MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Fakulta lesnická a dřevařská
Ústav nauky o dřevě
STAVEBNĚ HISTORICKÉ A STAVEBNĚ-TECHNICKÉ HODNOCENÍ KONSTRUKCE SCHODIŠTĚ PŘIHRÁDKU HRADU VEVEŘÍ
Bakalářská práce
Štěpán Brabec
2009 1
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Stavebně historické a stavebnětechnické hodnocení konstrukce schodiště Přihrádku hradu Veveří zpracoval sám a že jsem uvedl všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne: …………………
…………………………… Štěpán Brabec
2
Poděkování Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Michalu Kloiberovi, Ph.D za cenné rady, připomínky a ochotu při vypracovávání této studie. Moje poděkování patří Ing. Michalovi Rybníčkovi, Ph.D a Ing. Tomášovi Kolářovi z dendrochronologické
laboratoře
za
pomoc
při
vyhodnocování
a
datování
dendrochronologických vzorků. Děkuji také Petrovi Fedorovi, kastelánovi hradu Veveří, za ochotnou pomoc a zpřístupnění materiálů o hradu pro vypracováváni bakalářské práce. Zároveň vyslovuji velké poděkování svým rodičům za podporu, trpělivost a obětavou pomoc při studiu.
3
Brabec Š., Stavebně historické a stavebně-technické hodnocení konstrukce schodiště Přihrádku hradu Veveří. Abstrakt: Tato práce se zabývá posouzením stavu konstrukce vřetenového schodiště ve válcové věži Přihrádek na hradě Veveří za pomoci stavebně historického a stavebnětechnického průzkumu. K určení stáří konstrukce bylo použito dendrochronologického datování. Hlavním cílem stavebně-technického průzkumu bylo určení a posouzení stavu konstrukce pomocí smyslových a přístrojových metod. K určení míry poškození konstrukce byl použit nedestruktivní přístroj Arborsonic Decay Detector, který pracuje na principu ultrazvukových vln. Z výsledků pak vyplývá sanační opatření s ohledem na historickou
hodnotu
konstrukce.
K určení
stáří
konstrukce
bylo
provedeno
dendrochronologické datování. Výsledkem této práce je stanovení rozsahu poškození s identifikací poškození, návrh sanace, určení stáří konstrukce a výkresová dokumentace. Klíčová slova: Stavebně historický průzkum, stavebně-technický průzkum, schodiště, Arborsonic Decay Detector.
4
Brabec Š., The construction-technical evaluation of the stairs construction by Veveří castle. Abstract: The content of this work is the construction´s review of the spindle stairs which are inside the cylindrical tower in Veveří castle. Everything is provided by the construction-historical and construction-technical research. To determine the age of the construction the dendrochronological dating was used. The main target of the construction-technical research was the determination and the condition´s review of the construction using the sense and instrumental methods.To derminate the degree of the construction´s damage was used the Arborsonic Decay Detector, non-destructive instrument that works on the basis of ultrasound waves. It follows the rehabilitation with regards to the historical value of the construction. So that we measured the construction´s age we used the dendrochronological dating. The result of this thesis is the determination of the damage´s degree with the identification of the damage itself, the suggestion of rehabilitation, the construction dating and the technical documentation. Key words: Construction-historical research, construction-technical research, stairs, Arborsonic Decay Detector.
5
Obsah 1
Úvod.......................................................................................................................... 8
2
Cíl práce................................................................................................................... 9
3
Literární přehled..................................................................................................... 10 3.1
Základní rozdělení schodišť........................................................................... 10
3.1.1
Názvosloví schodišť................................................................................. 11
3.1.2
Rozměry části schodišť........................................................................... 12
3.1.3
Schodišťové zábradlí.............................................................................. 13
3.2
4
Vývoj schodišť v historii .................................................................................. 14
3.2.1
Románské schodiště .............................................................................. 14
3.2.2
Gotické schodiště................................................................................... 14
3.2.3
Renesanční schodiště ............................................................................ 15
3.2.4
Barokní schodiště.................................................................................... 15
3.2.5
Klasicistní schodiště ................................................................................ 17
3.2.6
2. polovina 19. století.............................................................................. 17
3.3
Historie hradního areálu................................................................................ 18
3.4
Stavebně–technické hodnocení konstrukce ............................................ 20
3.5
Metodika zjišťování poruch .......................................................................... 23
3.6
Měření rychlosti šíření zvuku.......................................................................... 25
Materiál a metodika ............................................................................................. 27 4.1
Identifikace druhu dřeva .............................................................................. 27
4.2
Dendrochronologie ....................................................................................... 27
4.2.1
Odběr vzorků........................................................................................... 27
4.2.2
Příprava vzorků ........................................................................................... 30 6
5
4.2.3
Měření vzorků............................................................................................. 30
4.2.4
Vyhodnocení naměřených dat ........................................................... 31
4.3
Stavebně historický průzkum........................................................................ 33
4.4
Stavebně-technický průzkum ...................................................................... 34
4.4.1
Postup průzkumu .................................................................................... 34
4.4.2
Průzkumné metody ................................................................................ 35
4.4.3
Identifikace dřevokazného hmyzu ...................................................... 36
4.4.4
Měření šíření rychlosti zvuku .................................................................. 36
4.4.5
Měření vlhkosti......................................................................................... 37
Výsledky.................................................................................................................. 38 5.1
Identifikace druhu dřeva .............................................................................. 38
5.2
Dendrochronologie ....................................................................................... 38
5.3
Stavebněhistorický průzkum......................................................................... 39
5.4
Stavebně-technický průzkum ...................................................................... 40
5.4.1
Popis konstrukce ..................................................................................... 40
5.4.2
Popis poškození konstrukce................................................................... 46
5.4.3
Výsledky průzkumu................................................................................. 52
5.4.4
Identifikace dřevokazného hmyzu ...................................................... 52
5.5
Návrh sanace................................................................................................. 52
5.5.1
Konstrukční sanace ................................................................................ 52
5.5.2
Chemická sanace.................................................................................. 52
5.6
Výsledky měření rychlosti zvuku................................................................... 53
6
Diskuse .................................................................................................................... 56
7
Závěr ....................................................................................................................... 59
Conclusion........................................................................................................................ 61 8
Literatura ................................................................................................................ 62
9
Přílohy...................................................................................................................... 64 9.1
Výkresová dokumentace ............................................................................. 64
7
1 Úvod Dřevo jako konstrukční materiál člověk používá už od pradávna. Využíval a využívá jeho výhody - jednoduché opracování, špatná tepelná vodivost, poměr pevnosti k hustotě, kresba dřeva a příjemný vzhled oproti jiným materiálům než je kov, kámen a další moderní stavební materiály. Záporné vlastnosti dřeva, ke kterým patří bobtnání, sesychání, chemická koroze, biologická degradace a další, však ovlivňují jeho použitelnost. Tyto vlastnosti však můžeme eliminovat, a tak prodloužit jeho životnost. Dřevo ke schodištím neodmyslitelně patří. Bývá nosnou konstrukcí celého schodiště, stupnice, podstupnice, zábradlí atd. Nebylo používáno jen jako konstrukční materiál, ale i jako dekorativní. Kamenná schodiště se jim obkládala, vyplňovala zábradlí apod. Schodiště slouží k vertikální komunikaci. Propojují jednotlivá podlaží. Člověk po něm sestupuje a vystupuje do jednotlivých pater, a nejen to. Musí se po něm přepravit různé předměty, a proto musí schody splňovat bezpečnostní požadavky. Na to vše se při konstruování a navrhování schodišť musí myslet.
8
2 Cíl práce Cílem této práce je stavebně historický a stavebně-technický průzkum schodiště válcové věže Přihrádku na hradě Veveří, jejíž výstupem je určení a rozsah poškození. Jedná se o vřetenové schodiště vedoucí na ochozy hradeb. Na základě vyhodnocení smyslových a přístrojových (Arborsonic Decay Detector) metod jsou navrženy sanační opatření.
Sekundárním
cílem
je
dendrochronologické
datování
konstrukce.
Pro typologickou analýzu a schematické zakreslení poškozených prvků byla konstrukce kompletně zaměřena.
9
3 Literární přehled 3.1 Základní rozdělení schodišť Schodiště rozdělujeme podle základních hledisek - funkce, umístění, počtu ramen, půdorysného tvaru a směru výstupu (Nutsch, 2002). Podle funkce: -
hlavní - navazuje na hlavní komunikační trasy
-
vedlejší - jako druhá vedle hlavního schodiště (provozní, bezpečnostní a požární hledisko)
-
vyrovnávací: mezi různými výškovými úrovněmi
Podle umístění: -
vnitřní: spojení podlaží uvnitř objektu
-
venkovní: umístění v exteriéru
Podle půdorysného tvaru: -
přímočará: rovné schodišťové stupně
-
křivočará: stupně s různou šířkou stupnice
-
různočará: kombinace přímočarého a křivočarého schodiště. Jsou zde obsaženy jak rovné stupně se stejnou šířkou schodišťového stupně, tak i stupně kosé s různou šířkou stupně.
Podle počtu ramen: -
jednoramenná: jedno rameno bez podesty
-
dvouramenná: dvě ramena oddělená mezipodestou
-
víceramenná: několik ramen oddělených mezipodestami
-
rozvětvená: překonávají se dvě výškové úrovně více rameny v jednom schodišti
10
Podle směru výstupu: -
přímá: schodiště nemění směr
-
pravotočivá: schodiště se otáčí za pravou rukou
-
levotočivá: schodiště se otáčí za levou rukou
Typy konstrukcí: -
vřetenová: se stupni oboustranně podporovanými nebo jednostranně vetknutými na vnitřní straně
-
pilířová: schodnice jsou podepřeny pomocí pilířů
-
schodnicová: schodnice jsou uloženy na šikmo položených prvcích (schodnicích) uložených na podesty a mezipodesty
-
visutá: na jednom konci vetknuta do podpírající konstrukce, na druhé straně volná, bez podpory
