Příklad využití dostupných IT technologií při sanaci zámku v Nemyšli
Příspěvek prezentuje původní stav zámku v Nemyšli u Tábora spolu s navazujícím postupem jeho sanace. To vyžaduje pečlivou evaluaci jeho stavu, stanovení postupu sanace spolu se sledováním stavu, aby byla zajištěna bezpečnost na staveništi. Ke splnění tohoto úkolu – v zahraničí je užívána zkratka SHM (Structural Health Monitoring, sledování zdravotního stavu) – byly využity dostupné možnosti současných informačních technologií.
1. Úvod
Nejen v lidském životě je důležité řešit zdravotní problémy co nejdříve. Dokonce největší problémem současného zdravotnictví je prevence. Odhalíme-li vážné zdravotní problémy včas, je naděje na vyléčení značná. Toto samozřejmě platí též pro všechny stavby, nejen historické. Přesto je řada staveb ve špatném až téměř havarijním technickém stavu. V současné době je tato situace vnímána širokou veřejností zejména v souvislosti s velmi špatným stavem některých (nejen historických) mostů, z nichž mnoho již překročilo svou návrhovou životnost.
Výše uvedené skutečnosti jsou obvykle způsobeny kombinací více faktorů. V průběhu životnosti jsou konstrukce vystaveny účinkům zatížení a dalším vlivům, stavba však musí být navržena a provedena tak, aby při běžné údržbě za současného respektování hospodárnosti těmto účinkům odolávala. V rámci požadavků na bezpečnost a vlastnosti staveb je zároveň nutné zajistit tzv. základní požadavky – mechanickou odolnost a stabilitu, všeobecné požadavky pro ochranu zdraví, zdravých životních podmínek a životního prostředí a další. Z tohoto důvodu je jednak nutné sledovat stavebně technický stav konstrukce a reagovat na případné poruchy staveb v době blízké jejich vzniku. Včasným řešením problémů, a především předcházením vzniku poruch historických staveb prostřednictvím jejich monitoringu je možné omezit časový i komplexní vliv na degradaci objektů a zcela zásadně redukovat investice do větších rekonstrukcí. Vzhledem k tomu, že se v tomto směru stále více uplatňuje interdisciplinární přístup, je zřejmý trvalý ekonomický, sociální i ekologický přínos a v konečném důsledku globální vliv na společnost.
2. Využití digitální transformace při ochraně kulturního dědictví
2.1 Monitoring zdravotního stavu konstrukcí
Průzkumné práce a diagnostika konstrukcí jsou klíčovým faktorem při rozhodování o způsobu rekonstrukce. Z pohledu medicíny se jedná o fázi anamnézy, během které je potřeba porozumět technologiím, materiálovému řešení i stavitelským principům a jejich vývoji v průběhu historických etap. Tento kritický přístup zahrnuje jak analytický model, jenž dokládá jednotlivé stavební fáze, tak zároveň syntetickou metodu, která přihlíží k celkové stavební, konstrukční a estetické integritě stavby. Nezřídka se bohužel stává, že jsou tyto postupy často omezovány nebo opomíjeny, ať už z časových či finančních důvodů, případně z důvodu nízké erudice projektanta nebo investora (případně správce nemovitosti). Samotný přístup k diagnostickým metodám bývá také značně omezen. Podceněním průzkumných prací může dojít k provedení nekvalifikovaných zásahů do konstrukcí, což může v konečném důsledku vést ke znehodnocení celého stavebního díla. Průzkumné práce a diagnostiku konstrukcí je nutné považovat za neopominutelnou součást rekonstrukcí historických objektů. Jedině tak je možné předcházet vzniku, případně rozvoji havarijních stavů, které mohou vyústit až