Přírodní stavby

Jako přírodní stavby je označována celá řada stavebních systémů a materiálů, které kladou velký důraz na udržitelnost. Způsoby dosažení udržitelnosti v přírodnímu stavitelství se zaměřují na trvanlivost a využívání zdrojů minimálně zpracovaných, hodnotných nebo obnovitelných, stejně jako na využití materiálů, které vznikly díky recyklaci, byly uchovány z předešlého využití, materiálů, které vytvářejí zdravé životní prostředí a udržují kvalitu vnitřního prostředí budov. Přírodní stavba se snaží spoléhat více lidskou práci a méně na technologii. Jak poznamenává Michael G. Smith, záleží na "místní ekologii, geologii a klimatu, na charakteru konkrétního staveniště a na potřebách a osobnostech stavitelů i uživatelů".

Základem filozofií přírodní budovy je potřeba snížit dopad budovy a dalších podpůrných systémů na životní prostředí, aniž bychom obětovali pohodlí nebo zdraví. Aby byla udržitelnější, používá přírodní budova především hojně dostupné, obnovitelné, opakovaně použitelné nebo recyklované materiály. Stále více se podporuje používání rychle obnovitelných materiálů. Kromě důrazu na přírodní stavební materiály je kladen zvýšený důraz na architektonický design. Orientace budovy, využívání místních klimatických a lokálních podmínek, důraz na přirozenou ventilaci díky konstrukci podstatně snižuje provozní náklady a pozitivně ovlivňuje životní prostředí. Kompaktní budování a minimalizace ekologické stopy je běžné, stejně jako lokální získávání energie, zachytávání vody, alternativní zpracování odpadních vod a opětovné použití vody.

Materiály

Vstup do moderního hrázděného domu

Jako typické stavební materiály pro mnoho typů přírodních staveb bývají uváděny jíl a písek. Při smíchání s vodou a zpravidla slámou nebo jinou vlákninou může směs vytvářet tzv. nepálené cihly. Dalšími materiály, které se běžně používají v přírodních stavbách, jsou: hlína (jako pěchovaná hlína (rammed earth) nebo pytle se zeminou (earthbag building), dřevo (polínka (cordwood) nebo hrázděné zdivo), sláma, rýžové plevy, bambus a kámen. V přírodních budovách se běžně používají široká škála použitých nebo recyklovaných netoxických materiálů, včetně urbanitu (zachráněné kusy použitého betonu), recyklované sklo apod.

Jiným materiálům se zastánci tohoto stavebnímu přístupu vyhýbají kvůli jejich závažným negativním dopadům na životní prostředí nebo zdraví. Jedná se například o z neudržitelné těžby, dřevo napuštěné toxickými konzervačními látkami, směsi na bázi portlandského cementu, barvy a podobné povrchové materiály, které těkavé organické sloučeniny (VOC), ocel, odpadní materiály, jako jsou recyklované pneumatiky a některé plasty, zejména polyvinylchlorid (PVC nebo "vinyl") a ty plasty, které obsahují škodlivé změkčovadla a další škodlivé látky.

Technologie

Pro konstrukci přírodních staveb je vyžíváno mnoho tradičních technologií a materiálů. Ty se liší podle klimatu a dostupnosti v různých částech světa.

Sušené cihly - vepřovice

Související informace naleznete také v článcích w:cs:Vepřovice a w:en:Adobe.

Nepálené cihly - vepřovice (v angličtině "adobe") - jsou jedním z nejstarších stavebních metod, jsou vyrobeny tak, že se jíl a písek smíchají s vodou. Často se do této směsi pro zpevnění přidává nasekaná sláma nebo jiná vlákna. Směs se pak nechá uschnout v požadovaném tvaru. Obvykle je tato směs tvarována do cihel, které se pak používají na výstavbu stěn.

V různých oblastech se liší optimálních poměr jílu a písku (nebo většího agregátu). Někteří říkají, že nejvhodnější je 15 % až 30 % jílu, aby se materiál spojil dohromady. Jiní říkají, že nejlepší je stejné množství jílu i písku, aby se zabránilo praskání nebo fragmentaci cihel. Bloky lze buď nalít do forem a sušit, nebo lisovat do bloků. Cihly z barevné hlíny leštěné přírodním olejem vytváří atraktivní a pružnou podlahu.

K ochraně stěn a snížení údržby budov mívají budovy z nepálených cihel obvykle velké přečnívající okapy a mohutné základy. Nepálené cihly se mohou omítnut s směsí slámy nebo vápna pro ochranu a lepší vzhled. Nepálené cihly mají dobrou tepelnou kapacitu, což znamená, že přes ně pomalu pronikat teplo nebo chlad. Nejsou však dobrý izolátor, takže k nim bývá přidávána další izolace (nejlépe zvenčí) nebo se staví dvojité stěny se vzduchovým prostorem nebo izolací mezi nimi. Tradiční silné, neizolované nepálené cihly se ukázaly jako nejlepší v oblastech bez tvrdé zimy nebo v místech, kde i v zimních měsících dostatečně svítí slunce.

Nakládaná stěna - lepenice

Domy s nakládanými stěnami jsou domy vyrobené z monolitického stavebního systému založeného na směsi jílu, písku, slámy a zeminy. Stavba nepoužívá žádné formy, cihly nebo dřevěné kostry; je postavena od země nahoru. Různé formy "bláta" pro stavbu budov byly používány v mnoha částech světa po celá staletí, pod různými jmény a pocházejí nejméně z období před 10.000 lety.V Anglii vznikaly hliněné stavby ještě před 13. stoletím, po první světové válce jejich obliba silně poklesla, dnes zase začínají být používány. Jedná se o jednu z nejjednodušších a nejlevnějších dostupných stavebních technik, i když je obvykle velmi náročná na práci. Další velkou výhodou je všestrannost, lze snadno tvarovat do jakékoliv formy. I když v Anglii přestala být tato metoda výstavby na přelomu 19. století, tisíce budov vydrželo až do současnosti (jen v Devonu jich můžeme najít 20 000). Odhaduje se, že třetina až polovina světové populace žije dnes v hliněných stavbách. Ačkoli hliněné stavby bývají typicky přízemní, v Jemenu a dalších zemích Středního východu byla po staletí používána v "bytových" objektech s osmi a více podlažími.

