Konverze obilného sila Automatických mlýnů v Pardubicích

Národní kulturní památka Automatické mlýny je jednou z prvních staveb architekta Josefa Gočára. Monumentální mlýnskou budovu na břehu Chrudimky v centru Pardubic navrhl architekt Gočár roku 1909 pro podnikatele bratry Winternitzovy. V roce 1924 byl komplex rozšířen o obilné silo, jehož konverzí jsme se zabývali. Automatické mlýny fungovaly nepřetržitě více než 100 let, a to do roku 2013. Od roku 2016 prochází mlýnský brownfield díky iniciativě architekta Lukáše Smetany proměnou na kulturně společenskou městskou čtvrť. Areál Mlýnů tvoří dohromady více budov a institucí (krajská Gočárova galerie, městská galerie Gampa, centrální dílny pro školy Sféra a Silo s Infocentrem), které jsou propojeny cihelným kobercem a nepochybně i zvláštním napětím mezi nimi, neboť každý z autorů těchto dílčích částí uchopil svou stavbu jinak. Všechny budovy se tím ale vzájemně posilují a díky tomu vytvářejí živou část města. Na celku se podíleli architekti Zdenek Balík, Jan Šépka, Petr Všetečka, autoři konverze obilného sila Martin Prokš a Marek Přikryl a investor Lukáš Smetana.

Hlavním cílem konverze Sila je společenská funkce, která po 100 letech nahradila funkci průmyslovou. Ve víceúčelovém horním sále se konají divadelní představení, přednášky, koncerty a společenské akce. Střešní terasa s barem nabízí novou vyhlídku na město. Ve zpřístupněných obilných zásobnících je výstavní prostor a parter sila je krytým veřejným prostorem. Suterén s veřejnými toaletami zajišťuje zázemí pro celé nové náměstí.

Tento dům – stroj měl tři základní části: betonovou konstrukci (dílo stavitele Jindřicha Pollerta), mlynářskou technologii (firma Josef Prokop a synové), a vnější plášť (architekt Josef Gočár). Právě triumvirát těchto tří autorů, v uvedeném sledu, stojí za celkovým obrazem Sila. Jak přesně mezi nimi probíhala komunikace, nevíme, ale projekt měl (dle datace výkresů) svižné tempo. Plány všech tří velkých osobností oboru se dochovaly v archivu a stojí za bližší prozkoumání. Už jen pro svou grafickou úroveň a lapidárnost, se kterou zobrazují to podstatné.

Pro stavební úpravy samotné byla důležitá železobetonová konstrukce, její stav a reálné založení. Zásahy se týkaly zejména kompletního podsklepení objektu, vložení komunikačního jádra a vybudování sálového prostoru na místě sloupové síně v 6. NP. Naštěstí stav sto let starého betonu, odpovídající dnes přibližně třídě C16/20, byl velmi dobrý, nevykazoval žádné poruchy a nebyla nutná sanace. Při diagnostice (VUT Brno) bylo zjištěno, že bratři Winternitzové na betonových konstrukcích nešetřili. Mlýn samotný je stavba ještě předválečná (1911), nicméně Silo už bylo projektováno a stavěno po první světové válce (1922). V tomto poválečném období byly kvůli nedostatku oceli sníženy kvalitativní nároky na výztuže, ale stavebník se stále řídil starými normami a výztuž byla dodána v nadstandardní kvalitě. Přesto musely být některé stropní konstrukce z důvodu navrhovaného užitného zatížení 5 kN/​​m² (plochy ke shromažďování lidí kategorie C) konstrukce nahrazeny novými.

Veškeré zásahy lze ukázat na původním podélném řezu Ing. Pollerta, který betonové konstrukce navrhoval i realizoval. Stavba má klasické architektonické trojí dělení na sokl (patka) – tělo (dřík) – římsa (hlavice). Každá z těchto částí je jinak výtvarně formována a má i jinou konstrukci. Sokl je obezděný skelet. Zásobníky, tvořící podstatu sila, jsou prostorovou železobetonovou mřížkou s cihelnou fasádní vyzdívkou. Horní sál (původně technologické patro) má cihelnou fasádu vyztuženou železobetonovým skeletem.

Silo je založeno na stupňovitých patkách o třech stupních. Patky byly ve výsledku založeny mnohem hlouběji, než bylo uvedeno ve výkresech (úroveň základové spáry ‑4,22 m), pravděpodobně z důvodu blízkosti řeky Chrudimky, a díky tomu se mohl objekt podsklepit.

