v trhlině
J1 OPAKOVÁNÍ FYZIKY Posluchárna Stanislav: Dnešním tématem je tuhost historických staveb. Ale nejprve bych vám chtěl přiblížit některé technické pojmy, bez nichž se neobejdeme. Pokud vím, většina z vás absolvovala humanitní studia, proto budu ve svém výkladu navazovat na fyziku středoškolskou. Řekneme si také něco o jednotkách, kterými se fyzikální veličiny měří, a o jejich vzájemných vztazích. A připomeneme si jednotky, které se dnes už neužívají, ale
1 Pa1=ζ; Pa2=η.
trhlina
jednotky ı klenby ı malty ı míry ı náklady na opravu ı okna ı památková péče ı statika ı vlhkost ı vytápění ı základy
Stanislav: Přijďte zítra odpoledne do posluchárny památkového ústavu, mám tam přednášku na toto téma. Dagmar: Přijdu, ale ještě mi řekněte, jak by měl vypadat ten stavebně-statický průzkum. Stanislav: V plánech by měly být zakresleny«02 všechny trhliny a deformace,»03 jejich charakter,»04—07 směry a velikost, je třeba rozlišit trhliny tahové a smykové, boulení od výklonu, dokumentovat poklesy a nadměrné průhyby, měla by být zakreslena vlhká místa, zjištěné zdroje a příčiny vlhkosti, narušené omítky a zdivo, napadené dřevo, 03 Deformace střešní roviny stavení pod hradem Žebrákem. Příčinou je zjevně pokles výskyt houby, plísní a řas. Dobré je poruchy krokví, ve kterých vazné trámy buď nejsou, dokumentovat fotografiemi.1 nebo mají narušená zhlaví. Krov nemá vaznice, ty by deformace přenesly do celé Analýza příčin poruch by měla vzít v úvahu plochy střechy geologii staveniště, předpokládaný způsob založení, stavební vývoj objektu (zejména změny nosných konstrukcí, změny využití a zatížení, opravy, stavby v sousedství, mimořádné vlivy — požáry, devastaci apod.), měla by určit dobu vzniku poruch, datovat jejich opravy, měla by vysvětlit příčiny všech poruch (při tom je třeba uvažovat možné kombinace příčin).«H2.11;H2.12 (s. 90—91) Výsledkem analýzy by měla být klasifikace závažnosti poruch, zjištění havarijních stavů (které mohou ohrozit bezpečnost osob, způsobit kolaps stavby nebo jejích částí, u památek ohrožení památkové hodnoty), návrh opatření pro odstranění nebo a a zajištění havarijních a stavů, návrh dalších nutných průzkumů (sondy, zkoušky materiálů), a návrh koncepce opravy, případně vyjádření 04 Tahová trhlina; 05 Namáhání tahem; 06 Smyko- 07 Nasměr posunu tahová trhlina vá trhlimáhání k záměrům obnovy nebo v trhlině na; směr smykem; využití stavby. pohybu smyková
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS508426
98 99
J které byly někdy názornější než jednotky zavedené u nás 1. srpna 1974 soustavou SI (Système International d´Unités). Víte, že základním pojmem newtonovské mechaniky je síla. Síla působící na těleso mu udílí zrychlení, to znamená, že rychlost Newtonova padajícího jablka se působením zemské přitažlivosti (gravitace) zvyšuje.»1.11 Co se stane, když tělesu zabráníme v pohybu? Síly, které na těleso působí, vyvolají v podporách, tedy v místech, kde nějaká překážka pohybu brání, reakce. Reakce jsou síly, kterými těleso působí na podporu, ale i naopak, podpora působí na těleso. Uvedeme si příklad. Když se postavím na měkkou půdu, bota se mi zaboří do bláta. Když šlápnu na prkno, ze 1.11 Síla a zrychlení kterého čouhá hřebík, propíchne mi botu. V obou případech působila stejná síla — reakce jedné mé nohy, která je něco kolem poloviny váhy mého těla.»1.12 Vidíme, že síla může způsobit deformaci (v prvním případě) a porušení — v případě, že překročí pevnost tělesa. Pevností rozumíme schopnost odolávat síle bez porušení. A nyní malé opakování středoškolské fyziky: Síla se udává v newtonech [N], ve stavebnictví počítáme obvykle s kilonewtony [kN]; dříve se užívala jednotka kilopond [kp], což byla v pozemských podmínkách váha [1 kg] (= tíha jednoho kilogramu). Newton je definován jako síla, která udílí tělesu o hmotnosti 1 kg jednotkové zrychlení podle Newtonova zákona: F = m*a (1) 1.12 Reakce 1 N = 1 kg* 1 m/sec2 V pozemských podmínkách působí gravitační a odstředivá