Z HISTORIE UŽITÍ BETONU

Jedna z prvních staveb, kde byl tento materiál ve větším měřítku použitý, bylo divadlo v Pompejích postavené kolem roku 75 př. n. l. Beton byl používán zejména do základů staveb a jako výplňový materiál, neboť měl nízkou tahovou pevnost. Jako výztuž byla zkoušena měď, protože však má větší tepelnou roztažnost než beton, výsledky nedopadly dobře - v betonu vznikaly trhliny. Po celém impériu byl jako kamenivo do betonu vždy užíván místní materiál, poměrně často i lehké lávové kameny. Z lehkého betonu jsou postaveny např. na některé oblouky římského Kolosea a také na nejznámější dochovaná betonová klenba - klenba římského Pantheonu (obr. 1 - viz titul foto).Během osmi set let dokázali Římané z obyčejného výplňového materiálu metodami pokusů a omylů vyvinout uznávaný stavební materiál. S rozpadem římského impéria souvisel všeobecný úpadek využívání dosažených technických znalostí v běžném denním životě. Během středověku byly ne příliš kvalitní cementové materiály opět spojovány pouze s výplněmi základů. Zapomnělo se na užívání páleného vápna a pucolánových příměsí, což bylo znovu objeveno ve 14. století. Oživení zájmu o hodnotnější využití betonu přineslo až osmnácté století. V roce 1779 získal Bry Higgins patent na vynález hydraulického cementu (štukové malty) pro omítání (štukování) exteriéru. V polovině 19. století byly velmi populární betonové dekorativní zahradní prvky, různé balustrády, ornamentální lemy záhonů, nádoby na květiny, spíše než architektonické elementy velkých rozměrů. Teprve objev možnosti ocelového vyztužení betonových průřezů namáhaných tahem udělal z betonu skutečně nejdůležitější moderní stavební materiál. Nějakou dobu ještě trvalo, než byly postupně objeveny a prozkoumány všechny vztahy a vlivy přispívající k spolupůsobení betonu a oceli a beton mohl být považován za kompozitní materiál. V roce 1898 společnost Hennebique & Le Brun postavila první vícepatrovou budovu s nosnou železobetonovou rámovou konstrukcí ve Velké Britanii, Weaverský mlýn ve Swansea. Systém vyvinutý Fransois Hennebiquem byl velmi úspěšný, brzy se začal rozšiřovat i do ostatních zemí a během následujících deseti let bylo postaveno tisíce staveb, které různým způsobem využívaly Hennebiqův systém (obr. 2).Inženýři nacházeli využití konstrukčních možností železobetonu v obzvláště úsporných stavbách se smysluplným řešením detailů a vyváženými proporcemi. Postupně našli cestu od běžné struktury z podpěr a podvlaků k novým formám, které umožňoval beton. V roce 1910 realizoval Robert Malliart, švýcarský inženýr a žák Hennebiqův, první železobetonovou skořepinovou střechu nad nádražím de Bercy v Paříži. V roce 1912 navrhnul pro sklad obilí ve Švýcarsku hřibový strop bez podvlaků, u něhož podpěry vybíhaly ze sloupů spojitou trychtýřovitou plochou do plochého deskového stropu. O pět let později přispěl ke zlepšení vlastností betonu a tím k jeho širšímu využití ve stavebnictví další francouzský inženýr, Eugene Freyssinet, vynálezem mechanického vibrování betonu během ukládání do bednění a zcela novým systémem předpínání výztužných lan v betonu, který Freyssinetovo jméno nese dodnes. Při návrhu hal pro vzducholodě v Orly, dlouhých 175 a širokých 91 m, Freyssinet zrušil protiklad střechy a stěny a nahradil je spojitým parabolickým obloukem vysokým 60 m. V podélném řezu prolamovaná skořepina využívá principu „vlnitého plechu či lepenky“ – poskytuje při nízké hmotnosti mimořádnou tuhost. Funkce a forma zde byly stejně jako kvalita materiálu a ekonomika staveniště pojímány a prováděny jednotně. Od konce 19. století byl beton široce používán pro inženýrské stavby, mosty, doky, nábřeží, tovární haly, ne však pro „architekturu“. Byly to základní vlastnosti materiálu, které vytvářely cosi jako morální dilema. Beton byl považován za barbarský materiál, nevhodný pro křesťanské církevní objekty, a tím i další veřejné