Zděný sokl byl založený nezávisle do hloubky přibližně 1 m. Což je hříčka architekta Gočára, neboť sokl svým rozšířením a zdánlivou masivností působí jako zcela nosný a pro silo zásadní. Chtěli jsme tento sokl otevřít, prolomit jeho tajuplnost a zpřístupnit parter. Myšlenka otevření budovy do náměstí šla ruku v ruce s celkovým otevřením areálu městu. Najednou se odkryly zásobníky obilí, které daly krytému prostoru atmosféru. Sokl s otvorem má tvar nosníku a evokuje tak únosnost, která je všeobecně čitelná, stejně jako masivnost podnože. Zjednodušeně řečeno – sokl i otvor v něm mají pocitově nést velkou tíhu zásobníků nad nimi.

Původní sokolové zdivo vykazovalo trhliny a také bylo narušeno vzlínající vlhkostí od neizolovaných základů. Proto byl celý sokl rozebrán a po výstavbě suterénu zpětně vyzděn z původních cihel (požadavek památkové péče). Založen byl však již na zaizolovaných stěnách bílé vany suterénu. Podobně tomu bylo u přístavku s kanceláří, který byl také kompletně rozebrán a nově postaven do původní podoby. Zdivo je v případě kanceláře smíšené: vnitřní vrstva je z tepelně izolačních keramických tvárnic a vnější vrstva zdiva je z původních plných cihel. Sokl byl opatřen pásovou rustikou dle dochovaných výkresů.

Největší objem stavby zaujímají betonové hlubinné zásobníky na obilí. Jejich modul se propisuje do celé logiky sila. Gočárem geometricky pojaté fasády zásobníků jsou impozantní a posouvají jinak běžnou stavební produkci do obtížně zařaditelné kategorie počátků naší moderní architektury. V řezu na obrázku výše je patrné rozlišení železobetonových konstrukcí a cihelných fasádních vyzdívek. Jednotlivá pole jsou založena na vodorovných průvlacích, které se také výrazně propisují do tektoniky fasády. Tyto průvlaky jsou zvenku omítané cementovou omítkou. Fasáda o celkové tloušťce (přibližně) 450 mm je po třetinách rozdělena na lícové zdivo, dutinu a železobetonovou stěnu obilného zásobníku. Toto dělení platí do úrovně sálu, tedy 6. NP. Od této úrovně včetně má stavba jiný konstrukční systém, kdy je cihelné zdivo (již bez ornamentů, pouze se svislým členěním) součástí nosných konstrukcích. Zdivo tloušťky 300 mm je v prostorách sálu zesíleno v pravidelných rozestupech pilířky a skrytými železobetonovými sloupy o průřezu 300 × 300 mm.

Úpravy interiéru jsou civilní, barvy a cihly jsou přenechány fasádám, vnitřek je tlumený, rejstřík materiálů standardní a jde cestou nekontrastního doplňování starého. Původní povrchy jsou ponechány včetně patiny, různých odvrtů a šrámů po vybouraných příčkách. Zjednodušeně lze říci, že snahou bylo rozvinout dům v jeho racionalitě i monumentalitě.

Pro celkovou dispozici bylo určující požárně bezpečnostní řešení, a to zejména pro společenský sál v 6. NP a pro střešní terasu, ze kterých vede pouze jedna úniková cesta. Schodišťový prostor je chráněnou únikovou cestou typu B s nuceným přetlakovým větráním. Ventilátor je umístěn v suterénu, výdech je ve střešní nástavbě. Prefabrikované sklobetonové podlahové panely v přízemí a v sále mají i požárně dělicí funkci a jako celek tyto atypické prvky vykazují odolnost až 90 min (REI90).

Objekt je vytápěn částečně. Nadzemní vytápěné prostory jsou vzhledem k památkově chráněným fasádám zaizolovány zevnitř. Použity byly kalcium-silikátové desky tloušťky 75 mm, které v rámci celoroční bilance vodních par nezatěžují stávající konstrukce. Objekt je vytápěn tepelným čerpadlem země-voda, zdroj tepla tvoří šest geotermálních vrtů hloubky 120 m v přední části areálu. Vzduchotechnika je decentralizovaná, vybavená rekuperací, hlavní jednotka pro větrání sálu je umístěna na střeše nástavby v 8. NP. Veškeré systémy vytápění, větrání a osvětlení jsou napojeny na dálkové řízení a dohled.

