budownictwo drewniane w Polsce – część 6: systemy konstrukcyjne ścian

Pojawiające się w budownictwie drzewnym systemy konstrukcyjne kształtowały się pod wpływem wielu czynników, a w szczególności rodzaju i dostępności budulca oraz narzędzi, zamówień społecznych, funkcji budowli, warunków przyrodniczego środowiska i zawodowych kwalifikacji cieśli. Kilka jest mierników na oznaczenie postępu technicznego w ciesiołce, a między innymi wzrost wolnej rozpiętości przykrycia przestrzeni, malejąca ilość zużycia drewna w przeliczeniu na jednostkę kubatury lub zabudowanej powierzchni, rozmieszczenie drewna w ustroju budowlanym zgodnie z rodzajem naprężeń, skuteczność działania połączeń w węzłach, wytrzymałość i trwałość budowli w określonych warunkach klimatycznych i eksploatacyjnych, a także nakład robocizny na czynności związane z konstrukcyjną i artystyczną oprawą obiektu.

W miarę doskonalenia konstrukcyjnego systemu wzrastała wolna rozpiętość przekrytej przestrzeni, niewymagająca środkowych podpór, a cała budowla zyskiwała na lekkości, nie tracąc swych cech wytrzymałościowych. Przekroje drewna stosowano coraz mniejsze, a szkielet nośny coraz rzadszy, co było możliwe dzięki racjonalizacji użycia drewna w ustroju i zastosowaniu odpowiednich złącz w węzłach i na stykach elementów.

W rozważaniach nad rozwojem polskiej ciesiołki pomija się dość istotną kwestię, mianowicie twórczą inwencję wykonawców i mistrzostwo w posługiwaniu się narzędziami, zazwyczaj najprostszymi. Tym to sposobem wzbogacały się systemy konstrukcyjne, przy użyciu skromnego kompletu narzędzi ciesielskich, obejmującego zazwyczaj piły, topory, dłuta, świdry i strugi. Te archaiczne narzędzia nie zmieniły się w swej istocie przez przeciąg stuleci. Dopóki nie pojawił się sprzęt mechaniczny i metalowe złącza, polska ciesiołka doskonaliła się poprzez stosowanie coraz to śmielszych rozwiązań konstrukcyjnych wykonywanych przy użyciu tradycyjnego kompletu ręcznych narzędzi.

Mechanizm tartaka, poruszany przez energię wodną, przyspieszył podłużne przecieranie drewna, ale nie rozpowszechnił się we wszystkich regionach kraju. Wiejskich traczy, pracujących na zamówienie, spotykało się na Podlasiu jeszcze w latach pięćdziesiątych bieżącego stulecia. Przewrót w organizacji robót ciesielskich wywołały dopiero wieloczynnościowe zakłady przemysłu drzewnego, ograniczające udział pracy ręcznej na budowie do montażu gotowych elementów.

Jeden z najstarszych systemów konstrukcyjnych, umożliwiający od grodzenie się człowieka od uciążliwości klimatu i stworzenie zamkniętego wnętrza, to pęk żerdzi, zatkniętych odziomkowym końcem w gruncie na zarysie wieloboku lub kwadratu i związanych w wierzchołkach łykiem. Ten typ stożkowatego szałasu spotykano jeszcze przed pół wiekiem na Huculszczyźnie jako prototyp pasterskiej koliby.

Gęstożebrowy szkielet stożkowej budowli pełni podwójną rolę-nośną i osłonową. Jego zaleta to prostota wykonania i skuteczne przeciwstawienie się naporowi wiatru o średniej szybkości. Skuteczność jego funkcji osłonowej zależna jest od szczelności poszycia, jest to bowiem budowla, na którą składa się jedynie dach bez ścian. Nakrycie wnętrza ze ścianą, założoną na zarysie wydłużonego wieloboku, pociągnęło za sobą konieczność zastosowania złożonego systemu, w którym mogłyby współdziałać z sobą nośna rama i wsparte na niej górnym końcem żerdzie połaci dachowych (a dolnym na ścianach).

Ramę stanowią dwa wkopane w ziemię pnie rosochatego drewna (sochy) i pozioma poprzeczka (ślemię) osadzona w rozwidleniu gałęzi wkopanych pni. Szkicletem połaci dachowych są gęsto rozstawione żerdzie (krokwie) zaczepione kluczyną (kruczkiem) o ślemień, dołem przymocowane do podwaliny i przewiązane poprzecznie przez łaty niosące poszycie.

