ODOLNOST POVRCHU PODLAH PROTI KLUZNOSTI SE V ČR V SOUČASNÉ DOBĚ URČUJE SOUČINITELEM SMYKOVÉHO TŘENÍ, COŽ JE KONSTANTA ÚMĚRNOSTI VYJADŘUJÍCÍ POMĚR TŘECÍ A PŘÍTLAČNÉ SÍLY. 

LEGISLATIVA

Odolností povrchu podlah proti kluzu nebo protikluznými vlastnostmi se zabývají vyhlášky MMR 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu a 369/2001 Sb. o obecných technických požadavcích zabezpečujících užívání staveb osobami s omezenou schopností pohybu a orientace, norma ČSN 74 4507 Zkušební metody podlah – Stanovení protikluzných vlastností povrchů podlah a norma ČSN EN 14231 Zkušební metody přírodního kamene – Stanovení odolnosti proti kluzu pomocí zkušebního kyvadla.

Vyhlášky určují mezní hodnoty součinitele smykového tření, které musí podlaha splňovat, viz tab. str. 22/. Postup zjišťování součinitele smykového tření určuje zkušební norma ČSN 74 4507.

Případy, kdy se postupuje podle vyhlášky 369/2001 Sb., uvádíme v následující citaci této vyhlášky. §1 „(1) Podle této vyhlášky se postupuje při zpracovávání a pořizování územně plánovací dokumentace a územně plánovacích podkladů, při navrhování, umísťování, povolování nebo ohlašování, provádění a kolaudaci staveb

 a) bytových domů obsahujících více než tři samostatné byty (dále jen „bytové domy“),

 b) domů s byty zvláštního určení a domů zvláštního určení, staveb a zařízení ústavního charakteru určených pro užívání osobami s omezenou schopností pohybu a orientace (dále jen „stavby pro sociální péči“),

c) občanského vybavení v částech určených pro užívání veřejností,

d) v nichž se předpokládá zaměstnávání více jak 20 osob, pokud provoz v těchto stavbách umožňuje zaměstnávat osoby s omezenou schopností pohybu a orientace,

e) určených pro zaměstnávání osob s těžkým zdravotním postižením,

f) škol, předškolních zařízení a školských zařízení.“

 

Odolnost proti kluzu se u přírodního kamene zkouší také podle ČSN EN 14231. Zkoušky podle této normy vyžaduje zákon 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky. Současné legislativní prostředí tedy nutí dodavatele provádět zkoušky dvakrát:

 

• podle ČSN 74 4507 z důvodu prokázání splnění požadavků na použití ve stavbě podle vyhlášek 137/1998 Sb. a 369/2001 Sb.,

• podle ČSN EN 14231 z důvodu prokázání splnění technických požadavků na výrobky při uvádění na trh podle zákona.

PRINCIP STANOVENÍ STATICKÉHO A DYNAMICKÉHO SOUČINITELE SMYKOVÉHO TŘENÍ PODLE NORMY ČSN 74 4507

Norma ČSN 74 4507 Zkušební metody podlah – Stanovení protikluzných vlastností povrchů podlah v původním znění z roku 1981 obsahuje popis zkušebního stroje a popis zkoušky, kterou se určuje součinitel smykového tření. Součinitel smykového tření se rozděluje na statický a dynamický. Statický součinitel norma defi nuje jako poměr třecí a přítlačné síly v okamžiku přechodu třecí dvojice z klidu do pohybu, zatímco dynamický součinitel jako poměr třecí a přítlačné síly při konstantní rychlosti kluzu třecí dvojice. Třecí dvojice se skládá ze zkušebního  standardu, což je část podlahy,jejíž parametry pro zkoušku jsou defi novány v postupu zkoušky, a ze souboru zkušebních standardů, což je soubor nejčastěji používaných gumových směsí patníkových a podešvových materiálů /foto 01/. Zkoušky se provádí dvakrát, a to na suchém a mokrém povrchu.