-
zavěšená: obvykle jen stupnice na ocelových táhlech
-
desková: šikmá deska vetknutá do podestových nosníků
-
montovaná: deska s nadbetonovanými stupni
3.1.1 Názvosloví schodišť Názvosloví schodišť upravuje norma ČSN 73 4130 – Schodiště a šikmé rampy, základní ustanovení.
Obr. 1 Konstrukční uspořádání a způsoby podporování a zavěšování schodišťových stupňů: 1 - pažená schodiště, 2 - podezděná schodiště, 3 desková schodiště, 4a - schodnicová schodiště se dvěma vaznicemi, 4b - schodnicová schodiště s osovou schodnicí, 5 - vřetenová schodiště, 6 - visutá schodiště, 7 - zavěšená schodiště. (www.pozemni-stavitelstvi.wz.cz)
11
3.1.2 Rozměry části schodišť Pojmy označující rozměry schodišť slouží především k měření při stavbě a ke zhotovení výkresů. Kromě toho pojmy označující rozměry a části schodišť používáme k tomu, aby jednotné označení umožnilo správné pochopení výkresů (Nutsch, 2002). Prostor schodiště – nazývaný také schodišťový prostor, je prostor určený pro schodiště, musí být větrán a osvětlen. Podlažní schodiště – spojuje dvě podlaží, např. přízemí s 1. patrem. Vyrovnávací schodiště – spojuje zpravidla úroveň vstupu s prvním plnohodnotným podlažím. Schodišťové rameno – spojuje dvě úrovně a skládá se z minimálně tří stupňů, maximálně 18 stupňů. Je tvořeno stupni a podpěrami konstrukce. Délka ramene – délka schodišťového ramene v půdorysu. Šířka ramene – šířka schodišťového ramene v půdorysu. Visutá čára – je myšlená čára, která udává obvyklou cestu uživatelů schodiště. Kreslí se do půdorysu schodiště. Začíná na nástupním stupni kroužkem a končí na ukončujícím stupni šipkou. Zrcadlo – prostor obklopený schodišťovými rameny a podestou. Zábradlí – svislá ochrana konstrukce k zajištění volné strany schodišťového ramene a podest. Je-li schodiště oboustranně obezděno, musí být aspoň na jedné straně madlo osazené do zdi. Stupnice – vrchní vodorovná část stupně s nášlapnou plochou. Podstupnice - svislá nebo téměř svislá přední část stupně. Nástupní stupeň – první stupeň schodišťového ramene. Ukončující stupeň – poslední stupeň schodišťového ramene, většinou také část ukončující podesty. Šířka stupně – je v půdorysu viditelná šířka stupnice (Nutsch, 2002). 12
Obr. 2 Názvosloví části schodišť (Nutsch, 2002)
3.1.3 Schodišť Obr. 3 Názvosloví schodišťových stupňů (Nutsch, 2002) 13
ové zábradlí
Schodišťová ramena musí mít na svých volných stranách zábradlí. Má být pevné, bezpečné a architektonicky dotvářet schodiště. Pevnost zábradlí závisí na použitém materiálu, správném dimenzování prvků na svislou a vodorovnou složkou zatížení a také na ukotvení (Sedláčková a Škrabalová, 2008). Bezpečné zábradlí musí mít dostatečnou výšku a musí zajišťovat ochranu proti propadnutí mezi jednotlivými prvky nebo výplněmi. Požadovaná výška v provozních podmínkách činí 90 až 110 cm. Šířka mezer v zábradlí nemá přesahovat 13 cm. Celé zábradlí je ukončeno madlem. Na točitých schodištích a při rozchodu větším jak 180 cm musí být zábradlí na obou stranách. Nejbezpečnější je zábradlí bez vodorovného dělení příčlí umožňujících jeho přelezení (Sedláčková a Škrabalová, 2008).
3.2 Vývoj schodišť v historii 3.2.1 Románské schodiště Nejstarší dochované schody na našem území pocházejí z románského období. Tato schodiště jsou zcela zděná s kamennými stupni, umístěná v tloušťce zdiva. Jejich úzké prostory jsou buď zaklenuté valenou klenbou, nebo přeložené kamennými, výjimečně i dřevěnými deskami (ve věži kostela v Pařížově na Čáslavsku) (Škabrada, 2003). Většinu dřevěných schodišť z této doby neznáme, jelikož se nedochovala.
3.2.2 Gotické schodiště Pro náročnější gotické zděné schodiště bylo zřejmě typické vřetenové schodiště, provedená ve zděné válcové „dutině“, ale s vřetenem a stupni často dřevěnými. Dřevěné provedení mohlo mít vřeteno z průběžného kmene nebo z dílů tesaných jako prefabrikáty vždy s příslušným stupněm (tuto skladbu mají i schody z tesaného kamene), případně kombinované z deskových stupňů a samostatných
krátkých
„špalkových“ dílů vřetene. U průběžného dřevěného vřetene byly schodové díly méně kompaktní, zpravidla v podobě desek vetknutých do vřetene. Na jednom schodišti se muže přecházet i z kamenného do dřevěného provedení – z kamene byly pravidelně spodní části, více frekventovaného a ohroženo vlhkostí (Škabrada, 2003). Vyskytují se geometricky a prostorově náročné konstrukce. Patří sem dvojitá schodiště, tvořena jako dvě paralelní spirály v jednom vřetenu, takže procházející 14
se nepotkají a ukončeny mohou být v jiných prostorech. Sem patří např. schody ve starší části pražské katedrály u královské oratoře. Běžné dřevěné schody jsou přímé nebo zlomené a stupnice bývají vytvořeny z trámů rozpůlených na koso a upevněny dřevěnými kolíky do konstrukce. Dřevěné kolíky vyčnívají ze spodní části pro případ výměny schodu, aby se dal vyrazit. Zvláštním typem schodu jsou tzv. jezdecké schody s dlouhými stupni a mírným stoupáním, které se dochovaly ve Starém královském paláci na Pražském hradě.
Obr. 3 Schodnice a stupnice připevněné pomocí dřevěných kolíků (Škabrada, 2003).
Obr. 2 Dvojité pozdněgotické schodiště (Škabrada, 2003)
3.2.3 Renesanční schodiště V této době se u nás začínají uplatňovat pravoúhlá víceramenná schodiště. Ustupují gotická nepravidelná půdorysná
a vertikální uspořádání. Schodiště dostává
důležitou reprezentativní funkci. Pravoúhlá schodiště užívají klenby křížového typu. Vývoj směřuje k využívání skeletového systému s klenutými pásy. Schodišťové stupně bývají dřevěné, s profilem na přední hraně. Stále se využívají gotická dřevěná schodiště s „dutým“ vřetenem. Staví se spíše z cihel v kruhovém a později oválném tvaru. Dřevěná schodiště směřují k trámovým schodnicím a fošnovým či prkenným stupňům. Používaly se dřevěné stupně kladené na zděnou konstrukci.
3.2.4 Barokní schodiště
15
Pokračuje
vývoj
víceramenných
schodišť
k odvážnějším skeletovým provedením s co možná volnou vnitřní konstrukcí. Klenby těchto schodišť jsou zejména křížového typu, členěné pásy, nad rameny jsou zpravidla stoupající klenby valeného stlačeného půlelipsového profilu, později klenby segmentové. Plackové klenby, které začínají v pozdě barokních stavbách všeobecně převažovat,
se
postupně
více
uplatňují
i
na Obr. 4 Profilované sloupky barokního schodiště
schodištích, zejména nad podestami (Škabrada, 2003). (Škabrada, 2003) Užíváním tenkých pilířů se opticky vylehčují
konstrukce
schodišť
u
reprezentativních budov a pronikají i do městských domů a běžnějších staveb. V
baroku
vrcholí
dřevěných
specifické
schodišť
vedení
s trámovými
schodnicemi a s bohatou výzdobou. Sloupky
jsou
složitě
profilované,
u
dřevěných schodišť dřevěné a u zděných
Obr. 5 Vřetenové schodiště s fošnovými zděné, kamenné nebo kované. U zděných stupni (Škabrada, 2003) schodišť jsou zpravidla stupnice dřevěné. Propracovávají se vřetenová schodiště kruhového a oválného tvaru, která se užívají převážně jako služební schodiště a pro úsporu místa. Používaly se nejen v zámcích, ale i v kostelech. Jsou už známá i schodiště z vesnického prostředí, kdy vrcholí tradiční dřevěné stavby. Staví se žebříková schodiště s trámkovými nebo fošnovými schodnicemi a deskovými stupni. Tvar schodišť je jednoduchý (přímé nebo zalomené). Výplně zábradlí vyplněné tvarovými sloupky reagují na náročné profily zámeckého typu.
16
3.2.5 Klasicistní schodiště V 1. polovině 19. století jsou oblíbená skeletová schodiště. Tato schodiště mají převážně plackové klenby nad podestami a valené klenby nad rameny schodišť. Podpory schodišť jsou pilířové a u skeletů sloupové. Rozšiřují se zděné stavby i na vesnicích a počítá se i se zděnými a klenutými schodišti. Dřevěná schodiště se ale stále používají hlavně v tvarově náročném půdorysném uspořádáni. V polovině 19. století se staví vřetenová schodiště půlkruhového nebo podkovitého tvaru a mají zcela volné zrcadlo bez podpor, jsou tedy visutá. Stupně jsou vetknuté do zdiva a ve vzájemném kontaktu polodrážkou zaklesnuté. Staví se i s plným nebo vylehčeným vřetenem. Patří sem kovaná a litinová zábradlí s prefabrikovanými tyčkovými nebo sloupkovými prvky. Podesty jsou tesány zpravidla z pískovce.
3.2.6 2. polovina 19. století V této době se masivně staví vícepodlažní nájemní domy, kde jsou využívána visutá schodiště kruhového tvaru. Pískovec se zaměňuje za pevnější tvrdou žulu. Na konci 19. století sem pronikají válcované „I“ profily. S příchodem „I“ profilu se na podestách používají klenby, v této době neckové a segmentové. K typické výbavě těchto („činžovních“) schodišť patří historizující litinová či kovaná zábradlí a postupně pestřejší dlaždice nebo teracové pokryvy na podestách. Železné profily se pak na konci století začínají podkládat i pod dosud volné vnitřní konce stupňů, čímž je vytvořena skeletová soustava, kterou zakrátko převezme železobetonové nebo ocelové materiálové provedení (Škabrada, 2003). Schodiště veřejných staveb se staví v barokním a klasicistním stylu skeletového řešení. V poslední čtvrtině 19. století se mění konstrukce díky železným prvkům, především nýtovaných, a zejména válcovaných profilů. Konstrukce je pozorovatelná pouze podle rovného spodního ukončení podest, kde se opírají segmentové klenby a tenké dimenze schodnic. Zvenčí si schodiště ponechává původní vzhled.
