Poznámky k vývoji technických norem ocelových konstrukcí v období uplynulých padesáti let

NORMY NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ
Stav a vývoj technických norem pro navrhování ocelových konstrukcí se pokusím ukázat v několika následujících odstavcích:

• stav do roku 1969,
• příprava a vývoj ČSN 73 1401 Navrhování ocelových konstrukcí,
• zavádění a současný stav evropských norem navrhování ocelových konstrukcí.

NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ DO ROKU 1969
Pro navrhování ocelových konstrukcí platila v 60. letech oficiální verze ČSN 05 – 0110, která je poslední normou v koncepci dovolených namáhání. Je jednoduchá a stručná, o únavě a křehkém lomu nebo využití plasticity ještě mnoho požadavků neobsahovala. Postupy a hodnoty pro reálné navrhování často vycházely z významných odborných publikací, jako byla např. kniha „Prvky ocelových konstrukcí“ prof. Františka Faltuse. Soustava dalších základních státních technických norem ČSN (zejména normy zatížení staveb a normy konstrukčních ocelí) v té době byla účelně doplňována o oborové normy ON (např. pro kotvení ocelových konstrukcí) nebo o výsledky typizace různých typů opakovaně vyráběných konstrukcí, především zásluhou Ing. Františka Lehara a později též Ing. Františka Devátého. Jako příklad je možné upozornit na komplexní knihu „Detaily a dílce konstrukcí průmyslových budov“, která se v praxi využívá dodnes.

V tomto období i v následujících létech byla pro technický rozvoj oboru včetně technické normalizace velmi důležitá činnost vedoucího oborového pracoviště, které plánovalo a organizovalo potřebné práce včetně zajištění k tomu nutných finančních zdrojů. Toto pracoviště vybudoval a řídil Ing. Josef Novotný, později pak Ing. Karel Kvita. Je zřejmé a nesporné, že taková řídící složka nám v současné době pro zajišťování odborného rozvoje oboru i technické normalizace výrazně chybí.

PŘÍPRAVA A VÝVOJ ČSN 73 1401
První moderní norma navrhování ocelových konstrukcí ČSN 73 1401, která vychází z koncepce mezních stavů, byla vypracována v šedesátých létech minulého století. Podle rozpracované sovětské teorie mezních stavů její konkrétní strukturu a technický obsah připravil a zdůvodnil Ing. Adolf Chalupa, který navíc k nové normě vypracoval obsáhlý vysvětlující komentář včetně množství konkrétních porovnávacích příkladů. Statisticky zdůvodněné charakteristiky zatížení i pevnostních hodnot konstrukčních ocelí (tj. součinitele zatížení a součinitele materiálu) pro novou normu v koncepci mezních stavů připravil Ing. Augustin Mrázik ze Slovenské akademie věd. Souhrn těchto prací je obsahem jeho knihy „Teoria spolahlivosti stavebných konštrukcií“, později vydané v roce 1987. Významný podíl na vypracování této nové normy měl také pracovník tehdejšího Úřadu pro normalizaci Ing. Bohumil Pokorný, který byl garantem její jazykové správnosti a normativní přesnosti a jednoznačnosti.

Výsledná verze ČSN 73 1401 byla dokončena a schválena v roce 1966 a její účinnost byla vyhlášena od ledna 1969. Tato hlavní norma navrhování našeho oboru za více než 40 let své platnosti samozřejmě prošla několika revizemi, vždy si však zachovala pro reálné projektování důležité kapitoly, jako jsou zásady správného konstrukčního řešení nebo požadavky na kontrolu výsledků statických výpočtů, které v současné generaci celoevropsky platných norem navrhování ocelových konstrukcí zcela chybí. V revizi této normy z roku 1998 byly do ČSN 73 1401 rovněž převzaty nové významné statě z tehdy připravovaných evropských norem, jako je klasifikace průřezů do čtyř tříd z hlediska možností využití plasticity a obsáhlá kapitola pro navrhování prvků ocelových konstrukcí na únavu.

Poslední verze ČSN 73 1401 platila od roku 1998 až do dubna 2010, kdy byla zrušena po zavedení celého dokončeného souboru evropských norem pro navrhování stavebních konstrukcí do systému ČSN EN.

ZAVÁDĚNÍ EVROPSKÝCH NOREM PRO NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ
Vybudování jednotné moderní soustavy technických norem všech oborů je úkolem Evropského výboru pro normalizaci CEN (Comité Européen de Normalisation) se sídlem v Bruselu, technické normy pro navrhování a provádění ocelových konstrukcí proto jsou jen malou součástí tohoto gigantického zadání. Hlavním cílem uvedeného, mimořádně náročného, složitého, dlouhodobého a drahého projektu je sjednotit technické požadavky a pravidla na výrobky a činnosti a tím umožnit a významně usnadnit mezinárodní obchod mezi státy Evropské unie. Tento nesporně správný záměr našel velkou všeobecnou politickou podporu ve všech státech EU i v České republice, kde proces doplňování a přestavby dřívější soustavy ČSN na současný nový systém ČSN EN organizuje a řídí Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví.