do fatálního stádia. V řadě případů sice situace nevyžaduje okamžité řešení, ale v určitých případech může být stav nouzový. V takovém případě, pokud otálíme, může dojít ke kolapsu stavby a v případě historických objektů k jejich nevratné ztrátě. Jak jsme se již několikrát mohli přesvědčit, k těmto situacím může dojít i při provádění rekonstrukčních prací, což opět poukazuje na chyby v průzkumu stavby, neznalost původního stavebního řešení, návrhu rekonstrukce, popř. provedení různých nevhodných sanačních úprav v minulosti. Současná praxe údržby a procesu prohlídek v rámci rekonstrukce historických objektů především zahrnuje vizuální inspekci, nelze ve všech případech považovat jako dostatečný způsob pro zhodnocení technického stavu. Pro objektivní posouzení je proto vhodné přistoupit k některé z exaktních metod a na základě zjištěných informací navrhnout rekonstrukci – v tomto bodě se posléze přistupuje k „fázi terapie“. Návrh sanačních metod či zásahů do konstrukce během rekonstrukce lze označit za vysoce iterativní proces, který by měl probíhat v přímé návaznosti na výsledky experimentální analýzy či diagnostiky. Po provedené rekonstrukci („terapii“) by měla nastat poslední fáze – kontrola, resp. monitoring stavby. Jednotlivé fáze jsou shrnuty na Digramu 1.
Diagram 1: Fáze monitoringu zdravotního stavu konstrukcí
U pozemních staveb neexistuje na rozdíl od mostního inženýrství systém pravidelných prohlídek, které by odhalily vzniklé poruchy. Neexistuje ani předpis či metodika, které by tuto situaci zlepšily. U každé konstrukce je však zcela nezbytné mít přehled o slabých místech již ve fázi projektování nebo v případě rekonstrukce lze tato místa identifikovat např. během statického přepočtu konstrukce (pro tyto účely se často zhotovuje 3D výpočetní model s vhodnou idealizací konstrukce). K tomu se hodí určitá inervace, osazení problematických míst senzory. To nám umožňuje mít o skutečném stavu památky přehled v libovolném čase. Zároveň musíme být schopni s využitím počítačů a umělé inteligence evaluovat vzniklý stav.
Diagram 2: Workflow – interdisciplinární přístup ke sledování a údržbě konstrukcí
Monitorování staveb je proto mimo jiné podkladem pro posouzení bezpečnosti konstrukce. Celkový interdisciplinární proces přístupu ke sledování konstrukcí je zobrazen na Diagramu 2.
2.2 Vývoj metod monitoringu staveb – systém „SHM“
V průběhu 20. století byl vyvíjen tzv. systém „SHM“ (structural health monitoring), což je transdisciplinární oblast inženýrství, aplikovaná k zajištění provozní bezpečnosti a kontroly strukturální integrity materiálů či celé konstrukce, případně jednotlivých částí. Tento systém je definován monitorováním zdravotního stavu staveb, během kterého jsou sledovány provozní anomálie, deformace a jiná poškození, které mohou ovlivnit únosnost a použitelnost konstrukce. V principu je SHM přirovnáváno k lidskému nervovému systému, který se skládá z komplexního souboru nervů, buněk a hlavní procesní jednotky (mozku). Nervové buňky přenášejí signály mezi různými částmi těla a mozkem. Mozek je hlavní řídící jednotkou pro příjem a zpracování informací a také vydávání pokynů. SHM se skládá ze senzorické sítě pro shromažďování informací a řídicí jednotky pro zpracování dat a rozhodování. Obecně jsou cíle SHM následující: určit aktuální stav, předpovědět budoucí chování a včas odhalit případné deformace či jiné poruchy [1, 2] – viz výše Diagram 2.