17
3.3 Historie hradního areálu Dlouhý a poměrně složitý stavebně historický vývoj hradu Veveří vedl ke vzniku rozsáhle dvoudílné dispozice na opyši, který vznikl zákrutem potoka Veverky nad soutokem s řekou Svratkou. O nejstarší podobě tohoto sídla z počátku 13. století bohužel nevíme téměř vůbec nic (Fedor, 2005). První zmínka o hradu Veveří je až z roku 1213. Šlo o malý dřevohlinitý hrádek na místě dnešního hradu, nebo se dobové zprávy vztahují k opevnění dvorce kostela Nanebevzetí Panny Marie. Odpověď je dosud neznámá. Nejstarší podobu hradu s největší pravděpodobností představuje mohutná břitová věž nad šíjovým příkopem a dva paláce směřující na východ podél ostrožny. Celý areál je obehnán hradbami a vstupní bránou na východní straně, kde dnes stojí budova Anglického traktu. Tento areál byl datován po polovině 13. století. K druhé fázi rozvoje hradu dal impuls Karel Lucemburský. V letech 1335 až 1349 byl přistavěn třetí palác, který je dnes nejstarší dochovanou palácovou stavbou hradního areálu. Velkou zásluhu na rozšíření hradu měl Jan Jindřich Lucemburský. Ve východní části areálu nechal vystavět mohutnou hranolovou věž. S ní byla spojena čtvrtá palácová budova a byl výrazně přestavěn interiér břitové věže. Severně od břitové věže nechal Jan Jindřich Lucemburský vystavět reprezentativní trojpodlažní palác s kaplí sv. Prokopa. Tímto se Veveří zařadilo mezi nejrozsáhlejší a nejvybavenější hrady Koruny české. Stavební vývoj pokračoval na západní straně, kde z vojenského hlediska hrozilo nebezpečí. Proto byl hradní areál obehnán dlouhými pásy hradeb, které byly na západě posíleny polovystouplými věžemi. Hrad tak ve druhé polovině 14. století dostal základní podobu a rozlohu. Válečné 15. století přivedlo na Veveří jen málo stavebních zásahů. Předpokládáme v té době pouze vznikla základní podoba Jižní brány a snad dnešní purkrabství. Zvýšeny byly také hradby s ochozem mezi západními věžemi na tzv. Přihrádku (Fedor, 2005). V 16. a 17. století byly prováděny rozsáhlé stavební úpravy. Palác Jana Jindřicha, břitová věž, jižní přemyslovský palác se propojil v průběhu tří etap přestavby 18
v jeden celek. Za majitelů pánů z Tieffenbachu byly přistavěny tří podlaží arkádových chodeb a do prostoru bývalého parkánu bylo vestavěno třípodlažní křídlo. Na východním nádvoří vyrostl dvoupodlažní palác se dvěma sály. Na jihovýchodním nároží je dostavěno opevnění a vzniká tu Prachová věž nebo také Hláska. V 17. století jsou přestavěny obě vstupní brány a upraveno purkrabství. V 18. století proběhly rozsáhlé úpravy interiéru, protože hrad sloužil jako reprezentativní sídlo svých majitelů. Na přelomu 18. a 19. století byly strženy přemyslovské paláce. Poté zde byla vystavěna romantická vyhlídková terasa. V devatenáctém století byla vystavěna pouze jediná stavba a to tzv. Nový ovčín, což je budova se sálem západně od purkrabství. V tomto století však prošlo zásadní změnou okolí hradu. V 70. letech 19. století se svahy hradního kopce upravily z obory na rozsáhlý park se zahradami. V roce 1925 přechází hrad ze soukromého vlastnictví do státní správy. Hrad se stává oblíbeným cílem turistů, ale to překazila 2. světová válka. Hrad byl konfiskován pro potřeby branné moci a obsazen ženijní jednotkou wehrmachtu, bylo tu zřízeno rehabilitační středisko pro zraněné, sídlo laboratoře SS a kolem hradu vznikly rozsáhlé výcvikové prostory pro parašutisty (Fedor, 2005). Největší opravdové poškození přinesly až boje spojené s osvobozováním města Brna. Poškozeny byly střechy, fasády atd.. Průchod vojsk způsobil ztrátu části mobiliáře. V 50. letech 20. století byl hrad přestavěn na lesnické učiliště, internát a závodní školu. Stavební úpravy byly provedeny necitlivě k historické hodnotě hradu. V 70. letech přešel hrad pod správu VUT, která ho měla proměnit na studentské a kongresové centrum pro potřeby brněnských škol. V 90. letech 20. století měl být přestavěn na luxusní rekreační a kongresové centrum, především pro zahraniční klienty. V roce 1999 byl hrad předán ze správy ministerstva školství do správy ministerstva kultury a to jej zařadilo mezi ostatní státní hrady a zámky na jižní Moravě spravované Státním památkovým ústavem v Brně.
19
Obr. 9 Plán Přihrádku. Červeně označena válcová věž s vřetenovým schodištěm.
3.4 Stavebně–technické hodnocení konstrukce Průzkum
poruch
je
neoddělitelnou
součástí
architektonických
stavebně – technických průzkumů. Na základě zjištěných poruch se rozhoduje o dalším postupu sanačních prací (Reinprecht a Štefko, 2000). Zjištění aktuálního stavu konstrukcí je důležitou součástí při rozhodování provozu objektu, navrhování a realizaci sanačního opatření. Při průzkumu poškození dřeva a konstrukcí se lze řídit podle určitých kriterii:
Kritérium nároků na přístrojovou techniku: -
smyslové metody
-
přístrojové metody
20
Kritérium porušení materiálu při průzkumu: -
nedestruktivní metody
-
semidestruktivní metody
-
destruktivní metody
Kritérium místa zjištění poruch -
„in situ“ metody (přímo v místě objektu)
-
laboratorní metody (po přenesení odebraného vzorku nebo celého objektu do laboratoře).
Nejvíce a nejčastěji používaným kritériem při průzkumu konstrukce je kritérium nároku na přístrojovou techniku. Jde o rozdělení, jestli bude použita smyslová a přístrojová technika a za jakých podmínek lze použit přístrojovou metodu. Smyslové metody a) Zrakové (vizuální) metody -
napadení a poškození konstrukce a dřevěných prvků dřevokaznými houbami
-
napadení dřevozbarvujicími houbami a plísněmi
-
napadeni a poškození konstrukce a dřevěných prvků dřevokazným hmyzem
-
poškození povětrnostními vlivy
-
poškozeni požárem, trhliny
-
deformace dřevěných prvků nebo konstrukčních celků
-
uvolnění nebo poškození konstrukčních spojů
21
b) Čichové metody -
přítomnost hub a plísní
-
přítomnost požáru nebo následků po něm
-
zvýšená vlhkost
c) Hmatové metody -
povrchové poškození dřeva
-
poškozeni tvrdosti nebo integrity (např. požerky)
-
vlhkost dřeva
d) Sluchové metody -
porucha konstrukce nebo dřevěného prvku na poklep
-
přítomnost larev a dřevokazného hmyzu
Přístrojové metody a) Vlhkoměry ke stanovení vlhkosti dřeva. b) Endoskopy pro zjišťování kvality dřeva nebo napadení dřeva biotickými škůdci, nejčastěji v těžko přístupných trámových stropech. c) Mikroskopy pomocí nich lze určit stupeň poškození dřeva, přítomnost hyf a výtrusů hub, larev a kukel hmyzu i jejich druhovou identifikaci, přítomnost krystalů agresivních chemikálií apod. d) Fyzikálně chemické přístroje na zjištění změn v chemické struktuře dřeva. e) Počítačová tomografie, gama zářiče nebo rentgeny na prostorové znázornění vnitřních poškození dřevěných prvků vlivem hniloby a požerků. f) Přístroje na určení elektrofyzikálních vlastností dřeva na základě změny vodivosti dřeva poškozeného hnilobou, požerky, trhlinami nebo agresivními chemikáliemi. 22
g) Přístroje pro destruktivní nebo semidestruktivní určení poklesu pevnosti, tuhosti nebo tvrdosti dřeva. -
Stanovení vytypovaných mechanických vlastností dřeva na odebraných vzorcích ve zkušební laboratoři.
-
Stanovení ohybových vlastností mikrovzorků pomocí fractometru nebo jiným přístrojem (odběr přírůstkovým vrtákem, zkouška probíhá „in situ“)
-
Stanovení zmenšeného odporu dřeva vůči vniku tenkého vrtáku pomocí rezistografu.
-
Stanovení tvrdosti dřeva pomoci tvrdoměrů a přenosných kladívek.
h) Přístroje na nedestruktivní určení poklesu tuhosti dřevěných prvků i celé konstrukce nebo na zjištění vnitřních defektů typu hnilob, požerků a trhlin. -
z útlumu rychlosti šíření impulzních vln (Arborsonic Decay Detector).
-
na základě útlumu rychlosti šíření ultrazvukových vln (Silvatest).
i) Tenzometry k přesnému určení průhybu, posunů nebo trhlin, a to jak momentálních, tak i jejich vývoje v čase. Použití přístrojových metod není vždy nezbytné, umožňuje však důkladnější průzkum poškození dřeva a poruch konstrukce. Přístrojovými metodami lze přesněji určit nebo definovat kvalitativní i kvantitativními ukazatele poruch konstrukce a současně je možné objektivněji analyzovat i příčiny poruch. (Reinprecht a Štefko, 2000).
3.5 Metodika zjišťování poruch 1) Získání základních poznatků o konstrukci Získání a prostudování dostupné písemné a výkresové dokumentace o konstrukci a popřípadě i celého objektu. Z těchto dokumentu získáme základní informace o konstrukci - věk, konstrukční a materiálové řešení, poruchy v minulosti, dosavadní opravy a rekonstrukce. Předběžná 23
prohlídka konstrukce pro zjištění zjevnějších poruch, většinou využitím jen smyslových průzkumných metod (Reinprecht a Štefko, 2000). Při předběžném průzkumu je potřeba se zaměřit na místa, kde se poruchy vyskytuji nejčastěji. Jsou to prošlapané stupně, stupně s lokálně porušenými hranami a prasklé nebo zlomené schodišťové stupně. 2) Analýza základních poznatků o konstrukci a návrh na další průzkumy Vytipování dřevěných prvků, konstrukčních celků, kde lze předpokládat poruchy a určení míst a způsob průzkumu. 3) Provedení podrobného průzkumu vytipovaných míst Podrobný průzkum kvality dřeva s využitím přístrojových i vizuálních metod. Průzkum kvality dřeva je účelné uskutečnit ve směru od míst zjištěných poruch až k zónám zdravého dřeva (Reinprecht a Štefko, 2000). 4) Souhrnné zhodnocení průzkumu Definování rozsahu poruch: -
Rozsah požerků: je nutné zjistit zastoupení prvků s poškozením silným, středním a slabým. Definování stupně poruch:
-
Stupně požerákového poškození dřevěného prvku. Tab. 1 Odhad stupně poškození dřeva požerky dřevokazného hmyzu podle počtu výletových otvorů připadajících na 1 m2 povrch (Reinprecht a Štefko, 2000).
Stupeň poškození
Počet výletových otvorů tesařík krovový (4 x 7 mm) červotoči (2 až 3 mm)
slabý
2 až 4
6 až 10
střední
6až 16
12 až 24
silný
více než 16
více než 24
24
Definování aktuálnosti poruch : -
Je důležité určit, zda se jedná o dřívější nebo současné poškození, popř. kombinované. Určení biotických škůdců :
-
Určení konkrétního druhu biotického škůdce. Stanovení příčin poruch :
-
Měla by vyplynout ze základní analýzy poznatků o objektu. Vypracování závěrečné zprávy o poruchách konstrukce :
-
Vypracováním technologického návrhu na odstranění příčin poruch je později podkladem pro sanační práce.