ZKOUŠKA NA SUCHÉM POVRCHU

Zkušební standard (část podlahy) se umístí na vozík zkušebníhostroje. Na tento standard se  umístí zkušební těleso zatížené předepsanou silou /foto 02/. Zkušební stroj se uvede do chodu. Zaznamenává se

• třecí síla při konstantní rychlosti 0,5 mm/s-1 na dráze 5 mm,

• třecí síla při konstantní rychlosti 1 mm/s-1 také na dráze 5 mm,

• třecí síla při konstantní rychlosti 150 mm/s-1 na dráze 300 mm.

 

Tento postup se opakuje třikrát pro každý standard ze souboru zkušebních standardů (patníkový a podešvový materiál), kterých je celkem 10. Liší-li se naměřené hodnoty od sebe o více než 10 %, musí být provedeno další měření.

ZKOUŠKA NA MOKRÉM POVRCHU

Při zkoušení za mokra se postupuje stejně jako za sucha, jen zkušební standard je při průběhu zkoušky celý ponořen do vody.

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ

Výsledky se určují jako střední hodnoty z grafi ckého záznamu zkoušky /foto 03/. Výsledná hodnota třecí síly se určuje jako aritmetický průměr všech tří středních hodnot. Statický součinitel smykového  tření se určuje z rychlostí 0,5 a 1 mm/s-1, třecích sil při těchto rychlostech a velikostí zatížení. Dynamický součinitel smykového tření se určuje z rychlosti 150 mm/ s- 1, třecí síly při této rychlosti a velikosti zatížení. Výsledná hodnota součinitele  smykového tření se stanoví jakostřední aritmetická hodnota výsledků měření s celým zkušebním souborem standardů, a to zvlášť pro suchý a pro mokrý povrch. 

PRINCIP STANOVENÍ ODOLNOSTI PROTI KLUZU PŘÍRODNÍHO KAMENE POMOCÍ ZKUŠEBNÍHO KYVADLA PODLE NORMY ČSN EN 14231 Norma ČSN EN 14231

Zkušební metody přírodního kamene – Stanovení odolnosti proti kluzu pomocí zkušebního kyvadla obsahuje popis zkušebního stroje a popis zkoušky /obr. 01/, kterou se určuje odolnost proti kluzu. Odolnost proti kluzu se zkouší na suchém a mokrém povrchu a je defi nována jako schopnost povrchu podlahy zajistit přilnavost obuvi chodce.

ZKOUŠKA NA SUCHÉM POVRCHU

Zkušební těleso se pevně upne tak, aby delší strana souhlasila s dráhou kyvadla a zároveň byla vystředěna vůči pryžové třecí patce a ose závěsu kyvadla. Je nutné se ujistit, že dráha třecí patky sleduje delší osu zkušebního tělesa po celé kluzné dráze. Po nastavení kyvadla se zmáčknutím spínače uvolní rameno kyvadla a zachytí se při zpětném kyvu dříve, než se třecí patka dotkne zkušebního povrchu. Zaznamená se hodnota odečtená na stupnici. Rameno i ukazatel se vrátí do výchozí polohy. Postup se opakuje tak dlouho, dokud se 5 následných čtení neliší o více než o 3 jednotky.

ZKOUŠKA NA MOKRÉM POVRCHU

Při zkouškách na mokrém povrchu se postupuje stejně jako při zkouškách na mokrém povrchu, jen zkušební těleso je před zkouškou min. na 2 hodiny ponořeno do vody a před každým kyvem je navlhčeno.

VYJÁDŘENÍ VÝSLEDKŮ

Pro každé zkušební těleso nebo zkoušený povrch se vypočte průměr z příslušných 5 čtení pro suchý i mokrý povrch.