Předmětem stavebně technického a materiálového průzkumu bylo zjištění kvality betonu a vyztužení dílčích částí železobetonových konstrukcí budovy. Odběry vzorků a určení způsobu vyztužení byly provedeny u hlavních nosných částí železobetonového skeletu, tedy sloupů, průvlaků a stěn buněk sila. Po vyhodnocení zkoušek na zkušebních tělesech byla stanovena pevnostní třída betonu u hlavních sloupů v 1. NP beton C25/30 a ve 3. až 6. NP beton C12/15. U svislých stěn buněk sila byla zjištěna pevnostní třída betonu C16/20. Ostatní zjišťované části konstrukce odpovídaly pevnostní třídě betonu přibližně C20/25.

Způsob vyztužení železobetonových prvků byl stanoven pomocí sekaných sond a NDT zkoušek magnetickým indikátorem (Profometr MP-630), pro stěny buněk sila byl použit plošný skener (HILTI PS 1000). Výsledky jsou znázorněny na obrázcích níže.

Celkový stav nosné konstrukce budovy sila je po téměř 100 letech její životnosti v relativně dobrém stavebně technickém stavu. STP neodhalil žádné zásadnější poruchy, které by vyžadovaly stavební úpravy nad rámec provedení nově navržených konstrukcí.

Úpravy dispozice vnitřních prostor sila si vyžádaly zásahy do stávající nosné konstrukce. Konfigurace a hloubka založení hlavních nosných sloupů umožnila provést nově jedno podzemní podlaží (suterén). Dalším požadavkem bylo zpřístupnění jednotlivých buněk sila, přibližně v úrovni 2. NP. To si vyžádalo vybourání či vyřezání otvorů ve stěnách buněk sila. 

Asi největší zásah do konstrukce budovy proběhl v poslední patře, kde byla kompletně odstraněna střešní deska, včetně většiny vnitřních sloupů. Nově byl z horního patra (nad sily) vytvořen volný prostor, bez vnitřní podpěry, což si vyžádalo zesílení obvodových sloupů.

Celkově však lze říci, že všechny tyto změny v užívání a provedené úpravy jsou pro samotnou konstrukci budovy včetně založení (vyjma stropních konstrukcí) méně zatěžující než účel, pro který byla tato budova sila navržena a postavena. Dle mých odhadů byly buňky sila schopny pojmout až 1500 t obilí, což představovalo podstatně větší zatížení než zatížení dané novým využitím budovy.

Stávající konstrukce sila byla po úpravách doplněna několika novými nosnými konstrukcemi.

Budova bývalé kotelny, označeno jako přístavek, byla kompletně zbourána a opět postavena v původních obvodových rozměrech. Nosnou část přístavku tvoří základové pasy obvodových stěn, základová deska pod schodištěm opřená o mikropiloty, podlahová deska, konstrukce železobetonového schodiště a strop nad 1. NP.

Nově je do nosné konstrukce zabudována výtahová šachta. Rozměry výtahové šachty jsou 3,40×1,65×31,705 m (d × š ×v). Tloušťka svislých stěn je v příčném směru 200 mm a 150 mm ve směru podélném. Stěny jsou se stávajícími průvlaky propojeny vlepenou betonářskou výztuží.

Nově je provedeno kompletní podsklepení budovy (suterén). Zemina mezi sloupy byla odbagrována, sloupy obnaženy. 

Vzhledem k úrovni hladiny podzemní vody (ustálená hladina spodní vody je přibližně 2 m nad úrovní základové spáry), která je ovlivněna úrovní hladiny nedaleké řeky Chrudimky, bylo konstrukční uspořádání zvoleno jako tzv. bílá vana, tzn. monolitické železobetonové dno a stěny s vysokými požadavky na vodotěsnost.

Důležité pro návrh suterénu bylo rozmístění smršťovacích a pracovních spár s ohledem na propojení nových konstrukcí se stávajícími sloupy sila. Neméně důležité bylo vyřešení detailu napojení a utěsnění nové základové desky a stávajících základových patek sila. Vzhledem k požadavkům na vodotěsnost konstrukcí byly přípustné trhliny maximální šířky 0,2 mm, dle požadavku normy. Proto bylo nutné základovou desku v relativně hustém rastru opatřit vnějšími těsnicími pryžovými pásy a proříznutím pro uvolnění napětí od smršťování betonu. Dále byly všechny pracovní spáry opatřeny vnitřními těsnicími pryžovými pásy. V místech napojení nové desky na stávající patku byl použit uzavírací a ochranný nátěr stávajícího betonu včetně ochrany z PVC fólie. Statické spolupůsobení zajišťují vlepené trny z betonářské výztuže.

