NKP Invalidovna v Praze – návrh sanace rozsáhlého barokního areálu

Ne vždy je možné připodobnit se vlastnostem původních materiálů, zejména z hlediska změn jejich vlastností stárnutím a také s ohledem na nové – budoucí využití stavby. Dalším aspektem při návrhu nových materiálů jsou změny podmínek stavby z hlediska obecných atmosférických vlivů. V následujícím článku jsou naznačeny možnosti kompromisu při návrhu sanace zdiva a volby povrchových úprav.

Historie stavby

Barokní areál původní Invalidovny byl založen ve třicátých letech 18. století. Základní koncepci navrhl architekt Josef Emanuel Fischer z Erlachu. Z hlediska financování stavby byl výrazným sponzorem polní maršálek Piero Strozzi, který na ni věnoval v poslední vůli celý svůj majetek a založil nadační ústav pro válečné invalidy. O stavbě rozhodl císař Karel VI. dekretem v roce 1728, jenž ustanovil, že v rámci celé rakousko-uherské monarchie bude zřízena jediná Invalidovna, a to v blízkosti Prahy – v dnešním Karlíně. Stavební program počítal s umístěním 4 000 invalidů. Tato stavba měla zajistit ubytování nikoliv pouze pro invalidy s rodinami a pro zaměstnance správy ústavu, ale měly v ní být rovněž společenské prostory, krámy, sklady, dílny, soud s vězením, škola, kostel s farním úřadem, nemocnice, hřbitov a také mlýn, pekárna, pivovar, jatka a samozřejmě další místa, určená jako užitkové plochy. Plány vypracoval význačný pražský architekt Kilián Ignác Dientzenhofer. Navrhovaný areál měl obsahovat řadu křídel obklopujících devět vnitřních nádvoří, přičemž v tom středním měl být postaven kostel sv. Kříže.

Během 2. světové války byla činnost Strozziho nadace ukončena, budovu obsadila německá armáda a po roce 1945 v ní byl umístěn vojenský historický archiv a oddělení architektury Národního technického muzea. Během povodní v roce 2002 byla většina archivních dokumentů zaplavena a zčásti zničena. V současnosti je Invalidovna majetkem Národního památkového ústavu a připravuje se její rozsáhlá rekonstrukce. Přípravu k ní představují podrobné průzkumy, jejichž součástí jsou také informace o stavu konstrukcí z hlediska vlhkosti i salinity a také o složení – vlastnostech původních materiálů.

Současný stav

Sólová dvoupatrová čtyřkřídlá budova s podélným dvorem má fasádu hlavního křídla obrácenu na severní stranu, do parku (což je polovina původně plánované fasády). Pouze toto severní křídlo budovy je podsklepeno. Všechna křídla mají dvoutraktovou dispozici s komunikační chodbou ve dvorním traktu, mimo západního křídla, kde se nachází chodba na vnější straně. Všechny prostory jsou klenuté, a to částečně křížovými klenbami a částečně českými plackami. Boční křídla mají originální půdorysné řešení s obytnými jednotkami pro invalidy – každá jednotka pro 37 mužů je složena z trojlodní místnosti, zaklenuté devíti poli křížových kleneb.

Zdivo je zavlhlé téměř v celém rozsahu. Vlivem vlhkosti dochází k poruchám omítek a také k ovlivňování vnitřního prostředí daných prostor. Pro hodnocení stupně vlhkosti je třeba vzít na vědomí záplavy v minulosti a způsob budoucího využívání. Vlhkostní stav zdiva také ovlivní úpravy okolního terénu, respektive jeho snižování v oblasti okolí fasád ve dvoře a při severním průčelí. Budoucí využití budovy předpokládá přiměřený vlhkostní stav zdiva a ustálené podmínky mikroklimatu.

Autor sanace pro aktuální objektivizaci současného stavu provedl vlastní měření vlhkosti zdiva. Měření bylo prováděno hmotnostní metodou v charakteristických oblastech a výsledky tohoto rozboru byly podkladem pro „cejchování“ el. kapacitního vlhkoměru D-87269, viz tab. 1.

Klasifikace hmotnostní vlhkosti zdiva je dána zejména způsobem a potřebou využívání. Ze zkušenosti se stavbami zavlhlých objektů v podobném prostředí vyplývá potřeba najít směrné orientační hodnoty ve vazbě na stavební materiály. Dále uvedená orientační tab. 2 zpřesňuje údaje normy v závislosti na prostorové, relativní hmotnosti a na základě porovnání s řadou budov zkoumaných v minulosti z praxe autora.

V daných prostorech je nutno kalkulovat s budoucí relativní vlhkostí do 60 %, tj. s přiměřenou hmotnostní vlhkostí materiálu kolem 6 %! V porušovaných oblastech jsou vlhkosti vesměs velmi vysoké a vysoké.

Orientačně je výrazněji vlhkostí poškozováno zdivo v oblastech:
■ jihozápadního rizalitu;
■ rizalitu (prodloužení) severního křídla do západní strany;
■ severní části východní vnější fasády;
■ obvodové části západního křídla do dvora;
■ chodbové oblasti východního křídla.

