PergolyDřevěné konstrukce ve vodním stavitelství: Historie a současnost
Na našem území mají vodojemy doloženou více než 600letou historii, k výstavbě prvních věžových vodojemů docházelo v období pozdní gotiky a počátkem renesance. Konstrukce vodojemů jsou dřevěné, ocelové, zděné i betonové a věže dosahují výšek i přes 60 metrů. Věžové vodojemy jsou specifické vývojem konstrukčním a stavebním, vývojem vlastních vodárenských technologií a uplatňováním architektonických dobových trendů.
Problematika nového využívání stavitelského dědictví, často označovaná pojmem konverze, je aktuálním trendem dnešní doby. Na území České republiky se podle současných informací nachází více než 1 200 objektů věžových vodojemů různého typu i období jejich výstavby. Nové možnosti využití se ale týkají jen několika desítek staveb.
V poslední době je patrný trend zvýšeného zájmu o využívání věžových vodojemů k novým účelům. Jedním z nejdůležitějších faktorů, které významně ovlivňují reálné možnosti nového využití vodojemů, je jejich aktuální technický stav.
Věžové vodojemy jsou stavby výškově dominantní, které jsou v krajině zdaleka viditelné, charakterizuje je vysoká izolovaná poloha často nechráněná před větry a extrémní teplotní namáhání. V rámci průzkumu bylo definováno několik systematicky se opakujících poruch konstrukce vodojemů.
Jedním z nejvýznamnějších degradačních faktorů vnějšího prostředí je atmosférická voda, která proniká do nechráněných částí stavby, případně vlhkost z propustných zemin. Voda vyluhuje vápno z malty a malta zbavená pojiva se stává nasákavá a ztrácí pevnost. Cyklické změny vlhkosti narušují materiál chemicky i mechanicky. Výrazně destrukční charakter mají mrazové cykly a změny objemu nasákavého materiálu. Vzniká tak napětí a při překročení pevnosti materiálu v tahu se objeví trhliny.
Čtěte také: Dřevěné sudy: tradiční výroba
Destrukční účinky má teplotní namáhání, jehož vlivem dochází k objemovým změnám a vzniku napětí v konstrukcích. K největšímu poškození vyvolanému teplotním namáháním, zejména mrazem a osluněním, dochází hlavně na jižní straně objektu. Teplotní změny, které způsobují degradaci povrchu materiálu, dosahují rozdílu až několika desítek stupňů a mohou se velmi rychle střídat (například v zimním období při oslunění povrchu konstrukce). V rámci těchto teplotních změn se také projevuje zastínění jednotlivých částí stavby.
K teplotnímu namáhání konstrukcí dochází také při ochlazování jejich povrchu proudícím vzduchem. Kromě přímého působení větru ovlivňuje degradaci stavebního materiálu také rychlost proudění vzduchu i tvar konstrukce, více se ochlazují prvky vysokých objektů. Větrná eroze mechanicky poškozuje měkké materiály. Působení klimatických činitelů má odlišnou intenzitu podle orientace stavby vůči světovým stranám a podle převládajícího směru větru.
Destruktivně působí na stavební materiály a konstrukce rovněž vegetace. Na povrchu staveb narušeném působením povětrnosti se brzy uchytí nižší rostliny (řasy, mechy, lišejníky). Ve stavebních materiálech vyvolávají chemické změny, udržují ve svém okolí vlhkost a kořeny rozrušují zdivo. Dalšími degradačními faktory působící destrukci dřeva jsou dřevokazné houby a dřevokazný hmyz.
Některé věžové vodojemy neslouží svému poslání, nejsou udržovány a pomalu se rozpadají. K chátrání stavby dochází postupně, v první fázi je ponechání objektu bez údržby. S rostoucím poškozením krytiny se do stavby dostává vlhkost a začíná destruktivní napadení dřeva.
Nejčastějším stavebně technickým problémem objektů bývá stav vnějšího pláště - kamenného nebo cihelného zdiva a betonových konstrukcí včetně koroze výztuže. Nahodilá zatížení vyvolaná cyklickými klimatickými jevy. Na zdivo působí cyklické procesy vnějších klimatických podmínek (dlouhodobé vystavení účinkům větru, atmosférická voda včetně zmrazovacích cyklů a sněhu), což narušuje strukturu stavebního materiálu a dochází tak k jeho akcelerované degradaci. Vyplavením původní malty dochází ke snížení soudržnosti malty a kusového staviva. V důsledku teplotních změn dochází v konstrukci ke stavům napjatosti.
Čtěte také: Venkovní sezení ze dřeva
Mezi poměrně značně ohrožené stavitelské dědictví patří drážní věžové vodojemy. Vznikaly od poloviny 19. století v souvislosti s výstavbou parostrojní železnice na našem území. Jelikož již dlouhá léta neslouží svému poslání, jsou většinou ve špatném technickém stavu, značně zchátralé a mnohé jsou zdemolované.
