů skutečně provedené podlahy od výškové úrovně definované v projektu. Tento parametr je důležitý zejména pro návaznost podlahy na okolní konstrukce, např. dveře. Maximální dovolené odchylky od rovinnosti nášlapné vrstvy je třeba stanovit v návrhu podlahy, a to v závislosti na konkrétních podmínkách. Doporučené hodnoty jsou uvedeny v ČSN 73 0205 Geometrická přesnost ve výstavbě – Navrhování geometrické přesnosti v příloze A. Pro omezení možných sporů je vhodné rovněž definovat maximální odchylky od rovinnosti povrchu pro ostatní vrstvy, zejména pro povrchy, kde na sebe budou navazovat dodávky různých firem. V praxi často dochází k tomu, že na nosnou vrstvu tvořenou cementovým nebo anhydritovým potěrem zbyde pouze několik málo centimetrů, které nemohou zajistit dostatečnou únosnost podlahy. Při užívání, v lepším případě již během stavby, pak dochází k překročení únosnosti nosné vrstvy a k jejímu poškození. Tento parametr se kontroluje geodetickým zaměřením sítě bodů, podrobný postup je uveden v ČSN 73 0212-3 Geometrická přesnost ve výstavbě – Kontrola přesnosti – Část 3: Pozemní stavby. Zjištěné hodnoty se konfrontují s úrovní povrchu požadovanou v projektu.
V případě místní rovinnosti povrchu se sledují dva parametry. Prvním je odchylka povrchu podlahy od proložené úsečky reprezentované dvoumetrovou latí (požadavky pro nášlapnou vrstvu viz tabulka 1). Tento parametr nevypovídá nic o tom, v jaké výškové úrovni byl povrch podlahy proveden, ale je důležitý pro provoz na podlaze a komfort jejího používání. Druhým parametrem pak je požadavek na mezní rozdíl rovinnosti nášlapné vrstvy v dilatační nebo smršťovací spáře. Stanovení tohoto parametru má za cíl vyloučit nerovnosti nášlapné vrstvy podlahy, ve kterých by hrozilo zakopnutí uživatele podlahy, případně drncání přepravních prostředků, které by způsobovalo nadměrné namáhání hran podlahy a opotřebení mechanizace. V normě jsou uvedeny pouze požadavky na nášlapnou (vrchní) vrstvu, protože ty jsou pro uživatele rozhodující. Je vhodné, aby návrh podlahy obsahoval požadavky na oba parametry místní rovinnosti i pro ostatní vrstvy podlahy. Tyto hodnoty je třeba stanovit v návrhu podlahy v závislosti na požadavcích výše položené vrstvy na podklad. Pokud zamýšlenou technologií není možné dosáhnout rovinnosti potřebné pro správné položení následné vrstvy je třeba v návrhu podlahy počítat s vyrovnávací vrstvou. Postup měření místní rovinnosti je definován následovně:
Odchylky místní rovinnosti se stanovují pomocí dvoumetrové latě, na jejíž koncích jsou podložky o výšce 20 mm a půdorysné ploše 10 mm × 10 mm. Pomocí posuvného měřítka se změří maximální a minimální vzdálenost mezi povrchem vrstvy a spodním lícem latě.
Plocha kontaktu mezi měřítkem a vrstvou je čtvercová o rozměrech 10 mm × 10 mm. Minimální a maximální odchylky se stanoví odečtením hodnoty 20 mm od změřených hodnot.
Měření se provede nejméně v pěti zkušebních místech na každých 100 m2 podlahy. Nejmenší počet zkušebních míst v jedné místnosti je pět. Zkušební místa se rovnoměrně rozmístí po ploše podlahy.
Před koncem roku 2011 by mělo být vydáno revidované znění normy. Mezi navrženými změnami je i nahrazení posuvného měřítka odměrným klínem. Srovnání měření pomocí lati položené přímo na povrch a lati položené na podložky viz obr. 1.