Ten nieskomplikowany, wykonany przy użyciu tylko jednego narzędzia, archaiczny system konstrukcyjny zwany sochowo-ślemieniowym, służący za oparcie dla krokwi niosących poszycie dachowe, stosowano w zmodyfikowanej postaci w polskich stodołach i w szałasach jeszcze do początku bieżącego stulecia.

Dalszym etapem w rozwoju zarówno stożkowego, jak i sochowo-ślemieniowego systemu konstrukcyjnego, nakrywającego pomieszczenie dla ludzi, zwierząt i zbiorów było pojawienie się pionowych przegród klimatycznych, to jest ścian. Ich prototypem była przyziemna podwalina, służąca w najprostszych systemach za oparcie dolnych końców krokwi. Na jej zarysie mogły pojawić się albo zewnętrzne słupy albo poziome wieńce, łączone z sobą na zaciosy. Słupy w ścianach zewnętrznych przenosiły obciążenie z dachu na grunt i służyły za oparcie dla osłon, wypełniających przęsła szkieletu, zrąb ścian wieńcowych natomiast pełnił zarazem funkcję nośną i osłonową.

Na przestrzeni minionych XXV wieków stosowane były u nas równoległe oba systemy konstrukcyjne przy wznoszeniu ścian budynków przeznaczonych na pobyt ludzi: słupowy (szkieletowy) i wieńcowy.

O szkieletowym wiemy na podstawie biskupińskich wykopalisk, że już w wiekach VII-V p.n.e. wypełniano przęsła międzysłupowe bierwionami, wpuszczanymi zaciętym końcem w bruzdy wyrobione w słupach (technika sumikowo-łątkowa). Spotkana w Santoku technika wyplatania przęseł chrustem w obiektach młodszych niż biskupińskie, nie jest oczywiście techniką w kolejności nowszą. Wytworzyła się ona znacznie wcześniej i stosowana była w warunkach najprostszej obróbki drewna, to jest przycięcia lub upalenia pnia z obalonego drzewa do pożądanej długości i okrzesania go z gałęzi.

System słupowo-ramowy

Biorąc zatem pod uwagę rodzaj używanych narzędzi i najprostszą technikę obróbki (upalanie pnia, gięcie gałęzi w wysokiej temperaturze, łączenie na sochy i kluczyny, wiązanie łykiem bądź korzeniami) można przyjąć, że system słupowo-plecionkowy wytworzył się w okresie poprzedzającym posiłkowanie się narzędziami metalowymi. Plecionka z wikliny miała w Polsce dość szerokie zastosowanie w budownictwie wiejskim niemal nieprzerwanie przez cały ciąg historii techniki drzewnej aż do naszych czasów.

Należy tu uczynić wzmiankę, że technika ta, wypierana przez doskonalszą, nie wygasła nagle, lecz schodziła na niższe szczeble użytkowe budownictwa. Z czasem więc o użyciu danej techniki decydował nie rodzaj narzędzi, lecz łatwo dostępny budulec, siła ekonomiczna budującego i oczywiście walory utylitarne użytego środka techniki.

Omawiając technikę plecionkową nie od rzeczy będzie wspomnieć, że w wiekach XVII i XVIII przy wykonywaniu stropów ze sztukaterią odstającą od tła, zakładano wiklinowy szkielet jako konstrukcję nośną gipsatury. Wiklina pełniła tam rolę zbrojenia, podobną jak dziś stal w żelbecie.

Technika wypełniania przęseł szkieletu ściennego sumikami wpuszczanymi w bruzdy słupów doszła do głosu w VII w. p.n.e. w grodzie biskupińskim jako dojrzała, z czego można wnosić, że w formach prostszych musiała istnieć wcześniej. Widoczne w niektórych wykopaliskach ślady ściennych słupów parzystych mogą nasuwać przypuszczenie, że rolę bruzdy w łątce spełniała szpara między dwoma słupami.

System słupowo-ramowy wymagał usztywnień, przeciwdziałających deformacji ustroju pod naporem wiatru. Początkowo funkcję tę spełniało zapuszczenie słupa końcem w gruncie, później, gdy słup stanął na podwalinie, musiały się pojawić usztywnienia przyoczepowe w formie zastrzałów i mieczy.

W szkieletowym budownictwie wiejskim zachowało się sporo interesujących przykładów, świadczących o znajomości cieśli skomplikowanej pracy statycznej w konstrukcjach ramowych. Pomysłowo usztywniane punkty węzłowe mające za zadanie przeciwdziałać pochylaniu się budynku tworzyły jednocześnie misterną kratownicę, wykonaną z dużym wyczuciem estetyki.

