Prieskum dreveného krovu meštianskeho domu v Albrechticiach v Jesenicku

Cieľom stavebno-technického prieskumu dreveného krovu meštianskeho domu v meste Albrechtice neďaleko Krnova bolo detailné vyhodnotenie aktuálneho stavu, určenia porúch a kvantifikovania poškodenia drevených prvkov v krove. Na základe prieskumu, ktorý sa vykonal zmyslovými a prístrojovými metódami, sa následne navrhol spôsob sanácie krovu.

Meštiansky dom
Meštiansky dom (č. p. 22 na Nám. ČSA) vznikol vzájomným prepojením dvoch starších objektov stojacich na samostatných parcelách. V oboch častiach domu sú viditeľné neskoré renesančné klenbové systémy s konzolami a štukovými klincami a s kútovými výsekmi. Prestavba, ktorej výsledkom bolo vzájomné prepojenie objektov, sa uskutočnila v roku 1806. Vročenie sa nachádza na vstupných klasických dverách [1].

Strešná konštrukcia
Pôvodná strešná konštrukcia bola odstránená. Predpokladá sa, že pôvodný hrebeň bol kolmý k uličnej čiare, sedlové strechy ustupovali do hĺbky parcely a predná fasáda bola zakončená atikovým štítom, ako možno vidieť na ostatných objektoch na námestí v Albrechticiach. Súčasná konštrukcia krovu svojou typológiou zodpovedá začiatku 19. storočia. Je preto pravdepodobné, že krov pochádza približne z roku 1806, teda z obdobia veľkej klasicistickej prestavby domu.

Hlavná strecha s odkvapovým systémom na prednom priečelí domu je orientovaná na juh. Ide o sedlovú strechu s murovanými štítmi na oboch koncoch. Ďalší menší štít s tvarom nízkeho trojuholníkového tympanónu (plocha nad priečelím monumentálnych budov a nad portálom, prípadne oknom) sa nachádza nad hlavným vstupom do domu (obr. 1). Hrebeň valbou ukončenej strechy nad širokým krídlom domu orientovaným na sever sa nachádza v rovnakej výške ako hlavná strecha. Na zastrešenie domu sa použila alukrytová krytina (hliníkový plech – falcované šablóny).

Strechu tvorí krovová konštrukcia s pozdĺžne viazanými dvojitými stojatými stolicami (obr. 2). Nad rozšíreným pôdorysom vo východnej časti domu sa nachádza krov, ktorý tvoria dlhé námetkové krokvy nasadené v hrebeni a podopretými približne v strede šikmou stolicou.

Obr. 2  Pozdĺžne viazanie hlavného krovu	Obr. 3  Priečna väzba hlavného krovu

Drevený krov
Hlavný krov sa v pôdoryse rozširuje smerom k západu. Jeho konštrukcia je plnými priečnymi väzbami rozdelená na šesť polí vždy s tromi prázdnymi priečnymi väzbami. V prázdnych väzbách sú väzné trámy nahradené kratčatami čapovanými do pozdĺžnych výmen. Stĺpiky stolíc sú v priečnom smere stabilizované dlhými ramenami priebežných vzpier, ktoré sú približne rovnobežné s krokvami a prechádzajú z väzného trámu cez stĺpik až do hambálku (obr. 3). Pri dvoch plných priečnych väzbách hlavného krovu (č. 5 a č. 9) sa objavujú vešadlá siahajúce až do hrebeňa strechy. Zavetranie krovu v pozdĺžnom smere tvoria relatívne dlhé obojstranné pásky medzi stĺpikom a väznicou. Usporiadanie konštrukcie krovu severného krídla je rovnaké, iba stĺpiky pod jeho valbou majú namiesto priebežných ramien dlhé vzpery končiace sa už na stĺpiku. Väznice sa nachádzajú aj pod valbou, stĺpiky rohových väzieb však nemajú pásky, majú iba dlhé vzpery. Podlaha podkrovia je pokrytá tehlovými dlaždicami, prístupové schodisko vedúce do podkrovia je obmurované (ochrana proti ohňu) [2].