3.6 Měření rychlosti šíření zvuku Při
stavebně
technickém
průzkumu
konstrukce
schodiště
byl
použit
nedestruktivní přístroj Arborsonic Decay Detector na zjištění tuhosti dřevěných prvků konstrukce. Přístroj ADD pracuje na principu měření rychlosti šíření ultrazvukových vln. Ultrazvuk je mechanické vlnění s frekvencí zpravidla větší než 16 000 Hz. Mechanické vlnění je děj, při kterém se kmitání přenáší látkovým prostředím. Šíření vln není spojeno s přenosem látky, ale s přenosem energie (Kloiber, 2007). Přístroje pracují na frekvencích od 20 kHz do 500 kHz. Obsahují dva snímače. Jeden snímač signál vysílá a druhý ze snímačů signál přijímá. Rychlost šíření zvuku závisí na druhu dřeviny, hustotě a vlastnostech. Rychlost šíření zvuku ve dřevě má anisotropní charakter. Zvuk se může šířit pouze ve hmotném prostředí, nikdy však ve vakuu. Zvuk jako vlnění je charakterizován vlnovou délkou, amplitudou vlnění, rychlostí šíření a frekvencí. Zvukové vlny se šíří rychlostí, která závisí na prostředí a aktuálních podmínkách. Podmínky jsou ovlivněny tlakem, teplotou a vlhkostí prostředí (Požgaj, 1997).
25
Rychlost šíření ultrazvuku v materiálu vychází ze vztahu: [m.s-1] kde: v – rychlost přenosu podélných vln [ m.s-1] h – délka měřeného úseku [m] t – čas přenosu podélných ultrazvukových vln [µs] Rychlost šíření zvuku ve dřevě je nejvyšší ve směru vláken (c║). Ve směru radiálním (c┴r) a tangenciálním (c┴t) je nižší, v porovnání se směrem vláken v poměru c║ : c┴r : c┴t = 15 :5 : 3. Poměr je závislý na druhu dřeva a na hodnotě poměru modulu pružnosti podél vláken a kolmo na vlákna (Požgaj, 1997). Tab. 2 Průměrná rychlost zvuku rovnoběžně a kolmo na vlákna pro smrk (Požgaj, 1997) Druh
Průměrná
Průměrné hodnoty
dřeviny
hustota
modulu pružnosti [MPa]
Průměrná rychlost [m.s-1]
Poměr zvuku
-3
[kg.m ]
Smrk
470
║
┴
║
┴
11000
550
4790
1072
26
4,47
4 Materiál a metodika 4.1 Identifikace druhu dřeva Při dendrochronologickém datování je potřeba znát dřevinu, ze které je daná konstrukce
vyrobena.
Tu
jsme
určili
pomoci
anatomické
stavby
z dočasných mikroskopických preparátů. Při určováni bylo postupováno takto: 1) Ze vzorku byly pomocí žiletky vytvořeny základní mikroskopické řezy (příčný, radiální a tangenciální). 2) Z těchto řezů jsme vytvořili dočasné mikroskopické preparáty. 3) Preparáty byly pozorovány pod světelným mikroskopem. 4) Druh dřeviny byl určen dle mikroskopických znaku dané dřeviny
4.2 Dendrochronologie 4.2.1 Odběr vzorků Základním předpokladem úspěšného datování vzorku a tím i celého objektu, je správný odběr vzorků (Rybníček, 2003). Jelikož se jedná o státem chráněnou památku, kterou má ve správě Státní památkový ústav v Brně, museli jsme být při odebírání vzorků ohleduplní. Vzorky se odebíraly na neviditelných nebo málo viditelných místech z důvodů uchování estetické hodnoty konstrukce. Pro odběr vzorku byly vybírány prvky s maximální dimenzí a pokud možno s podkorním letokruhem. Pokud na daném konstrukční prvku nebyl nalezen podkorní letokruh, při datování bylo možno pouze konstatovat, že strom, ze kterého byl daný vzorek vyroben, byl smýcen „někdy po“ námi zjištěném roce (Rybníček, 2007). Vývrty se odebírají speciálním nástrojem, který se nazývá přírůstový (nebo také Presslerův) nebozez. Je to dutý vrták se speciálním šroubovitým závitem na konci (Drápela a Zach, 1995). Na místo vývrtů lze použít metodu odříznutí příčného kotouče. V našem případě tato metoda nepřicházela v úvahu. Příčný řez nám poskytovalo pouze vřeteno. Tudíž nebylo možno se dostat k tomuto řezu, aniž bychom poškodili a neznehodnotili konstrukci.
27
Presslerův nebozez slouží k odvrtání tenkého válečku dřeva v kolmém směru k jádru a dřeni. Je to trubka z kvalitní oceli, opatřená na zúženém konci ostrým kruhovým břitem k řezání dřeva a povrchovým ostrým dvojitým závitem na vtahování a uvedení nebozezu do dřeva. K vytažení válečku dřeva z trubky se použije podélně vyhloubená lžička s jemným ozubením hran, které je příslušenstvím nebozezu (Drápela a Zach, 1995). Při odvrtávání vzorku vrt směřoval kolmo na osu prvku. Po dosažení potřebné hloubky se do nebozezu mezi trubku a dřevěný vzorek vsunula kovová lžička. Kovová lžička zajistí vzorek a odtrhne jej od dřevěného prvku. Poté se nebozez vyšroubuje a lžička se vzorkem se opatrně vytáhne a uloží do pevných desek. Vzorek a místo odebrání se pečlivě zapíší do předem připraveného formuláře, kde jsou zaznamenány
důležité
skutečnosti
potřebné
pro
např. ukončení vzorku, místo odběru apod.
Obr. 10 Odběr vzorku pomocí presslerova nebozezu
28
vyhodnocení
vzorků
jako
Dále byla využita nedestruktivní metoda - datování pomocí fotografie. K této metodě je zapotřebí ostrý nůž, křída a fotoaparát. Ostrým nožem začistíme čelo datovaného vzorku a naneseme křídu pro zvýraznění hranic letokruhů. Poté prvek vyfotografujeme.
Obr. 11 Čelo datovaného vzorku včetně opracování
Jako poslední metoda byla využita světelná lupa. Základem je najít prvek s dostatečným počtem letokruhů, aby bylo možné měřený prvek datovat. Vybraný prvek měříme od středu. Po přiložení světelné lupy odečítáme z měřítka na lupě vzdálenost letokruhů. Je důležité měřit nejkratší vzdálenost mezi letokruhy, což znamená kolmo na letokruhy. Naměřenou hodnotu zapisujeme.
Obr. 12 Světelná lupa
29
4.2.2 Příprava vzorků Odebrané vzorky byly vlepeny do předem připravených lišt s drážkou, která odpovídá velikosti vzorku. Vzorek byl přelepen papírovou lepicí páskou, aby se nám nezkroutil. Po vytvrdnutí lepidla se vzorek obrousí, aby byly při měření dobře čitelné hranice letokruhu. 4.2.3 Měření vzorků Vlastní měření vzdáleností hranic letokruhu u vzorků odebraných Presslerovym nebozezem se provedlo v dendrochronologické laboratoři. Zařízení je složeno z měřícího stolu a datovacího programu PAST 32. Měřicí stůl je vybaven šroubovým posuvným mechanismem a impulsmetrem, který zaznamenává posuv desky stolu a tím i šířku letokruhu (Rybníček, 2003). Měřený vzorek je umístěn na pracovní stůl tak, že se měří od dřeně po poslední letokruh pokud možno po podkorní letokruh. Vzdálenost mezi letokruhy se měří kolmo na sebe, nebo-li měří se nejkratší vzdálenost mezi letokruhy. Po posunutí měřícího stolu o šířku letokruhu nám sám počítač změřil vzdálenost na základě kliknutí na myš. Před začátkem a po skončení měření vzorku se do počítače zadávají informace - číslo vzorku, druh dřeviny, místo odběru, počet letokruhu, počet nezměřených letokruhů a ukončení vzorku. Na měření vzdálenosti letokruhů z fotografie jsme použili software PastLite 32. Do počítače jsme nahráli fotografii a po spuštění a nastavení programu (keycode, číslo vzorku, dřevina, místo odběru) bylo spuštěno samotné měření. Na obrazovce jsme pomocí myši označovali hranice letokruhu. Pro vyšší přesnost určení hranice letokruhu nám slouží okno zoom. Po ukončení měření jsme námi naměřené vzdálenosti uložili a vyhodnotili s ostatními. Při použití světelné lupy naměřené hodnoty v laboratoři jsme přepisovali do softwaru PAST 32. Používali jsme stejný program jak při měření vývrtů. Po spuštění a nastavení programu (keycode, číslo vzorku, dřevina, místo odběru) jsme nastavili manuální zápis a přepsali námi naměřené hodnoty do počítače ručně.
30
4.2.4 Vyhodnocení naměřených dat Prvním krokem při vyhodnocování je vzájemné porovnání naměřených hodnot. Z dobře synchronizovatelných křivek je vytvořena tzv. křivka průměrná, která zvýrazní společné extrémy související s klimatickými změnami a potlačení všech oscilací způsobených jinými vlivy (Rybníček, 2004). Po vytvoření průměrné křivky se křivka porovnává se standardem pro danou lokalitu a dřevinu. Přikládáním se vyhledávají nejvyšší hodnoty statistických parametrů. Podobnost se posuzuje pomocí korelačního koeficientu tzv. koeficientu souběžnosti. Výpočty nám usnadňují optické srovnávání obou křivek. Při dostatečné statistické hodnotě musí obě křivky při optické srovnání ve výrazných minimech a maximech souhlasit. 4.2.4.1 Statistické výpočty Souběžnost Tato hodnota představuje procento směrové shody křivek vzorku a standardu v překrývající se části obou křivek (Rybníček, 2004). 1. Standardům i vzorkům jsou přiřazovány hodnoty po jednotlivých intervalech. Možné hodnoty jsou -1 pro klesající trend křivky, 0 pro stagnující a +1 pro roky s rostoucím trendem. 2. Porovnání digitalizovaných hodnot překrývajících se části standardu a vzorku a sečtení jednotlivých intervalů se souhlasným trendem křivky. 3. Počet souhlasných let k počtu všech překrývajících se roků udává hodnotu souběžnosti (0 až 100%) Obecně by neměla být souběžnost nižší než 55%. Tento test poskytuje rychlou informaci o tom, zda má hodnota souběžnosti (v intervalu překrytí křivek) statický význam či nikoli (Rybníček, 2004). T- test Zakládá se na porovnání vzorku standardu. Míra podobnosti a její statistická
významnost
je
vyhodnocena
pomocí
t-testu.
Data
jsou
transformována před uskutečněním statistického výpočtu. K použití t-testu je tato transformace nutná. K výpočtu korelačního koeficientu jsou datové řady po transformaci a indexaci. 31
Standardní chronologie a datovaná křivka by se měla překrývat minimálně ve čtyřiceti letokruzích, aby splňovala podmínky Studentova t-rozdělení při 0,1% hladině významnosti 3,551. Při hodnotě t-testu nižší než 3,5 je pravděpodobnost pozitivní korelace křivek jen malá. Naopak hodnoty vyšší než 5 s velkou pravděpodobností (při dostatečným překrytí křivek) signalizují shodné chronologické zařazení vzorků.
