Komplexní metodika pro výběr a řemeslné zpracování náhradního

Komplexní metodika pro výběr a řemeslné zpracování náhradního
kamene pro opravy kvádrového zdiva historických objektů
A comprehensive methodology for the selection and processing of stone
intended for replacements and repairs of the ashlar masonry of historic
buildings
Ing. Jiří Bláha, PhD., Mgr. Kateřina Kovářová, MBA.,
Mgr. Michal Panáček, Tomáš Rafl
Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v.v.i., Prosecká 809, Praha 9,
[email protected]
Katedra geotechniky, Stavební fakulta ČVUT v Praze, Thákurova 7, Praha 6,
[email protected]
Národní technické muzeum, Kostelní 42, Praha 7, [email protected]
Národní technické muzeum, Kostelní 42, Praha 7, [email protected]
ABSTRACT:
This contribution presents a project, which is solved in cooperation of Faculty of Civil
Engineering CTU, ITAM and NTM within the Program of applied research and
development of national and cultural identity (NAKI) in the years 2012-2015. It’s
practical parts deal with a broad knowledge of architectural history, historic craft
technology and conservation’s practices. The main goal of the project is a
development of comprehensive methodology for specialized surveys and processing
of stone intended for replacements and repairs of the ashlar masonry of historic
buildings mainly composed of sedimentary rocks.
The output of the project will also help to determine a relevant intensity of
interventions and also the parameters of craftsman’s processing, with an emphasis
on respect for authenticity and specific characteristics of a particular historical
monument. Use of this methodology will enable to obtain all adequate historical,
technological, technical and structural surveys, and subsequently to propose an
optimal procedure for repair process of a particular historical structure.
ABSTRAKT:
Příspěvek představuje projekt, který bude řešen v letech 2012-2015 na území České
republiky ve spolupráci pracovníků ze stavební fakulty ČVUT, ÚTAM a NTM v rámci
Programu aplikovaného výzkumu a vývoje národní a kulturní identity (NAKI). Jeho
praktické části počítají se širokým zapojením poznatků ze stavební historie,
historických řemeslných technologií a památkových postupů. Cílem projektu je
vytvoření komplexní metodiky pro průzkumy a opravy kvádrového lícového zdiva
historických objektů tvořeného sedimentárními horninami.
Metodika bude zaměřena především na definování a praktické ověření
souborných kritérií výběru nejvhodnějšího typu nového kamene a nejvhodnější
postup řemeslného zpracování, s důrazem na respektování maximální autentičnosti
a specifických charakteristik dané památky. S pomocí této metodiky bude možné
provést adekvátní stavebně-historické, technologicko-řemeslné a stavebně-technické
průzkumy a následně navrhnout optimální postup při obnově konkrétního
historického objektu.
26
1 Úvod
Předkládaný projekt reaguje na dlouhodobě pociťovanou potřebu vytvoření
komplexní metodiky, která by obsahovala kritéria výběru a výzkumu náhradního
stavebního kamene, identifikaci a vhodnost použití metod opracování stavebního
kamene.
Projekt bude zaměřen na sedimentární horniny s ohledem na jejich nižší
trvanlivost v důsledku působení zvětrávacích procesů než v případě magmatických
a metamorfovaných hornin. V současné době je na mnoha historických objektech
pociťována akutní potřeba jejich výměny.
2 Stav řešení zkoumané problematiky v České republice
2.1 Řešené vědecko-výzkumné projekty
Předmět výzkumu nebyl doposud na území ČR řešen v tak komplexním pojetí, jak
bude řešen v rámci prezentovaného projektu. Na FSv ČVUT byly dílčí aspekty
výběru a trvanlivosti náhradního kamene rozpracovány v např. v projektech
MSM6840770005 s názvem "Udržitelná výstavba", SGS10/027/OHK1/1T/11 s
názvem "Vliv posypových solí na zvětrávání pískovců" a IGS č.CTU0901111 s
názvem "Vliv zvětrávacích procesů na geotechnické vlastnosti stavebních hornin".
Výzkumu materiálů používaných na historické objekty se věnoval ÚTAM AV ČR, v.v.i.
v rámci svého výzkumného záměru AV0Z20710524 pro léta 2005-2011 (Studium
časově závislé odezvy materiálů, systémů a prostředí na působení přírodního i
lidského činitele).