Hliněné směsi se také používají jako omítky nebo plniva v několika metodách přírodního stavebnictví, jako jsou například vepřovice, zemní pytle, hrázděné stavby, dříví a balíky slámy. Země je proto primárním materiálem pro přírodní stavby.

Pytle se zeminou

Zemina je nejtypičtější výplňový materiál používaný v konstrukčních technikách. Při výstavbě budov touto metodou se používají stohované pytle z polypropylenu nebo z přírodní vlákniny naplněné zeminou nebo jinými směsmi ve kterých se jako jediný stabilizátor používá jíl. Z nich jsou vystavěny základy, stěny a dokonce i klenuté střechy. V posledních letech stavby budov z pytlů se zeminou staly jednou ze stále více využívaných technik v přírodním stavitelství. Umožňují samostatné, často volné formace zemních konstrukcí. Jejich rostoucí popularita se dána použitím snadno dostupného materiálu, který je často dostupný na místě (zemina) v potenciálně levnou výrobní technikou, která je flexibilní a snadno se učí a používá. Nicméně, protože zemina je špatný izolátor, v extrémnějších klimatech jsou zkoušeny také další varianty náplně pytlů, které nahrazují zeminu, například otruby z rýže nebo jiný materiál s lepšími izolačními vlastnostmi.

Superadobe

Superadobe je technologie obdobná pytlům s hlínou, kde se navíc používá ostnatý drát. Využívá materiál z války pro mírové cíle, integruje tradiční hliněnou architekturu tak aby splňovala moderní požadavky. Krátké nebo dlouhé pytle jsou naplněny hlínou z místa a skládány ve vrstvách na sebe. Hlína je stlačována v rukávech (tubusech) s prvky ostnatého drátu umístěného mezi vrstvami tak, aby zajišťoval funkci spojovacího materiálu a výztuže (armatury). Lze přidávat i pojiva jako je cement, vápno nebo asfaltové emulze. Tato technologie má registrovanou značku a patent (US patent # 5934027, # 3195445) a je nabízena zdarma potřebným ve světě i s licencí pro komerční použití.

Tuto metodu navrhl původně Nader Khalili pro budování budov na Měsíci a Marsu. Organizace Cal-Earth (založená Naderem Khalilim) prosazuje, aby celá rodina stavěla obydlí společně: muži a ženy, od babičky po nejmladší dítě. Proto Cal-Earth navrhla řadu technologických postupů, jak proces výstavby zjednodušit a usnadnit, aby nebylo třeba žádné drahé vybavení, ale přitom nebylo potřeba zvedat těžká břemena a namáhat nadměrně záda, mělo by jít o flexibilní a rychlou výstavbu. Pytle jsou plněny přímo na rostoucí zdi pomocí malé nádoby, např. kyblíčku. Stavět může jednotlivec i skupina.

Stavební postupy používají nadčasové formy oblouků, kopulí, klenby a apsid tak, aby bylo dosaženo maximální pevnosti, ale i estetiky. To vše lze dosáhnout svépomocí. Konstrukční řešení využívá moderní inženýrské postupy, jako tzv. base-isolation (izolace stavby od povrchu tak, aby zvládla seismické posuny) a post-tensioning (vytváření napětí). Díky přidání ostnatého drátu, je přidán pevnostní prvek, který zvyšuje odolnost stavby proti zemětřesení a eliminuje nevýhodu nízké smykové pevnosti zeminy. Aerodynamické tvary odolají i hurikánům. Díky použití pytlů jsou stavby odolné i proti povodním.

Superadobe lze použit pro strukturální klenby, dómy a oblouky nebo konvenční přímé tvary. Touto metodou lze stavět sila, kliniky, školy, krajinné prvky nebo prvky infrastruktury jako jsou přehrady, nádrže, silnice či mosty. Systém superadobe lze použít i pro stabilizaci břehů a vodních toků.

Pěchovaná zemina

Pěchovaná zemina je systém výstavby z kompaktní zeminy nebo jiného zhutněného materiálu. Je extrémně pevný a odolný. Kvalitní zpevněné zemní stěny jsou husté, pevné, podobné kamenným, velmi příznivé pro životní prostředí a mají vynikající vlastnosti s nízkou potřebou údržby. V závislosti na klimatu může být uvnitř i izolace.. Podobně, v závislosti na seismických podmínkách lze použít výplň z bambusu nebo jiné vláknité materiály ke zpevnění stěn.

Pěchovaná zemina byla používána po dobu přibližně 10 000 let ve všech typech budov od přízemních až po výškové, od malých chatrčí až po paláce.

Stěny jsou tvořeny tak, že stavební materiál (obsahující písek, hlínu a někdy i štěrk) se pěchuje do přenosných, opakovaně použitelných forem ručními nebo strojově poháněnými pěchovadly. Tradičně směs obsahovala asi 70 % kameniva (štěrk, písek) a 30 % jílu. Do směsi byly přidávány pigmenty k dosažení požadované barvy. Do formy se vloží 10-20 cm směsi a ta se řádně zhutní, poté se vloží další vrstva a proces se opakuje, až je forma zcela naplněná. takto vytvořená stavba může odolat 1000 let i více.