Pro objektivní informaci o tzv. zasolení zdiva bylo mechanicky odebráno cca padesát vzorků, které byly zkoumány v laboratořích Kloknerova ústavu ČVUT v Praze. Výsledkem je protokol a tabulky hodnot. Orientačně – souhrnně lze konstatovat, že hodnoty, zejména dusičnanů, jsou relativně vysoké ve všech křídlech. Důvodem jsou pravděpodobně vlivy záplav a minulých způsobů využívání objektu. Totéž platí o chloridech. Vysoký obsah síranů je bezpochyby dán vlastností zdicích materiálů.

Vzorky byly po vysušení namlety na analytickou jemnost a následně z nich byly připraveny vodní výluhy v destilované vodě v poměru 1 : 10. Ve výluzích byl stanoven obsah vodorozpustných chloridových, síranových a dusičnanových iontů podle EN ISO 10304-1, viz tab. 3, 4. Analýza byla prováděna ve spolupráci s Kloknerovým ústavem ČVUT v Praze. Rozbory byly provedeny na dvanácti vzorcích omítek (mechanicky tak, aby byl objekt co nejméně poškozen).

Granulometrická analýza
Pro analýzu byly použity vzorky o minimální hmotnosti 100 g, viz tab. 5. Stanovení zrnitosti proběhlo podle normy ČSN ISO 565 (259601). Kamenivo získané kyselým rozkladem vzorku bylo po vysušení prosíváno soustavou sít o průměru ok: 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm a 0,063 mm.
Jednotlivé frakce zachycené na daném sítě se vážily a následně bylo vypočteno jejich procentuální zastoupení. V každém reprezentativním vzorku bylo 1–2 ks zrna v rozměrech 10 × 10 mm, 8 × 10 mm na 150 g.

Stanovení mineralogického složení
Na všech dvanácti uvedených vzorcích byly pro zjištění mineralogického složení prováděny následující analýzy:
■ diferenční skenovací kalorimetrie a termogravimetrická analýza – DSC/TG;
■ rentgenová difrakční analýza – XRD;
■ optická polarizační mikroskopie.
Pro co nejpřesnější identifikaci a správnou interpretaci se metody kombinovaly, viz tab. 6, 7.

Stanovení poměru pojiva ke kamenivu
Z výsledků chemické analýzy vzorku vyplývá, že množství písku v maltě je 44,44 % (nadsítný podíl) a ztráta žíháním je 21,67 %. Obsah vápna vyjádřený jako CaO je tedy (100 – 44,44) – 21,67 = 33,89 %. Přepočet na vápennou kaši obsahující 50 % vody při CaO→Ca(OH)₂ = 1,32 je pak 33,89 · 1,32 · 2 = 89,46 %. Malta je v poměru hmotnosti vápenné kaše k písku 89,46 : 44,44 = 2 : 1. Chemická analýza vzorku omítky je orientační a původní složení není možné přesně zjistit vzhledem k reakcím složek malty, časovému období a působení přírodních vlivů.

Zkouška pevnosti malty v tlaku
Postup zkoušky byl proveden s ohledem k obsahu vzdušného vápna většímu než 50 % celkové hmotnosti pojiva. Zkouška byla provedena u šesti reprezentativních vzorků, viz tab. 8.
Na základě analýzy a provedených měření lze vytvořit návrh receptury obdobné jako malta s ohledem na současný stav a poškození konstrukcí.

Příčiny poruch – analýza současného stavu

Hlavními příčinami poruch konstrukcí (tj. vysokého zavlhčení) je voda vzlínající do zdiva z podzákladí. Dalším důvodem poruch je voda, která se kumuluje v oblasti nejbližšího okolí a do zdiva vzlíná druhotně. Původní, horizontální izolace nejsou doloženy. Na vlhkost konstrukcí mají dále vliv „lokální“ důvody, jež je možno orientačně určit v dispozici jednotlivých křídel.

Severní křídlo
Vysoké zavlhčení a salinita v západní části je s velkou pravděpodobností podpořena vodorovným řadem kanalizace (před rokem 1860) a kanalizace ze třicátých let 20. století. Tato skutečnost také ovlivňuje oblast průjezdu.

Východní křídlo
Stav obvodového a podélného středního zdiva ovlivňují dvě historické studny ve dvoře. V prostoru „nároží“ (tj. ve styku severního a východního křídla) je vysoká salinita dána také dispozicí hygienických zařízení a jejich rozvodů. V této oblasti a v blízkosti koutu dvora jsou vstupy do kanálů. Zdivo jihovýchodního nároží ovlivňuje studna v prostoru před jižním průčelím dvora.

Jižní křídlo
Tato oblast se z hlediska zavlhčení a salinity jeví jako relativně nejméně poškozovaná, vyjma jihozápadního rizalitu, který je nadměrně zavlhčován. V těchto prostorech se historicky nacházela původní historická hygienická zařízení, jsou v nich situovány původní rozvodové štoly a je patrná řada stavebních úprav z minulosti (zejména v oblasti podlah). Tuto část lze považovat za kritickou.