Evropské technické normy navrhování kovových konstrukcí byly v uplynulých třiceti letech předmětem hlavního zájmu a práce Technické normalizační komise č. 35. Kontakty a spolupráci s příslušnými komisemi CEN v tomto období zajišťovali především čeští delegáti, kterými jsou prof. Jindřich Melcher pro rozsáhlý soubor norem ocelových konstrukcí, prof. Jiří Studnička pro normy spřažených ocelobetonových konstrukcí a prof. František Wald pro nově budovaný soubor norem hliníkových konstrukcí. V počátečním období tvorby evropských norem v 80. letech byly první normativní dokumenty (evropské přednormy ENV) zajišťovány pomocí osobních kontaktů a spolupráce s partnery z vysokých škol v západní Evropě, později – asi od 90. let – již s plným zapojením českých delegátů do práce evropských normalizačních komisí. Výsledný soubor všech evropských norem navrhování kovových konstrukcí byl dokončen asi v letech 2005 až 2008 a jejich překlad a zavedení do ČSN EN asi o jeden až dva roky později. V současné době obsahuje 20 norem pro navrhování ocelových konstrukcí, tři normy pro navrhování spřažených konstrukcí a pět norem pro navrhování hliníkových konstrukcí.

Závěrem této kapitoly mi dovolte tři poněkud polemické a kritické poznámky k tomuto novému evropskému souboru technických norem pro navrhování kovových (především ocelových) konstrukcí:

a) rozsah a složitost souboru je mimořádně velká – při uvážení velkého formátu A4 všech nových norem EN i ČSN EN je přibližně 20krát až 30krát větší než byl rozsah technických norem pro navrhování kovových konstrukcí v 60. letech minulého století. To zřejmě vytváří problém pro uživatele norem, kteří se v něm musejí orientovat a dodržovat všechny jeho požadavky a ustanovení,

b) v evropských normách navrhování stavebních konstrukcí byla použita až primitivně zjednodušená koncepce navrhování podle mezních stavů, ve které jsou uplatněny konstantní hodnoty součinitelů spolehlivosti všech ocelových materiálů i součinitelů spolehlivosti všech nahodilých zatížení s absurdním odůvodněním, že se tím v době všeobecně používaných výkonných počítačů zjednodušuje statické řešení konstrukcí. Pro dosažení lepšího stavu evropských norem, podobnému stavu, který byl zaveden před více než před 30 lety v ČSN 73 1401 a také v normě zatížení ČSN 73 0035, pravděpodobně ještě bude zapotřebí udělat hodně práce,

c) pro reálné projektování některé důležité kapitoly v současné generaci celoevropsky platných norem navrhování ocelových konstrukcí zcela chybí, jsou to hlavně zásady správného konstrukčního řešení nebo požadavky na kontrolu výsledků počítačových statických výpočtů, o kterých jsem se již zmínil v předchozích odstavcích tohoto příspěvku.

NORMY PROVÁDĚNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ
Souběžně s přípravou normy ČSN 73 1401 pro navrhování od roku 1951 platila ČSN 05 0120 Provádění ocelových konstrukcí, která byla nahrazena nově upravenou ČSN 73 2601 stejného názvu a členění už v roce 1966. Hlavními autory tehdejších norem provádění byly zkušení výrobní technologové vítkovických mostáren ve Frýdku-Místku a v Ostravě, poslední normou této skupiny byla ČSN 73 2601 z roku 1989, kterou připravil Ing. Karel Vrba. Tyto plně funkční a komplexní české normy byly zrušeny až v roce 2011 po dokončení a plném zavedení evropských norem provádění kovových konstrukcí do soustavy ČSN EN.

Příprava evropských norem provádění kovových konstrukcí probíhala v návaznosti na proces vytváření evropských norem navrhování. Po několika letech příprav byly dokončeny a v soustavě ČSN vydány 3 hlavní evropské normy této skupiny – jsou to ČSN EN 1090-2 Technická pravidla provádění ocelových konstrukcí a ČSN EN 1090-3 Technická pravidla provádění hliníkových konstrukcí v roce 2009, později pak ČSN EN 1090-1 v roce 2010, která obsahuje požadavky na posouzení shody konstrukčních dílců. Velkou práci vykonali a hlavní zásluhu na vydání těchto norem mají především Ing. František Hrala a český zástupce v technické komisi CEN Ing. Dušan Stavinoha. Tyto nové evropské normy určitě obsahují řadu nových užitečných ustanovení, ale i hodnoty z již zrušených českých norem – např. mezní hodnoty úchylek rozměrů ocelových prvků a konstrukcí, které dříve určovala známá ČSN 73 2611. Tomu také odpovídá velký rozsah nových evropských norem provádění kovových konstrukcí, který je nejméně 10× větší než rozsah dříve platné generace norem provádění ze skupiny ČSN 73 2601.