Věžový vodojem bývalé Šítkovské vodárny v Praze je jedním z nejznámějších příkladů těchto vodárenských staveb na našem území. Vodárna v minulosti čerpala vodu pro Nové město Pražské, zatímco Staroměstská vodárna patřila, jak již název napovídá, Starému městu. Věžový vodojem Šítkovské vodárny postavený v letech 1588-1591 je jedním z nejvyšších pražských věžových vodojemů. Má čtvercový půdorys o straně přibližně 10 metrů, tloušťka zdiva dosahuje v přízemí 2,1 metru, v posledním patře 1,15 metru, celková výška objektu je 47 metrů. Příčinou náklonu stavby je nedostatečné založení v písečném dně Vltavy. Zdivo vodojemu je z lomového kamene obloženého kvalitním pískovcem, uvnitř je věž omítnuta. Vodorovné konstrukce objektu tvoří dřevěné trámové stropy, patra jsou spojena dřevěnými schody. Nádrž na vodu byla umístěna v nejvyšším patře přímo pod bání věže.
Pod hrází rybníku Jordánu byla na počátku 16. století postavena vodovodní čerpací stanice s dřevěným čerpadlem poháněným vodním kolem. Čerpadlo bylo v provozu od roku 1508 a dopravovalo vodu do věžového vodojemu 52 metrů dlouhou štolou překonávající výškový rozdíl 32 metrů. Z vodojemu se pak voda rozváděla samospádem dřevěným potrubím do protipožárních rybníčků a od roku 1567 také do městských kašen. Hranolová, renesanční stavba je bohatě zdobená sgrafity.
V roce 1686, za hraběte Bernarda Věžníka, byl dostavěn zámek Nové Dvory a společně s ním i barokní vodárna u Kovářského rybníka, která měla za úkol zásobovat vodou nejen hospodářské zázemí, ale i zahradu s vodními nádržemi a vodotrysky, včetně kašny na náměstí. Voda z místní vodoteče byla do nádrže umístěné v posledním patře vodojemu dopravována zpočátku čerpadlem poháněným vodním kolem a později trkačem.
V roce 1820 se dostaly majetky svijanského panství a zámek Sychrov do vlastnictví rodu Rohanů. Začala postupná rekonstrukce a dostavba zámeckých budov včetně založení rozsáhlého parku. V té době byl vybudován vodovod, který zásoboval pomocí dvou vodáren (horní a dolní) jak zámek, tak park a zásobní zahradu. Zdrojem vody byla řeka Mohelka. Věžový vodojem, který se dochoval do dnešních dní, vyprojektoval stavitel František Wordren v roce 1890 a o rok později byl realizován.
Čtěte také: Grilování: uhlí nebo brikety?
V letech 1915-1916 byl Chudeřicích ve sklárně postavené firmou Weinmann Werke vybudován věžový vodojem, který zásoboval areál vodou z řeky Bělá (Bílina) protékající kolem továrny. Chudeřický věžový vodojem je 42 metrů vysoký. Osm železobetonových sloupů nese železobetonovou desku uloženou na průvlacích, na které je ve výšce 28,5 metru umístěna železobetonová nádrž, rozdělená přepážkou na dvě stejné části o celkovém objemu přibližně 150 m3.
Vývoj architektury a stavitelství v 19. století
Vývoj architektury a stavitelství za Františka Josefa I. (1848-1916) byl ovlivněn celou řadou faktorů. Chápání světa zásadním způsobem proměnily politické události a signifikantní kulturně-společenský vývoj. K mimořádnému rozšíření městských aglomerací došlo také v souvislosti s rozvojem průmyslu a železnice. Nová výstavba činžovních domů se tak týkala prakticky všech velkých průmyslových měst - Prahy, Brna, Ostravy, Opavy, Plzně a řady dalších.
V důsledku zahuštění zástavby a zvýšení její podlažnosti se během jmenovaného období výrazně změnil architektonický ráz města a došlo k zásadní proměně bydlení. Do architektury se výrazně promítaly nové technické možnosti, konstrukce, materiály a technologie (např. stavební železo, litina, ocel, posléze železobeton apod.). Od třicátých let 19. století docházelo k formování dispozice bytových domů, do které byla vnášena pravidelnost a funkčnost (např. se vytvořila pevná vazba mezi vertikálními schodišti a vstupy do bytů).
Rozrůstající se výstavba na předměstích a zároveň zvyšující se nároky na hygienu a průmyslovou výrobu vyústily v 19. století v potřebu hledat nové možnosti pro zásobování vodou. S ním se na našem území však můžeme setkat již od 12. století, kdy na jímání podzemní vody byly využívány štoly s přívodními klenutými strouhami či otevřenými koryty (nejstarší doložený vodovod je z roku 1134 a nachází se v areálu Strahovského kláštera v Praze).