FYZIKÁLNÍ PODSTATA TŘENÍ SMYKOVÉ TŘENÍ

Smykové tření je tření, které vzniká mezi tělesy při jejich posuvném pohybu. Třecí síla Ft při smykovém tření má velikost:

Ft = μ Fn, kde μ je součinitel smykového tření, Fn je kolmá tlaková síla mezi tělesy (např. Tíha horního tělesa).

Smykové tření je pro poměrně velký rozsah rychlostí téměř konstantní. Avšak při uvádění tělesa do pohybu (za jinak stejných podmínek) je tření větší než u tělesa pohybujícího se. Rozlišuje se proto smykové tření a klidové tření. Stejným způsobem se rozlišují také součinitele klidového tření μ0 a smykového tření μ. Velikost smykového tření za pohybu pro dva dané povrchy je obvykle (není to  pravidlem) menší než velikost klidového tření pro dva stejné povrchy, tzn. μ < μ0. Velikost smykového tření nezávisí na velikosti plochy styku obou těles a je úměrná velikosti normálové síly, přičemžkoefi cient úměrnosti (tedy součinitel smykového tření) na této normálové síle nezávisí.

SOUČINITEL  SMYKOVÉHO TŘENÍ

Součinitel smykového tření je fyzikální veličina, která udává poměr třecí síly a kolmé tlakové síly mezi tělesy při smykovém tření. Hodnoty součinitele smykového tření závisí na konkrétní dvojici látek na povrchu a drsnosti těles, mezi nimiž smykové tření probíhá. Je obvykle menší, než součinitel klidového tření.

Značí se μ, jde o bezrozměrnou veličinu a stanovuje se experimentálně a výpočtem μ = Ft / Fn, kde Ft je třecí síla, Fn je kolmá tlaková síla mezi tělesy.

KLIDOVÉ TŘENÍ

Klidové tření je tření vznikající mezi tělesy, která se vzhledem k sobě nepohybují – jsou v klidu. Klidová třecí síla Ft má velikost:

Ft=μ0 Fn, kde μ0 je součinitel klidového tření, Fn je kolmá tlaková síla mezi tělesy (např. tíha tělesa).

SOUČINITEL KLIDOVÉHO TŘENÍ

Součinitel klidového tření je fyzikální veličina, která udává poměr třecí síly a kolmé tlakové síly mezi tělesy při klidovém tření. Hodnoty součinitele klidového tření závisí na konkrétní dvojici látek na povrchu těles, mezi kterými je klidové tření. Součinitel klidového tření bývá větší než součinitel smykového tření pro stejná tělesa. Značí se μ0, jde o bezrozměrnou veličinu a stanovuje se experimentálně a výpočtem μ0=Ft/ Fn, kde Ft je třecí síla, Fn je kolmá tlaková síla mezi tělesy.

ROZPOR V TERMINOLOGII TŘENÍ

V textu normy ČSN 74 4507 Zkušební metody podlah – Stanovení protikluzných vlastností povrchů podlah je součinitel klidového tření (poměr třecí síly a normálové síly při přechodu dvou těles ze vzájemného klidu do pohybu) uváděn jako  statický součinitel smykového tření. Součinitel smykového tření (poměr třecí síly a normálové síly při vzájemném pohybu dvou  těles) je uváděn jako dynamický součinitel smykového tření. Jsme si vědomi tohoto rozporu. Pro přehlednost problematiky v článku zachováváme terminologii používanou v ČSN 74 4507.

OVĚŘOVACÍ ZKOUŠKY SPOLEČNOSTI DEKTRADE

Společnost DEKTRADE provedla pro své vlastní potřeby  srovnávací zkoušky podle vlastního zkušebního postupu, vyvinutého v ATELIERU DEK. Tyto zkoušky byly provedeny z důvodu informativního přehledu odolnosti proti kluzu kamenů DEKSTONE a testování opatření, při nichž by se odolnost proti kluzu zvětšila. Zkušební postup je popsán v odstavci Stroj pro měření kluzu vyvinutý v Atelieru DEK. Mezi výsledky zkoušek podle normy ČSN 74 4507 a podle postupu DEKTRADE byly zjištěny překvapivé rozdíly. Toto zjištění bylo jedním z důvodů, proč jsme se aktivně zapojili do právě probíhající revize normy ČSN 74 4507 Zkušební metody podlah – Stanovení protikluzných vlastností povrchů podlah.