Dendrochronologické standardy Správné datování vzorku záleží na použitých standardech. Ty se tvoří pro každou dřevinu zvlášť a vznikají postupným překrýváním letokruhových sekvencí směrem do minulosti. Musí být proloženy co největším množstvím spolu korelujících středních křivek, z nichž je vytvořena průměrná křivka. Takto vytvořená křivka je označena jako standard (příp. standardní chronologie). Jednotlivé standardy se od sebe liší oblastí, pro kterou se dají použít, a délkou časového intervalu, do kterého spadají. Vzniklý standard odráží maximálně klima určitého období a minimálně lokální podmínky růstu jednotlivých stromů v něm obsažených. Je neustále doplňován, prodlužován a vylepšován. Budování standardu je otázka mnoha let a desetiletí (Rybníček, 2004). K vyhodnocení na konstrukci schodiště byl použit smrkový standart pro Moravu od Kyncla a jedlovou standardu pro Moravu taktéž od Kyncla jsme aplikovali na původní konstrukci věže. Hodnocení výsledků Obecným cílem datování vzorku je stanovit rok, kdy byl strom smýcen. Přesné datovaní však lze určit pouze za předpokladu, že je zachován podkorní letokruh. Jelikož jsou prvky opracovány, nelze většinou s jistotou určit přesný rok smýcení, protože nevíme, kolik letokruhu chybí. V tomto případě se musí konstatovat, že strom byl smýcen po roce, který jsme byli schopni datovat.
32
4.3 Stavebně historický průzkum Důležitým krokem před stavebně-technickým průzkumem je průzkum stavebně historický. Smyslem je přispět k poznání historie objektu, umožnit jeho zařazení do vývoje architektury, odhalit změny jeho podoby v jednotlivých obdobích. Měl by upozornit na zvláště cenné části stavby, ať už známé, viditelné nebo skryté mladší konstrukcemi a přestavbami. Jeho úkolem je přispět k zachování všech cenných stavebních prvků, dát podnět k jejich konzervaci nebo citlivé opravě. Při stavebně historickém průzkumu je důležité: -
hlubší poznání stavebního vývoje
-
zjištění stáří jednotlivých vertikálních i horizontálních konstrukcí
-
určení postupu narůstání konstrukcí, proměn a vzájemného vztahu
-
poznání šíře a rozsahu dřívějších adaptačních zásahů
Jako první sem patří získání dostupné dokumentace a to nejen v písemné, ale i výkresové podobě. Z těchto pramenů získáváme základní informace, jež se týkají historie, věku, použitých materiálů, konstrukčního řešení oprav, vykonané rekonstrukce a dalších zásahů do konstrukce. Dokumentace potřebná k historickému průzkumu byla vyhledávána u kastelána hradu Veveří, v Národním památkovém ústavě, který sídlí na hradě Veveří, v Moravském zemském archívu a v Moravské zemské knihovně.
33
4.4 Stavebně-technický průzkum
Obr. 13 Válcová věž na Přihrádku
Obr. 14 Konstrukce schodiště
4.4.1 Postup průzkumu 1) Získání základních poznatků o konstrukci Nejprve byla provedena předběžná prohlídka konstrukce pro zjištění zjevných poruch s využitím smyslových metod. Při předběžném průzkumu dřevěných prvků je potřeba se zaměřit na místa, kde se projevují poruchy nejčastěji a také na místa, kde poruchy jsou jasně pozorovatelné již při vizuálním posouzení, např. drť z požerků, výletové otvory, trhliny v prvcích, uvolněné spoje, prošlapané schodnice, stupně s lokálně porušenými hranami apod. To vše bylo zachyceno, popsáno, vyfotografováno a udělán zápis o daném poškození.
2) Vyhodnocení získaných poznatků Dalším krokem je vyhodnocení získaných poznatků z předběžného průzkumu a návrh dalšího postupu průzkumu. Zjištěné výsledky byly zhodnoceny. Byla určena místa, kde se vyskytovaly poruchy konstrukce, a podle poruchy byl navržen další postup průzkumu s konkretizací daného postupu. 34
3) Provedení podrobného průzkumu Zaměření celé konstrukce schodiště pro technickou dokumentaci. Poté byl proveden podrobný průzkum s použitím přístrojových a vizuálních metod. Průzkum byl proveden na celé konstrukci schodiště.
4) Zhodnocení průzkumu a výstup a) výkresová dokumentace konstrukce b) rozsah poruch se zachycením poškozených prvků v dokumentaci c) určení stupně jednotlivých poruch d) určení biotických škůdců e) dendrochronologické datování
4.4.2 Průzkumné metody 1) Smyslové metody Vizuální metoda – zjišťování poškození dřevokazným hmyzem, dřevokaznými houbami, plísněmi, povrchové poškození, uvolnění spojů, trhliny, zvýšená vlhkost. Hmatová metoda – umožňuje zjistit povrchové poškození dřeva, zvýšení vlhkosti. Sluchové metody – umožní zjistit přítomnost larev v konstrukci, poruchy na základě jeho odezvy na poklep. 2) Přístrojové metody a) „in situ“ metody (zjištění přímo v objektu) ADD – nedestruktivní metoda určení poklesu tuhosti dřevěných prvků a detekce vnitřního poškození pomocí šíření impulzivních vln. Vlhkoměr – určení vlhkosti dřeva b) Laboratorní metody Optický mikroskop – pro určení dřevin použitých v konstrukci. Impulsmetr s programem PAST 32 pro dendrochronologické datování.
35
c) Použité nářadí a pomůcky K zaměření, zapsání a průzkumu konstrukce a prvků bylo použito toto nářadí: baterka, úhloměr, pásmo, přírůstkový vrták, fotoaparát, nůž, světelná lupa, provázek, kladivo.
4.4.3 Identifikace dřevokazného hmyzu Poškození dřeva systémem tunelovitých otvorů neboli požerků je typickým znakem poškození dřevokazným hmyzem. Požerky se od sebe odlišují tvarem (kruhové, oválné) velikostí, větvením, drtinkami. Dále stádiem vývoje jedince (larva, dospělí). Určení dřevokazného hmyzu se provádělo podle typu požerků.
4.4.4 Měření šíření rychlosti zvuku Měření rychlosti šíření zvuku bylo prováděno na vřetenu, stupnicích a podstupnicích. Měření šíření zvuku materiálem probíhalo pomocí přístroje (ADD) pracujícího na principu vysílání ultrazvuku ze sond. Na jedné straně vysílač vyšle impuls a na straně druhé ho přijímač přijme. Při změření prvku za pomocí svinovacího metru a času šíření vln, který nám zobrazí měřící zařízení, získáme údaj o rychlosti šíření zvuku skrz materiál. ADD pracuje na principu odhalení poškozených částí prvku (hniloba, požerky od hmyzu, dutiny, trhliny), kterými se vyvolané vlnění šíří pomaleji než ve zdravých částech materiálu, a tím prodlužuje měřený čas průchodu vln prvkem (Kloiber, 2004). Samotné měření probíhalo přikládáním sond, ze kterých je jedna sonda budič (vysílač) a druhá snímač na měřený prvek. Jsou nastaveny proti sobě tak, aby zvuk procházel kolmo celým průřezem. Výsledkem měření jsou časové intervaly průchodu zvuku materiálem uváděné v milisekundách, za které urazí zvuk měřenou vzdálenost. Měření u vřetene probíhalo křížem a vždy ve vzdálenostech po 0,5 m. U stupnic a podstupnic měření probíhalo podél vláken a sondy se přikládaly ve vzdálenosti 0,5 m. Při měření jsme se vyhýbali sukům, prasklinám a dalším vadám, které by ovlivnily výsledky. Rychlost šíření zvuku se pak vypočítává pomocí vzorce. Vypočítaná rychlost je zapsána do tabulky.
36
Vzorec pro výpočet rychlosti zvuku:
kde:
c – rychlost šíření zvuku (m.s-1) d – průměr prvku nebo vzdálenost mezi měřenými místy (m) t – čas šíření zvuku z jednoho místa do druhého (µs)
4.4.5 Měření vlhkosti Vlhkost byla měřena na schodnicích pomocí dotykového dielektrického vlhkoměru Wagner. Je to jednoduchá nepřímá metoda určování vlhkosti. Princip spočívá na rozdílnosti dielektrického kondenzátoru v závislosti na vlhkosti dřeva. Schod jsme nejprve očistili od nečistot a poté přiložili vlhkoměr a odečetli naměřenou vlhkost z přístroje a zapsali.
37
5 Výsledky 5.1 Identifikace druhu dřeva Z konstrukce byly odebrány vzorky ze dvou různě starých etap výstavby. Ze schodiště, které je mladší, a z trámů, které jsou zazděny. Předpokládáme, že jsou původní. Smrk ztepilý (Picea abies (L.) Karst.) Jako smrk byl určen vzorek, který byl odebrán z vřetene schodiště. Přechod mezi jarním a letním dřevem je u smrku pozvolný, pryskyřičné kanálky jsou viditelné na příčném a tangenciálním řezu. Podélný parenchym chybí a nebo se vyskytuje ojediněle. Typ dřeňových paprsků je heterocelulární, stavba buněčných stěn příčných tracheid je hladká, tečky v křížovém poli jsou piceoidní s jednořadým rozmístěním na stěnách tracheid. Ztluštěniny buněčných stěn tracheid chybí. Jedle bělokorá (Abies alba Mill.) Dřevo původní konstrukce zabudované ve věži bylo identifikováno jako jedle.
Přechod mezi jarním a letním dřevem je pozvolný až středně ostrý, pryskyřičné kanálky chybí. Výskyt podélného parenchymu je nepatrný, dřeňové paprsky homocelulární. Tečky v křížovém poli u jarního dřeva jsou taxodioidní a u letního piceoidní. Dvojtečky jsou rozmístěny jednořadně, možnost párových. Ztluštěniny buněčných stěn chybí.
5.2 Dendrochronologie Tab. 3 Synchronizace letokruhové křivky s moravskou standardní chronologií pro smrk standardní
T.test 1 (podle
T. test 2
Souběžnost křivek
chronologie
Baillie & Pilcher)
(podle Hollsteina)
v procentech
standartem v rocích
sm Morava
5,5
5,95
70,8
36
38
překrytí vzorku se datování
1807
Graf 1 Synchronizace letokruhové křivky s moravskou standardní chronologii pro smrk Tab. 4 Datování vzorků lab. kód
č. vzorku
L6192
7
dřevina délka začátek konec datování SM
36 + 1ak
1772
1807
1808
Celkově bylo odebráno 12 vzorků na dendrochronologické datování. Z toho 6 vývrtů, 1 fotografie a 5 míst měřeno světelnou lupou. Z odebraných vzorků se podařilo datovat pouze jeden vzorek, a to vzorek č. 7. Tento vzorek byl odebrán pomocí Presslerova nebozezu a rok smýcení byl stanoven po roce 1808. Tento výsledek je zapotřebí brát jako informativní, jelikož je ovlivněn počtem datovaných vzorků, což v našem případě činí pouze jeden, a délkou odebraného vzorku.