2.3 Moderní metody monitoringu staveb – IoT
Vzhledem k tomu, že tradiční systémy SHM nelze použít pro kontinuální on-line monitoring, byl v posledních letech kladen důraz na integraci s metodami „soft computingu“. Tyto pokročilé systémy posunuly oblast SHM v posledních dvou desetiletích do nové éry [3]. Jedním ze zásadních milníků bylo vytvoření inovativních aplikací, které jsou bezdrátově propojené se senzory. Izolovaný měřící bod jsme představili v předchozím článku [4]. Mezi hlavní vize v oblasti rekonstrukcí historických staveb proto patří zařazení těchto pokročilých systémů k běžně aplikovaným metodám diagnostiky konstrukcí a monitoringu staveb.
Na obrázcích 1 a 2 je vidět zařízení sloužící ke sběru a odeslání dat. Samotný dilatometr, senzor, přibližuje obrázek 3. Od senzoru, který je umístěn na sledovaném místě konstrukce, se přenáší informace do „bílé krabičky“. Ta může fungovat buď s baterií, nebo, jeli to možné, přímo s nabíječkou. Od tohoto zařízení, které musí být odolné proti vlhkosti, je prostřednictvím kabelu vyvedena anténa, která s využitím mobilních sítí přenáší digitální informace rovnou do počítače. Námi představené zařízení se nadále vyvíjí – v nedávné době např. zaznamenalo „upgrade“ v podobě přestupu SIM modulu na LTE modem pro odesílání dat. Celková funkce a přínos tohoto zařízení je patrný z dále uvedené případové studie.
Obr. 1: Zařízení – vnější část
Obr. 2: Zařízení – vnitřní část
Obr. 3: Dilatometr
Celkově se jedná o nový trend v oblasti kontroly (resp. monitoringu) a komunikace zařízení např. s člověkem, který se označuje jako IoT („Internet of things“). Tato oblast se vyvinula v důsledku konvergence více technologií – výpočetní techniky, komoditních senzorů a stále výkonnějších „embedded systémů“ (tzv. vestavěných systémů), stejně jako strojového učení a AI („Artificial Intelligence“). Zjednodušeně řečeno je „internetem věcí“ myšleno označení, kdy jsou zařízení dálkově ovládána [5]. Internet věcí zahrnuje zařízení se senzory, softwarem a dalšími technologiemi, které jsou propojeny přes internet nebo jiné komunikační sítě. Každé z těchto zařízení je jasně identifikovatelné díky implementovanému výpočetnímu systému, ale přesto je schopno pracovat samostatně v existující infrastruktuře internetu. Internet věcí umožňuje zařízením, aby byla zjištěna či vzdáleně kontrolována pomocí existující infrastruktury (např. počítačová síť, Internet, mobilní síť atd.), která umožňuje lepší integraci fyzických zařízení do počítačově řízených systémů a tedy vyšší účinnost, přesnost a ekonomičnost i nižší nároky na uživatele. Pokud jsou v zařízení umístěna čidla či akční členy, technologie se stává částí více obecné kategorie kyber-fyzických systémů, která zahrnuje technologie, jako jsou chytré sítě, virtuální elektrárny, chytré domácnosti, inteligentní transport či též chytrá města [5, 6].