 

REVIZE ČSN 74 4507

V procesu revize normy jsme prosazovali zejména tyto změny:

• úpravu zkušebního postupu stanovení statického součinitele smykového tření (viz poznámka 1),

• provázanost výsledků ČSN 74 4507 a ČSN EN 14231 tak, aby stačila pouze jedna zkouška podle ČSN EN 14231 (viz poznámka 2).

Pozn. 1) Ve zkušebním postupu podle ČSN 74 4507 se statický součinitel určuje jako dynamický. Rozdíl oproti určení dynamického součinitele je pouze v rychlostech kluzu. Fyzikální podstata statického součinitele je však jiná (viz kapitola FYZIKÁLNÍ PODSTATA TŘENÍ).

Pozn. 2) Snížením počtu nutných zkoušek by se měl zjednodušit proces zavedení výrobku na trh.

PRACOVNÍ SCHŮZKA K REVIZI NORMY

Nevyhovující legislativní prostředí  neprůkazný zkušební postup  v ČSN 74 4507 byly impulsem pro svolání pracovní schůzky k revizi normy. Jednání se konalo dne 15. 2. 2007 v sídle ITC ve Zlíně za účasti všech zástupců institucí zapojených do revize normy. Jednání se rozdělilo do dvou částí:

• projednávání nového návrhu normy ČSN 74 4507, řešení problému kluznosti podlah obecně.

 

PROJEDNÁVÁNÍ NOVÉHO NÁVRHU NORMY ČSN 74 4507

Pracovní skupina se usnesla, že

• norma bude nadále pouze zkušební a že norma nebude obsahovat žádné požadavky. Ty by měly být defi novány v jiné normě.

• se změní název normy na ČSN 74 4507 Zkušební metody podlah – Stanovení součinitele smykového tření.

• se změní defi nice statického součinitele smykového tření, a to tak, že se statický součinitel zjišťuje pomocí kvazistatického tření, které je měřeno po vzájemném uvedení třecí dvojice do pohybu.

Na schůzce byly schváleny i další připomínky. Oproti původnímu znění se mimo jiné snížilo zatížení ze 750 N na 490 N. Ve způsobu zkoušení a stanovení statického součinitele smykového tření vypadla rychlost 1 mm/s-1 a s ní související třecí síla. Tím by se měly výsledky zpřesnit. Dále se zvýšila dráha pro rychlost 0,5 mm/s-1 na 10 mm. Ve způsobu zkoušení dynamického součinitele smykového tření se zvýšila rychlost na 200 mm/s-1 ± 50 mm/ s-1. Tím se zvýšila tolerance přesnosti rychlosti při zkoušce. Změřený součinitel smykového tření se tím prakticky nezmění. Dále se změnila tabulka materiálů souboru zkušebních standardů, a to doplněním objemové hmotnosti směsí, tvrdosti a informace o složení směsí. Vypadlo číslo směsi a výrobce. Tím by se měla zjednodušit a zpřesnit defi nice konkrétních směsí pro veřejnost.

ŘEŠENÍ PROBLÉMU KLUZNOSTI PODLAH OBECNĚ

Pro různé podlahoviny jsou v evropských normách defi novány různé zkušební postupy stanovení odolnosti proti kluzu. Vyhlášky MMR 137/1998 Sb. a 369/2001 Sb. stanovují hodnoty součinitele smykového tření, které musí podlahoviny splňovat. Součinitel smykového tření se stanovuje dle zkušební normy ČSN 74 4507. Vyhláška však na tuto normu nijak neodkazuje. Tento stav prakticky znemožňuje volný evropský prodej podlahovin do českých staveb.