Při řešení budou využity zkušenosti z evropských projektů - především
OnSiteForMasonry (EVK4-CT-2001-00060, r. 2000-2003), který byl zaměřen na
zdokonalení metod pro posuzování statických a konstrukčních problémů historického
zdiva stavebních památek; HistoClean (EVK4-CT-2002-30011, r. 2003-2005)
věnovanému vývoji nového způsobu měření pro mobilní nedestruktivní vyhodnocení
kvality laserového čištění povrchů kamenných historických památek a zohledněny
budou i výsledky mezinárodních projektů NOAH´S ARK a CULTSTRAT (6. rámcový
program EC) zaměřených na rizika způsobená klimatickými změnami a zhoršujícím
se životním prostředím.
Otázky výzkumu a rehabilitace historických technik opracování stavebního
kamene byly v posledních 6 letech rozpracovány v Podřipském muzeu v Roudnici
nad Labem ve spolupráci s Národním památkovým ústavem. Byly využity výsledky
institucionálního úkolu vědy a výzkumu NPÚ č. 21301 (Vědecký výzkum a aplikace
metod operativního zpracovávání stavebněhistorických a uměleckohistorických
průzkumů prováděných při obnově kulturních památek a nemovitostí v památkově
chráněných územích).
2.2 Řešení problematiky na území ČR a na Slovensku
V České republice se výzkumem náhradního stavebního kamene zabýval např.
Přikryl [1]. Dekoračními a stavebními horninami České republiky a jejich uplatněním
v nové architektuře i při obnovách památek se podrobně věnuje Rybařík [2]. Na
Slovensku se výzkumem a výběrem vhodného stavebního kamene zabývali např.
Laho et al. [3]. Evropskými technickými normami v oblasti ochrany památek se
věnuje např. Hrubá [4].
Obecně lze říci, že je výzkumu stavebního kamene věnována značná
pozornost, avšak komplexní a jednotná metodika výběru náhradního stavebního
27
kamene doposud chybí. Důraz na zásady materiálově-konstrukčního řešení při
stavebním zásahu do historických objektů je kladen v práci Kráľové [5] a nutnost
systémové analýzy přírodního kamene ve stavebních konstrukcích zmiňuje ve své
práci Pospíšil [6]. Metodice výběru náhrdního stavebního kamene pro opravy
historických objektů se věnují Kovářová et al. [7].
Poznání historických technologií opracování stavebního kamene byla v ČR
věnována doposud pouze velmi malá pozornost. Existuje pouze jediná práce věnující
se opracování stavebního kamene ve středověku. Přitom starší stavební příručky
obsahují i kapitoly o opracování kamene, ty však odrážejí již pozměněnou praxi
přelomu 19. a 20. století [8]. Také práce věnující se obsáhle přímo použití kamene
v architektuře uvádí pouze nástroje zcela novodobé [9]. Teprve v poslední době byla
analýza stop opracování využita při výzkumu středověkých mostů v Čechách [10, 11,
12] a posléze rozpracována do první souhrnné studie [13].
3 Stručná metodika řešení projektu
Metodika projektu vychází z výsledků materiálového výzkumu prováděného
v posledních letech na všech řešitelských pracovištích a z aktuálních požadavků
praktické památkové obnovy.
V prvním kroku řešení projektu proběhne sumarizace a kritické zhodnocení
aspektů a kritérií ovlivňujících výběr materiálů a technologií zvolených pro opravy
kvádrového zdiva historických objektů, zahrnující zejména studium již získaných a
publikovaných poznatků a rešerši dobové historické literatury a archivních podkladů.
Bude ověřen stav této problematiky v zahraničí, zejména v Evropě. Zároveň bude
provedeno vyhodnocení poznatků ze známých a dobře zdokumentovaných realizací
na území ČR za posledních 10-20 let.
Nástrojem pro dosažení cílů projektu je snaha o integrální propojení tří
doposud oddělených oblastí týkajících se této problematiky – stavebněhistorické a
památkové, geologicko-technické a technologicko-řemeslné. Výběr vhodného
náhradního typu kamene bude vedle kritérií vizuální podobnosti struktury složení a
barevnosti, litologického složení a fyzikálních vlastností determinujících dlouhodobou
životnost, posuzován i z hlediska možností řemeslného zpracování historickými
technologiemi majícími komplexní vliv na pohledovou a strukturální integritu
s autentickým materiálem i na prevenci proti zvětrávacím procesům.