Některá rozumná a prakticky potřebná ustanovení, obsažená v dřívějších ČSN pro provádění kovových konstrukcí, však v nových evropských normách zcela chybí nebo jsou příliš všeobecná. Jsou to hlavně chybějící požadavky na pravidelnou kontrolu stavu provozovaných konstrukcí a na jejich řádnou dlouhodobou údržbu, nebo další nejasnosti, které mohou vést až k polemice, zda tyto evropské normy platí také pro kompletaci a montáž konstrukcí, nebo pouze pro vlastní výrobu kovových prvků. Některé dosavadní snahy na vypracování a vydání dodatkových českých norem k těmto v EN 1090 chybějících statí podle mého názoru také nepřinesly všeobecně vyhovující a dlouhodobě přijatelná řešení. Správnější, i když složitější a časově náročnější postup by měl spíše směřovat k potřebnému ovlivnění a doplnění příští generace evropských norem.

Tím bych zřejmě mohl a také asi měl ukončit tyto své poznámky k vývoji technických norem oboru ocelových konstrukcí za uplynulých 50 let. Nejsem sice kvalifikovaný prognostik, přesto se však pokusím v poslední části o několik názorů nebo úvah k jejich dalšímu vývoji v příštích letech.

NĚKOLIK POZNÁMEK K DALŠÍ MU VÝVOJI TECHNICKÝCH NOREM OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ
Vypracování a zavedení celoevropsky sjednocených technických norem určitě znamená významný přínos pro usnadnění obchodu a spolupráce zemí Evropské unie. Není to však záruka, že toto sjednocení bylo dosaženo na dostatečně vysoké vědecké a technické úrovni, která je u některých důležitých ustanovení na nižší úrovni než ustanovení v dříve platných národních normách, což se týká i českých norem ČSN 73 1401 a ČSN 73 2601, jak jsem se pokusil vysvětlit v předchozích kapitolách tohoto příspěvku.

Druhý podstatný problém nových evropských technických norem spočívá v ohromném rozsahu, složitosti a členitosti, komplikovaných vazbách a vysoké ceně celého soboru norem, který musí každý podnik i konkrétní pracovník znát, používat a respektovat.

Další zásadní záležitost, která ovlivňuje technickou normalizaci a způsoby využívání technických norem, je výpočetní technika. Počítače se v době po roce 1960 staly základním nástrojem všech činností v technické přípravě, navrhování i řízení výroby ocelových konstrukcí a na to také musí vhodným způsobem reagovat technická normalizace. K tomu alespoň dvě poznámky: většina odborníků asi zná metody počítačového pravděpodobnostního posuzování spolehlivosti stavebních konstrukcí, které rozpracoval kolektiv prof. Pavla Marka jako přesnější alternativu a výhledově možnou náhradu dosavadních způsobů posuzování konstrukcí podle současných technických norem, nebo v současných normách neřešené otázky kontroly výsledků rozsáhlých počítačových výpočtů, o kterých jsem se již dříve zmínil.

O otázkách a problémech naznačených v předchozích odstavcích se všeobecně dobře ví a také si je uvědomuje vedení evropských normalizačních orgánů CEN. V oblasti evropských norem navrhování i provádění ocelových konstrukcí již také probíhají rozsáhlé přípravy na potřebnou úpravu, zjednodušení a zpřesnění stávajících souborů norem. Česká republika prostřednictvím Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví již projevila zájem a doporučila zapojení českých expertů do těchto připravovaných programů a v tomto referátu jsem také upozornil na některé důležité problémy evropských technických norem oboru ocelových konstrukcí, k jejichž řešení by mohli a měli naši odborníci přispět. K tomu potřebné organizační a ekonomické podmínky by měl připravit a zajistit UNMZ a profesně zainteresovaná ministerstva již od roku 2013, jinak je nebezpečí, že ani nová generace evropských norem našeho oboru současnou situaci v potřebném rozsahu a kvalitě nezajistí a nezlepší.

Notes on Development of Steel Construction Technical Standards Over the Last Fifty Years
The remarkable fiftieth anniversary of traditional steel construction conferences held in Hustopeče allows me in this article to briefly point at a state, development and crucial changes of technical standards which took place in our field during this long period because the standards have always been and still are the fundamental documents securing reliability of steel constructions and as well their rational implementation. That time I had a possibility to participate in preparation of the most formerly valid and now current standards on a different level during a period from 1960´s probably to 1992 at a workplace for development of steel constructions in Vítkovice and over the last 20 years in our current steel construction institute in Frýdek-Místek. At the same time, I had an opportunity to cooperate with plenty of outstanding experts who significantly contributed to the current state of Czechoslovak and Czech technical standards for designing and implementation of steel constructions.

Autor

• Ing. Rozlívka Lubomír CSc.