Drewniay szkielet konstrukcyjny wypełniano również słomą nawijaną na żerdzie i maczaną w glinie (szachulec) albo murem z cegły. Szkielet drewniany, wypełniony ceglanym wątkiem, spotykany w Polsce w budownictwie miejskim i zamkowym w XVI w., stosowano aż do końca XIX w. głównie na ziemiach północnych i zachodnich. Szkielet obity deskami lub gontem nadawał się z racji swych zalet konstrukcyjnych do budowli gospodarczych — wiatraków i stodół, a także do wysokich dzwonnic.

Sumikowo-łątkowa technika budowy ścian, przetrwała w budownictwie wiejskim najdłużej w województwach północnych i zachodnich. Masowo znalazła ona zastosowanie w latach trzydziestych bieżącego stulecia przy budowie tzw. „Poniatówek” w zagrodach chłopskich powstałych na gruntach parcelowanych przez Państwowy Bank Rolny w Poznańskiem i na Pomorzu.

Ściany wieńcowe

Konstrukcja wieńcowa ścian polega na układaniu poziomo bierwion kolejno na siebie i na łączeniu ich końców na skrzyżowaniach za pomocą odpowiednich nacięć. Zrąb ścian tworzą poszczególne wieńce, otaczające wnętrze budynku. Ponieważ wieńce krzyżujących się boków leżą na różnych poziomach, zacina się je tak głęboko, aby bierwiona przylegały do siebie na całej długości boku. Jeżeli wieńce wykonywa się z okrąglaków lub z połowizn (płaz) o zbieżnej średnicy pnia, układa się z nich wieniec na przemian końcem odziomkowym i wierzchołkowym w kierunku węgła.

Wprowadzenie zawęgłowań wieńcowych przyczyniło się wydatnie do usztywnienia konstrukcji ściennej, a jednocześnie umożliwiło stosowanie bierwion dłuższych, znacznie przekraczających rozpiętość 3,5-metrową, osiąganą w przęsłach sumikowo-łątkowych. Te właśnie względy zadecydowały o rozpowszechnieniu się systemu wieńcowego w Polsce, pomimo iż wymagał on znacznie większego nakładu wykwalifikowanej robocizny aniżeli proste konstrukcje szkieletowe.

Najstarsze przykłady ścian wieńcowych wykonanych z nieobrobionych okrąglaków stwierdzono w archeologicznych stanowiskach wczesnośredniowiecznych w Gnieźnie. Bierwiona obrobione prostokątnie, zacięte robotą ciesielską na końcach do zawęgłowania na obłap, znaleziono w gdańskiej osadzie rybackiej z XII w. Na podstawie bogatego materiału wykopaliskowego, pochodzącego głównie z zachodnich terenów kraju, można przyjąć, że system wieńcowy w swych formach udoskonalonych posiada co

najmniej ośmiowiekową przeszłość. Wieńce wykonywano — zależnie od przeznaczenia budynku, historycznego rozwoju ciesiołki lub od regionu — z okrąglaków, połowizn (płaz), a w konstrukcjach udoskonalonych z krawędziaków (bali) od 8 do 16 cm. Wysokość bierwion dochodziła w chałupach zamożniejszych gospodarzy, w świątyniach i dworach do 40 cm. Styki uszczelniano strużynami, perzem, wrzosem albo połączeniem na pióro i wpust. Na dolny wieniec zrębu, zwany podwaliną lub przycicsią, brano zazwyczaj grubsze, wyrabiane z drewna smolnego, a niekiedy dębowe. Górny wieniec, na którym spoczywały belki stropowe, zwał się oczepowym.

Długość ściany wieńcowej wahała się od 4 do 6m. W przypadku konieczności przedłużenia ściany stosowano łącznik w postaci łątki. W okolicach górskich w chałupach rozdzielonych poprzeczną przelotową sienią każda wieńcowa klatka, otaczająca izbę, stawiana była oddzielnie, a po wyciągnięciu zrębu łączono je oczepem. W świątyniach nad prześwitem między nawą a prezbiterium przeciągano jedno z bierwion poprzecznych tak zwaną tęczę. Służyła ona za przewiązkę konstrukcyjną, była ozdobnie wyrabiana i opatrzona inskrypcją.

Ściany wieńcowe zakładano zazwyczaj w budynkach na planie prostokątnym, bywały jednak budowle, w których względy konstrukcyjne jak i użytkowe narzucały plan wieloboczny, jak na przykład w budowlach sakralnych, izbicach mostowych i stodołach. Wieloboczny wieniec zapewniał możliwość powiększenia rozpiętości budynku bez obawy o wyboczenie się zrębu w kaplicach na rzucie centralnym i w pięciobocznych prezbiteriach do 9 m, w stodołach sochowo-ślemieniowych do 8 m.