Standardizovaným způsobem bude popsán, kvantifikován a prokázán pozitivní vliv
tradičního postupu ručního opracování kamene stavebních kvádrů na jejich
trvanlivost, zejména na zvýšenou schopnost povrchové vrstvy odolávat klimatickým
vlivům. Z řemeslně – technologického hlediska je primárně projekt zaměřen na
rozpad sedimentárních hornin kvádrového zdiva historických objektů a na jeho
adekvátní řemeslnou náhradu. Nicméně v úzkých souvislostech budou vzaty v úvahu
nejenom obecné aspekty zvětrávání dané konkrétním umístěním kvádru v rámci
stěny, ale i rozličné úpravy povrchu kamene a zdiva, jeho spojovacího materiálu a
způsobu stavby a technologie celkové skladby. Do řešení projektu nebude záměrně
zahrnuta samostatná oblast ošetřování kamenného zdiva pomocí novodobých
chemických prostředků.
Pro získání exaktních podkladů pro verifikaci celého projektu bude zpracován
a následně laboratorně testován ověřovací referenční vzorek z přibližně 10 aktivních
těžebních lokalit na území ČR. Ve vzorku budou adekvátně zastoupeny pískovce,
opuky a vápence. Na zkušebních kvádrech s odlišným typem opracování bude
provedeno vyhodnocení opracovatelnosti a jeho vlivu na trvanlivost kamene. Vliv
28
stárnutí na degradaci kamene bude sledován v přirozených i urychlených
podmínkách, k čemuž bude využito nově vybudovaného výzkumného pracoviště
ÚTAM v Telči vybaveného velkým klimatickým tunelem.
Stěžejním bodem projektu je praktické ověření navrhované metodiky
kameníky při opravách lícového zdiva na vytipovaném vzorovém souboru
historických objektů. Vybrané historické objekty budou splňovat následující kritéria různé umístění v rámci České republiky, jejich kvádrové zdivo je tvořeno
sedimentárními horninami různého typu a stavu, zvolené historické objekty jsou
různého stář a jde o funkčně různé druhy staveb.
Součástí vytvořené metodiky bude i vzorově zpracovaná projektová a
průzkumová dokumentace doprovázející navrhovaný proces postupu, tedy např.
hloubkové stavebněhistorické vyhodnocení situace, technologicko-řemeslná a
trasologická analýza opracování, technologický projekt opravy, zpráva a
dokumentace průběhu opravy.
V průběhu celého projektu se předpokládá široká publicita pro laickou i
odbornou veřejnost. Bude uspořádáno několik workshopů pro odborníky a veřejných
předváděcích presentací o historických řemeslných postupech opracování
stavebního kamene i o konkrétních realizovaných akcích obnovy.
4 Exkurz: Historické způsoby opracování stavebního kamene
Každý ze zásadních kroků při opracování kamenného kvádru zanechal i po definitivní
úpravě líců svou stopu, která je nadále čitelná a zpětně se z ní dá tento postup
rekonstruovat. Po podrobné analýze lze identifikovat použité nástroje včetně jejich
tvaru, velikosti nebo rozměrů a členění ostří a podle toho i rozdělovat a kategorizovat
způsoby středověkého opracování stavebního kamene. Pokud tyto kvality
identifikujeme na konkrétní stavbě v určitém statistickém vzorku můžeme je jako
charakteristické přiřknout kamenické nebo stavební huti, která ji prováděla a využít ji
k dalšímu umělecko-architektonickému srovnávacímu výzkumu. Lze sledovat
proměnu těchto kvalit a tedy i používaných typů nástrojů v čase, v rámci různých
slohových období nebo regionálně, na území určitého teritoria.
Na následujícím obrázku (obr. 1) jsou zachyceny kvádry kamenného zdiva Karlova
mostu v různém stupni poškození. Tmavě šedivé kameny mají líc opracovaný
převážně dlátem se špičatými zuby při druhotném přesekání původního povrchu
zdiva mostu na přelomu 19. a 20. století, rezavohnědé kameny mají tento líc již
vlivem rozpadu hmoty odpadlý.
Nástroje používané u nás od středověku lze rozdělit do dvou základních
skupin. První z nich jsou ruční, které se ovládají pouze jednou rukou a jsou schopny
práce za pomocí zdroje energie z jiného nástroje (palice, kladivo), či ruky. Tyto
nástroje jsou starší, vycházející z nepřerušené tradice pravěku a starověku. Mají
podobu různě tvarovaných dlát podle účelu jejich použití. Lemovadlo s tupým ostřím
se používalo na zarovnávání obvodových stezek nebo utahování rohů kvádrů při
základním opracování kvádrů. K opracování románských opukových kvádříků
s charakteristickým miskovitým povrchem sloužil prýskač s klínovitým ostřím.