Západní křídlo
Zavlhčení a zasolení obvodové stěny do dvora je podporováno kanalizačním rozvodem v blízkosti stěny a „odbočkami“ příčně k západnímu průčelí. V severní části tohoto křídla byla situována původní dispozice hygienických zařízení (odtud velmi vysoká salinita a průniky kanalizačních řadů). Zdivo této oblasti je dále výrazně namáháno vlhkostí, zvýšeným terénem a vadnými stavebními úpravami nejbližšího okolí.

Souhrnně lze konstatovat, že poruchy zdiva z hlediska vlhkosti a salinity jsou kombinací stavebního stavu, vlivu historických zařízení a pozdějších úprav.

Koncepce sanačních úprav

Způsoby sanace – snížení vlhkosti zdiva byly posouzeny a schváleny po diskusi se zástupci Národního památkového ústavu a byly zvoleny tak, aby se po eventuálních záplavách nesnižovala jejich účinnost. Snížení vlhkosti bude řešeno v rozsahu plánové dokumentace:
■ provedením vnější podélné výkopové rýhy, rubové izolace zdiva a jílovou výplní;
■ provedením dutinových podlah v částech západního a východního křídla;
■ instalací mírné elektroosmózy u obvodových zdí a částí středních zdí severního křídla;
■ aplikací nových vápenných omítek s vlastnostmi, které jsou odvozeny od složení historických omítek.

Jílová izolace v pracovní výkopové rýze
Podél obvodových zdí ve dvoře a u vnějšího obvodu východního křídla bude vyhloubena rýha do hloubky 900 – 1 000 mm. Rub zdiva bude opatřen hydroizolační stěrkou s příslušnými podklady a ochranami. Rýha bude následně „uzavřena“ jílovou vrstvou (prováděnou na tři etapy).

Podlahy se vzduchovou dutinou
Dílčí snížení vlhkosti zdiva přízemí a zejména izolace podlah bude řešeno podlahami, které mají ve skladbě dutinu. Plošná dutina bude variantně dělena systémem podélných kanálků a sběrnými kanálky, vždy při fasádách, nebo aplikací IPT desek. Konstrukce kanálků bude tvořena cihlovými řadami, na zpevněný štěrkový podsyp, a zastropena PZD deskami 60/40/6,5. Sběrné kanálky budou opatřeny výdechovými otvory do stávajících komínů.

Mírná elektroosmóza
Tato metoda byla zvolena zejména z hlediska vysoké šetrnosti k památkově chráněnému zdivu na oblast severního křídla. Sníží se tedy i vlhkost zdiva suterénů. Metoda aktivní elektroosmózy využívá ke své odvlhčovací funkci elektrický okruh skládající se z řídicí skříňky, kladné elektrody – anody, záporné elektrody – katody, drátového propojení (vodiče prvního stupně) a vlastní sanované konstrukce (vodič druhé třídy).

■ Elektrody kladné
Kladné elektrody jsou dotovány stejnosměrným proudem z napáječe a budou instalovány v oblasti zdiva v prostoru výkopové rýhy, v soklové části a na určených plochách středních zdí (v suterénu). Síťová kladná elektroda má výšku 250 mm s přiloženým zdrojovým kabelem.

■ Elektrody záporné
Elektrody jsou také dotovány stejnosměrným proudem z napáječe a budou instalovány šikmo pod nosné zdi. Katody jsou tyčové, o průměru 20 mm (jejich délka je 650 mm). Záporné elektrody jsou rozmístěny po cca 5 000 mm a navzájem propojeny.

■ Řídicí skřínka
Přístroj je vybaven digitální indikací proudu a umožní optické sledování procesu vysychání zdí (na klesající hodnotě mA). Navzdory trvalému provozu se pohybuje spotřeba proudu těchto zařízení v nízké, takřka zanedbatelné oblasti (orientačně při dnešních cenách cca 400 Kč/rok).

Nové vápenné omítky
Nové omítky se svými vlastnostmi a technologií budou přibližovat výsledkům rozborů vybraných vzorků. Zásadou zůstává, že historické omítky a jejich zachovalé části budou po posouzení mechanických vlastností toho kterého úseku zachovány, eventuálně konzervovány. O rozsahu těchto úprav rozhodne zástupce památkové péče a projektant.

Skladba
■ Příprava podkladu – stará omítka bude otlučena. Spáry budou vyškrabány, zdivo se důkladně očistí a zbaví prachu.
■ Povrch bude opatřen postřikem proti plísním.
■ Podhoz se použije ve velmi tenké vrstvě a bude se nanášet síťovitě.
■ Omítková směs bude nanesena v tloušťce dané místem.
■ Štuková vrstva bude čistě vápenná.

Závěr – výměry

Návrh koncepce kombinace sanačních opatření je vztažen ke skutečnostem v době jeho zpracování a zejména s ohledem na šetrnost k památkově chráněnému zdivu. Souvisejícími nutnými úpravami jsou budoucí úpravy terénů ve dvoře a při části fasád, zejména severní, a úpravy nejbližšího okolí. Zásadním předpokladem je řešení kanalizačních a vodovodních rozvodů.

Celý článek naleznete v archivu čísel 12/2020.