Takto propojená zařízení umožní sběr velkého množství dat, která lze dále zpracovávat pro účely konkrétního uživatele. Systém IoT využívá např. cloudová úložiště či datová centra. Generování tzv. „big data“ (velkého množství dat) vyvolalo potřebu naprogramovat software tak, aby v případě zaznamenání sledované odchylky od původního stavu došlo k upozornění uživatele. Obdobná tendence je i v případě výpadku či odpojení zařízení, což má fungovat na principu sledování tzv. „sequence number“, které se navyšuje s každou novou zprávou. V případě, že se po stanovenou dobu nezmění, odešle se upozornění uživateli předem definovaným způsobem. Veškeré informace o analyzovaných veličinách v rámci monitoringu konstrukce je možné sledovat prostřednictvím propojené aplikace on-line. V rámci uvedených případových studií bylo analyzováno zařízení od firmy Selfcon systems, jehož součástí je uvedená aplikace pro sledování výsledků měření a zároveň se v současné době vyvíjí software pro provádění průzkumných prací a diagnostiky historických staveb. Jedná se o workflow „vizuální prohlídka“, které by provedlo uživatele průzkumem in-situ. Představou je využití GIS (geografický informační systém), který propojuje grafické a popisné informace, čímž umožňuje prohlížení různých informací v souvislostech. Dochází tak k vytváření vazeb mezi daty a zobrazením souvislostí v mapě. Zároveň je možné zanášet i vlastní data – grafická i popisná – zakreslovat nové objekty či zapisovat aktuální informace. V praxi to bude znamenat, že během provádění inspekce se budou např. fotografie ukládat do systému přímo v místě, kde byly pořízeny. Současně bude možné ukládat poznámky, dokumenty, protokoly i např. výsledky diagnostiky. Software bude v podstatě navigovat uživatele v provádění stavebně technického průzkumu. U „nadstavbových“ modulů bude uživatel navigován i při provádění diagnostiky konkrétního typu konstrukce. Výstupem bude report z provedeného stavebně technického průzkumu.
3. Případová studie – využítí IoT
Cílem uvedené případové studie bylo v první řadě ověřit stavebně technický stav konstrukcí (zejména u první případové studie v předchozím článku) a monitorovat konstrukci po provedené rekonstrukci (u níže uvedené druhé případové studie). Pro tyto účely byl využit dilatometr s výše popsaným příslušenstvím (tedy včetně softwarového vybavení).
3.1 Případová studie – Využití IoT v rámci monitoringu objektu zámeckého areálu v Nemyšli
Případová studie pojednává o monitoringu části konstrukce historického objektu v zámeckém areálu v Nemyšli u Tábora, který je zachycen na Obr. 4. Pro tyto účely byl využit systém IoT. Senzor byl osazen po provedené rekonstrukci a statickém zajištění objektu z důvodu ověření bezpečnosti konstrukce před opětovným uvedením do provozu, při kterém má navíc dojít k navýšení zatížení. Osazený senzor má rovněž ověřit správnost postupu sanačních prací.
Před vlastní rekonstrukcí byl proveden podrobný stavebně technický průzkum, jehož účelem bylo zjištění funkční způsobilosti historického objektu v zámeckém areálu v Nemyšli u Tábora. Hlavní část byla zaměřena na doporučení provedení optimálních technologií sanačních prací pro záchranu objektu a zejména odvrácení havarijního stavu. V návaznosti na průzkum a následně vytvořený výpočetní (statický) 3D model bylo konstatováno, že konstrukce a celkový vzhled objektu je odrazem mnoha (neodborných) zásahů, které byly provedeny v minulosti.
3.1.1 Stručná historie objektu
V místech dnešního zámku stávala gotická tvrz ze 14. století. Jako první známý majitel panství je v roce 1373 zmiňován Litvín z Nemyšle. Renesanční zámek byl přestavěn z gotické tvrze v roce 1662 za Mikuláše Franchimonta z Frankenfeldu. Později proběhla barokní přestavba a během ní byly mimo jiné téměř všechny dřevěné prvky v interiéru nahrazeny zděnými. Největší změnou prošel zámecký areál v první polovině 19. století, kdy byl přestavěn v empírovém duchu Janem Václavem Kazimírem Deymem. Po 2. světové válce využíval objekt dětský domov, dnes je prázdný [7].
Zámek Nemyšl je šlechtické sídlo krajského významu s bohatým architektonickým vývojem a uceleným výrazem, kolem zámku se rozprostírá anglický park.
Obr. 4: Zámecký areál v Nemyšli u Tábora
3.1.2 Stavební řešení monitorované části objektu
Jedná se o suterénní prostor zámeckého objektu se suterénem, jedním nadzemním podlažím a podkrovím, jehož řešená část je tvořena obdélníkovým půdorysem o rozměru 30,160 × 11,53 m (viz Obr. 5). Objekt byl od minulého století využíván pro zemědělské účely.
