Stavba 2025 – Včelařská laboratoř

Stavbu biologické laboratoře pro zpracování medu jsme pojali jako místo pro vyzkoušení většiny potenciálních přístupů k problematice vnitřního prostředí školních budov a hlavně učeben.

Hlavním cílem bylo zaručit rovnoměrné kvalitní prosvětlení učeben. Z naší zkušenosti víme, že většina učeben je velmi široká, což způsobuje nerovnoměrné rozprostření světla v prostoru. Proto jsme přišli s tzv. bazilikálním osvětlením, které je na celém světě známé jako způsob osvětlení prostorů pro setkávání a sakrálních staveb. Tento prvek nám spolu s našimi cihlami ve fasádě potočenými o 90° dovolil objekt provětrat. Vzduch bude do objektu proudit pod parapetem a vycházet bazilikálním otvorem díky síle komínového efektu získaného rozdílem výšek pro vcházející a odcházející vzduch.

V rámci fasády jsme zavedli ztužující polosloupy, ty kromě zmíněných stabilizačních vlastností přináší rytmizaci fasády, která by jinak tvořila příliš velkou jednolitou hmotu uprostřed drobného měřítka pro Kashitu tak typického.

Vylepšení doznala i samotná skladba střechy, do které vkládáme hliněné destičky tvořící teplotní a akustický štít pro prostředí pod střechou. Destičky zachytí hluk z nárazu kapek do střešní krytiny a zároveň do sebe naakumulují teplo získané ze slunečního záření. Díky tomu by konstrukce měla během dne chladit a v noci sálat teplo. Přítomnost hliněné směsi v konstrukci přináší riziko akumulace vlhkosti nebo usídlení hmyzu, proti těmto vlivům je konstrukce vybavena plastovou folií, která odděluje prkenné pobití od hliněných destiček. Směs na hliněné kazety se skládá převážně ze stejné jílovité hlíny jakou používáme na naše cihly, obohacena je o kameny které brání přílišnému smršťování destiček během vysychání.

Stavba 2024 – Rodinný dům

DISPOZIČNÍ ŘEŠENÍ RODINNÉHO DOMU

Při návrhu rodinného domu jsme se pokusili zkombinovat zambijské zvyklosti s českým standardem bydlení. Hlavní výzvou bylo uspořádání hygienických zařízení, kuchyně a obytných místností tak, abychom příliš neodkrývali soukromí obyvatel objektu. Dům bychom mohli rozdělit do tří zón: venkovní, vnitřní společenská a vnitřní soukromá.

Venkovní zónu tvoří dvě verandy, každá z nich má svůj specifický účel. Menší veranda slouží k přípravě pokrmů a vaření na dřevěném uhlí, ta větší je využívána k přijímání návštěv.

Vnitřní společenská zóna se skládá z kuchyně a obývacího pokoje. Kuchyň je přímo napojena na obě verandy dveřmi i oknem, aby se z ní dala obsloužit případná návštěva napřímo. Obývací pokoj, sousedící se soukromou částí objektu, slouží pro přijímání bližších návštěv nebo pro soukromější jednání. Vlastní pokoje obyvatel domu jsou s obývacím pokojem spojené drobnou chodbou, vytvářející přirozený přechod mezi soukromou a společenskou částí.

STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

Přední výzvou zambijského stavitelství je střešní konstrukce. Africké sluníčko je nekompromisní, a proto dokáže lehce rozpálit trapézový plech. Plechová krytina také zesiluje údery dešťových kapek na střechu, a tak dělá pobyt v prostoru akusticky nesnesitelným.

Naše řešení pro tyto komplikace přivádí do Zambijského prostředí technologii, která je nám dobře známa z Česka, a to provětrávanou mezeru. Tato mezera, nacházející se pod krytinou, tvoří brzdu proti vnikání teplého vzduchu do konstrukce, kterou jsme navíc vylepšili prkenným pobitím vazníků. Objekt je dodatečně ochlazován díky komínovému efektu, který v konstrukci vzniká.

Druhým opatřením je podhled, který jsme nainstalovali do obytných místností. Tento prvek rozděluje prostor na dvě místa, extrémně přehřívaný prostor půdy a chladnější prostředí obývaných místností. Toto řešení jednoznačně odděluje teplý vzduch, který se přirozeně drží nahoře a chladný vzduch, který tak zůstává dole v místnostech.

Stavba 2023 - Truhlářská dílna

Budova truhlářské dílny, mezi námi označovaná jako workshop, byla vůbec první budovou, kterou jsme v kampusu střední školy v Kashitu realizovali. Jejím hlavním cílem bylo vytvořit zázemí pro celou stavbu střední školy v rámci výroby cihel, skladování stavebního materiálu a umístění nářadí i nástrojů pro zhotovení výrobků ze dřeva či kovu. Také jsme si na ní chtěli porovnat použití tradičních nepalených cihel vyráběných na velmi jednoduchých místních cihlovačkách spolu s našimi zámkovými cihlami.