5.3 Stavebněhistorický průzkum Hledání v Moravském zemském archívu, kde byl prohlédnut velkostatek Veveří, provinční stavební ředitelství, mapy a plány státních a veřejných budov, přineslo výsledek negativní. Zkoumání na hradě Veveří, kde je i sídlo Národní památkové péče pro hrad Veveří, a v Moravské zemské knihovně mělo také negativní výsledek. Pouze se podařilo zjistit, že Přihrádek byl postaven ve třetí čtvrtině 14. století. Z tohoto důvodu nelze porovnat konstrukci schodiště s historickými prameny jak písemnými, tak výkresovými.
39
5.4 Stavebně-technický průzkum 5.4.1 Popis konstrukce Konstrukce schodiště se nachází ve válcové věži Přihrádek na státním hradě Veveří. Schodiště slouží k výstupu na hradby. Schodiště je vřetenové s jednou mezipodestou, odkud je vstup do podkroví pultových střech Přihrádku, a podestou se vstupem na hradby. Konstrukce schodiště je vytvořena ze smrkového dřeva. Hlavním nosným prvkem je vřeteno, do kterého jsou začepovány stupnice a podschodnice. Celé vřeteno je opracováno tesáním. Vřeteno se skládá ze dvou částí napojených na úrovni mezipodesty. Ve vrchní části přechází do sloupku zábradlí. Průměr vřetena činí 160 mm. Spodní část vřetena je dlouhá 4972 mm a vrchní část měří 3926 mm. Stupnice jsou začepovány do vřetene společně s podstupnicemi. Hloubka dlabu je 47 mm a šířka 27 mm. Výška dlabu se odvíjí podle výšky podstupnice se stupnicí.
Obr. 7 Detail začepování stupnice do vřetene Obr. 6 Detail začepování podstupnice do vřetene
40
Stupnice jsou klínovitého tvaru. Do stupnic jsou po celé délce vyfrézovány drážky na podstupnice o hloubce 9 mm a šířce 8 mm. Drážka je vzdálena 15 mm od přední hrany na spodní straně schodu. Druhá je na zadní straně 25 mm od zadní hrany na nášlapné ploše stupnice. Stupnice je začepována do vřetene pomocí čepu klínovitého tvaru vytvořeným na stupnici. Podstupnice jsou obdélníkového tvaru a mají na vrchní a spodní straně jednostranné pero, které má rozměry 8 x 8 mm. Podstupnice je začepována zapuštěním do vřetene. Uložení stupnic na obvodu zdi je zajištěno pomocí dřevěných příložek. Tvar příložek je různý. Jsou většinou obdélníkového, ale i klínovitého tvaru. Prvních 9 stupnic je uloženo na trámech. Poté přechází v uložení do zdi, kde je uloženo 7 stupnic. Zbytek stupnic je uložen na příložky. Příložky jsou ke zdi upevněny pomocí kovaných háků.
Obr. 17 Uložení schodu pomocí příložky
U schodu číslo 33, 34 a 35 jsou příložky nové. Příložka u schodu 33 je ukotvena do zdi pomocí hřebíků. Příložka číslo 34 a 35 je ukotvena pomocí vrutů a hmoždinek. Příložky jsou proti posunutí dolů zajištěny železnými tyčemi (obr. 18). Příložka u schodu 32 je původní a je zajištěna pomocí vrutu a hmoždinky z důvodu povolení kovaného háku.
41
Obr. 18 Příložky schodu 34 a 35
Obr. 19 Příložky schodu 32, 33 a 34.
Obr. 20 Zajištění příložky dřevěným kůlem
Obr. 21 Uložení stupnic na zeď
Původní ukotvení příložek bylo pomocí dřevěných kůlů, které se zatloukaly do zdi a podpíraly příložku (obr. 18). Stabilita celé konstrukce schodiště je zajištěna opřením stupnic o zeď. Mezipodesta je pevně spojena s výstužnými trámy věže a uložena na zdivo. Podesta je na obou koncích položena na zdech. V úrovni mezipodesty je přerušen výstužný trám věže, který by bránil pohodlnému výstupu po schodišti. Toto přerušení je nahrazeno ocelovou pásnicí. Druhý trám je osekán pro snadnější výstup po schodišti. Pásnice je na obou stranách ukotvena pomocí šroubu a matice do původního uříznutého trámu. Na levé straně je vypodložena. Uprostřed je pásnice ukotvena do druhého trámu také pomocí šroubu a matice.
42
Obr. 23 Ukotvení pásnice s osekaným trámem
Obr. 22 Detail ukotvení pásnice k druhému trámu
Obr. 25 Uložení trámu mezipodesty na výstužný trám věže
Obr. 24 Přerušený výstužný trám věže nahrazen ocelovou pásnicí
Mezipodesta je tvořena ze dvou rovnoběžných trámů o průřezu 95 x150 mm a rozchodu 870 mm. Trámy jsou uloženy na zdi, kde jsou vypodloženy. Na druhé straně jsou upevněny do trámu ztužujícího věž. Upevněny jsou ze spodní strany pomocí příložek, které jsou přibity. Z vrchní strany leží prkno o tloušťce 15 mm, které je pravděpodobně přibito hřebíky. Podlaha je složena z fošen tloušťky 30 mm a průměrné šířky 310 mm.
43
Obr. 26 Pohled na mezipodestu zespodu
Obr. 27 Uložení konce mezipodesty na zeď
Vrchní podesta je rovněž tvořena ze dvou rovnoběžných trámů o průřezu 140 x 165 mm a 125 x 155 mm. Rozchod trámů je 470 mm. Krajový trám je upraven osekáním z důvodu průchodu vřetene schodiště. Oba konce podesty jsou uloženy na zdi a vypodloženy.
Obr. 29 Uložení druhého konce podesty
Obr. 28 Uložení podesty na zeď
na zeď
44
Stupnice č. 28 je upravena vyříznutím. Zasahuje do ní trám z konstrukce věže, který byl odříznut. Trámem prochází šroub, kterým je připevněna pásnice.
Obr. 30 Uříznutý výstužný trám zasahující do stupnice č. 28
Stupnice č. 18 je složena ze dvou schodnic. Ze spodní strany jsou spojeny pomocí lišty o rozměrech 10 x 100 x 1070 mm.
Obr. 32 Zdvojený schod č. 18 ze spodní strany
Obr. 31 Zdvojený schod č. 18 z vrchní strany
se spojovací lištou
45
Schody č. 34 a 35 byly vyměněny a vyrobeny nové. Mezi zeď a schod je u obou schodů vloženo vymezení. Ze spodní strany je pomocí hřebíku připevněno k podstupnicím. Při průzkumu byly na konstrukci schodiště nalezeny nápisy s letopočty.
Obr. 33 Vyměněné schodnice č. 34 a 35
Obr. 34 Podstupnice s letopočtem 1960
5.4.2 Popis poškození konstrukce Stanovení poškození dřevěných prvků bylo provedeno pomocí smyslových a přístrojových metod. Smyslovými metodami nebyly zjištěny dřevokazné houby a plísně. Bylo objeveno napadení hmyzem. Toto napadení bylo identifikováno jako neaktivní, jelikož nebyly nalezeny žádné důkazy o další činnosti (drtinky, apod.). V uvedených tabulkách jsou uvedeny pouze poškozené prvky. Vysvětlivky k popisu poškození
Použité barvy znázorňující poškození Červená – nutná výměna prvku Zelená – napadení červotočem Žlutá – ulomena hrana, odfrézováni hrany a vložení plomby Modrá – ochozená hrana, není potřeba sanace
Poškození: přidělená zkratka k typu nebo původci poškození Č - červotoč O - ochozená hrana U - porušená hrana P - prasklý prvek H - prohnutý prvek 46
Stupeň: poškození prvku dřevokazným hmyzem od 1 do 3 ( Reinprecht a Štefko, 2000). 1 - slabý 2 - střední 3 - silný
Foto: číslo obrázku, kde je poškozeni zachyceno
Sanace: návrh sanace podle značek V - vsazení plomby S - doporučena výroba nového prvku N - není potřeba konstrukční sanace
Tab. 5 Poškozená místa schodiště schod
prvek
poškození
stupeň
foto
sanace
2
stupnice
U
-
Obr. 35
V
3
stupnice
Č
-
-
-
4
podstupnice
Č
2
-
-
6
stupnice
Č
1
-
-
7
stupnice
Č
1
-
-
7
podstupnice
Č
3
-
-
8
podstupnice
Č
3
-
-
9
stupnice
P
-
Obr. 36
S
10
stupnice
Č
3
-
-
10
podstupnice
Č
1
-
-
13
stupnice
Č
2
-
-
17
stupnice
U
-
Obr. 37
V
20
stupnice
O
-
-
-
21
stupnice
O
-
-
-
22
stupnice
O
-
-
-
47
schod
prvek
poškození
stupeň
foto
sanace
25
stupnice
U
-
Obr. 38
V
26
stupnice
O
-
-
-
33
stupnice
O
-
-
-
37
stupnice
O
-
-
-
38
stupnice
U
-
Obr. 39
V
39
stupnice
O
-
-
-
40
stupnice
U
-
Obr. 40
V
42
stupnice
H
-
-
-
43
stupnice
U
-
Obr. 41
V
44
podstupnice
P
-
Obr. 42
-
49
stupnice
P
-
Obr. 44
S
vřeteno
Č
3
-
-
Pozn.: Poškození vřetene sahá do výšky 2 m od země.
Obr. 35 Odlomena přední hrana
Obr. 36 Podélně prasklá stupnice č. 9
stupnice
ze spodní strany
48
Obr. 38 Porušená hrana stupnice č. 25
Obr. 37 Odlomená přední hrana stupnice č. 17
Obr. 41 Odlomená hrana stupnice č. 43
Obr. 42 Prasklá podstupnice stupnice č. 44
Obr. 39 Odlomená hrana stupnice č. 38.
Obr. 40 Porušená hrana stupnice č. 40
Obr. 44 Prasklá stupnice č 49.
Obr. 43 Vymezení mezi stupnicí a zdi
Grafické označení poškození v půdorysu Řez A -A 49
Obr. 44 Poškození na schodech 1 - 22
Řez B - B
50
Obr. 45 Grafické označení poruch na schodech 22 -32 Řez C -C
Obr. 46 Grafické označení poruch na schodech 32 – 50
51
5.4.3 Výsledky průzkumu 5.4.4 Identifikace dřevokazného hmyzu Požerky jsou velmi četné, kruhového průřezu o velikosti asi 1,5 mm. To jsou základní charakteristické znaky přítomnosti červotoče.