O sztywności zrębu, wykonanego systemem wieńcowym decydował z jednej strony rodzaj użytego budulca, a z drugiej typ złącza, przy czym w miarę udoskonalenia złącz traciła na znaczeniu grubość bierwion. W ciesiołce polskiej rozwinęły się i rozpowszechniły trzy rodzaje zaciosów na zawęgłowaniach wieńcowych:

a) najstarsze, a zarazem najprostsze „na obłap”, spotykane jużw wieku XII,

b) zawęgłowanie na prostą nakładkę, wzmocnione kołkami,

c) zawęgłowanie na tzw. „jaskółczy ogon" z ostatkami i bez ostatków, znane już w XV w. (Dębno, Haczów),

d) zawęgłowanie na kryty zamek, nie wymagające ostatków, stwierdzone w połowie XVI w.

Zrąb ścian uzyskiwał dodatkowe usztywnienie przez wprowadzenie złącz na kołki na odcinkach międzywęgłowych albo na pióro i wpust.

W zależności od rodzaju złącz powiększano wolną rozpiętość budynku, która w udoskonalonej ciesiołce mogła dochodzić do 10 m, nawet przy dość wysokich zrębach. Ostatki w górnych wieńcach przejmowały niekiedy dodatkową funkcję jako wsporniki silnie wysuniętych przed lico okapów, dla zadaszenia przyzb, podcieni i sobót (Ujsoły na Żywiecczyźnie, Łaźniki w Łowickiem, Jeżów i Złoczew w Sieradzkiem).

Zrąb ściany nie zawsze kończył się na wysokości oczepu, lecz często go przekraczał, a w szczególnych przypadkach przechodził w strop pochylony ku wnętrzu, jak to widać na podgórskich spichrzach (sypańcach), przykrytych płazami, stopniowo nasuwanymi do wewnątrz, tworzącymi nośną konstrukcję wypukłego stropu, zwaną ślegową. Uodporniona na działanie ognia stała się punktem wyjścia późniejszych. sposobów przekrywania dużych, czworo- i wielobocznych pomieszczeń w budownictwie sakralnym (cerkwie unickie).

W dwóch regionach kraju - na Dolnym Śląsku i w Rzeszowskiem, a także sporadycznie w Łódzkiem stosowano w budownictwie mieszkalnym mieszany system konstrukcyjny wieńcowy ze słupowym, oparty na zasadzie podziału funkcji nośnych i osłonowych. Słupy przejmują ciężar dachu, a ściana wieńcowa ciężar stropu i razem z nim stwarza osłonę termiczną. Ten typ konstrukcyjny, zwany przysłupowym, znany już w XV w. znajdował zastosowanie w budownictwie wiejskim w okolicach Przeworska jeszcze w połowie bieżącego stulecia, a jako system udoskonalony w prefabrykatach drewnianych w nowoczesnych fermach. W budownictwie tradycyjnym jego zalety zostały celowo wykorzystane przede wszystkim w obiektach

dwukondygnacyjnych, jak na przykład w dworze w Drozdowicach w Przemyskiem z 1660r., w licznych chałupach dolnośląskich (Piastów w Jeleniogórskim — 1794), a także w bożnicach XVIII-wiecznych (Połaniec, Przedbórz, Pilica).

Najstarsza z chałup zbudowana w tym systemie w 1675 r. w Potrzebowie na Ziemi Lubuskiej, znajduje się obecnie na terenie muzeum.

Oba sposoby budowania ścian -szkieletowy i wieńcowy - wprowadzano równolegle do jednego budynku również wtedy, gdy poszczególne jego części wystawione były na odmienne działanie sił zewnętrznych, co w sposób szczególny uwidoczniło się w konstrukcji dzwonnic kościelnych, które niemal z reguły wznoszono systemem szkieletowym, niezależnie od zrębu nawy.

System wieńcowy, rozpowszechniony niemal w całym kraju, utrzymał się najdłużej w praktyce inwestycyjnej na Podkarpaciu, na Kurpiach i na Podlasiu. Skutki kurczenia się zasobów surowca drzewnego dały się odczuć w stopniowym wypieraniu drewna z jego dawniej dominującej roli w konstrukcji ścian, a przede wszystkim w zarzuceniu nieekonomicznych systemów, zwłaszcza wieńcowych.

Artykuł przygotowany na podstawie książki Ignacego Tłoczka w roku 1980 p.t. „Polskie Budownictwo Drewniane".