Podzemní urbanismus. Přednáška 1. Podzemní stavby - 1. přednáška 1

Podzemní urbanismus Přednáška 1 Podzemní stavby - 1. přednáška 1

Podzemní urbanismus usměrňuje strategii územních plánů k využití podpovrchového prostoru. Programově se začal uplatňovat před 50 lety v Japonsku a později také v Evropě (hlavně Skandinávie). Při urbanizaci sídelních celků nabízí podzemní prostory směr budoucího infrastrukturního vývoje. Podzemní stavby - 1. přednáška 2

Obsah přednášky 1. Zdroje ke studiu 2. Historie podzemních staveb 3. Typy podzemních staveb 4. Názvosloví 5. Podzemní prostory čtvrtá dimenze velkoměsta 6. Zahraniční příklady urbanizace podzemního prostoru Podzemní stavby - 1. přednáška 3

1 Zdroje ke studiu Podzemní stavby - 1. přednáška 4

Doporučená literatura Podzemní stavby, Barták, Pruška ČVUT Praha 2011 Podzemní stavby 10 pomůcka pro cvičení, Pruška, ČVUT Praha Frankovský M, Klepsatel F., Městské podzemní stavby. Jaga Bratislava 2005 Klepsatel F, Kusý P. Výstavba tunelů ve skalních horninách, Jaga Bratislava 2003 1 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 5

Další zdroje informací webové stránky CzTA ITA AITES www.ita-aites.cz 1 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 6

Další zdroje informací webové stránky ITA AITES www.ita-aites.org 1 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 7

Další zdroje informací Časopis TUNEL v PDF na www.ita-aites.cz 1 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 8

2 Historie podzemních staveb Podzemní stavby - 1. přednáška 9

Historický vývoj podzemních staveb Babylon tunel pro pěší pod Eufratem 2180 př.n.l, hloubený 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 10

EGYPT 1500 až 1100př.n.l. Hrobky egyptských faraónů vysekané ručně do skály v Údolí králů a Údolí královen v Luxoru, chodby dlouhé až několik 100 m, porušený vápenec (blokovitě), kladivo a klíny 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 11

Blízký východ Především vodohospodářské štoly pro zásobování měst vodou, závlahové systémy a odvodnění 1000 př.n.l. vodovodní štola krále Šalamouna v Meggidě (poblíž Haify), délka 533 m 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 12

800 př.n.l. vodovodní štola v Jeruzalémě délky 537 m 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 13

ŘECKO 540 až 523 př.n.l. vodovodní štola na řeckém ostrově Samos délky 984 m 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 14

2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 15

ITÁLIE 40 36 př. n. l. Tunel v pevných tufech mezi Neapolí a Pozzuoli nazývaný Grotto di Possilipo, délka 690m, šířka 6,7 m, výška 7,1 m a u portálů kvůli osvětlení až 27 m, slouží dodnes 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 16

41 52 n. l. vodovodní štola délky 653 m z Fucinského jezera v Itálii, výška 2,9 m, šířka 1,8m, klenutý strop 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 17

Středověk úpadek tunelářství, stavby sklepů a chodeb hradů a klášterů 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 18

Renesance Obnova výstavby podzemních děl, začala obnovou podzemních děl v Itálii a postupně se rozšířila do ostatní Evropy 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 19

Knihy o hornictví GEORGIUS AGRICOLA 1494 1555 základní díla popisující metody hornictví a hutnictví (De re metallica, 1546) a základní systematiku minerálů (De natura fossilium, 1550). JOHANNES MATHEUS 1504 1565 Hornická postila SAREPTA r, 1564 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 20

Knihy o hornictví Nejznámější je ale dvanáctisvazková encyklopedie De re metallica libri XII (Dvanáct knih ohornictví ahutnictví - vydáno posmrtně vbasileji 1556), ilustrovaná dřevorytinami. 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 21

Čechy 1581 1593 Rudolfova štola dl. 109,3 m 2 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 22

2 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 23

Stopy na stěnách po způsobu ražby žlábkováním 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 24

Na stěnách štoly je na řadě míst svědectví po provedených opravách. Jsou zde osazeny i pamětní desky. 2 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 25

Hospodářský rozmach od 17 století, stavba prvních dopravních tunelů ve Francii a Anglii 1627 Používání střelného prachu Freiberg, Německo 1813 první použití vrtací techniky 1825-1841 Tunel pod Temží M. Brunel, stavěn v zeminách výška 7 m šířka 12 m na čelbě pracovalo najednou 36 dělníků 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 26