stavby. Materiál, který nemá svůj vlastní tvar, byl označován za bezcharakterní a pokud už byl použit, bylo ho třeba skrýt za nějaký „morálnější“ materiál, např. kámen (obr.3). August a Gustav Perretovi byli pionýry použití železobetonu v první dekádě dvacátého století v Evropě. August Perrot v letech 1903 až 1904 navrhnul a postavil známý sedmipatrový obytný dům s nosnou železobetonovou rámovou konstrukcí na Rue Franklin v Paříži. Betonové plochy jsou zde ještě obloženy deskami s ornamenty. Nosný skelet umožňuje příjemné prosvětlení obytných prostor velkými okny. Nebylo to však vůbec jednoduché. Banka zamítla na stavbu úvěry a plánované velkoplošné prosklení přízemí, které vůbec neodpovídalo dobovým představám o solidní statice, silně zneklidnilo investora. Podobné objekty se „skrytou“ betonovou konstrukcí byly postaveny i v dalších evropských městech např. amsterodamský Scheepvaarhuis van der Meye, de Klerka a Kramera.Nedostatek přirozené formy mátl architekty. Rozšířené skrývání betonu za „vhodnější“ materiály vedl k tomu, že jeho vlastní použití mělo být co nejméně finančně náročné. Proto bývalo bednění často velmi nekvalitní, příprava směsi a její uložení bylo často rychle odbyto a nepohledné výsledky tomu odpovídaly. Proti tomu nízké náklady, rychlost výstavby, nenáročnost na řemeslnou práci, odolnost materiálu k agresivnímu prostředí, přispěly ke značnému rozšíření betonu v průmyslových stavbách (obr. 4). Probíhající bouřlivý technologický vývoj ve stavebnictví, v betonovém zvláště, přispěl k rychlému rozšiřování nových objevů a poznatků o betonu jako materiálu, jeho výrobě a použití ve stavbách. Řada nových objevů proběhla současně na různých místech Evropy. Bod zvratu přišel v roce 1911, kdy Gustav Perret, do té doby známý převážně jako kontraktor, navrhnul železobetonovou konstrukci divadla na Champs-Elysée a zvítězil v dobře obsazené soutěži i nad projektem známého belgického architekta Henryho van de Veldeho.V kanceláři bratrů Perretových pracoval v roce 1908 krátce i mladý Le Corbusier, ve Švýcarsku narozený francouzský architekt, což vysvětluje jeho pozdější nadšení pro beton jako „stavební materiál budoucnosti“. Ve stejné kanceláři studoval v roce 1924 i architekt Bertold Lubetkin. Bylo to v době, kdy Auguste Perret dokončoval své mistrovské dílo – katedrálu Notre Dam v Le Raincy, nedaleko Paříže, kde již betonové nosné prvky nezakrýval dalšími materiály - možná si to vynutil velmi nízký finanční rozpočet na stavbu.Rozvoj průmyslu na přelomu 19. a 20. století vyžadoval koncentraci lidské pracovní síly, a tím současně podporoval růst velkých měst. S jejich vývojem souviselo řešení veřejných prostor, kde mohlo být shromážděno větší množství lidí, divadla, kina, výstavní sály. V letech 1911 až 1913 byla v rostoucí Wroclawi postavena dle návrhu architekta Maxe Berga Hala století (Hala Ludowa) jako víceúčelová výstavní budova (obr. 5). Jedná se o mohutnou kruhovou železobetonovou stavbu s gigantickými klenbami o úctyhodném poloměru 65 m. Uvážíme-li možnosti tehdejší statiky, jde bezesporu o výjimečný stavitelský experiment z betonu. Přiznaný betonový povrch interiéru je důkazem zvládnutého použití bednící techniky a řemeslné dovednosti.Další z velkých betonových staveb první poloviny 20. století je nové Goetheanum ve švýcarském Dornachu (obr. 6) postavené v letech 1924 až 1928 na místě původního, které vyhořelo na Nový rok 1922. Srdce budovy navržené architektem Rudolfem Steinerem tvoří hlavní auditorium s téměř tisíci místy k sezení a velké jeviště. Je zde i menší sál se 450 místy a další místnosti a konferenční prostory. Při otevření v roce 1928 nebyla budova ani zdaleka dokončena, ale byla postupně dostavována až do roku 1998, např. schodiště dosahovalo v roce 1932 jen do druhého patra, v roce 1951 do pátého a až v roce 1993 do sedmého patra. Objekt je od roku 1993 národní kulturní památkou a svému