Obr. 4  Nedeštruktívny prístroj Arborsonic Decay Detector	Obr. 5  Odporová mikrovŕtačka rezistrograf

Stavebno-technický prieskum dreveného krovu
Na prieskum sa použila kombinácia vizuálnych a prístrojových metód. Vizuálne metódy boli zamerané na odhalenie poškodenia jednotlivých drevených prvkov drevoznehodnocujúcimi činiteľmi, trhlinami, zvýšenou vlhkosťou, prípadne na zistenie chýbajúcich drevených prvkov. Na detailné zhodnotenie stavu jednotlivých konštrukčných prvkov sa použil nedeštruktívny prístroj Arborsonic Decay Detector (obr. 4) založený na meraní rýchlosti šírenia elastickej deformácie v konštrukcii. Z času prechodu vlny a vzdialenosti sond možno výpočtom stanoviť rýchlosť prechodu vlny prvkom. Meranie rýchlosti závisí od smeru prenosu signálu, ktorým sú ultrazvukové vlny s frekvenciou 75 kHz. Drevo ako anizotropný a heterogénny materiál má v rôznych smeroch rozličné vlastnosti a vyznačuje sa ich značnou variabilitou. Pri diagnostike dreva sa použil variant merania v priečnom smere, pri ktorom sa priemerná rýchlosť pohybuje v rozmedzí od 1 000 do 1 500 m/s. Čas prenosu vlny v drevených prvkoch podstatne ovplyvňuje prítomnosť dutín, kazov a rastových nepravidelností, cudzorodých prvkov alebo dreva v rozklade. V menšej miere ovplyvňuje meranie vlhkosť materiá­lu a teplota. Ak je prvok degradovaný biotickými činiteľmi, dochádza k významnému predĺženiu času prenosu vĺn. V prípade merania kolmo na vlákna potom predĺženie času prenosu ultrazvukovej vlny o 30 % naznačuje 50-percentnú stratu pevnosti. Predĺženie času prenosu ultrazvukovej vlny o 50 % signalizuje výraznú degradáciu dreva [3, 4, 5].

Na detailné zhodnotenie stavu zabudovaného dreva v konštrukcii krovu sa použila semideštruktívna metóda merania pomocou odporového mikrovŕtania prístrojom rezistograf IML RESI-F400 (obr. 5). Priemer mikrovrtáku sa pohybuje v rozmedzí od 1,5 až 3,5 mm a možno ním plynulo vŕtať až do hĺbky 450 mm. Pri prenikaní vrtáka do meraného materiálu sa snímalo množstvo energie potrebnej na udržanie konštantnej vrtnej rýchlosti. Počas merania je nevyhnutné prepojenie s prenosným počítačom. Výstupom merania bola krivka, ktorá opisuje zmeny energie v priebehu vŕtania. Tie zodpovedajú oblastiam s rôznymi hustotami dreva. Zmeny znázorňujú zlomy krivky v horných a dolných vrcholoch. Netypický priebeh častí krivky označuje miesta s výskytom defektov. Na vodorovnej osi x je znázornená vzdialenosť od povrchu trámu, na zvislej osi y je hustotný profil nameraný pomocou rezistografu [3, 6].

Obr. 7  Schematický nákres plnej priečnej väzby č. 9 s označením poškodenia prvkov	Obr. 8  Schematický nákres valby, pozdĺžna väzba č. 6 s označením poškodených prvkov
Obr. 9  Poškodenie kratčatu drevokazným hmyzom	Obr. 10  Deštrukcia väznice severovýchodnej prístavby

Na testovanie všetkých dostupných drevených prvkov sa použil ultrazvuk (tab.). Ďalším použitým prístrojom bol rezistograf, ktorý sa však na rozdiel od ultrazvuku použil len na testovanie krokiev, námetiek a väzných trámov. Vyhodnocoval sa rozsah a stupeň poškodenia drevených dielcov a degradačná aktivita biotických škodcov dreva. Z výsledných údajov stavebno-technického prieskumu sa navrhol spôsob sanácie jednotlivých prvkov (celková výmena prvku, protéza alebo vložka). Použité prístroje Arborsonic Decay Detector a rezistrograf RESI-F400 vhodne dopĺňali vizuálny prieskum. Prístrojové metódy sa ukázali ako účinné na identifikáciu vnútorného poškodenia konštrukčných prvkov.

Tab.  Zhrnutie výsledkov ultrazvukového merania

Výsledky
Z vizuálneho a prístrojového prieskumu sa získali výsledné hodnoty, na základe ktorých sa navrhol postup sanácie. Aby boli poškodené miesta krovu jednoznačne rozpoznateľné, zakreslili sa do pôdorysu krovu farebne (obr. 6 až 8). Presne sa zaznamenali jednotlivé väzby prvkov krovu, rýchlosti šírenia elastickej deformácie, názvy a rozme­ry konštrukčných prvkov, rozsah a stupeň poškodenia, návrh sanácie, ako aj potrebné kubické metre dreva na sanáciu. Graficky sa zaznamenal odpor dreva proti vŕtaniu z pristroja rezistograf IML RESI-F400.