Diskuse vyústila v závěr, že by měla být změněna legislativa. V novele vyhlášky 137/1998 Sb. By neměly být uvedené požadované hodnoty. V seznamu souvisejících norem by měla být nejen norma ČSN 74 4507, ale i všechny evropské normy obsahující metody zkoušení kluznosti podlah a normy určující jejich požadované hodnoty (viz citace stanoviska). Pracovní skupina schválila jako nejlepší řešení zapracovat požadavky na skluz do normy ČSN 74 4505 Podlahy – Společná ustanovení, jejíž revize právě probíhá (viz citace stanoviska). Jedná se pouze o návrh, který bude předmětem dalších odborných diskusí.

CITACE STANOVISKA VYHLÁŠKA 137/1998 SB.

Byl vypracován konkrétní návrh na změny ve vyhlášce a to takto. Místo původního znění v § 33 „(2) Podlahy všech bytových a pobytových místností musí mít protiskluzovou úpravu povrchu se součinitelem smykového tření nejméně 0,3. U částí staveb užívaných veřejností, včetně pasáží a krytých průchodů, musí být tato hodnota nejméně 0,6“. bylo schváleno znění,, Podlahy všech bytových a pobytových místností musí mít protiskluzovou úpravu povrchu odpovídající  normovým hodnotám. U částí staveb užívaných veřejností, včetně pasáží a krytých průchodů,  musí protiskluzová úprava povrchu splňovat odpovídající normové hodnoty. Pro posouzení  vlastnosti podlahovin se použijí hodnoty deklarované výrobcem a odzkoušené v souladu s příslušnou technickou specifi kací výrobků“. zároveň v § 34 místo původního znění „(11) Součinitelé smykového tření povrchu musí být u:

 a) stupnice při okraji schodišťového stupně nejméně 0,6, u ostatních ploch stupnice nejméně 0,3 a protiskluzové úpravy nesmí vystupovat nad povrch stupnice více než 3 mm,

b) podest vnitřních schodišť nejméně 0,6,

c) podest vnějších schodišť nejméně 0,6+tg α, kde α je úhel sklonu podesty,

d) celé stupnice žebříkového schodiště nejméně 0,6, e) šikmých ramp nejméně 0,6+tg α, kde α je úhel sklonu rampy“ bylo schváleno znění „Protiskluzová úprava povrchu musí splňovat normové  odnoty.“

NORMA ČSN 74 4505

Navrhované řešení by mělo vypadat například takto. Místo původního znění 3.14.3 „Chůze, sportovní činnost nebo doprava vyžaduje u nášlapné vrstvy bezpečnost proti skluzu. Skluznost se vlhkostí nášlapné vrstvy může měnit. Proto je nezbytné uvážit vhodnost nášlapné vrstvy i z tohoto hlediska. Kritéria skluznosti určuje ČSN 74 4505“. by nové znění mělo vypadat například 3.14.3 „Chůze, sportovní činnost nebo doprava vyžaduje u nášlapné  vrstvy bezpečnost proti skluzu.  Protiskluznost se vlhkostí nášlapné vrstvy může měnit. Proto je  ezbytné uvážit vhodnost nášlapné vrstvy i z tohoto  lediska. Kritéria protiskluznosti jsou u podlah všech bytových a pobytových místností následující: součinitel smykového tření nejméně…, nebo hodnota výkyvu kyvadla nejméně…, nebo  úhel skluzu nejméně… Kritéria protikluznosti jsou u částí staveb užívaných veřejností, včetně pasáží a krytých průchodů následující: součinitel smykového tření nejméně…, nebo hodnota výkyvu kyvadla nejméně…, nebo úhel skluzu nejméně…“ a místo 6.12 „Zkouší se podle požadavků ČSN 74 4507“ by  nové znění bylo „Zkouší se podle zkušebních metod uvedených v příslušných normách pro jednotlivé výrobkové skupiny“.