Obr. 1 Srovnání měření s položením latě přímo na posuzovaný povrch a na podložky
V případě nerovností s menšími půdorysnými rozměry (kratší vlny) vede měření s latí na podložkách k příznivějším výsledkům, než měření s latí přímo položenou na povrch. Při položení přímo na povrch se spodní líc lati nachází v úrovni nejvyšších bodů podlahy a měřeným parametrem je tedy vzdálenost mezi nejvyšším a nejnižším bodem podlahy. Při položení latě na podložky a následném odečtení výšky podložek pak srovnávací úsečkou je sečna povrchem podlahy. Měřeným parametrem je vzdálenost mezi touto sečnou a nejvyšším bodem povrchu, respektive mezi sečnou a nejnižším bodem povrchu.
| Typ podlahy | Mezní odchylka |
|---|---|
| Podlahy v místnostech pro trvalý pohyb osob (byty, kanceláře, nemocniční pokoje, kulturní zařízení, obchody, komunikace uvnitř objektu apod.) | 2 mm |
| Ostatní místnosti | 3 mm |
| Výrobní a skladovací haly | 5 mm |
Postup měření místní rovinosti dle ČSN 74 4505 z roku 1994
V normě ČSN 74 4505 „Podlahy – Společná ustanovení“ z roku 1994 se pro odchylky na dvoumetrové lati používá samostatný pojem rovinnost. To však neodpovídá názvosloví používanému ve skupině norem zabývajících se geometrickou přesností ve výstavbě, a proto byly v novém znění parametry rovinnost a místní rovinnost jednoznačně odděleny. Vlastní zkušební postup není v normě přesně definován. Je pouze uvedeno, že se zjišťují odchylky na dvoumetrové lati a že výsledkem měření je největší zjištěná hodnota. Další specifikace se týkají volby polohy zkušebních míst a jejich četnosti.
V běžné praxi probíhalo měření tak, že dvoumetrová lať byla položena přímo na hodnocený povrch a byla zjištěna největší mezera mezi latí a povrchem podlahy. To se provádělo buď pomocí klínu, nebo pomocí posuvného měřítka s vysunovacím hrotem. Díky nedostatečné specifikaci zkušební metody však mohly být rozdílnými postupy získány rozdílné hodnoty.
Prvním kamenem úrazu je vlastní položení latě na zkoumaný povrch. Dle výkladu části odborné veřejnosti lze za výsledky měření považovat pouze odchylky změřené mezi místy dotyku latě a povrchu. Odchylky na částech latě vně míst dotyku se nezjišťují. Druhá část se pak domnívala, že je třeba do hodnocení zahrnout i tyto odchylky. Při „vhodném“ položení lati přitom nadzdvižení jejích konců nad povrch podlahy může být poměrně velké, přestože při měření odchylek pouze mezi body kontaktu lati s podlahou je povrch vyhovující. K prvnímu výkladu se přiklonila norma ČSN P ENV 13670-1 (třídící znak 73 2400) „Provádění betonových konstrukcí – Část 1: Společná ustanovení“ (viz obr. 2).
Obr. 2 Definice parametru rovinnost v ČSN P ENV 13670-1
Druhým kamenem úrazu pak je nejednoznačnost způsobu vlastního měření odchylek. Při použití posuvného měřítka jsme schopni přesně kopírovat tvar povrchu podlahy. Vzhledem k tomu, že hrot je relativně ostrý však může nastat situace, že za odchylky od místní rovinnosti bude považována drsnost povrchu. Použití odměrného klínu vede k tomu, že klín neleží celou svou plochou na hodnoceném povrchu, ale překlenuje nerovnosti o menších půdorysných rozměrech.
Postup dle českých norem pro geometrickou přesnost
Obr. 3 Místní rovinnost dle ČSN 73 0212-3
Měření je definováno v ČSN 73 0212-3. Tato norma sleduje místní rovinnost na kontrolní přímce opět dlouhé 2 metry. Odchylky od této přímky se zjišťují v pěti místech ve vzálenosti 500 mm po délce lati, tedy na jejích koncích, uprostřed a ve vzdálenosti 500 mm od konců (viz obr.3). Nevýhodou tohoto postupu je, že nemusí zachytit místa s maximálními odchylkami. Výhodou pak je teoretická možnost automatizace. Bohužel není uvedeno, zda odměrná přímka má být tečnou povrchu podlahy (což by odpovídalo položení lati na povrch podlahy), nebo sečnou povrchu podlahy (což odpovídá položení lati na podložky). Z obecné definice pojmu odchylka vyplývá, že změřená hodnota odchylky může být jak kladná, tak i záporná. Vzhledem k tomu, že při položení lati přímo na povrch (tečna povrchu) je možné měřit hodnoty pouze s jedním znaménkem, lze nepřímo odvozovat, že odměrná přímka by měla být sečnou povrchu podlahy.