Od poloviny 14. století můžeme zejména ve městech mluvit o zásobování obyvatelstva vodou z veřejných vodovodů. Nejstarší pražskou vodárnou byla pozdně gotická Staroměstská vodárna, o níž existují zmínky již v 15. století, kdy na jejím místě stála nejdříve dřevěná vodárenská věž. Vodárna fungovala na principu samospádu (gravitace), tzn. voda byla vyčerpána do nádrže ve výšce 31 m a odtud byla vedena samospádem do potřebných lokalit ve městě.
V druhé polovině 19. století bylo v Praze postaveno několik nových vodáren. Jednalo se především o dvě nové vodárny vybudované na místě současné Podolské vodárny, kde čerpadla byla poháněna parními stroji. Často byly parní stroje doplněny dodatečně přistavenými lokomobilami. První ze dvou objektů sloužil jako zásobování vodou pro Vinohrady, které po získání právní subjektivity v poslední čtvrtině 19. století začaly neočekávaným tempem růst v podstatě nezávisle na Praze.
Rozvody vody z vodárenských věží ve městech (např. v Praze, Brně, Českých Budějovicích atd.) byly až do poloviny 19. století řešeny gravitačně, dřevěnými troubami spojovanými železnými zděřemi. Tyto trouby se nejčastěji připravovaly ze syrových borových kmenů a kladly do pískového lože cca 1,5 m pod zem. Až v 19. století vstupují do vodárenství další profese a obory. Přicházejí strojaři, hydrogeologové a hydrologové, chemici, odborníci na hygienu, konstruktéři a stavitelé.
Od roku 1839, kdy v Praze vstoupila v platnost instrukce pro kladení a těsnění litinových trub, kterou přebírala i ostatní města, se postupně přecházelo v konstrukci vodovodní sítě z dřevěného potrubí na litinové. Cesta od dřevěného vedení ke kovovému však nebyla všude jednoznačná. Dřevěné vodovody totiž byly mnohdy vedeny nad zemí a jejich prostá náhrada za potrubí železné či litinové zvyšovala riziko zamrzání vodovodu. Venkovská města proto s touto změnou často otálela.
Domovní vodoměry se v našich zemích začaly zavádět po roce 1880. Vodné si určovaly a měnily městské rady. U státem subvencovaných nových vodovodů stanovoval výši vodného svým usnesením Český sněm, protože musel vytvořit předpoklady pro splácení této podpory ze státních prostředků. Někdy se dokonce dodávala voda zdarma, ale jen do určité výše. Překročení stanovené hranice bylo „trestáno“ velmi vysokým poplatkem za vodu odebranou přes limit.
S postupujícím rozvojem průmyslu a se zvyšujícími se hygienickými nároky (v důsledku rozšíření znalostí v oblasti chemie a dalších přírodních věd ve 2. polovině 19. století) se stále zvyšovala spotřeba vody, což vedlo k rychlému rozvoji vodárenství včetně potřeby vzniku administrativního rámce. V roce 1870 byly vydány zákony pro všechny tři země Koruny české, které měly zabránit znečišťování vodních zdrojů a které navazovaly na starší obecnější právní normy.
V období 19. století se již obecné povědomí o důležitosti pravidelné hygieny obyvatel zlepšovalo. Nejčastějším hygienickým úkonem bylo mytí rukou, ke kterému sloužila tzv. lavaba, tedy umyvadla buď s konvicí na vodu nebo se zavěšenou nádržkou na vodu a kohoutkem. Na výrobu lavaba se používaly různé materiály, jako např. cín, měď nebo železo. Jeho tvar byl často jednoduchý, ale nabízely se i bohatě zdobené nádoby s reliéfy. V bytech městských domů se „lázeňský pokojík pro domácí potřebu“ objevuje až v období od osmdesátých let 19. století. Podmínkou pro dostupnost vody v jednotlivých bytech bylo vybudování tlakového vodovodu, které ve větší míře spadá až do devadesátých let 19. století.
Počátek systematického řešení odvodu odpadních vod ve městech spadá až do 19. století, do té doby se odvod splaškové vody prováděl na individuální úrovni. Voda byla přiváděna do města z vodovodů i kašen a tekla uličními koryty zpět do řeky - tímto způsobem se částečně odplavoval i komunální odpad z ulic. Kanalizační systémy jako první zaváděla bohatá města, jimž toto řešení zároveň přineslo zvýšení společenské prestiže.