2 Podzemní stavby - 1. přednáška 27

Problémy s vodou, 6 utopených dělníků 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 28

Hospodářský rozmach od 17 století, stavba prvních dopravních tunelů ve Francii a Anglii 1627 Používání střelného prachu Freiberg, Německo 1813 první použití vrtací techniky 1832 První železniční tunel Edge Hill délky 1006 m na trati Manchaster - Liverpool 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 29

1836 Stephenson's Crown Street Tunnel 1845 V ČR první železniční tunel Třebovice na trati Praha Olomouc, délka 512,53m, 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 30

Zlatý věk tunelů druhá polovina 19. století 30. Léta 19. Stol. Rozvoj tunelování s výstavbou železnic tzv. Alpské tunely 1857 1871 tunel Frejus dlouhý 12 234 m mezi Francií a Itálií, dvoukolejný, průřez 42 m 2, ražba střelným prachem 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 31

1872 1878 14 984 m Gotthardský tunel, Švýcarsko, poprvé použit dynamit, 300 mrtvých 1889 použití betonu v tunelech 1880-1884 Arlberský tunel v Rakousku, délka 10250 m 1891 1906 Simplonské tunely Simplon I. 19 803 m, 1895 1906, kamenné zdivo Simplon II. (Itálie Francie) 19 825 m., 1912 1921, kamenné zdivo 2 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 32

Druhá ½ 19. stol. výstavba podzemních drah Podzemní dráhy 1863 Londýn 1878 Glasgow, Budapest 1895 Boston 1898 Paříž, Berlín 1935 Moskva 1974 Praha 2 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 33

Příklady historického využití podzemního prostoru Katakomby v Římě 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 34

Obydlí v jeskyních, údolí řeky Huang, Čína 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 35

Obydlí v jeskyních, Capadoccie, Turecko 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 36

Obydlí v jeskyních, Castello di San Gotterdo, Itálie 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 37

Obydlí v jeskyních, Coober Pady, Austrálie 2 Podzemní stavby - 1. přednáška 38

3 Typy podzemních staveb Podzemní stavby - 1. přednáška 39

ROZDĚLENÍ PODZEMNÍCH STAVEB Vzhledem k tomu, že podzemní díla využívá celá řada oborů, je možno podzemní díla kategorizovat podle mnoha kritérií. S problematikou urbanistického řešení podzemního prostoru nejtěsněji korespondují rozdělení podle hloubkového umístění a podle účelu použití. 3

Rozdělení podzemních staveb Podle dispozičního uspořádání Podle způsobu provádění Podle účelu použití Podle příčin a překážek 3 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 41

Rozdělení podle dispozičního uspořádání a) Stavby liniové štoly příčný profil < 16 m 2 tunely příčný profil > 16 m 2 sklon max. 10 od vodorovné úklonové štoly a tunely sklon 10 60 od vodorovné úklonové šachty - sklon 10 60 od vodorovné svislé šachty 3 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 42

3 a) tunel dovrchní; b) tunel úpadní; c) svislá a šikmá šachta

Rozdělení podle dispozičního uspořádání b) Stavby plošné podzemní garáže skladiště c) Stavby halové podzemní kaverny hangáry energetické zásobníky 3 Podzemní urbanismus- 1. přednáška 44

Rozdělení podzemních staveb podle způsobu provádění je dosti rozšířenou zvyklostí rozlišovat podzemní stavby: ražené prováděné z povrchu. 3

3 Ražený tunel Mrázovka

podzemní stavby prováděné z povrchu. podzemní stavby hloubené, přesypávané tenkostěnné tunelové konstrukce - Tubosider - BEBO - Matiére 3

Bednění hloubených tunelů Troja 3

Tubosider Ostrava, Palackého ulice 3

3

Novosedelský tunel přesypávaný systém BEBO 3

Tunelu San Jose, Malaga Španělsko (Matiere) 3

Rozdělení podle účelu použití a) Liniové podzemní stavby dopravní železniční silniční pro pěší podzemní městské dráhy průplavní a plavební 3 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 53

Canal du Nord v severní Francii 3

3

b) Liniové podzemní stavby vodohospodářské vodovodní přivaděče kanalizační sběrače, kmenové a jiné stoky přívodní, obtokové a odpadní tunely šachty tlakové, vyrovnávací,aj. c) Liniové podzemní stavby energetické: telekomunikační kabelové parovody, horkovody, teplovody kolektory pro společné vedení inženýrských sítí určitých druhů 3 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 56

d) Halové a plošné podzemní stavby hydrocentrály vyrovnávací komory, komory kulových a jiných uzávěrů, energetické zásobníky na ropu, zemní plyn, apod. skladiště, garáže, výrobny, plošné podchody objekty zdravotní techniky (nádrže, vodojemy, čistící stanice) objekty záštitných staveb (správní, skladištní a ochranné) U velkých podzemních děl se kombinuje více druhů staveb do jednoho celku 3 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 57