3. Německá norma DIN 18202 Toleranzen im Hochbau – Bauwerke
Obr. 4 Měření místní rovinnosti pomocí lati dle DIN 18202
V Německu se pro měření rovinnosti podlah používá norma DIN 18202. Jedná se o dokument v rozsahu 18 stran, který je zaměřený na celou oblast pozemních staveb.
| Řádek | Vztah | Mezní hodnota v mm při vzdálenosti měřicích bodů v m | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 1ª | 4ª | 10ª | 15ª * | ||
| 1 | Povrchově nedokončené vrchní strany stropů, spodních a podkladních betonů | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 2 | Povrchově nedokončené vrchní strany stropů, spodních a podkladních betonů se zvýšenými požadavky, např. pro položení plovoucích potěrů, průmyslové podlahy, dlažeb, spojovacích potěrů. Hotové povrchy pro podřadné účely, např. v prostorách skladů, sklepích | 5 | 8 | 12 | 15 | 20 |
| 3 | Povrchově dokončené podlahy, např. potěry jako užitkové potěry, potěry pro uložení podlahových obkladů, podlahové obklady, dlažby, zatmelené a nalepené obklady | 2 | 4 | 10 | 12 | 15 |
| 4 | Jako řádek 3, ale se zvýšenými požadavky | 1 | 3 | 9 | 12 | 15 |
| ª Mezihodnoty je třeba vybrat podle obrázků 4 a 5 a zaokrouhlit na celé mm * Mezní hodnoty odchylek rovinnosti sloupce 6 platí i pro vzdálenost měřicích bodů přes 15 m | ||||||
Pro mezilehlé hodnoty vzdálenosti měřících bodů se lineárně interpoluje. Pokud mají být použity zvýšené požadavky podle řádků 2 nebo 4, musí to být zvlášť dohodnuto.
| 1 | Povrchově nedokončené vrchní strany stropů, spodních a podkladních betonů | 16,7 mm |
| 2 | Povrchově nedokončené vrchní strany stropů, spodních a podkladních betonů se zvýšenými požadavky, např. pro položení plovoucích potěrů, průmyslové podlahy, dlažeb, spojovacích potěrů. Hotové povrchy pro podřadné účely, např. v prostorách skladů, sklepích | 9,3 mm |
| 3 | Povrchově dokončené podlahy, např. potěry jako užitkové potěry, potěry pro uložení podlahových obkladů, podlahové obklady, dlažby, zatmelené a nalepené obklady | 6 mm |
| 4 | Jako řádek 3, ale se zvýšenými požadavky | 5 mm |
V kapitole Měření norma uvádí: Dodržení tolerancí je třeba kontrolovat jen když je to potřebné. Kontrolu je třeba provést, z důvodu deformací závislých na čase a zatížení, co možná nejdříve, nejpozději však při přejímce stavební části nebo stavby dodavatelem následující zakázky, nebo bezprostředně po dokončení stavby. Volba postupu měření je ponechána na kontrolorovi. Použitý postup měření a s tím spojenou nejistotu měření je třeba deklarovat a zohlednit při posuzování. Měření se provádí buď pomocí lati příslušné délky (viz obr. 4), nebo geodeticky v síti bodů – plošnou nivelací. Při měření latí se lať pokládá na namátkově vybraná místa, přímo na povrch podlahy a hledá se maximální vzdálenost mezi latí a povrchem podlahy. Uvažují se pouze měření mezi body dotyku lati s podlahou. Při geodetickém měření se v hodnoceném prostoru vytyčí síť bodů s poloviční vzájemnou vzdáleností než je požadovaná odměrná vzdálenost. Nerovnost v příslušném bodě pak je rozdíl mezi měřením v tomto bodě a průměrem z měření v sousedních bodech.
4. Britský TR34 Concrete industrial ground floors – A guide to design and construction
Jedná se o technickou publikaci Concrete Society, tedy obdoby České betonářské společnosti. Publikace má 138 stran a problematika místní rovinnosti je pouze jednou z kapitol. Výhodou oproti normám je, že obsahuje i doporučení jak příslušných požadavků dosáhnout. Angličtina pro rovinnost povrchu používá dva pojmy „flatness“ a „levelness“. Flatness sleduje zda, případně nakolik, je povrch podlahy zvlněný. Levelness pak zda (nakolik) je povrch podlahy skloněný. S ohledem na rovinnost povrchu definuje dokument čtyři parametry prozaicky nazvané Vlastnost I, Vlastnost II, Vlastnost III a Vlastnost IV. Pro podlahy s náhodným pojezdem manipulačních prostředků jsou důležité parametry Vlastnost II a Vlastnost IV.