Po odkrytí zeminy, která pokrývala velkou část suterénu, bylo zjištěno, že objekt byl původně rozšířen do zadní části o 5,8 m. Nad touto částí došlo v minulosti ke zřícení stropních konstrukcí (patrně se jednalo o klenby z důvodu nalezení provedených otvorů pro uložení paty kleneb u svislých konstrukcí (Obr. 6, 7). Lze předpokládat, že na této původní kamenné suterénní zdi byla vystavěna i obvodová nadzemní svislá konstrukce, nicméně patrně v 19. století byl objekt o tuto část zmenšen, neboť nová obvodová svislá konstrukce byla vystavěna na původních zděných pilířích ve vnitřní části objektu. Na těchto konstrukcích byl proveden krov, který není historicky cenný. Později zřejmě došlo ke zřícení/stržení dalších původních obvodových konstrukcí, které pocházely cca z poloviny 20. století.
Jedním z hlavních problémů, které zásadním způsobem poškodily stabilitu konstrukce objektu, byl nepochopitelný způsob vystavění jedné ze svislých nosných konstrukcí (viz vyznačení v půdorysu), (Obr. 5, 12). Toto provedení lze označit za hrubou chybu z důvodu nerespektování statického působení klenbových konstrukcí, neboť zeď byla založena přímo na klenbě (cca v její třetině od paty klenby).
Obr. 5: Půdorys řešené části objektu (suterén)
3.1.3 Stavebně technický průzkum řešené části objektu
Cílem průzkumu bylo objektivní zhodnocení technického stavu objektu a stanovení příčin degradací. U tohoto objektu byl proveden rozsáhlý průzkum s experimentální analýzou, nicméně pro účely tohoto příspěvku bude uvedena pouze část průzkumu, která se týká sledované konstrukce pomocí senzorů.
Svislé nosné konstrukce
Smíšené zdivo s převahou kamenných prvků bylo v suterénu i v 1. NP značně degradované v důsledku vysoké dotace vlhkosti, které nebylo nijak zabráněno. Vlhkost do zdiva pronikala jak z přilehlého terénu, tak masivním zatékáním a dále vzlínala do zdiva v 1. NP. Celkově velmi špatnou situaci umocnil fakt, že původně rozšířená část objektu, kde došlo ke zřícení kleneb, působila jako „nádrž“, která umožňovala přitékání vody do navazujících suterénních prostor po zemině a její hromadění (Obr. 6). Na Obr. 7 je vidět tento „objevený“ a dříve nepřístupný prostor po odklizení zeminy a náletové zeleně. V blízkosti klenebních pasů v suterénu byly navíc nalezeny otvory, které patrně v rámci užívání objektu pro zemědělské účely sloužily jako „odpadní“. Těmito otvory se do suterénu patrně dostával organický materiál s vysokým obsahem solí, které v kombinaci s vlhkostí zapříčinily lokální korozivní rozpad zdicích prvků, což se v konečném důsledku (oslabení průřezu) podílelo i na vychýlení dvou svislých konstrukcí (označeno v půdoryse – Obr. 5). Vzhledem k vysoké vlhkosti došlo také k uchycení plísní na povrchu konstrukcí a k výskytu dalších biodegradačních činitelů. Důsledkem působením opakovaného navlhání a vysychání povrchových vrstev bylo zvětrávání zdicích prvků a jejich lokálnímu deskovému odlupování.