Toto stanovisko bude za celou pracovní skupinu odesláno na Ministerstvo pro  místní rozvoj a Ministerstvo průmyslu a obchodu, správci vyhlášky a zpracovatelům revize normy ČSN 74 4505. Stanovisko bude nadále aktivně prosazováno.

STROJ PRO MĚŘENÍ KLUZU VYVINUTÝ V ATELIERU DEK

ATELIER DEK zpracoval vlastní ověřovací zkušební postup kluznosti kamene včetně zkušebního stroje vyvinutého za spolupráce s externími odborníky. Princip zkušebního stroje je patrný z foto /04/ a obr. /02/. 

PRŮBĚH ZKOUŠKY

Zkouška se provádí třikrát. Zkušební standard se po každé zkoušce musí posunout tak, aby byla zkouška prováděna vždy na čistém povrchu, nebo musí být vyměněna deska.

ZKOUŠKA ZA SUCHA

Zkoušená deska se nejprve očistí a vysuší. Umístí se do vozíku tak, aby se opírala o opěrnou hranu vozíku. Zkušební standard se položí na desku těsně před hranu desky, která leží nejblíže lana se siloměrem a pomocným závažím o hmotnosti M /foto 05/ a zatíží se sadou závaží o hmotnosti m1. Na siloměru se nastaví tažná síla F1 tak, aby při zatížení standardu závažím hmotnosti m1 nedošlo k pohybu vozíku. Postupně se odebírá závaží, a to tak dlouho, dokud se vozík nedá samovolně do pohybu po lyžinách (v tu chvíli má závaží hmotnost m). Dále se již závaží neodebírá. Po samovolném zastavení desky se na siloměru odečte síla F2 (F2<F1) a zjistí  se hmotnost m zbylého závažív misce. Pro přesné určení obou součinitelů smykového tření je  třeba odebírat závaží po malém množství, popřípadě udělat několik úvodních experimentů pro přibližné určení a pak provést vlastní zkoušku.

ZKOUŠKA ZA MOKRA

Použije se stejný postup jako u zkoušky za sucha, jen se vozík naplní čistou vodou tak, aby hladina vody po vložení desky byla 2-3 mm nad povrchem desky, a podle množství vody se zvýší hmotnost pomocného závaží M. Výsledné hodnoty vychází  z průměrných hodnot ze tří zkoušek. Statický součinitel smykového tření (ms) se určí ze vztahu:

ms= Fts/Fn

Fts= M.g+(F1-F0)

Fn= m.g

Fts – tažná síla

Fn – svislá síla působící na standard

F0 – síla potřebná k rozpohybování vozíku bez zatížení zkušebním standardem

m – hmotnost závaží v momentě,

kdy se deska dala do pohybu

M – hmotnost pomocného závaží

g – gravitační zrychlení

F1 – síla nastavená na siloměru při  počátku zkoušky.

Dynamický součinitel smykového tření (md) se určí ze vztahu:

md= Ftd/Fn

Ftd= M.g+(F2-F0)

Fn= m.g

Ftd – tažná síla

Fn – svislá síla působící na standard

F2 – síla odečtená na siloměru na konci zkoušky.

 

Výše uvedené vzorce platí pouze v případě, když bude úchyt vozíku umístěn uprostřed v rovině mezirovinou lyžin a horní (měřenou) plochou desky DEKSTONE. Jinak by se musely do výpočtu zahrnout momenty sil. Čep pohyblivého ramene a kladka musí být řádněpromazány.

<Jiří Kubát>

Foto: Jiří Kubát

Zdroj: DEKTIME 03-2007, Časopis společnosti DEKTRADE pro projektanty a architekty