Vlastnost II je určena pro sledování parametru flatness. Sleduje změnu sklonu podlahy mezi body ve vzdálenosti 300 mm (viz obr. 5). Měření se provádí pomocí speciálního zařízení, které je sunuto po podlaze a nerovnosti automaticky zaznamenává. Měřené oblasti se náhodně vyberou v síti bodů pro kontrolu Vlastnosti IV. Oblasti by měly být rovnoměrně rozmístěny po celé ploše podlahy. Teoreticky lze měření provést i pomocí vodováhy délky 600 mm, která by v každém bodě byla ustavena do vodorovné polohy. Měření by však bylo velmi pracné.
Vlastnost IV je určena pro sledování parametru levelness. Měří se geodeticky, pomocí nivelačního přístroje, v bodech pravoúhlé sítě o délce strany 3 m. Proměřuje se celá podlaha. Sleduje se výškový rozdíl mezi sousedními body. Při měření Vlastnosti IV se rovněž kontroluje odchylka úrovně podlahy od předepsané úrovně.
Obr. 5: Definice Vlastnosti II (Property II) – flatness v TR 34
Inspirativní je přístup dokumentu k definování požadavků. Stanoven je přísnější limit, který musí splnit 95% zjištěných hodnot a mírnější limit, který musí splnit všechny hodnoty (viz tabulka 2). V případě lokálních míst s nepříznivýni výsledky zkoušek je doporučeno provést v těchto místech podrobnější měření. Pokud jsou nepříznivé výsledky zjištěny i při něm, doporučuje se zvážit vliv tohoto místa na užitné vlastnosti a trvanlivost podlahy, ve srovnání s vlivem případné opravy. Zejména u podlah s minerálním vsypem.
| Klasifikace podlahy | Typické využití podlahy | Vlastnost II – požadavek [mm] | Vlastnost IV – požadavek [mm] | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 95% | 100% | 95% | 100% | ||
| FM 1 | Velmi vysoké požadavky na flatness a levelness. | 2,5 | 4,0 | 4,5 | 7,0 |
| FM 2 | Sklady s širokými uličkami s regály, nebo stohováním do výšky přes 8m. | 3,5 | 5,5 | 8,0 | 12,0 |
| FM 3 | Sklady s širokými uličkami s regály, nebo stohováním do výšky maximálně 8m. Prodejní a výrobní haly. | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 |
| Maximální odchylka od předepsané úrovně podlahy je 15 mm. | |||||
5. Americké normy
Obr. 6: Poslední model „kráčejícího“ přístroje Dipstick
V systému amerických norem problematiku rovinnosti průmyslových podlah řeší norma ACI 117-10 Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials. Obdobně jako u DIN 18202 je záběr normy širší a problematika rovinnosti průmyslových podlah je pouze jednou z řešených oblastí. Zkušební postup pak je definován v normě ASTM E1155-96 Standard Test Method for Determining FF Floor Flatness and FL Floor Levelness Numbers. Měření sleduje stejné parametry jako v případě britského TR 34, tedy v případě flatness změny sklonu podlahy mezi body ve vzdálenosti 300 mm (přesněji 1 stopa = 304,8 mm) a v případe levelness se sledují výškové rozdíly v bodech po 10 stopách (tj. 3,048 m). Čísla FF a FL jsou pak získána statistickým vyhodnocením měření z jednotlivých bodů. Čím je číslo vyšší, tím je podlaha rovnější.
Vlastní měření se obvykle provádí pomocí speciálního jednoúčelového přístroje. Tato specifikace je v USA používána cca 20 let. Nejprve byly používány pro měření „kráčející“ přístroje Dipstick (viz obr. 6), později pak přístroje pojíždějící po podlaze. Novinkou posledních let jsou robotické přístroje, které automaticky zmapují celou podlahu podobně jako pracují robotické vysavače. Nevýhodou metody však je cena přístroje na úrovni cca 10 000,- $. Velkou výhodou, a pravěpodobně i důvodem proč ve Spojených státech tato metoda nahradila měření pomocí lati, je možnost relativně rychlého změření celé plochy podlahy. Díky tomu a díky statistickému vyhodnocení výsledků je opakovatelnost měření lepší než u náhodného pokládání latě.