V období 1816 až 1828 bylo postaveno 44 kilometrů stok. Kanalizace byla vyústěna přímo do Vltavy pěti výpustěmi. S finálním návrhem přišel až specialista William H. Lindley, povolaný ze zahraničí, který měl za úkol posoudit předchozí návrhy. Dne 27. června 1906 byl zahájen zkušební provoz čisticí stanice s mechanickým čištěním vody.
V období vlády císaře Františka Josefa I. došlo v našich zemích k významnému rozvoji výstavby a zdokonalení rozvodů vody a kanalizace. Tento poměrně velký technický vývoj byl vyvolán nejen rozšiřováním městských částí s bytovou funkcí, narůstajícími nároky na hygienu, ale také rozšiřujícími se znalostmi z oborů mikrobiologie a bakteriologie. Odvod odpadních vod, zamezení znečišťování vodních zdrojů a přívod čisté vody patřily mezi zásadní požadavky pro zlepšení kvality života nejen ve městech.
Benátské piloty: Příklad dlouhodobé stability
Benátský pilotový systém není pouze historická kuriozita; poskytuje cenný příklad dlouhodobé stabilní geotechnické základové konstrukce, která přetrvala více než tisíc let, přestože je zakládána v měkkém sedimentu bez skalního podloží. Benátky jsou ve svém využití pilot výjimečné právě kvůli založení na podloží, kde nebylo možné dosáhnout pevného podkladu.
Město leží na mělké laguně s velmi měkkými jílovitými a prachovými sedimenty, které neposkytovaly přirozenou únosnost pro těžké kamenné stavby. Raným stavitelům nezbylo než se obrátit k technice hustého zatloukání dřevěných pilot do sedimentu, čímž vytvořili stabilní základ pro budovy a veřejnou infrastrukturu. Využívaly se různé druhy dřeva - zejména modřín, dub, olše, borovice, smrk či jilm - v délkách od několika metrů po méně než jeden metr. V mnoha případech byly piloty krátké, v malém rozestupu, ne vždy dosahovaly pevné geologické vrstvy, ale velmi citlivě měnily mechanické chování měkké půdy.
Dlouho se věřilo, že dřevěné piloty vydrží neomezeně dlouho, protože jsou trvale ponořené ve vodě, mimo dosah kyslíku, bakterií a činitelů, kteří by jejich rozpad mohli způsobit. Nedávné důkazy však tento předpoklad vyvrátily a ukazují, že anoxické bakterie mohou dřevo vážně poškodit i v anoxických podmínkách. Anoxické bakterie ke svým životním procesům nepotřebují kyslík, naopak v jeho přítomnosti mohou hynout.
Benátské piloty oproti tomu fungují na principu tření - nejsou dostatečně dlouhé, aby dosáhly skalního podloží, ale jejich husté rozmístění v půdě zajišťuje stabilitu staveb. Klíčovým faktorem existence Benátek tak je přetrvávající umístění pilot pod hladinou vody, respektive pod úrovní podzemní vody. Technika založení města byla propracovaná do nejmenších detailů. Piloty se zatloukaly od okraje směrem do středu budoucích základů, obvykle v hustotě devíti kusů na metr čtvereční, často do spirálového uspořádání.
Výsledný efekt spočíval spíše v zahuštění substrátu a změně jeho mechanického chování než v přímém přenesení zatížení na pevnou vrstvu. Po srovnání hlav pilot vznikl rovný povrch, na který se kladly příčné dřevěné konstrukce - masivní trámy nebo prkna, jejichž tloušťka se lišila podle typu stavby. Rozsah použití byl mimořádný: jen v základech mostu Rialto se nachází přibližně 14 tisíc pilot a pod bazilikou svatého Marka kolem 10 tisíc dubových kůlů. Zatížení ze stavby (zdivo, stropní konstrukce, zvonice atd.) se přenáší do nosného roštu založeného na pilotovém poli. Pilotové pole, díky své hustotě a tuhosti, nese část primární zátěže.
V počáteční fázi tuhost pilot přebírá většinu zátěže, minimalizuje sedání. V průběhu času, při degradaci mechanických vlastností dřeva, se zvyšuje podíl zátěže přenesené do okolní půdy. V dosavadních modelech byly zohledněny jak viskoplastické (hysteretické/creepové) chování jílovitého substrátu, tak časová dynamika degradace dřeva.
Pro zachování historické struktury staveb je nezbytné pravidelné monitorování stability. V první řadě je vyžadován monitoring posunů zdí v kritických stavbách (zvonicové či těžké masivní zdivo) s následným vyhodnocením situace, která může vyžadovat výměny nebo zesílení pilot, případně lokální přidání mikropilot v oblastech s vysokým sedáním. Klíčová je i chemická nebo environmentální stabilizace, pokud je jen trochu možné ovlivnit prostředí kolem pilot (např.
tags: #dřevěné #konstrukce #na #vodu #historie #a