Výsledné hodnoty nepoškodených prvkov boli o niečo vyššie ako hodnoty uvádzané bežne v odbornej literatúre. V porovnaní s inými stavebno-technickými prieskumami, pri ktorých sa použila

ultrazvuková metóda, boli namerané hodnoty v podstate rovnaké. Priemerná hodnota rýchlosti šírenia elastickej deformácie bola 1 269 m/s, čiže v rozpätí 1 100 až 1 400 m/s (v súlade s odbornou literatúrou). Priemerná hraničná hodnota medzi poškodeným a nepoškodeným drevom bola 802 m/s. Táto hodnota je však subjektívna a vo veľkej miere závisí od pracovníka, ktorý vykonáva stavebno-technický prieskum.
Hustotné profily z prístroja rezistograf RESI-F400 dávajú konkrétnu predstavu o vnútornej hnilobe, trhlinách, požerkoch a podobne. Odporové vŕtanie dobre korešponduje s výsledkami z ultrazvukového merania. V praxi sú tieto dve prístrojové metódy vhodnou kombináciou, ktorá však závisí od korekcií s vizuálnym hodnotením.

Vyhodnotenie
Zabudované drevo v historickej konštrukcii posudzovaného objektu bolo napadnuté rôznymi typmi biotického poškodenia. Z hľadiska mechanických vlastností prvkov prestavuje najväčší problém rozsiahle poškodenie od drevokazného hmyzu, a to predovšetkým fúzačom krovovým. Okrem poškodenia hmyzom z čeľade Cerambycidae (fúzačovité) (obr. 9) boli konštrukčné prvky poškodené aj hmyzovm z čeľade Anobidae (črvotočovité). Závažné bolo aj poškodenie spôsobené hnedou hnilobou, konkrétne chrastavkou pivničnou (Coniophora puteana) a trúdnikovček korkovitý (Antrodia sinuosa). Drevo poškodené hnedou hnilobou vykazuje výrazné poklesy pevnosti spôsobené depolymerizáciou celulózy.

Drevo posudzovaného objektu bolo poškodené drevokazným hmyzom a hnilobou, do takej miery, že je nutná výmena asi 10,5 m3 objemu konštrukčných prvkov krovu, čo predstavuje tretinu z celkového objemu konštrukčných prvkov krovu. Deštrukcia dreva bola v lokálnych častiach krovu vážna, najmä pokiaľ ide o väznicu severovýchodnej prístavby (obr. 10). Tu si poškodenie vyžiadalo dokonca jej provizórne zabezpečenie, a to tak, aby v zimných mesiacoch nedošlo k lokálnej deštrukcii konštrukcie vplyvom zaťaženia snehom. Celkový stav konštrukcie možno označiť ako havarijný. Ponechanie pôvodnej konštrukcie krovu bez konštrukčnej sanácie by mohlo viesť ku strate historickej hodnoty krovu, a v budúcnosti i ku kolapsu celej konštrukcie.

Drevená konštrukcia krovu je neoddeliteľnou súčasťou kultúrnej pamiatky, rovnako ako umelecko-remeselné predmety alebo aj ďalšie stavebné konštrukcie vypovedá o čase jej vzniku a je nositeľom pamiatkových hodnôt. Preto v priebehu sanácie treba k opravám pristupovať čo najcitlivejšie a snažiť sa o zachovanie čo najväčšieho podielu autentického dreveného materiálu.

Návrh sanácie krovu
Na základe prehliadky vizuálnymi a prístrojovými metódami sa navrhla sanácia dreveného krovu. Vzhľadom na historickú hodnotu bolo dôležité pri navrhovaní sanácie zachovať maximálne množstvo pôvodných prvkov. Súčasťou sanácie konštrukcie krovu je odstránenie provizórneho spevnenia poškodených prvkov tak, aby bola zachovaná autentickosť krovovej sústavy. V konštrukcii krovu sa objavili miesta s napadnutím od drevokazného hmyzu (fúzačov a črvotočov). Napadnutie už nie je aktívne, ale pre biotické poškodenie, a tým aj zníženú únosnosť prvkov bolo treba poškodené prvky odstrániť a následne vymeniť, prípadne použiť protézu či vložku.

