Technické parametry

Všechny budovy mají jednotný konstrukční systém, který navazuje na tradiční způsoby stavění v této oblasti. Nosné zdi jsou z nepálených lisovaných cihel (interlocking compressed earth blocks – ICEB), plechová střecha na dřevěných vaznících je oddělená od interiéru podhledem. Tyto drobné změny oproti tradici snižují pracnost výstavby a zlepšují efektivitu využití zdrojů.

Zambijské přírodní podmínky vyžadují dobře vyřešit odvětrávání prostor a zásobování vodou. V Zambii se totiž střídají horka a sucha s intenzivním obdobím dešťů, Zdrojem vody je kombinace stávajících zemních vrtů a sběr dešťové vody. Dešťová voda je svedena ze střech budov přes lapače nečistot do nádrže, kde je filtrována přes vrstvy štěrku a písku. Přečištěná voda je uchována v zásobníku pitné vody, kde je připravena pro použití. Budovy jsou větrány přirozeně skrze příčné provětrání. Okna a průduchy ve střeše posilují větrání díky rozdílu teplot, čímž vzniká komínový efekt.

ZÁKLADY

Založení budov je navrženo na základových pasech, jako materiál je použita kombinace betonu a kamene z nedalekého lomu. Pro svou trvanlivost a odolnost jsou podlahy budov zvoleny jako betonové desky.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Svislé konstrukce jsou navrženy z nepálených cihel zapadajících do sebe jako lego, není tedy nutné používat maltu. Dutiny v cihlách je možno doplnit výztuží a vylít betonem, což zajistí konstrukci větší tuhost a únosnost.

STŘECHA

Nosnou část střešní konstrukce tvoří dřevěné příhradové vazníky. Sendvičová střešní krytina je tvořena z několika materiálových vrstev, které odstíní hluk z deště a zabrání přehřívání interiéru.

VODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ

Dostupnost pitné vody je klíčem pro předcházení zdravotním rizikům a rozvoji celé oblasti. Zdrojem pitné vody je kombinace stávajících zemních vrtů a sběru dešťové vody, která je po zachycení přečištěna a uchována pro další použití.

Dešťová voda je sbírána ze střech budov a přes lapač nečistot svedena do nádrže, kde je filtrována přes vrstvy štěrku a písku. Přečištěná voda je svedena do zásobníků pitné vody, kde je připravena pro použití. Voda v zásobnících pitné vody je pravidelně přečerpávána tak, aby nedošlo ke znehodnocení její kvality.

Vrstvy štěrku a písku je možné jednotlivě vyjmout, vyčistit a dále používat. Systém filtrace může být doplněn o dezinfekci UV zářením.

VĚTRÁNÍ

Přirozené větrání je účinná strategie pro zajištění čerstvého vzduchu a tepelné pohody. Přirozené větrání budovy je způsobeno větrem - příčné provětrání nebo rozdílem teplot - aerace.

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.

Aerace je pohyb vzduchu v budově vzniklý rozdílem teplot mezi místy, kde je vzduch přiváděn a odváděn. Venkovní vzduch je do budovy přiváděn ze stinné návětrné strany budovy přes zásobníky s pitnou vodou a odváděn otvory ve střeše, která je ohřívána vlivem slunečního záření. Množství vzduchu, které proudí budovou je možné regulovat posuvnými otvírkami.

NEPÁLENÉ CIHLY

Tradičním stavebním materiálem byly odjakživa pálené a nepálené cihly. Nepálené cihly se nejčastěji používají pro obytná stavení, pálené cihly pro infrastrukturní budovy. Na výpal těchto cihel je však třeba velké množství dřevní hmoty. Proto jsme se rozhodli navázat na lokální technologii nepálených cihel a zvětšit jejich odolnost a únosnost díky příměsi cementu. Tvar vyrobených cihel připomíná kostky lega, které do sebe jednoduše zapadají a zrychlují tak výstavbu budovy. Pro výrobu těchto cihel postačí ruční pákový lis.

Výroba cihel začíná prosetím připravené hlíny přes síto o velikosti 5x5 mm. Tato hlína se následně smísí s cementem (5%) a pískem. Vzniklá směs je poté vložena do ručního lisu, kde je stlačena. Výsledkem je cihla, která se vyjme a nechá pomalu zrát (28 dní) pro získání maximální pevnosti.

"Na výstavbu první budovy školy bude potřeba 16 250 cihel."

Technologie výroby cihel je vyvíjena tak, aby cihly měly dostatečnou pevnost přidáním vhodného obsahu cementu. Testování směsi a technologie výroby neprobíhá pouze v rámci ČVUT, ale zapojí se i další partnerské univerzity, například v Mulungushi University in Kabwe v Zambii.

Testování v laboratoří 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.

CIHLOVAČKA

Při vývoji stroje na cihly nebo-li cihlovačky jsme vycházeli z tradiční technologie jednoduchého lisu, který místní lidé běžně používají. Tradiční cihlovačka vyrábí tvarově jednoduché bloky z nepálené hlíny, které jsou náchylné na napadení termity, pokud neprojdou procesem výpalu. Tyto cihly jsou málo únosné a špatně odolávají vlivům počasí (vítr, déšť). Stavby z těchto cihel se musí po 15 - 20 letech postavit znova.

tradiční místní cihlovačka a cihly

Naše cihlovačka oproti jednoduchému lisu umožňuje vyšší sílu stlačení, výrobu dvou cihel najednou a díky zásobníku není nutné dávkovat směs pro každé stlačení samostatně. Výroba je tak rychlejší a cihly jsou pevnější a odolnější. Použití cementu v kombinaci s cihlovačkou umožní výrobu cihel, které jsou tvarově stálé, dostatečně pevné a odolné proti nepříznivým přírodním vlivům.

"Cihlovačka umožňuje vyrábět přibližně 30 cihel za hodinu."

Cihlovačka je mobilní a velmi dobře se transportuje na určitě místo. Lisovací síla je díky novému mechanismu stlačování zvýšena nejméně dvojnásobně. Nový design umožňuje také lepší čištění a údržbu stroje. Cihlovačka je složena z jednotlivých dílů, které se dají poskládat do kompaktní formy pro manipulaci nebo transport. Každý z těchto dílů může být nahraditelný a celý stroj nepotřebuje k fungování žádnou elektrickou energii. Pokud by se některý díl zničil, je možné jej jednoduše vyměnit dostupnými náhradními součástkami.

naše cihlovačka a cihly