DISPOZIČNÍ ŘEŠENÍ

Budova dílny je rozdělena do dvou funkčních celků. První část je uzavřená, slouží k uskladnění materiálu i nářadí, včetně nástrojů na výrobu dřevěného nábytku nebo cihlovaček. Prostor je zároveň využíván k výrobě dřevěných dekorací, kuchyňského vybavení a nábytku. Druhá část budovy je polootevřená, slouží k uskladnění materiálu, a proto na ni navazuje šikmý vjezd pro automobil usnadňující výkladku. Na stěnách si všimneme výrazných ventilačních otvorů podporující správnou cirkulaci vzduchu.

MATERIÁLY

Budova byla postavena jako těžký železobetonový skeletový systém. Základy tvoří základové pasy, které jsou výztuží propojené s železobetonovými sloupy, společně jsou tak hlavní svislou nosnou konstrukcí. Mezi sloupy jsou umístěny cihly jak tradičního, tak inovovaného způsobu výroby. Štítové stěny tvořící nosnou konstrukci jsou zhotoveny ze zámkových cihel, jejich pevnost je navíc podpořena betonářskou výztuží a betonovou výplní. Střecha se skládá z dřevěných příhradových vazníků, mezi sebou spojenými latěmi a zavětrovanými ondřejskými kříži. Kritinou je běžně dostupný trapézový plech se zeleným povrchem umístěný na kontralatích a latích. Vyzkoušeli jsme si zde také různé možnosti vnitřních povrchů stěn, většina je neomítnutá a cihly jsou přiznány. Na venkovních částech pod okny jsme se však z důvodu větší srážkové vlhkosti rozhodli pro omítnutí.

REALIZACE

Realizace budovy probíhala od června do září roku 2023, vystřídalo se na ní 10 místních pracovníků, kteří se tak naučili základním stavebním dovednostem, výrobě cihel i obsluze používaných strojů. Na stavbě se dále podílelo cca 20 dobrovolníků z Česka, kteří nejen zajišťovali odbornou supervizi, ale taky sami pomáhali s prací. Na odborné provedení betonových konstrukcí dohlížela zambijská stavební firma. Budova byla zhotovena díky grantovému programu UNDP Challenge Fund a podpoře Ministerstva zahraničních věcí ČR i mnoha desítek dárců z ČR stejně jako ze zahraničí.

Technické parametry staveb

Hlavním cílem stavby střední školy v Kashitu je navrhnout konstrukční řešení tak, aby vycházelo z běžné praxe místních lidí, používalo lokální materiály, bylo jednoduché na pochopení a nenáročné na technické vybavení i finance. Také vnitřní prostředí je pro nás důležité, naším cílem je, aby budoucí žáci měli správně podmínky pro výuku tak, aby zde nedocházelo k prohřívání, nevznikal nepříjemný kontrast světla či akustický hluk. Nestavíme pro nás, ale pro místní, proto jsou na projektu stejně cennými partnery obyvatelé v Kashitu, pro které je škola určena. Jejich přání, rady a potřeby plně zapracováme do každé fáze projektové přípravy a následné realizace.

Snažíme se budovy navrhnout i postavit komplexně, pomocí jednoduchých ale praktických a efektivních principů.

STAVEBNÍ ŘEŠENÍ

Hlavním stavebním kamenem jsou nepálené cihly stabilizované cementem. Tento stavební materiál vychází z místní tradiční technologie výroby cihel ze směsi zeminy a vody, které jsou tvarovány pomocí jednoduchých manuálních strojů, tzv. cihlovaček. Tento koncept jsme převzali a upravili ho pomocí několika důležitých inovací. Cihly jsou tvořeny jílovitou hlínou, pískem a vodou s příměsí cementu (5-10%), který zajistí dvojnásobnou únosnost stěn. Cihly jsou navíc lépe chráněny proti termitům. Používáme tedy až z 95 % lokální materiál. Nové nepálené cihly mají přesné rozměry, disponují zámkovým systémem umožňujícím stavět je jednak na maltu, ale i přímo na sebe bez použití malty. Otvory v cihlách umožňují vést skrz ně výztuž a probetonovat je, čímž lze dosáhnout zvýšení únosnosti zděné stěny. Alternativně lze otvorů využít také k vedení potrubí nebo elektrických drátů. Naše cihly se tak stejně vyrábí na manuálních cihlovačkách, výroba je však rychlejší, přesnější a výrobek je odolnější. V Kashitu v současnosti máme 2 manuální cihlovačky, se kterými místní dokáží vyrobit až 800 cihel denně.