Není bez zajímavosti, že tato norma doporučuje provést měření rovinnosti podlahy do 72 hodin po jejím položení a před odstraněním bednění a podpěr, aby výsledky pokud možno nebyly ovlivněny smršťováním, zkroucením desek nebo průhyby stropu. Odborná veřejnost ze oceánem zjevně došla k závěru, že tyto, pro podlahy nepříznivé, procesy nejsou ovlivnitelné technologií pokládky a hlazení podlahy a proto není vhodné je uvažovat ve specifikaci rovinnosti. Tyto vlivy jsou nepříznivé zejména pro FL, hodnotu FF významně nemění.
Obr. 7: Srovnání čísel FF s mezerou pod třímetrovou latí na teoretických příkladech (v USA byla tradičně používána třímetrová lať místo naší dvoumetrové)
| číslo FF | mezera pod třímetrovou latí položenou na povrch podlahy |
|---|---|
| FF 12 | 1/2 in |
| FF 20 | 5/16 in |
| FF 25 | 1/4 in |
| FF 32 | 3/16 in |
| FF 50 | 1/8 in |
6. Záverečné srovnání
Po srovnání postupů hodnocení rovinnosti podlah lze konstatovat, že pravděpodobně nejlepší vztah mezi výsledky měření a skutečností vykazuje americký postup. Měření F čísel je zároveň i poměrně rychlé. Jeho velkou nevýhodou však je vysoká pořizovací cena jednoúčelového zařízení. Za nevýhodu oproti ostatním třem popsaným postupům lze označit i skutečnost, že čísla FF a FL jsou bezrozměrné parametry za kterými není možné si představit nějaký konkrétní objekt. Postup měření definovaný britským dokumentem je americkému velmi podobný, nepřevádí však zjištěné výsledky do bezrozměrných parametrů. Německý postup, a z něj historicky vycházející postup český, pak jsou postupy tradičními, kdy měření je relativně levné, avšak reálně ho lze provést pouze ve vybraných oblastech podlahy.
Český postup dle ČSN 74 4505 je ve srovnání s německým pracnější. Měření latí s podložkami však v mnoha případech vede k příznivějším výsledkům, než při položení přímo na hodnocený povrch. Tím se částečně kompenzuje výrazně větší přísnost našich požadavků.
Vždy platí, že čím přísnější požadavek je na podlahu kladen, tím je její pokládka a finalizace dražší.
| ČSN 74 4505 | ČSN 73 0205 (doporučení pro projektovou specifikaci) | DIN 18202 | TR 34 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| parametr | metoda | požadavek | metoda | požadavek | metoda | požadavek | metoda | požadavek |
| rovinnost (celková) | geodeticky | neuveden | geodeticky | 2–15 mm dle velikosti a účelu místnosti | geodeticky | 15 mm | ||
| místní rovinnost | 2m lať na podložkách | 2–5 mm dle účelu místnosti | 2m lať na povrchu | 2–3 mm dle účelu místnosti | lať na povrchu / geodeticky | 6–9,3 mm dle účelu místnosti při 2m lati | ||
| rozdíl ve výškové úrovni hran spáry | 2 mm | |||||||
| flatness (viz kap. 4) | speciální měřidla | 4,0–7,5 mm na 0,3 m dle zvolené třídy | ||||||
| levelness (viz kap. 4) | geodeticky | 7–15 mm na 3,0 m dle zvolené třídy | ||||||
7. Literatura
- [1] ACI 117-10 Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials
- [2] ASTM E1155-96 Standard Test Method for Determining FF Floor Flatness and FL Floor Levelness Numbers
- [3] Commentary on Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials (ACI 117-90)
- [4] TR34 Concrete industrial ground floors – A guide to design and construction
- [5] DIN 18202 Toleranzen im Hochbau – Bauwerke
- [6] ČSN 74 4505 Podlahy. Společná ustanovení
- [7] ČSN 73 0212-3 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 3: Pozemní stavební objekty
Comparison of the Czech methods for measuring the flatness of industrial floors with methods defined in the German standards (DIN), American standards (ASTM and ACI) and the British document (TR 34).