Obr. 6: Odkrytá část suterénu bez zastropení
Obr. 7: Suterénní prostor po odklizení zeminy
Stavebně technický stav svislých konstrukcí byl celkově shledán jako velmi špatný (Obr. 8). V zadní části suterénu objektu, kde byl konstatován havarijní stav, byly mimo jiné nalezeny totálně degradované zděné pilíře, na kterých byly provedeny klenebné pasy, nesoucí výše řešenou vychýlenou svislou konstrukci z 19. století (Obr. 9). K vychýlení svislé nosné konstrukce došlo v suterénu i ve vnitřní části objektu. Příčina koroze zdicích prvků měla podobný charakter, jako u dalších konstrukcí. Vzhledem k výskytu dvou vychýlených zdí byla konstrukce objektu považována za nestabilní. Na mnoha místech docházelo u těchto zdí k neustálému vypadávání zdicích prvků (Obr. 10) – zejména ve spodní části zadní (v současné době obvodové) zdi z 19. století (v patě). Ve vrcholu zdiva (hlava zdiva) byl patrný značný odklon, resp. vychýlení konstrukce (Obr. 9). Takto degradovanou konstrukci by bylo značně problematické sanovat, neboť byla zároveň provedena nad totálně degradovanými klenebními pasy a prakticky nebylo možné ji staticky spolehlivě zajistit – lokálně bylo diagnostikováno kritické oslabení průřezu (Obr. 11). Tato zeď navíc již nebyla provázána s podélnými zdmi a působením menší síly došlo k jejím extrémnímu vychýlení. V zájmu ochrany lidí a zvířat, která se v areálu volně pohybují, se jako nejvhodnější řešení jevilo stržení svislé konstrukce v zadní části objektu. Jedině tímto způsobem bylo možné zachránit a staticky zajistit historicky cenné klenby. Konstrukce již byla na konci své fyzické i morální životnosti. Ze stejných důvodů bylo rozhodnuto o stržení zdi, provedené na klenbě (!) v 1. NP ve vnitřní části objektu.
Obr. 8: Velmi špatný stav konstrukcí v suterénu
Obr. 9: Vychýlená konstrukce
Obr. 10: Obvodová zeď s vypadlými zdicími prvky
Obr. 11: Kritické oslabení průřezu obvodové zdi
Vodorovné nosné konstrukce
Vodorovná nosná konstrukce nad suterénem je tvořena původními historicky cennými cihelnými klenbami. Vzhledem k výše uvedeným fenoménům došlo k porušení zdicích prvků kleneb a jejich následnému vypadávání. Hlavní příčinou, která způsobila zřícení jedné z kleneb, byl nevhodný způsob založení zdi ve třetině rozpětí této klenby (Obr. 12) – viz vyznačení v půdoryse (Obr. 5). Dalšími faktory byla koroze a degradace zdicích prvků v důsledku nadměrného působení vlhkosti a solí v kombinaci neustálým přetížením či vnášením nerovnoměrného lokálního zatížení. Působení těchto příčin pravděpodobně v minulosti způsobilo zřícení kleneb nad objeveným prostorem v zadní části suterénu (Obr. 6 a 7). Vzhledem k vychýlení popsané svislé nosné konstrukce (Obr. 9) bylo nutné zabránit kolapsu části kleneb v řešeném prostoru (Obr. 13).