Nejhrubější, ale zároveň nejefektivnější základní opracování se provádělo špičákem.
Naproti tomu ke konečnému přelícování sloužila dláta s úzkým nebo širokým rovným
břitem, případně s břitem s plochými zuby.
29
obr. 1 – Praha, Karlův most, vnitřní líc oblouku klenby (foto M. Panáček 2006)
Na obr. 2. Jsou opět zachyceny kvádry z Karlova mostu - tmavé kvádry jsou
původní, středověké, opracované plošinami s plochými zuby, světlé kvádry jsou
novodobé výměny opracované dlátem se špičatými zuby. Přes odlišný způsob
opracování i barevnost, nové kvádry zásadně neruší původní vzhled a díky
kvalitnímu řemeslnému zpracování vcelku přirozeně zapadají do mozaikovitého
výrazu celé stavby.
obr. 2 – Praha, Karlův most, východní stěna jižního zhlaví nultého pilíře na němž stojí
Staroměstská mostecká věž (foto M. Panáček 2006).
Na obr. 3 je zachycen stav po celkové opravě parapetů a výměně některých
kvádrů v roce 2008. Již na první pohled je vydět zásadní nevhodnost použitého velmi
světlého, tvrdého a barevně sterilního kocbeřského pískovce a jeho velmi pokleslé
řemeslné zpracování dané neumělým “posekáním” kvádrů předem nařezaných
diamantovou pilou.
30
obr. 3 – Praha, Karlův most, část vnitřní strany zděného parapetu na malostranské straně
(foto M. Panáček 2008).
Druhou skupinou jsou nástroje topůrkové, které jsou osazeny dřevěnou
násadou a jsou především obouručné. Tyto nástroje se špičatými hroty nebo
plochými ostřími se v Evropě objevily až v průběhu 9. a 10. století a masivně rozšířily
až ve 12. století, přestože jejich původ je také nejméně starověký. K prvotnímu
hrubému opracování kamene, zejména pískovce, sloužil špic nebo dvojšpic jehož
hrot zanechává charakteristickou stopu, která má tvar velmi protáhlého trojúhelníka
se středovou rýhou, zakončenou kulatým důlkem po hrotu nástroje. Následné
přelícování a vytvoření definitivní kvality povrchu se provádělo různými typy plošin,
teslic nebo jejich kombinací. Plošiny i teslice měly buď rovné nebo zaoblené břity,
které bývaly pro zvýšení efektivity nasekáváním tvarovány do plochých zubů.
Rozšíření této inovace proběhlo ale až ve 12. století. Kombinací špičatého hrotu pro
základní opracování na jedné straně a břitu pro definitivní úpravy na straně druhé
vznikly nástroje nazývané špicplošina nebo špicteslice.
Na obr. 4 je ukázka dobových řemesel ve skanzenu historické architektury
Bad Windsheim. Kameník s tradičním vybavením předvádí postup při opracování
stavebního kvádru ze surového lomového bloku. Na snímku je úvodní krok - příprava
a kontrola stezky pro definici první plochy kvádru.
Na obr. 5 je vyobrazení kameníka pracujícího se špicplošinou při
opracovávání kvádru. Znázorněny jsou rovněž obvyklé pomůcky středověkého
kameníka – úhelník, vodováha (krokvice) a šablona profilovaného prvku.
Na obr. 6 je kolekce rekonstruovaných středověkých kamenických nástrojů M.
Cihly. Ruční a topůrkové nástroje, z leva doprava – špicplošina, špičák, dláto s břitem
s plochými zuby, plošina s rovným břitem, kovová palice, plošina s plochými zuby,
dláto s úzkým rovným břitem, dláto s širokým rovným břitem, dvojšpic.
31
obr. 4 – Ukázka dobových řemesel ve skanzenu historické architektury Bad Windsheim (foto
M. Panáček 2004).
obr. 5 – Vyobrazení kameníky pracujícího se špicplošinou při opracování kvádru [14].
32
obr. 6 – Kolekce rekonstruovaných středověkých kamenických nástrojů M. Cihly
(foto M. Panáček 2007).