síla — jejich výslednice udílí tělesům na zemském povrchu tíhové zrychlení, které se označuje g a uvažuje se střední hodnotou: g = 9,80665 m/sec2 ≅ 10 m/sec2 Dosadíme do rovnice (1): F = 1 kg*9,81 m/sec2 = 9,81 kg*m/sec2 ≅ 10 N. Síla, kterou působí na hmotu 1 kg zemská přitažlivost, tedy váha 1 kg (postaru 1 kp), je: 1 kp = 10 N. Váha 100 kg, tedy postaru 1 metrického centu, je: 1 q ⇒ 100 kp = 100*10 N = 1000 N = 1 kN, váha jedné tuny: 1 t = 1 000 kg = 10 q ⇒ 10 kN Vnější síly (zatížení a reakce v podporách), které působí na těleso, v něm vyvolávají napětí, které si můžeme představit jako intenzitu vnitřních sil. Napětí je síla, která působí na plošnou jednotku, její jednotkou je pascal [Pa], který je definován jako síla 1 N působící na plochu l m2, tedy: 1 Pa = 1 N / 1 m2, běžně se užívá jednotka megapascal [MPa], tedy: 1 MPa = 106 Pa. Napětí v tělese působí jeho deformaci (přetvoření). Když napětí vymizí, pružné materiály se vrátí do původního stavu. U pružně plastických materiálů (ke kterým patří dřevo i ocel) vzniká při dosažení určité
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS508426
Ukázka elektronické knihy
jednotky ı klenby ı malty ı míry ı náklady na opravu ı okna ı památková péče ı statika ı vlhkost ı vytápění ı základy
hodnoty napětí deformace trvalá. Pokud napětí dosáhne meze pevnosti, dojde k porušení materiálu. Pevnosti materiálů se udávají v MPa, uvedeme si pevnosti v tlaku některých stavebních materiálů:»TAB—J1.11—J1.14 — ocel 210—290 MPa — měkké dřevo 12 MPa — tvrdé dřevo 14 MPa — cihla 7,0—35 MPa — žula 75—200 MPa — beton 7,5—30 MPa — vápenná malta 1,0 MPa — nastavená malta 2,5 MPa — dokonale zkarbonatizovaná vápenná malta 2,5 MPa — cementová malta 5—15 MPa — cihelné zdivo na cementovou maltu 1,5—3,5 MPa — cihelné zdivo na vápennou maltu 1,0–1,6 MPa — lomové zdivo z pevného kamene na vápennou maltu 0,7 MPa — lomové zdivo z pevného kamene na nastavenou maltu 1,0 MPa — řádkové zdivo hrubé na vápennou maltu 3,6 MPa — řádkové zdivo hrubé na nastavenou maltu 3,8 MPa — zdivo z jemných kvádrů na vápennou maltu 12,3 MPa — zdivo z jemných kvádrů na nastavenou maltu 13,3 MPa Hlas z publika: Proč je pevnost zdiva ve srovnání s pevností kamene a cihel tak malá? Stanislav: To je případná otázka. Na pevnosti zdiva se podílí pevnost kamene a pevnost malty. Pevnost malty je o řád nižší než pevnost staviva. Největší vliv na výslednou pevnost ale má tvar staviva a vazba. Čím jsou spáry tenčí a pravidelnější, tím je pevnost zdiva vyšší. Největší pevnost v tlaku má suché zdivo z přesných cementových tvárnic, které na sebe přímo dosedají. Analogií jsou přesně opracované kamenné bloky v Machu Picchu, jejichž ložné plochy a často i plochy styčné do sebe přesně zapadají. Rozšířenou představu, že této přesnosti bylo dosaženo posouváním kamenných bloků po sobě a broušením podsypávaným ostrým pískem, vyvrátil znalec inckého stavitelství Jean-Pierre Protzen[141 Malina, Pavel] zjištěním, že horní ložná plocha je vypuklá a spodní plocha horního kamene dutá. Jezuitský kněz José de Acosta roku 1589 techniku opracování kamene popsal: „… provádělo se to za využití množství pracovníků při práci velmi lopotné, poněvadž pro opracování stykové plochy dvou sousedících kamenů tak, aby do sebe zapadaly, bylo třeba lícování mnohokrát zkoušet.“ Protzen popisuje způsob, jak je možno přesně opracovat i velmi tvrdý kámen pomocí palic (bez kovových dlát): „Čtyřkilogramové, oběma rukama lehce držené valounové kladivo se nechává dopadnout na obráběný kus plnou vahou. Po úderu se nástroj odrazí do vzdálenosti patnácti až dvaceti centimetrů… a nechává se dopadat na totéž místo znovu a znovu… Tímto způsobem se hornina opracovávaného kamene v podstatě drtí… Při změně úhlu dopadu se odštěpují drobné úlomky.“ K podobným závěrům došel při experimentálních pracech v kamenolomu na Velikonočním ostrově i Thor Heyerdahl, který publikoval i úvahy o efektivitě práce a době potřebné pro výrobu tamějších soch.