Základy staveb tvoří betonové pásy s vrchní vrstvou podkladního betonu, která má zároveň funkci podlahové konstrukce.

Střecha je složena z příhradových vazníků z místních dřevin, většinou jde o pro nás netypickou borovici. Vazníky jsou spojené a šroubované, místy jsou navíc použity i svorníky. Na vazníky jsou umístěny kontralatě nebo prkenný záklop. Krytina střechy je vždy zhotovena z trapézového plechu, kde používáme hlavně bílou barvu povrchu pro snížení přehřívání v interiéru budov. Ve střední konstrukci využíváme funkce provětrávané mezery napomáhající s ventilací vnitřních prostor.

VENTILACE

Ventilace budov je velmi důležitým aspektem návrhu. Všechny budovy se snažíme mít dobře větrané jak pro výukové účely v učebnách, tak pro funkční účely ve workshopech. Základní ventilace je zajištěna okny, a to díky jejich umístění naproti sobě, kdy dochází k tzv. příčnému provětrávání.

Příčné provětrání vzniká vlivem větru, který se pohybuje kolem budov, a tím vytváří oblasti vysokého a nízkého tlaku. Na návětrné straně budovy vzniká oblast vysokého tlaku, naopak na závětrné straně a nad střechou vznikají oblasti nízkého tlaku. Otevřené okenní otvory na protilehlých stěnách způsobí pohyb vzduchu v budově, a tím zajistí přísun čerstvého vzduchu.

Dále využíváme komínového efektu, tedy vedení vzduchu uvnitř budovy cirkulaci teplého a studeného vzduchu.

TEPELNÝ A AKUSTICKÝ KOMFORT

Aby se studentům lépe soustředilo na výuku, je třeba zajistit také tepelnou a akustickou pohodu ve vnitřních prostorách budov. O to se snažíme hlavně použitím nepálených cihel v rámci svislých konstrukcí, které mají výraznou akumulační funkci. V noci do sebe dokáží pojmout chladný vzduch, kterým následně eliminují vysoké denní teploty přes den a tím snižují hlavně pocitovou teplotu v interiéru.

Snížení přehřívání zajišťuje také střešní konstrukce, u které použitím světlého povrchu trapézového plechu střešní krytiny a provětrávané vzduchové mezery dokážeme výrazně omezit přístup tepla do interiéru. Nepálené cihly pozitivně ovlivňují akustiku díky své velké plošné hmotnosti. Tím, že působí jako těžká konstrukce, zabraňují přístupu hluku z interiéru, díky poréznímu povrchu cihel navíc dochází ke zkrácení doby dozvuku. Eliminaci hluku z deště pomáhají i stropní podhledy umístěné převážně v učebnách a pobytových prostorech budov.

ZÁSOBOVÁNÍ VODOU

Voda je v zambijských podmínkách velkým tématem. Jelikož se vodní hladina většinou pohybuje několik desítek metrů pod povrchem, najdete zde převážně hluboko vrtané studny, anglicky nazývané borehole. Studna je vrtána pomocí nákladního automobilu s vrtnou soupravou, který vrtá a umisťuje do země potrubí o průměru pouze 30 cm. Hloubka vrtu studny často dosahuje 70-100 m, minimum je 50 m. I v našem kampusu už máme první studnu pro účely střední školy, a to díky německé neziskové organizaci "Fountains of life", která vyvrtala studnu přímo na našem pozemku. Společně s vodárenskou věží je tak nepostradatelným komponentem pro stavbu nových budov i správu těch stávajících.

Testování v laboratoři ČVUT

V rámci příprav na samotnou realizaci bylo nezbytné experimentálně otestovat nosnost konstrukce vyzděné z nepálených hliněných cihel, pevnost jednotlivých cihel a jejich materiálové vlastnosti. Zkoušky byly provedeny jako praktická část diplomové práce Lukáše Bejčka z Katedry konstrukcí pozemních staveb FSv ČVUT. Kromě pevnostních vlastností bylo nutné ověřit celý výrobní proces od optimalizace hliněné směsi až po způsob zdění. Hliněné cihly byly v prvním kole vyráběny na zapůjčeném prototypu manuálního lisu. V této fázi došlo ke stanovení poměru složek štěrku, písku, jílu i stabilizace potřebné k vhodné únosnosti hliněných zdících prvků. Z vyráběných cihel byly následně vyzděné tři pilíře s různou zdící technikou. První byl vyzděn na sucho, druhý byl vyzděn na hliněnou maltu a třetí byl dovyztužený železobetonem. Výsledky testování ukázaly, že cihly bez cementové příměsi zděné na hliněnou maltu jsou dostatečně únosné pro použití na nosné konstrukce jednopodlažních budov.