5.5 Návrh sanace 5.5.1 Konstrukční sanace Po podrobném průzkumu bylo zjištěno, že schodiště je mechanicky opotřebované. Hlavní nalezenou poruchou je poškození hrany na stupnicích. Jedná se o hranu zcela odlomenou nebo chozením zakulacenou (ochozenou). Dalším poškozením jsou prasklé stupnice nebo podstupnice. -
Porušené hrany – jedním ze způsobů opravy je vsazení plomby. V důsledku velkého namáhání hrany se snažíme zajistit co nejlepší fixaci plomby. Při větším poškození hran můžeme použít metodu, při které se celá hrana odfrézuje (odřeže) a nahradí se novou. Nová hrana může být ze stejného materiálu, pak se snažíme o co nejdokonalejší sjednocení s původní strukturou dřeva nebo ji naopak v případě opravy na všech stupních výrazně odlišíme. Můžeme použít i tvrdší materiál, který bude lépe odolávat opotřebení a uražení. Nové prvky kotvíme lepením, přišroubováním nebo osazením na čepy, obyčejně však vzájemnou kombinací.
-
Prasklé nebo zlomené stupnice – u prasklých nebo zlomených stupnic se navrhuje úplná výměna stupnic z bezpečnostních důvodů. Stupnice se vyjme a nahradí se novou ze stejného materiálu (Vlček a kol., 2001).
5.5.2 Chemická sanace Sanací bude provedení preventivního ošetření konstrukce vhodnou chemickou ochranou. Nejvhodnější aplikací bude postřik a nátěr. Z preventivních důvodů bude aplikace nanesena na všechny konstrukční prvky, aby se zamezilo opětovnému napadení biotickými škůdci. Na trhu je výběr chemických ochranných látek, které jsou vhodné na sanaci konstrukce, se kterou přijdou lidé do styku. Schodiště spadá do třídy 52
ohrožení č. 2, tedy dřevo zcela chráněno před povětrností. Doporučil bych zde látky s označení Ip - preventivní účinností proti hmyzu (ČSN 49 0600).
5.6 Výsledky měření rychlosti zvuku Směry měření rychlosti na vřetenu.
Obr. 47 Směr měření rychlosti zvuku u vřetene
Tab. 6 Naměřené hodnoty rychlosti šíření zvuku ve vřetenu pomoci ADD. Místo měření nad zemí (m) A - 0,5 B - 0,5 A-1 B-1 A - 1,5 B - 1,5 A -2 B-2 A - 2,5 B - 2,5 A-3 B-3 A - 3,5 B - 3,5 A-4 B-4 A - 4,5
průměr
čas
rychlost
(m)
(µs)
(m.s-1)
0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16
87 80 75 77 74 74 74 75 80 76 85 73 77 70 75 72 78
1839 2000 2133 2078 2162 2162 2162 2133 2000 2105 1882 2192 2078 2286 2133 2222 2051
Místo měření průměr nad zemí (m) (m) B - 4,5 0,16 A-5 0,16 B-5 0,16 A - 5,5 0,16 B - 5,5 0,16 A-6 0,16 B-6 0,16 A - 6,5 0,16 B - 6,5 0,16 A-7 0,16 B-7 0,16 A - 7,5 0,16 B - 7,5 0,16 A-8 0,16 B-8 0,16 A - 8,5 0,16 B - 8,5 0,16
53
čas
rychlost
(µs) 73 82 73 68 75 75 70 75 72 74 72 73 71 74 71 77 74
(m.s-1) 2192 1951 2192 2353 2133 2133 2286 2133 2222 2162 2222 2192 2254 2162 2254 2078 2162
U podstupnice a stupnic se sondy přikládaly 500 mm od sebe a měření probíhalo podél vláken. Na obr. 21 a 22 jsou zakreslena místa přikládání sond.
Obr. 47 Místa přikládáni sond ADD na podstupnice
Obr. 48 Místa přikládání sond ADD na stupnice Tab. 7 Naměřené hodnoty rychlosti šíření zvuku ve stupnicích a podstupnicích pomocí ADD Místo měření
(m)
(µs) (m.s-1)
schod č.46 podschodnice č.46
0,5
114
4386
0,5
111
4505
0,5
103
4854
0,5
97
5155
0,5
130
3846
0,5
117
4274
0,5
136
3676
0,5
113
4425
schod č.45 podschodnice č.45 schod č. 44 podschodnice č.44
Místo
schod č. 43 podschodnice č.43 vlhkost průměr čas rychlost 54
měření
(m)
(µs)
(m.s-1)
schod č.50 podschodnice č.50
0,5
117
4274
0,5
132
3788
% 19,3
průměr čas rychlost vlhkost
% 21,4
20,8
20,8
22,6
vlhkost Místo
průměr čas rychlost
% měření
(m)
(µs)
(m.s-1)
V tabulce č. 6 jsou uvedeny výsledky schod č.31
0,5
118
4237
0,5
101
4950
naměřených
hodnot
z vřetene.
Měření podschodnice č.31
23,9
probíhalo kolmo na vlákna. Literatura uvádí průměrnou rychlost šíření zvuku kolmo
22,3
na schod č.30
0,5
109
4587
0,5
110
4545
podschodnice
vlákna 1072 m.s-1. Nejvyšší námi naměřená č.30 hodnota byla 2353 m.s-1, nejnižší měla
24,7
schod č.29 hodnotu 1839 m.s-1. Z výsledku se dá říci, že podschodnice vřeteno není vnitřně poškozeno. Hodnoty č.29
0,5
123
4065
0,5
94
5319
dosahují
0,5
112
4464
0,5
105
4762
0,5
121
4132
0,5
93
5376
0,5
107
4673
0,5
101
4950
0,5
130
3846
0,5
97
5155
0,5
135
3704
č.24
0,5
99
5051
schod č.23 podschodnice č.23
0,5
112
4464
0,5
107
4673
0,5
120
4167
0,5
109
4587
0,5
103
4854
0,5
103
4854
až
nadprůměrných
hodnot. schod č.28 V tabulce č. 7 jsou uvedený výsledky podschodnice
naměřených hodnot stupnic a podstupnice.
č.28
20,6
24,5
Směr šíření zvuku byl podél vláken. schod č.27 podschodnice Průměrnou rychlost šíření zvuku podél č.27
20,1
-1
vláken podle literatury činí 4790 m.s . Nejnižší námi naměřená hodnota byla 2976 m.s-1 u stupnice č. 5, nejvyšší hodnota činila
schod č. 26 podschodnice č.26
5495 m.s-1. Byla naměřena u podstupnice č. schod č.25 podschodnice č.25
19 a 10.
V tabulce č. 7 je uvedena vlhkost schod č.24 stupnic. Ideální vlhkost dřeva je 12 %, které podschodnice dosahujeme minimálně.
21,4
23,7
24,9
24 schod č.22 podschodnice č.22
22,3 schod č.21 podschodnice č.21 vlhkost Místo Místo měření měření schod č.42 podschodnice č.42 schod č.20
průměr čas rychlost
-124,4 0,5 (m) 119 (µs) 4202(m.s )
0,5 0,5 126 135 39683704
vlhkost
vlhkost
55 průměr čas rychlost% (m) (µs) (m.s-1) %
Místo
průměr čas rychlost
% měření
(m)
(µs) (m.s-1)
schod č.10
0,5
114
30,2
23,1 4386
6 Diskuse Předmětem této práce je rozbor schodiště ve válcové věži na Přihrádku hradu Veveří. Schodiště je vřetenové kruhového půdorysu. Vřetenové schodiště s oboustranně podporovanými stupni je jednou z nejstarších konstrukcí schodiště (Sedláčková a Škrabalová, 2008). Konstrukce schodiště je tvořena z padesáti stupnic a jedné mezipodesty, která slouží ke vstupu do podkroví pultových střech přiléhající budovy. K mezipodestě vede 32 schodů a od mezipodesty dále 18 schodů na vrchol věže, odkud je přístup na hradby. Vřeteno se skládá ze dvou částí, které jsou spojeny v úrovni mezipodesty. Průměr vřetene činí 160 mm a slouží jako nosný prvek schodiště. Vřeteno v horní části přechází do zábradlí. Schodnice a podschodnice jsou do vřetene začepovány a na obvodové zdi je část uložena na příložek, které jsou do obvodové zdi upevněny převážně pomocí kovaných háků. Proč tento způsob? Schodiště je postaveno postupem let. Byl to jeden z nejjednodušších způsobů výstavby schodiště do stávající věže. Nejstarším typem uchycení příložek je působ pomocí dřevěného kolíku, který je zatlučen pod příložku.
Vyměněné stupnice mají příložky upevněny pomocí
hmoždinek a vrutů. Část stupnic je položena na obvodovou zeď a další část je uložena na trámovou konstrukci. Mezipodesta a podesta je tvořena ze dvou rovnoběžných trámů a podlaha z omítaných fošen. Mezipodesta je uložena jedním koncem na zdi, kde je vypodložena dřevěnými podložkami, a na druhém konci přiléhá k trámu ztužující věž. 56
Zde je upevněna pomocí příložky. Podesta je oběma konci uložena na zdi, kde je vypodložena pomocí dřevěných podložek. Postup průzkumu byl prováděn podle Reinprechta a Štefka (2000). Metody průzkumu byly upraveny dle dostupných možností. K průzkumu byly využity nedestruktivní metody jak smyslové, tak přístrojové. Použitým přístrojem byl Arborsonic Decay Detector, který pomocí ultrazvukových vln posuzuje tuhost dřeva. Smyslovými metodami je myšlena odezva na poklep pomocí kladiva a vizuální zhodnocení stavu a poškození. Zde se jednalo hlavně o vřeteno, které je hlavním nosným prvkem. Byly prohlédnuty místa s největší pravděpodobností poškození a to u vřetene ve spodní části, které je uloženo na betonovou dlažbu. Dále byly prohlédnuty prvky, kde bylo nalezeno poškození dřevokazným hmyzem. Napadení bylo vyhodnoceno jako již neaktivní. Výletové otvory byly staré a nebyly nalezeny žádné čerstvé drtinky. Přístrojem ADD byla měřena celá konstrukce schodiště jak vřeteno, tak stupnice a podstupnice. Měření proběhlo podle Kloibera (2007). Rychlost šíření zvuku u smrku podle literatury Požgaj (1997) činí podél vláken průměrně 4790 m.s-1 a napříč vláken 1072 m.s-1. Výsledky vřetene se pohybují vysoko nad průměrem, což ukazuje na velmi dobrý stav nosné konstrukce schodiště. Nejvyšší hodnota byla naměřena 2353 m.s-1 a nejnižší 1839 m.s-1. Hodnoty stupnic a podstupnice se od sebe a od literatury liší. Některé hodnoty se liší výrazně. Nejnižší hodnota činí 2976 m.s-1 u schodnice č. 5. Nejvyšší hodnota 5495 m.s-1 byla naměřena na dvou prvcích a to podstupnicích č. 19 a 10. Literatura uvádí průměrnou rychlost 4790 m.s-1. Nízké nebo naopak vysoké hodnoty naměřené při průzkumu mohou být ovlivněny a jsou ovlivněny vadami dřeva jako jsou suky, trhliny, směr vláken, točitost vláken apod.. Těmto vadám se snažíme co nejvíce vyhýbat, ale mohou byt skryté a mohou výrazně ovlivnit výsledky průzkumu. Vlhkost dřeva se v jednotlivých prvcích liší. Jaký je důvod lišící se vlhkosti? Povrchové vrstvy dřeva reaguji na vzdušnou vlhkost v okolním prostředí. Při měření dielektrickým vlhkoměrem, který měří povrchovou vlhkost prvku, byla vzdušná vlhkost vysoká.