původnímu poslání (podpora alternativní pedagogiky, školství a kultury) je věrný dodnes.Koncem dvacátých let 20. století už byl železobeton pokrokovými architektonickými kruhy přijímán jako stavební materiál se svými specifickými vlastnostmi. Napomohly tomu také některé zásadní texty, např. „Et l`Architecture du Beton Armé“ A. & G. Perretových vydaný francouzsky, „Vers Une Architecture“ Le Corbusiera přeložený a vydaný v angličtině, „Architectural Design in Concrete“ T. P. Benneta a F. R. Yerburyho nebo The Ferro Concrete Style od F. Onderdonka připravený a vydaný v USA.Rozšíření betonu v Americe napomohla zejména jeho vyšší požární odolnost ve srovnání s ocelovými konstrukcemi.Ve stejné době beton pronikl i do tradičně konzervativní společnosti s konzervativní katolickou církví. Za velmi bouřlivých diskuzí byla ve švýcarské Basileji v roce 1931 po čtyřech letech budování dokončena neobvykle vysoká betonová stavba – kostel sv. Antonína, první stavba tohoto druhu na území konfederace (obr. 7). Jeho 62 m vysoká věž zřetelně ční nad okolní krajinu. Vizi betonové budovy představil profesor architektury na Švýcarském federálním technickém institutu v Curychu Karl Moser již v roce 1901. Odvážně navrhnul, aby stěny nepokrývala žádná barva a interiér prosvětlovala velká okna s barevnými vitrážemi. Po dlouhém zkoumání a projednávání církevních a sociálních důvodů pro a proti, odpovědní církevní činitelé neobvyklý návrh posvětili svým souhlasem. Kostel má jednoduchý obdélníkový půdorys rozměrů 60 x 20 m a výška hlavní lodi podpírané osmi štíhlými betonovými sloupy je 22 m. Architektonický význam kostela sv. Antonína – v současné době je na seznamu švýcarských historických památek - je dán nejen unikátním použitím betonu, ale i velikostí oken s barevnými vitrážemi (autorů O. Staigera a H. Stockera). Každé z oken je 4,8 m široké a 13,8 m vysoké (plocha okna je více než 66 m2).I technologie betonu procházela vývojem. Ve 20. letech byla většina stavebních prací prováděna manuálně, běžná stavební technika, jeřáby, domíchávače, čerpadla, byla neznámá a pro transport materiálu byly běžně používány klasické koňské povozy. Tam, kde technologie ještě nebyla zcela zvládnutá, se občas stavebníci uchýlili k naprostému opaku předchozích přístupů. O některých stavbách postavených před II. světovou válkou se dlouho předpokládalo, že jsou ze železobetonu. Až dodatečně bylo zjištěno, že mají ocelovou rámovou nebo cihelnou nosnou konstrukci a pouze na povrchu jsou „štukovány“ betonem tak, aby působily dojmem moderní monolitické betonové konstrukce Příkladem jsou De la Warr Pavilion od Ericha Mendelsohna a Serge Chefmayeffa (obr. 8) či Mendelsohnova známá vysoce expresionistická Einsteinova věž, hvězdárna a astrofyzikální ústav na Telegrafenbergu v Postupimi - stavět bednění pro nepravidelné a zakřivené tvary se zde ukázalo jako příliš obtížné a nákladné. V 30. letech minulého století představoval beton materiál vhodný k budování nových měst, která se už nebudou dále roztahovat do krajiny. Vznikaly studie mnohaposchoďových obytných bloků s byty pro stovky obyvatel, které zabíraly velmi málo plochy a nechávaly dostatek prostoru pro parky a zahrady. Nejlepší z nich byly realizovány a získávaly si obdiv veřejnosti. Beton byl užíván i pro stavby nových rodinných domů a vil, které svou výrazovou čistotou, jednoduchostí tvarů a jednoduchým členěním ploch okny určovaly nový směr architektonické tvorby. Beton při vhodném a správném užití napomáhal výraznému odlišení se nové výstavby od staveb z předcházejících období. Modernistické teorie se však ne vždy podařilo v praktickém životě naplnit, někde přímo selhaly a beton se stal obětním beránkem, kterého rozčarovaná veřejnost spojovala se svými nenaplněnými očekáváními. Do dneška nebyl zcela rehabilitován ani v Evropě natož u nás ...Po druhé světové válce byl během rozsáhlých rekonstrukcí zničených staveb