Konkrétna sanácia krovovej konštrukcie sa bude realizovať nasledovným postupom:

• upratanie podkrovia, aby sa sprístupnili všetky konštrukčné prvky (najmä pomúr­nice);
• očistenie konštrukčných prvkov od zvyšku biotického napadnutia a iných nečistôt;
• odstránenie poškodených prvkov;
• výmena poškodených konštrukčných prvkov, prípadné čiastočná výmena prvkov pomocou protezóvania; na sanáciu drevených prvkov by sa mali použiť pôvodné dreviny (smrek alebo jedľa);
• preventívna chemická ochrana;
• konečné upratanie podkrovia.

Pri celkovej výmene prvku je dôležité, aby nahradený prvok bol riadne ošetrený a dimenzionálne zhodný s pôvodným konštrukčným prvkom. Pri výmene treba najprv rozobrať pevné spoje jednotlivých prvkov (vymeniť, vytiahnuť, vytĺcť drevené kolíky). Potom sa musí konštrukcia nadvihnúť, aby vznikol dostatočný priestor na vybratie poškodeného prvku. Po vybratí starého prvku sa nový vloží na správne miesto v konštrukcii. Po osadení nového prvku sa konštrukcia spustí a zabezpečí sa tesárskym spojom, kolíkom, svorníkom a podobne. Pri protézovaní sa poškodená časť drevnej hmoty nahradí novou, len v rozsahu poškodenia. Poškodená časť sa odpíli tak, aby na drevenom prvku vzniklo miesto na napojenie protézy.

Článok bol vytvorený za finančnej podpory post-doc grantového projektu č. 105/10/P573, ktorého poskytovateľom je Grantová agentúra Českej republiky a ako súčasť grantovej úlohy VEGA č. 1/0421/10.

TEXT: Ing. Michal Marchevka, Ing. Michal Kloiber, PhD, Ing. Elena Bobeková, PhD., Ing. Jiří Bláha, PhD.
FOTO: autori

Ing. Michal Marchevka je absolventom Drevárskej fakulty TU vo Zvolene.

Ing. Michal Kloiber, PhD., pôsobí ako vedecký pracovník na Ústave teoretickej a aplikovanej mechaniky Akadémie vied ČR a v Ústave náuky o dreve, LDF, Mendelovej univerzity v Brne.

Ing. Elena Bobeková, PhD., pôsobí na Katedre mechanickej technológie dreva, Drevárskej fakulty TU vo Zvolene.

Ing. Jiří Bláha, PhD., pôsobí ako vedecký pracovník na Ústave teoretickej a aplikovanej mechaniky Akadémie vied ČR.

Recenzoval Ing. Jaroslav Hrivnák, ktorý je doktorandom na Katedre mechanickej technológie dreva Technickej univerzity vo Zvolene a zaoberá sa defektoskopiou dreva.

Literatúra
1.    Pavelková, H.: Písemné vyjádření ke stavebně historickému vývoji měšťanského domu čp. 21 na nám. ČSA ve Městě Albrechticích.
2.    Kloiber, M. – Bobeková, E. – Marchevka, M., Bláha, J.: Stavebně-technický průzkum krovu měšťanského domu čp. 21 na nám. ČSA ve Městě Albrechticích.
3.    Frankl, J. – Kotlínová, M. – Kloiber, M.: Využití nedestruktivních a šetrných přístrojových metod při průzkumech dřevěných konstrukcí historických staveb. In: Konference konzervátorů-restaurátorů, 9/2008, Technické múzeum v Brne, Příbram, Česká republika. ISBN: 978-80-86413-49-5, s. 11 – 16.
4.    Kotlínová, M. – Kloiber, M.: Vizuálne hodnotenie
zisťovania vlastností historického dreva. In: Drevoznehodnocujúce huby 2007, 19. – 20. 6. 2007,
Brno, Česká republika. ISBN: 978-80-7375-105-0,
s. 100 – 110.
5.    Drdácký, M. – Kloiber, M.: Non-destructive survey of historic timber. In: In-situ evaluation & non-destructive testing of historic wood and masonry structures, RILEM Workshop, 10. – 14. July 2006, Prague, Czech Republic. ISBN: 978-80-86246-36-9, pp. 8 – 23.
6.    Drdácký, M. – Kloiber, M. – Kotlínová, M.: Low invasive diagnostics of historic timber. In: In-situ evaluation & non-destructive testing of historic wood and masonry structures, RILEM Workshop, 10. – 14. July 2006, Prague, Czech Republic. ISBN: 978-80-86246-36-9, pp. 24 – 40.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.