Obr. 12: Zřícená klenba
Obr. 13: Statické zajištění vodorovných konstrukcí
Shrnutí příčin poruch
- Degradace a koroze jednotlivých kusových staviv a malty
- Vypadávání kusového staviva ze zdí
- Projevy vlhkosti (vlhkostní mapy) a salinity zdiva
- Zřícení kleneb
- Pravděpodobné zřícení původních svislých konstrukcí
- Biologické znehodnocení zdiva
- Vychýlení svislých konstrukcí v důsledku a), b), c), f)
- Nevhodné „sanační“ zásahy
3.1.4 Provedené sanační práce
Během provádění sanačních prací bylo nutné postupovat velmi obezřetně, neboť mohlo kdykoliv dojít ke zřícení konstrukce. U svislých konstrukcí v řešené části suterénu byla provedena sanace a statické zajištění konstrukcí. V zadní suterénní části objektu, kde byly shledány totálně degradované svislé i vodorovné konstrukce, byl klenebný pas staticky zajištěn stojkami a následovalo provedení nových sloupů s průvlakem, které „převzaly“ působící zatížení. Dále byly sanovány veškeré svislé konstrukce suterénu – především bylo nutné zajistit vychýlenou svislou konstrukci ve vnitřní části objektu, aby nedocházelo k dalším posunům klenby. Vychýlená svislá nosná konstrukce z 19. století byla stržena. Hlavní část prací celkově spočívala v sanaci kleneb (Obr. 14) a jejich obnově nad nezastropeným prostorem (Obr. 15, 16 a 17). Dále probíhala rozsáhlá stavební činnost na celkové rekonstrukci objektu. Sanační postupy však nebudou pro omezený rozsah tohoto příspěvku více rozebírány.
Obr. 14: Sanované klenby
Obr. 15: Obnova klenby – pohled na bednění
Obr. 16: Obnova kleneb (provedení repliky)
Obr. 17: Obnova kleneb – detail zdění
3.1.5 Monitoring
V návaznosti na provedené sanační práce bylo nutné před uvedením do provozu ověřit, zda nedochází k dalším posunům u kleneb v místě vychýlené svislé konstrukce ve vnitřní části objektu a okolních, původně značně degradovaných konstrukcí. Z tohoto důvodu byla zhotovena podpůrná ocelová konstrukce, na kterou byl osazen dilatometr (Obr. 20), propojený standardním UTP kabelem (Obr. 21) s „bílou krabičkou“. Od ní je vyvedena anténa, umístěná v exteriéru na obvodové zdi. (Obr. 22).
Sledování konstrukce po provedené rekonstrukci kontinuálně probíhá od srpna 2023. Informace o pohybu konstrukce jsou průběžně sledovány v propojené aplikaci, která byla přizpůsobena přímo tomuto projektu. Na obrázcích jsou ukázky z aplikace a informace o průběžném měření. Obr. 18 dokládá využití systému GIS – na mapě je zobrazeno přesné místo, kde byl osazen senzor. Z dalšího obrázku č. 19 je zřejmé, že s pohyby konstrukce je další měřenou veličinou teplota.
Obr. 18: Ukázka ze softwaru, který je propojen se zařízením – zobrazení místa osazení senzorů
Obr. 19: Ukázka ze softwaru, který je propojen se zařízením – sledované veličiny, vlevo data říjen 2023, vpravo data leden 2024
Zhodnocení experimentální analýzy
Graf 1: Závislost změřených posunů na teplotě v období srpen 2023 – leden 2024
Graf 1 zobrazuje závislost změřených posunů na teplotě. V době osazení dilatometru (srpen 2023) byla naměřena teplota 9,7 °C, přičemž během tohoto měsíce nedocházelo téměř k žádnému posunu. Při posledním lednovém měření byla teplota 6,62 °C a změřený posun činil 0,05 mm. Bylo shledáno, že hlavním důvodem změřeného posunu je roztažnost ramene podpůrné ocelové konstrukce. Po půl roce monitoringu je evidentní, že nedochází téměř k žádným pohybům u analyzované klenby a provedenou sanaci lze proto hodnotit jako úspěšnou. Z důvodu zajištění bezpečnosti a s ohledem na požadavek zvýšení zatížení v místnosti nad analyzovanou klenbou bude monitoring pokračovat i nadále – celková předpokládaná doba monitoringu je 1 rok.
Rekonstrukce je plánována i v dalších objektech zámeckého areálu, kde je situace podstatně komplikovanější v důsledku pohybů klenbových konstrukcí ve více směrech a bude nutné osadit dilatometry ještě před její realizací.