Celá konstrukce suterénu je uložena na stávající základové patky a přikotvena ke sloupům, dno i stěny bílé vany jsou tloušťky 300 mm a byly navíc opatřeny klasickou hydroizolací. Strop nad 1. PP je tvořen monolitickou železobetonovou deskou tloušťky 200 mm vyztuženou nízkými průvlaky (600 × 150 mm). Strop je vetknutý do obvodových stěn a přikotvený ke stávajícím sloupům. Pruty armokoše stropní desky byly vlepeny do stávajících sloupů. V některých místech byly pruty protaženy skrz celý sloup. Ve stropě jsou provedeny otvory pro osazení sklobetonových panelů.

Dvě buňky sila zpřístupněné z prostoru schodiště jsou vložením stropů vertikálně rozčleněny na jednotlivá patra. Jde o stropy z monolitického železobetonu tloušťky 200 mm nad 2., 3. a 4. NP. Do stávajících stěn a průvlaků sila jsou přikotveny vlepovanou výztuží. 

Nad buňkami sila je nově navržen sál, který vznikl úpravou stávajících konstrukcí v 6. a 7. NP. Úprava spočívala v kompletní demolici stropu nad buňkami sila, střešní desky (vč. trámů), vnitřních sloupů a atiky. Z původní konstrukce zůstalo pouze obvodové zdivo a obvodové sloupy.

Nový strop nad buňkami sila byl uložen na ubouraný horní povrch stěn sila a je s nimi provázán novou nebo stávající výztuží. Konstrukce stropu je provedena jako kombinace monolitického železobetonu a vložených prefabrikovaných sklobetonových panelů. Tloušťka monolitické desky je 200 mm, sklobetonové panely mají tloušťku 190 mm. Strop půdorysně zasahuje mimo obrys buněk sila do prostoru před výtahovou šachtu. 

Tloušťka monolitické desky je 200 mm, sklobetonové panely mají tloušťku 190 mm. Strop půdorysně zasahuje mimo obrys buněk sila do prostoru před výtahovou šachtu.

Do stropu nad zásobníky jsou vetknuty sloupy 6. a 7. NP. Vzhledem k faktu, že obvodové zdivo je chráněnou památkou a během rekonstrukce do něho nebylo možné zasahovat, byly původní sloupy ponechány. Aby byla zajištěna stabilita zdiva, byly sloupy zesíleny přibetonováním nové části sloupu, starý a nový beton je spřažen vlepenou výztuží. Nové sloupy mají průřez 600 × 350 mm a výšku 5,48 m.

Strop nad 7. NP tvoří zároveň střešní desku a je proveden jako železobetonová monolitická deska vyztužená trámy v obou směrech, vetknutými do sloupů 7. NP. Tloušťka desky je 200 mm, trámy v podélném směru mají průřez 300 × 300 mm a v příčném směru 300 × 600 mm.

Na střeše byla v rámci rekonstrukce rozebrána a zpětně vyzděna atika. Na vnější a pohledově exponované části atiky ve směru od řeky byly v co největší míře použity původní cihly. Směrem k opačné straně bylo již z důvodu nedostatku použitelných starých cihel nutné cihly nahrazovat novými. Mezi „vlašťovkami“ na atice bylo doplněno zábradlí a kompletně nová je skladba ploché střechy. Na střeše je provedena nová nástavba, která obchází výtahovou šachtu a poskytuje zázemí pro provoz baru. Kompletní konstrukce nástavby je tvořena deskovými prvky z monolitického železobetonu.

Pro potřeby provedení statické analýzy konstrukce budovy sila, včetně nově navržených konstrukcí a nového způsobu využití budovy, byl vytvořen prostorový model z 1D a 2D konečných prvků. Předmětem posouzení byla stávající nosná železobetonová konstrukce sila včetně lokálních oslabení a nově navržených konstrukcí, zabudovaných do konstrukce stávající.

Změnou způsobu využití budovy vznikly nové požadavky na odolnost konstrukcí proti účinkům požáru. Nově vybudované železobetonové konstrukce svou geometrií splňují podmínky pro danou požární odolnost. U stávajících konstrukcí, především hlavních sloupů v 1. NP, bylo nutné z důvodu menšího krytí provést samostatné posouzení (Metoda izotermy 500 °C).