a objektů velký nedostatek oceli, a tak se architekti opět obrátili k železobetonu či předpjatému betonu. I Le Corbusier původně zamýšlel pro svůj Unité d`Habitation ocelovou nosnou konstrukci. Nedostatek materiálu tak paradoxně umožnil výstavbu jedné z nejznámějších a nejinspirativnějších betonových bytových staveb na světě (obr. 9). Objekt je postaven z předpjatého betonu a Reyner Banham o něm napsal „beton zde byl užit jako hrubý a nepřesný materiál, jehož tvary vznikají nalitím do bednění směsi prachu, písku a kameniva smíšené s vodou a jsou vystaveny povětrnostním podmínkám a lidskému chybování“. Stavba byla jedním z prvních příkladů hrubé přirozenosti betonu a jako taková byla oslavována včetně všech nepravidelností a nedokonalostí, které jsou tomuto materiálu vlastní.Rychlá rekonstrukce bytů, továren, škol a dalších objektů zničených válkou byla velkou výzvou pro stavebnictví jako celek. Poptávku po stavebních materiálech a zkušených řemeslnících bylo třeba rychle uspokojit. Odpovědí na situaci byl rychlý vývoj systémů výstavby objektů z prefabrikovaných železobetonových dílů.Úplná exploze v užívaní a dalším rozšiřování prefabrikace vedla během padesátých a šedesátých let v Evropě k vývoji stovek různých průmyslově vyráběných železobetonových stavebních systémů. Objekty byly přímo na místě rychle sestavovány z prefabrikovaných stěn, stropů, schodišť a střech s minimem úsilí a práce (obr. xx sídliště). Vzhledem k trvající potřebě rychlé a levné výstavby, která by nahradila zničené objekty se to zdálo zcela logické a výhodné. Avšak řada systémů byla špatně vyráběna, nedostatečně testována, a docházelo ke kolapsům nosných konstrukcí i vnitřních systémů (šíření pachů, zvuků, růst plísní). Výsledkem byla deziluze veřejnosti z betonu a rozšiřující se názor, že to je levný a nekvalitní materiál.Od osmdesátých let dvacátého století se situace zvolna mění. Oživení významně podporuje zájem o rozvoj technologií přípravy a zpracování betonu a vývoj nových materiálů. V sedmdesátá léta přinášejí vláknobetony, v osmdesátých jsou zaváděny superplastifikátory , od roku 1985 je používána mikrosilika a ve stejném roce byla postavena v Seattlu ve státě Washington budova Union Plaza z vysokopevnostního betonu. Rychlost změn a vývoje se stále zvyšuje. Beton je opět přijímán jako materiál, který poskytuje architektům a designérům možnost volby a výsledkem je významné množství nových zajímavých a působivých staveb postavených z betonu. Jedinečnými vlastnostmi betonu jsou jeho pevnost, forma a textura. Každá z nich má své neuvěřitelně široké spektrum, které nabízí architektům, inženýrům a technologům pro realizaci představ a požadavků investorů a stavebníků. Možností je nepočitatelně, rozhodování o vhodné volbě je vedle finančních a estetických kriterií podmíněno dobrými znalostmi materiálu a jeho chování.

Literatura:

[1] Gössel P., Leuthäuserová G.: Architektura 20. století, Taschen 2001, český překlad Nakl. Slovart, s. r. o., Praha 2003 [2] Gaventa S.: Concrete design, Octopus Publ. Group 2001, London, UK [3] Croft C.: Concrete Architecture, Laurence King Publishing 2004, London, UK [4] Concrete Achievements: Buildings of Wonder Architects of Genius, Catalogue of the Exhibition, HeidelbergCement Central Europe East

Psáno pro publikaci Beton v architektuře - samostatnou přílohu časopisu BETON.

Cílem publikace „Beton v architektuře“, která vychází ve formě samostatné přílohy časopisu BETON TKS v roce 2005, je upozornit odbornou i laickou veřejnost na široké možnosti uplatnění betonu v architektonické tvorbě. Beton v konstrukci monolitické, prefabrikované, železobetonové či předpjaté je materiálem s jistou dávkou přírodní nahodilosti uchovávající si v jádru záznam procesu svého vzniku. V době již téměř historické i zcela nedávné bylo navrženo a postaveno mnoho staveb, kde beton hraje významnou roli a které stojí za pozornost.