Obr. 20: Osazení senzoru, sanované klenby
Obr. 21: Vedení kabelu na klenbách ke krabičce
Obr. 22: Zařízení – „bílá krabička“, od které je vyvedena anténa
4. Závěr
V návaznosti na paralelu s medicínou lze konstatovat, že stav pacienta se musí sledovat, přičemž jedná-li se o závažnou poruchu, např. velmi nízký krevní tlak, monitoruje se tento průběžně v čase. To se týká i neudržovaných staveb. Při sanaci, podobně jako při chirurgickém zákroku, je nutné mít o jednotlivých „životních“ funkcích stavby neustálý přehled taktéž. Pokud pracovníci provádějí sanační zákroky u stavby značně porušené, neměli bychom svou nedbalostí ohrožovat jejich zdraví či život. Výhodou současných monitorovacích technik, včetně zapojení IoT systémů, je, že nejen vzdáleně kontrolujeme stav na stavbě, ale můžeme zajistit i spuštění alarmu přímo v IoT systému, který je schopen v rámci AI situaci vyhodnotit jako velmi rizikovou. Předkládaný článek umožňuje stavební veřejnosti se seznámit nejen se stavem jednotlivých částí sledované renovované konstrukce zámku v Nemyšli u Tábora, ale i se způsobem hlídání určitých nejistot, které by mohly avizovat její mezní stav. Článek zároveň prezentuje přínos široké spolupráce jednak mezioborové, ale také spolupráce vysoké školy s praxí. Jak bylo zdůrazňováno v průběhu Světového inženýrského konventu WEC 2023, je široká inženýrská spolupráce zárukou lidského pokroku. Nejmarkantněji to v současné době můžeme sledovat v lékařství. Ale je jisté, že obdobně je výhodné hlídat i aktuální stav staveb, abychom zajistili jejich spolehlivost a udržitelnost.
Literatura
- GORDAN, Meisam; SABBAGH-YAZDI, Saeed-Reza; GHAEDI, Khaled; P. THAMBIRATNAM, David a ISMAIL, Zubaidah. Introduction to Monitoring of Bridge Infrastructure Using Soft Computing Techniques. Online. In: GHAEDI, Khaled (ed.). Applied Methods in Design and Construction of Bridges, Highways and Roads - Theory and Practice. IntechOpen, 2022. ISBN 978-1-80355-555-3.
- OZER, Ekin a FENG, Maria Q. Structural health monitoring. Online. In: Start-Up Creation. Elsevier, 2020, s. 345-367. ISBN 9780128199466. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819946-6.00013-8. [cit. 2023-11-15].
- SANTOS, João P.; CRÉMONA, Christian; CALADO, Luís; SILVEIRA, Paulo a ORCESI, André D. On-line unsupervised detection of early damage. Online. Structural Control and Health Monitoring. 2016, roč. 23, č. 7, s. 1047–1069. ISSN 15452255. Dostupné z: https://doi.org/10.1002/stc.1825. [cit. 2023-11-15].
- BOHÁČOVÁ, Denisa; KUKLÍK Pavel. Současné stavebně inženýrské aktivity přispívající ke spolehlivosti a udržitelnosti historických památek (předchozí článek).
- Internet věcí. Online. In: Wikipedia: the free encyclopedia. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2018. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Internet_v%C4%9Bc%C3%AD. [cit. 2023-11-15].
- Internet of Things. Online. In: Wikipedia: the free encyclopedia. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2023. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things. [cit. 2023-11-15].
- NPÚ – památkový katalog [online]. 2015 [cit. 2023-12-01]. Dostupné z: https://pamatkovykatalog.cz/zamek-682722
The paper presents the original condition of the castle in Nemyšl near Tábor together with the subsequent process of its rehabilitation. This requires a careful evaluation of its condition, determination of the remediation procedure along with condition monitoring to ensure safety on the construction site. To accomplish this task - the abbreviation SHM (Structural Health Monitoring) is used abroad - the available possibilities of current information technologies have been used.