Vysokou
vzdušnou
vlhkost
způsobilo
s nejvyšší
pravděpodobností
dlouhotrvající deštivé období. Poškození střešní krytiny nebylo zjištěno. U vlhkosti 57
dřeva okolo 30 % se mohou vyskytovat houby a plísně. Z důvodu zvýšeného proudění vzduchu, je tomu tímto způsobem zamezeno a žádné stopy po plísních a houbách nebyly nalezeny. Při návrhu sanace musíme brát v úvahu, že schodiště slouží jako komunikační prostředek hradeb, kudy návštěvníci chodí, a proto musí být zajištěna jejich bezpečnost. Je nutné brát samozřejmě i ohled na historickou hodnotu konstrukce, která se bude navyšovat s přibývajícími lety. Výměna celých prvků se provádí v nutných případech a tehdy, pokud je prvek poškozen v celém rozsahu. Materiál použitý na konstrukční sanaci by měl být ze stejné dřeviny. Nahrazením tvrdší a odolnější dřevinou se však prodlouží životnost prvku. Tím hranu výrazně odlišíme, což může narušit estetický pohled na konstrukci. Při výměně části, v našem případě plombováním, se nahradí poškozené části novým dřevem. Doporučuji použít spoje jako je lepení nebo osazení na čepy. Obyčejně se však vzájemně kombinují, a tím dosáhneme lepší pevnosti. Lze také přišroubovat hranu, ale to se z estetického a historického hlediska nedoporučuje. Na základě získaných informací lze vyvodit, že u napadených prvků se jedná o povrchové poškození. Stav schodiště je dobrý a nepotřebuje velké sanační zákroky. Konstrukce byla v minulosti udržovaná a je ve vyhovujícím stavu. Dobrý stav je dán také tím, že konstrukce schodiště je vcelku mladá, i když přesné staří nevíme a jen ho odhadujeme. Z historických údajů bylo pouze zjištěno, že Přihrádek byl vystavěn ve třetí čtvrtině 14. století. V této době zde schodiště nebylo a bylo postaveno v následujících letech. Stavba zřejmě vznikla kvůli potřebě pohodlného výstupu na hradby. Proč? V 18. století hrad sloužil jako reprezentativní sídlo. Pohled z hradeb na hrad ukazuje jeho velikost a krásný pohled do krajiny. Na začátku 20. století se hrad stal oblíbeným cílem turistů. Tyto a i jiné události mohly ovlivnit stavbu schodiště. Výsledek dendrochronologického datování ukazuje, že konstrukce byla postavena po roce 1808. Toto datum však bereme pouze jako informativní. Datum smýcení stromů není spolehlivé, protože odebraný vzorek měl nízký počet letokruhů a podařilo se datovat pouze jeden vzorek ze všech odebraných. Tento vzorek pochází z vřetene schodiště.
58
7 Závěr Cílem bakalářské práce je stavebně historický a stavebně technický průzkum vřetenového schodiště na hradě Veveří a návrh sanace. Postup průzkumu byl proveden podle metodiky uvedené v literatuře (Reinprecht a Štefko, 2000). Konstrukce schodiště je vřetenového typu. Skládá se z padesáti stupnic, jedné mezipodesty a podesty. Stupnice jsou začepovány společně s podstupnicemi do vřetene a u obvodové zdi uloženy na příložky a zčásti na zeď. Konstrukce je vyrobena ze smrku. Původní prvky ve věži jsou z jedlového dřeva. Na schodišti byly v minulosti provedeny nutné opravy pro bezpečný provoz, a to výměnou dvou stupnic za nové, včetně příložek. Průzkumem bylo zjištěno mechanické opotřebování a drobné poškození konstrukce. Mechanickým poškozením je myšleno opotřebování hran, ulomené hrany a prasklé prvky. Konstrukce je do výšky 2 m nad zemí poškozena červotočem. Napadení je již neaktivní, jelikož nebyly nalezeny žádné projevy činnosti dřevokazného hmyzu. Rozsah poškození byl zjišťován pomocí Arborsonicu Decay Detector, jehož princip spočívá v šíření ultrazvukových vln. Vřeteno jako konstrukčně nosný prvek bylo měřeno napříč vláken vždy po 0,5 m. Rychlost šíření zvuku napříč vláken u smrku činí podle literatury (Požgaj, 1997) průměrně 1072 m.s-1. Nejnižší naměřená hodnota byla 1839 m.s-1 a nejvyšší 2353 m.s-1. Tyto hodnoty značně převyšují hodnoty z literatury, což potvrdilo dobrý stav vřetene. 59
Dále byly měřeny stupnice a podstupnice, kde měření probíhalo podél vláken. Rychlost šíření zvuku podél vláken činí průměrně 4790 m.s-1 (Požgaj, 1997). Námi naměřená nejnižší hodnota byla 2976 m.s-1 a nejvyšší hodnota 5495 m.s-1. Konstrukční sanace byla navržena tak, aby se zachovalo co nejvíce původních prvků. Sanace a výměny prvků jsou uvedeny v kap. 5.4.2.. Sekundárně bylo provedeno dendrochronologické datování konstrukce. Rok smýcení stromů byl určen po roce 1808. Tento rok je pouze informativní, jelikož se nám podařilo datovat pouze jeden vzorek, který měl malý počet letokruhů potřebných k přesnému datování. Jako preventivní ochranu je třeba prostory neustále větrat a schodiště udržovat v čistotě kvůli zvýšené vlhkosti dřeva.
60
Conclusion The target of the bachelor´s thesis is the construction-historical and constructiontechnical research of the spindle stairs in Veveří castle and the suggestion of rehabilitation. The working procedure was done according to the methodology reference in literature. (Reinprecht and Štefko, 2000). The stairs´ construction is spindle´s type. It consists of fifty steps, one midlanding and one landing. The steps are mortised along with the understeps to the spindle and they are set to support by the circumferential wall and partly to the wall. The construction is made of spruce. The original parts in tower are made of fir. There were done necessary repairs concerning the stairs in the past for the safe use. That means two steps were exchanged for new ones within the supports. The research shows mechanical wear and little construction´s damage. The mechanical damage means the wear of edges, separated edges and cracked parts. Next, the damage by woodworm, only to the height of 2 m above floor. The damage is not active because there were not found any signs of activity.The degree of damage was found out using the Arborsonic Decay Detector which is based on the ultrasound waves. The spindle is the construction´s principal, it was measured across the grains, always after 0,5 m. The speed of the spread across the spruce´s grains according to the literature (Požgaj 1997) is average 1072 m.s-1. The lowest measured value was 1839 m.s-1 and the highest 2353 m.s-1. These values significantly overate the values from the literature that means good condition of the spindle. Next, the steps and understeps were measured along the grains. The speed of the sound along the grains is average 4790 m.s-1 (Požgaj 1997). The lowest values measured by us were 2976 m.s-1 and the highest 5495 m.s-1. The construction´s rehabilitation was suggested for the sake of preserving as many as possible of the original parts. The rehabilitation and the exchange of the parts are mentioned in chapter 5.4.2.. After that the construction´s dendrochronological dating was done. Year 1808 was the year of the cutting. This year is only informative because we managed to date only one sample and this sample had low number in annual rings that were needed for the exact dating. As preventive rehabilitation it is still necessary to air the rooms and keep the stairs clean due to higher humidity of wood. 61
8 Literatura •
BAIER, J., TÝN, Z.: Ochrana dřeva. Havlíčkův Brod, Grada, 1996, 92 s.
•
DRÁBEK, P.: Schodiště, Praha, Grada Publishing, 1999. 109 s.
•
KLOIBER, M.: Nedestruktivní zjišťování vlastností dřeva. Disertační práce. MZLU v Brně, 2007, 208 s.
•
KLOIBER, M.: Stavebně historický průzkum a návrh sanace krovu kostela ve Starém Hobzí. Diplomová práce. MZLU v Brně, 2004, 152 s.
•
KOLÁŘ, T.: Dendrochronologické datování a stavebně technický průzkum mlýne ve Slupi. Diplomová práce. MZLU v Brně, 2007, 77s.
•
NUTSCH, W.: EHRMANN, W., Dřevěná schodiště. Praha, Europa – Sobotáles cz s.r.o., 114 s.
•
POLÁŠEK, J., POLÁŠEK, M.: ČSN EN 14076 (49 0008): 2005 Dřevěná schodiště – Terminologie. 2005.
•
POŽGAJ,A., CHOVANEC,D., KURJATKO,S., BABIAK,M.: Štruktúra a vlastnosti dreva, Príroda Bratislava, 1997
•
REINPRECHT, L., ŠTĚFKO, J.: 2000. Dřevěné stropy a krovy. Praha, ARCH, 2000, 242 s.
•
RYBNÍČEK, M.: Dendrochronologická analýza krovu kostela Nanebevzetí Panny Marie a sv. Ondřeje ve Starém Hobzí. Sborník Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně., 2003, 5: 155-168
•
RYBNÍČEK, M.: Dendrochronologické datování dřevěných částí historických staveb, archeologických vzorků a výrobků ze dřeva – sestavení národní dubové standardní chronologie. Disertační práce. MZLU v Brně, 2007, 111 s.
•
RYBNÍČEK, M.: Sestavení dendrochronologických standardů pro město Brno. Diplomová práce. MZLU v Brně, 2004, 89 s.
•
SEDLÁČKOVÁ, M., ŠKRABALOVÁ, E.: Schodiště. Brno, Era,2008,116 s. 62
•
SKRBEK, A., MENCL, M.: Schodiště, Praha, Státní nakladatelství technické literatury, 1960, 296 s.
•
ŠKABRADA, J.: Konstrukce historických staveb. Praha, Agro, 2003, 395 s.
•
VLČEK,
M.,
MOUDRÝ,
I.,
NOVOTNÝ,
M.,
BEBEŠ,
P.,
MACEKOVÁ, V.: Poruchy a rekonstrukce staveb, Brno, ERA, 2001, 220 s. •
http://wood.mendelu.cz
•
www.dendrochronologie.cz
•
www.pozemni-stavitelstvi.wz.cz
•
www.veveri.cz
63
9 Přílohy 9.1 Výkresová dokumentace 1. Nárys, půdorys, bokorys 2. Řez A-A 3. Řez B-B 4. Řez C-C
64