Nejsložitější částí stavebních úprav sila byla bezesporu oblast nového sálu v 6. NP včetně střechy. Bylo nutné postupovat po několika etapách, které zahrnovaly střídavě bourací práce a provádění nových konstrukcí. Pro sál bylo nutné odstranit strop nad zásobníky, atiku, střešní desku s průvlaky a jako poslední vnitřní sloupy, které byly odříznuty a pak v celku vytaženy jeřábem. Nastal tak dočasný stav, kdy relativně štíhlé sloupy obvodové stěny o průřezu 300 × 300 mm s výškou 6 m netvořily spolu se stropní deskou uzavřený rám, ale staticky působily jako samostatné konzoly. Při uvažování zatížení větrem na danou výšku patra a zatížení od probíhajících prací na fasádě budovy, z vnější strany, bylo rozhodnuto o dočasném zajištění obvodových stěn posledního patra ztužující konstrukcí.

Navržena byla prostorová ocelová konstrukce z válcovaných profilů. V obvodovém zdivu se poté stávající sloupy zesílily již zmíněnou přibetonávkou ve tvaru písmene C, realizovala se pochozí plochá střecha, atika byla zpětně vyzděna a výtahovou šachtu ukončila střešní nástavba z pohledového betonu.

Nová stropní deska v posledním patře je navržena tak, aby respektovala rastr obvodových sloupů. Stropní deska je vyztužena trámy v příčném i podélném směru. V hlavních nosných trámech v příčném směru budovy, které mají rozpon 9 m, jsou z důvodu potřeb vzduchotechniky tři prostupy Ø 340 mm. Pro posouzení trámu bylo vytvořeno ně- kolik variant modelů v programu IDEA STATICA Detail.

Do prostoru stávajícího schodiště byla nově navržena výtahová šachta ze železobetonu. Kolem šachty je vedeno nové ocelové schodiště z pororoštů. Založení samotné šachty bylo provedeno pod úrovní stávajících základových patek budovy sila, tedy hluboko pod úrovní spodní vody. Z prostorových důvodů výtahová šachta téměř v každém patře koliduje se stávajícími průvlaky. Výztuž a spřažení stěny šachty kolidující s průvlakem byly upraveny tak, aby umožňovaly smrštění betonu a zachycení případných napětí vznikajících od nerovnoměrného sedání základu šachty a základů celé budovy. Samotné provádění výtahové šachty probíhalo pomocí věžového jeřábu a vybouraného otvoru ve střeše sila. Z hlediska náročnosti provádění byl největším oříškem kvalitně probetonovat prostor pod průvlaky.

Specifickou prací bylo vyřezání otvorů o velikosti dveří (920 × 2 250 mm) do monolitických stěn zásobníků obilí (obr. 22).V prostoru s kónickými dny byla nejprve zhotovena dřevěná pracovní podlaha. Uvažovaný otvor byl poté po obvodu vymezen jádrovými vrty Ø 132 mm na deset menších dílců přibližně čtvercového tvaru (460 × 460 mm). Tloušťka stěn se pohybovala mezi 150 až 200 mm. Následně byly okružní stěnovou pilou Ø 900 mm provedeny vodorovné a svislé řezy a jednotlivé menší dílce se postupně shora odebíraly. Váha dílců se pohybovala mezi 70 až 90 kg. Kritickým momentem byly rohy. Přímo v rozích bylo nutné ještě navíc odvrtat otvory Ø 30 mm, aby se předešlo dalším viditelným zásahům do konstrukce prořezy kotoučem. Veškeré montážní ukotvení technologie řezání betonu bylo voleno s ohledem na následný požadavek na pohledovost stávajících betonových stěn, tj. v maximální možné míře byly stroje kotveny do odstraňovaných betonových částí. V uzavřených komorách bez oken, větrání a v nepříznivé akustice se jednalo o nezáviděníhodnou práci.

Revitalizaci Automatických mlýnů jako celku čeká nyní další fáze. Do tří let se má areál rozšířit o další objekty, které uzavřou východní stranu náměstí. Budou sloužit jako bytové domy a komerční jednotky, chybět nemá občanská vybavenost. Projekt navrhuje ateliér Zette Zdenka Balíka. Výsledkem by měla být živá kulturně-společensko-obytná čtvrť v srdci Pardubic.