Řez Lipenskou podzemní hydrocentrálou 3 Podzemní urbanismus - 1. přednáška 58

3 PVE Reisseck II

Rozdělení podle účelu použití - Podzemní stavby dopravní - Podzemní stavby vodohospodářské - Podzemní stavby komunální - Halové a plošné podzemní stavby 3

4. NÁZVOSLOVÍ

Dnes snaha o sjednocení http://www.itaaites.cz/files/knihovnicka_czta/prehled_ter minologie_ok.pdf 4

4 Podzemní stavby - 1. přednáška 63

VRTATELNOST množství práce potřebné k tomu, aby se 1 kubický cm horniny rozdrtil na prach 4

ROZPOJITELNOST stupeň pracnosti při rozpojování horniny, který je charakterizován použitým náčiním, obtížností rozpojování při použití trhavin nebo rychlostí vrtání 4

RAŽNOST souhrn vlastností horniny, daný přírodou, který je rozhodující pro míru obtížnosti prací při těžení, dočasném a trvalém vystrojení výrubů a pro stanovení tunelovací metody 4

Složky tunelovacích prací při stavbě podzemního díla 1. Rozpojování (rubání) horniny v podzemí. 2. Vyztužení konstrukce zajišťující stabilitu výrubu. 4 Činnost spojená s rozpojením, naložením, odvozem rubaniny a provizorním vyztužením výrubu se nazývá ražba. Tunelování zahrnuje i vybudování definitivního ostění

S termínem výrub souvisí řada pojmů dílčí výlom výrub části průřezu štoly nebo tunelu, plný výlom výrub celého (plného) profilu tunelu, teoretický výrubní profil (teoretický výlom) je omezen teoretickým rubem ostění, přerub vyrubaný prostor ležící za teoretickým (projektovaným) rubem ostění. Dělí se na zvětšený výrub (vícevýlom) a nadměrný výrub (nadvýlom). 4

Typy přerubů 1 teoretický výlom 2 vícevýlom (prostor pro rubovou izolaci) 3 a 4 trvalé nadvýlomy (dočasné, trvalé - zaviněné či nezaviněné) 4

Schema pobírání zachycuje pořadí prováděných výlomů v příčném řezu tunelu, tzv. členění čelby. 4

4 Části tunelového výrubu v klasickém pojetí

Základní horizontální členění výrubu při NRTM 4

Základní vertikální členění výrubu při NRTM 4

Běh prací sled a rozvinutí postupu ražby po délce liniového podzemního objektu 4 a) běh prací; b) schéma pobírání v příčném řezu A A 1 výlom kaloty 2 výlom opěří, příčné členění

Vyztužení Vyztužení je druhou zásadní složkou tunelování; zajišťuje se jím prostor vytvořený v podzemí rubáním. Vyztužení nahrazuje původní působení vyrubané horniny na líc výrubu a zabraňuje porušení či nadměrným deformacím horninového masivu v okolí výrubu. 4

Vyhláška Českého báňského úřadu č. 55/1996 Sb. ze dne 7. února 1996 výztuž (ostění) soubor stavebních prvků sloužících k zajištění díla v podzemí proti uvolňování horniny, deformaci horskými tlaky výstroj veškeré vybavení díla v podzemí potřebné pro jeho výstavbu a provoz. 4

Typy ostění Dočasné (provizorní ostění, u NRTM zvané primární ostění) Trvalé (definitivní ostění, u NRTM zvané sekundární ostění) 4

Historická ostění ražené tunely a) tunelové ostění klasického typu s tuhými opěrami b) ostění hydrotechnické štoly 1 horní klenba 2 opěra 3 základ opěry 4 spodní klenba 4

4 Ostění u NRTM

5 Podzemní prostory čtvrtá dimenze velkoměsta Podzemní stavby - 1. přednáška 80

Hlavní výhody Odstranění záboru ploch na povrchu Energetická úspora vlivem stabilních klimatických podmínek Možnost efektivní ochrany proti šíření hluku a prachu z objektů Rozvíjení koncepce nízkoenergetických staveb. 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 81

