Článek upozorňuje na problematiku správného testování zakládání rodinných domů a jiných lehkých staveb na zemních vrutech.
Zakládání dřevostaveb a dalších lehkých objektů na zemní vruty je moderní a ekologické řešení, které navíc s ohledem na ochranu životního prostředí snižuje spotřebu CO2 o 50–70 %.
K ověření únosnosti a chování vrutů v místních podmínkách se dle Eurokódu 7 (ČSN EN 1997-1) doporučuje před jejich instalací provádět na stavbě testy – zkoušky vrutů. Tyto testy simulují zatížení v tahu i smyku a simulují deformace (posunutí), čímž ověřují výpočty a zajišťují bezpečnost konstrukce před samotnou instalací všech vrutů.
Test zemních vrutů dle Eurokódu 7 (ČSN EN 1997-1) by měl proběhnout před založením. Test samotný se provádí testovacím zařízením, při kterém jsou na parcele nainstalovány vruty a podrobeny postupnému svislému zatěžování a popouštění, kdy je každý testovaný vrut zatížen 50 % tabulkové hodnoty a následně je zatížení uvolněno. Po této fázi následuje zatížení na 75 % tabulkové hodnoty a je následně opět uvolněno. V další fázi se vrut zatíží 100 % tabulkové únosnosti a zatížení se uvolní. Po této fázi se zatížení dále zvyšuje do hodnoty usmyknutí se zeminy a ztráty soudržnosti s vrutem.
Po vertikálním testu následuje test horizontální, ve kterém je vrut zatěžován smykem. Vždy se zjišťuje soudržnost podloží se zemními vruty.
Ano, můžeme se setkat s případy, kdy někteří dodavatelé vrutů neprovádějí žádné testy nebo je vrut testován zároveň při instalaci, což je normou Eurokód 7 přímo zakázáno. Ale většinou je v praxi testování celkem dodržováno a investoři i stavební firmy žijí v přesvědčení, že dodavatelé dělají zodpovědnou práci, za kterou si dodavatel účtuje finance a odběratel tyto finance hradí. Bohužel je to ale praxe poněkud pokřivená. V následujícím textu si vysvětlíme proč.
Minimalizace průzkumu paradoxně prodražuje stavbu
Eurokód 7 (ČSN EN 1997-1) je totiž postaven na principu, že míra nejistoty přímo ovlivňuje výsledný návrh. Zatímco část 1 se zabývá geotechnickými konstrukcemi a základy včetně zemních vrutů – řeší návrh, část 2 (EN 1997-2) se specificky zaměřuje na geotechnický průzkum a zkoušení, definuje požadavky na laboratorní i terénní testy.
Dalším klíčovým momentem, který rozhoduje o ceně založení, je zařazení stavby do geotechnické kategorie podle rizika a složitosti základových poměrů. Na tomto zařazení závisí i rozsah testování a kontroly. Pokud se stavba uměle „podhodnotí“ do nižší kategorie, aby se ušetřilo za průzkum, norma projektanta donutí k extrémně neekonomickému návrhu – předimenzování.
Jak vzniká neekonomický návrh
Jak funguje mechanismus, kterým lze ovlivnit návrh počtu potřebných vrutů pro bezpečné založení stavby?
Podle ČSN EN 1997-1 musí projektant stanovit charakteristické hodnoty vlastností zemin. Pokud máte málo vzorků (např. jen 2–3 vrty na velké ploše), rozptyl hodnot je neznámý a projektant musí být podle normy konzervativní. Platí zde rovnost, čím méně dat pro výpočet máte, tím nižší, resp. horší, parametry únosnosti musíte v souladu se zásadou bezpečnosti zvolit.
Pro hlubinné založení (kam spadají i zemní vruty) norma používá tzv. korelační součinitele 𝜉. Tyto koeficienty přímo penalizují nízký počet zkoušek. Pokud bylo provedeno málo testů, vychází při výpočtu „papírově“ nižší únosnost jednoho vrutu, a projektant tak musí navrhnout hustší síť vrutů, aby budova nespadla.
U pilot a zemních vrutů se používají korelační součinitele 𝜉 podle tabulky A.9 v příloze normy (tabulka 1). Tyto koeficienty zvyšují bezpečnostní rezervu v závislosti na počtu zkoušených míst (n). Pokud uděláte pouze 1 zkoušku, musíte naměřenou únosnost vydělit číslem 1,4 a ztratíte 40 % reálného výkonu vrutu jen díky „nejistotě“. Z toho vyplývá, že jen pouhým zvýšením počtu testů „získáte“ až téměř 30 % únosnosti navíc na každém jednom vrutu bez jakékoliv změny v konstrukci.
Jak vypadá „zneužití“ v praxi
Z tabulky je jasně vidět, že pokud provedete zkoušky (např. statické zatěžovací zkoušky) na malém počtu vzorků, koeficient 𝜉 je vysoký. Tímto číslem se dělí naměřená únosnost. Pokud ale počet zkoušek zvýšíte, koeficient 𝜉 klesá. Dodavatel navrhne pouze minimální průzkum, např. jednu zkoušku. Projektant v souladu s Eurokódem 7 použije koeficient 1,4, tedy naměřenou únosnost musí vydělit číslem 1,4. Ztratíte tak 40 % reálného výkonu vrutu jen kvůli nejistotě.