Na posledním obrázku (obr. 7) je vyobrazena analýza technologického postupu a
druhu použitých nástrojů při opracování konkrétního kvádru. Definitivní úprava jeho
líce byla nejprve prováděna plošinou s plochými zuby a následně na některých
místech začištěna plošinou s rovným břitem.
obr. 1 – Maulborn, středověký klášter, konvent, 1. polovina 13. století (foto M. Panáček 2005,
kresba M. Cihla 2008).
5 Závěr
Problematika výběru náhradního stavebního kamene a jeho opracování je v celé své
šíři mnohem obsáhlejší a složitější, ale i pouhé základní nastínění ukazuje její velké
možnosti v teoretické badatelské rovině poznání historických stavebních technologií i
v praktickém aplikovaném použití, které do budoucna může zásadně přispět k lepší
interpretaci i uplatnění pro postupy památkové péče a celou oblast restaurování
kamenných artefaktů.
33
Poděkování
Tento příspěvek vznikl v rámci projektu “Komplexní metodika pro výběr a řemeslné
opracování náhradního kamene pro opravy kvádrového zdiva historických objektů”
č. DF12P01OVV020 programu NAKI.
LITERATURA:
[1]
PŘIKRYL, R.: “New natural stone” for the reconstruction of Charles Bridge in
Prague, In: Fort R., Alvarez de Buergo M., Gomez-Heras M., Vazquez-Calvo
C. (Eds.) Heritage, Weathering and Conservation. Vol. 1. Taylor & Francis
Group, London 2006, str. 23-29.
[2]
RYBAŘÍK V.: Ušlechtilé stavební a sochařské kameny České republiky,
Nadace Střední průmyslové školy kamenické a sochařské v Hořicích v
Podkrkonoší, Hořice v Podkrkonoší 1994, 218 str.
[3]
LAHO M., BEDNARIK M., HOLZER R. & WAGNER P.: Výber stavebného
kameňa pre rekonštrukciu historických objektov, Acta geologica Slovaca, 1 (1),
2009, str. 9-14.
[4]
HRUBÁ I.: Európské technické normy v oblasti ochrany pamiatok, In:
Monumentorum tutela. Ochrana pamiatok 19. Pamiatkový úrad Slovenskej
republiky, Bratislava 2008, str. 16-21.
[5]
KRÁĽOVÁ E.: K zásadám materiálovo-konštrukčného riešenia pri stavebnom
zásahu na pamitkovom fonde, In: Monumentorum tutela. Ochrana pamiatok
19, Pamiatkový úrad Slovenskej republiky, Bratislava 2008, str. 30-41.
[6]
POSPÍŠIL P.: Systémová analýza přírodního kamene ve stavebních
konstrukcích, In: Stavební konstrukce z pohledu geotechniky, Akademické
nakladatelství CERM, Brno 2008, str. 141-146.
[7]
KOVÁŘOVÁ K., BEDNARIK M., HOLZER R. & LAHO M.: Metodika výběru
náhradního stavebního kamene pro účely rekonstrukce historických památek,
In: Vorel I., Mansfeldová A. & Kramářová Z. (Eds.) Člověk, stavba a územní
plánování 5, ČVUT v Praze, Praha 2011, str. 166-176.
[8]
JUNDROVSKÝ R.: Kamenictví, tradice z pohledu dneška, Praha 2001.
[9]
SYROVÝ B. a kol.: Kámen v architektuře, Praha 1984.
[10] CIHLA, M., PANÁČEK, M.: Středověký most v Roudnici nad Labem, Průzkumy
památek XIII – 2, 2006, str. 3–34.
[11] CIHLA, M., PANÁČEK, M.: Konstrukční a technologické aspekty středověkého
mostu v Roudnici nad Labem v porovnání s Juditiným a Karlovým mostem
v Praze a kamenným mostem v Písku, in: Dějiny staveb 2006, 2006, str. 213237.
[12] CIHLA M., PANÁČEK M.: Technological, Structural and Historical Aspects of
the Gothic Bridge at Roudnice nad Labem, in: Archäologie der Brücken,
Regensburg 2011, str. 240-246.
[13] CIHLA M., PANÁČEK M. 2011: Úvod do problematiky středověkých
technologických postupů opracování stavebního kamene, in: FORUM URBES
MEDII AEVI VI., Brno 2012, str. 4-25.
[14] Hausbuch der Mendelschen Zwölfbrüderstiftung, 1425-36, Nürnberg,
Stadtbibliothek, fol. 4; převzato z Binding 2006, 96.
34