Hlavní nevýhody Návrh uspořádání podzemních objektů je obvykle limitován velikostí prostoru, který je při daném investičním záměru k dispozici. Ve většině případů je nutno tento prostor, který je navíc ovlivněn geologickými podmínkami prostředí a možnostmi technologie ražby, využít v maximální možné míře. 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 82

Další výhody ekonomické umožňuje návrh celistvějších městských struktur; šetří pozemky pro jiné použití (rekreace, zelené plochy) či pro budoucnost; podzemních prostor je možné výhodně využít, zejména ve skalním prostředí, pro vytápěné i chlazené objekty; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 83

Další výhody technické výstavba podzemních děl bez porušení nadloží je technicky velmi dobře zvládnutá i s ohledem na deformace nadloží a povrchové zástavby; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 84

Další výhody funkční - povrchové dopravní koridory vytvářejí ve městech dělicí bariéry; spolehlivé vedení dopravy bez převážné většiny negativních povrchových vlivů; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 85

Další výhody sociální umístění dopravy do tunelů výrazně zlepšuje kvalitu života v městských centrech; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 86

Další výhody ekologické podzemní stavby přispívají k ochraně i tvorbě životního prostředí; podzemní konstrukce neovlivňují přírodní podmínky v dané oblasti (drenážní efekt v přilehlé části horninového masivu je technicky možné po dokončení výstavby eliminovat); 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 87

Další výhody ekologické nepříznivé funkční projevy staveb na vnější životní prostředí (hluk, prach) jsou u podzemních konstrukcí značně sníženy; podzemní řešení umožňuje zachovat kulturní hodnoty (např. historická jádra měst, ale též chráněné solitérní objekty). 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 88

Další nevýhody - spojení s povrchem (portály a šachty) je technicky náročnou a pohledově exponovanou součástí podzemního díla s výrazným dopadem na jeho cenu; propojení s dopravní sítí na povrchu může být velmi komplikovaně uspořádané; v městské zástavbě bývá obtížné rozhodnout, kam umístit rampy a ostatní druhy vstupů do podzemních objektů; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 89

Další nevýhody - nedostatek přehledné vnější kontroly je jedním z důvodů pro odmítání podzemních prostor veřejností; u dispozičně složitých podchodů, vestibulů, podzemních parkovišť a garáží je značná možnost dezorientace uživatelů; 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 90

Další nevýhody - spokojenost s pracovním prostředím v podzemních objektech (bez oken) je obecně menší než u objektů na povrchu; podzemní konstrukce mohou negativně ovlivnit jak výšku hladiny, tak proudění podzemní vody. Minimalizaci těchto vlivů je třeba zajistit náročnými technickými opatřeními. 5 Podzemní stavby - 1. přednáška 91

6 Zahraniční příklady urbanizace podzemního prostoru Podzemní stavby - 1. přednáška 92

SubTropolis, Kansas City, Missoury, USA Opuštěná podzemní těžba vápence dnes slouží jako technologické a administrativní centgrum. Plocha podzemních prostor je 4.5 km 2 vyrubaný prostor 5,060,000 m³, 11 km osvětlených cest, výška nadloží 50 m, stálá teplota 18-21, v současnosti je využito 460,000 m³, ročně přibude 13,000 m 2 upravené plochy. 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 93

SubTropolis 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 94

SubTropolis, třídírna FEDEX 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 95

SubTropolis, datové centrum LightEdge 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 96

Double Decker City, Montreal, Kanada RESO Údajně největší podzemní komplex pro civilní využitíat over 11 913 945 m 2. Obsahuje obchody a napojeni na veřejnou dopravu, má umožnit městský život při častém špatném počasí hlavně v zimě. Jedná se propojení podzemních prostor v centru města 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 97

RESO,Kanada 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 98

RESO,Kanada 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 99

RESO,Kanada 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 100

RESO,Kanada 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 101

PATH, Toronto,Kanada Výstavba začala v roce 1900 podzemní pasáže propojující obchody a hotel Royal York. Roku 1970 začal další rozvoj do okolních oblastí (Richmond- Adelaide and Sheraton Centres) a od roku 1987 byla výstavba řízena městskou správou. Dnes 30 km podzemních chodeb má i vlastní obchodní arkády s cca 1200 obchody a službami. 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 102

PATH 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 103

Itäkeskus plavecký bazén, Helsinky, Finsko 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 104

Itäkeskus 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 105

Gjøvik Norsko Sportovní hala vytesaná ve skále - největší hala svého druhu na světě, jedno ze sportovišť Olympijských her 1994 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 106

Gjøvik Norsko 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 107

Gjøvik Norsko 6 Podzemní stavby - 1. přednáška 108