Malý počet zkoušek proto znamená zavádějící praxi a má za následek navýšení výsledné ceny instalace. Projektantovi při malém počtu zkoušek vyjde, že jeden vrut unese málo, a proto jich do projektu nakreslí až o 30 % více.
Výsledkem je, že investor sice zaplatí méně za průzkum, ale výrazně více za materiál a montáž. Dodavatel má méně starostí s koordinací geotechnika, nemusí vyřizovat povolení k vrtům a čekat na výsledky laboratoře, a navíc má i vyšší zisk z prodeje a instalace vrutů. Dodavatelská firma samozřejmě může argumentovat snahou ušetřit investorovi peníze za „drahou“ soupravu a vrty, ale ve skutečnosti tím investora vmanévruje do situace, kdy projektant kvůli nedostatku dat musí navrhnout předimenzované základy. Tím dodavatel vydělá – investor spotřebuje více materiálu i práce, což má obvykle vyšší marži než samotný průzkum.
Zatímco na průzkumu ušetříte desítky tisíc korun, na materiálu (vrutech, betonu, oceli) můžete přeplatit podle velikosti objektu až stovky tisíc. Kvalitní průzkum je v podstatě investiční optimalizace, nikoliv zbytečný náklad. Navýšení počtu potřebných vrutů ukazuje tabulka č. 2.
Z tabulky jednoznačně vyplývá nevýhodnost menšího počtu zkoušek, než je pět. Když dodavatel vrutů provede pouze jeden test vrutu ve vertikálním směru, je výsledná hodnota možného zatížení na vrut redukována dodatečnými koeficienty ξ1 a ξ2, kdy je nad rámec standardní bezpečnosti započtena ještě další bezpečnost vztažená k malému počtu provedených vzorků. Zákazníkovi se tím sníží výsledné zatížení vrutu a musí si pořídit o 25,64 % více vrutů.
Totéž se děje při provedení dvou až čtyř testů vrutů. Jen pokud dodavatel provede test pěti vrutů ve vertikálním směru, není výsledná hodnota možného zatížení na vrut redukována dodatečnými koeficienty ξ1 a ξ2 a zatížení vrutů pod objektem je správně navrženo dle Eurokódu 7. Zákazník si teprve tehdy může pořídit takový počet vrutů, který přesně odpovídá zatížením jeho stavby, protože se nezapočítává žádná dodatečná bezpečnost vztažená k malému počtu vzorků.
Je potřeba dodat, že menším počtem provedených testů stavby poškozeny nejsou. Díky započteným koeficientům se nemůže vyskytnou žádný stav, který by toto zatížení překročil. Jen firmy si přijdou na větší finance za instalaci základů.
Názorné příklady
Test tří vrutů ve vertikálním směru:
- Při instalaci 30 ks vrutů cena instalace 123 810 Kč.
- Při testu pěti vrutů by zákazník potřeboval pouze 26 vrutů a rozdíl v ceně dělá 16 508 Kč.
- Za čtyři vruty navíc zaplatí odběratel dodavateli.
- Při instalaci 60 ks vrutů bude cena instalace 247 620 Kč.
- Při testu pěti vrutů by zákazník potřeboval pouze 51 vrutů a rozdíl v ceně dělá 37 143 Kč.
- Za devět vrutů navíc zaplatí odběratel dodavateli.
Nemusím jistě zdůrazňovat, že u větších staveb (např. 100 vrutů) se nůžky rozevírají ještě více.
Jak se bránit?
Z výše uvedeného jednoznačně vyplývá, že investice do geotechnického průzkumu podle ČSN EN 1997-1, který typicky tvoří cca 1 % z ceny stavby, dokáže snížit celkové náklady na základy. Často se ukáže, že jeden vrt navíc ušetří 20 % nákladů na založení.
Rada investorovi: Trvejte na zařazení do 2. geotechnické kategorie a doložení únosnosti reálnými zkouškami. Po dodavateli požadujte při testu pět vzorků ve vertikálním a dva v horizontálním směru. Zajistíte si tak založení své stavby přesně dle normy Eurokód 7 a budete mít stavbu založenu s dostatečnou nosností vrutů, kterou hlídá norma s předimenzováním o 40 %.
Nebo trvejte na tom, aby geotechnik vyčíslil, jak by se změnil návrh a tím i počet vrutů, pokud by se zvýšil počet zkoušek.
Nezanedbatelným argumentem je i to, že počet zkoušek zvyšuje jistotu investora, že si objekt nebude sedat nerovnoměrně, protože bude znát podloží na pěti místech, nikoliv na jednom.
Závěrem ještě zdůrazním fakt, že zemní vruty jsou výborné výrobky pro rychlé, ekonomicky příznivé a ekologicky šetrnější založení nejen rodinných domů.
KAREL KOTALÍK
Mgr. Ing. Karel Kotalík (* 1965)
Vystudoval VŠ Námořní v Polsku, Gdyně, Obor Námořní navigace. Počítal stabilitu lodí. Po zakončení námořní praxe se 30 let zabýval kotevní technikou ve stavebnictví a stal se specialistou této technologie. Zabýval se jak výpočty zatížení vhodné kotevní techniky, tak i školením technických pracovníků staveb. Spolupracoval se statiky při dimenzování kotevní techniky pro největší stavební projekty metro, tunel Blanka apod.
Nejnovější komentáře