Alloszekes fedelszek modell: szemle és tervezési elvek a szarufa fedélszerkezetekben
A szarufa fedélszerkezetek legfontosabb közös jellemzője, hogy minden szaruállásuk egyforma kialakítású, azonos szerkezeti elemekből áll. Ezek az elemek viszonylag kevés és egyszerű kötéssel, kapcsolattal rögzíthetők. Összeállításuk nem igényel nagy szakmai felkészültséget. További közös jellegzetességük az azonos hosszirányú merevítés, a viharlécek, széldeszkák, szélrácsok használata. A kezdetben csak kis fesztávolságokat áthidaló szerkezetek, különböző technikai kiegészítésekkel, ma már 40-50 m széles terek közbülső alátámasztás nélküli lefedésére is alkalmasak.
Az ősi torokgerenda mellett megjelent a szarufa aláfeszítése, rácsos tartóvá vagy RRFA tartóvá alakítása. A nagyobb teherbírású szarufa tartók és a táblás hullámlemez fedések együttes alkalmazásával a szaruállások távolabbra helyezhetők (5-8 m), és a szelemensor fedélaljzatként használható. A tetőtér-beépítéseknek is kedvelt szerkezetévé vált a szarufa fedélszerkezet, amióta a negatív hajlítónyomaték felvételére alkalmas szilárd födémre és hajlításra méretezett térdfalra építik. Az üres fedélszék a legegyszerűbb hagyományos szerkezettípus. Két szarufából és a kötőgerendából vagy a szilárd födémből áll.
A kötőgerenda végei sárgerendák közvetítésével fekszenek fel a falra. A sárgerendák régen a koszorú szerepét is betöltötték a kis fesztávolságú épületekben. Hosszirányú merevítésre a viharlécek szolgálnak, amelyeket a szerkezet két oldalán, ellentétes irányban, kb. 45°-os szögben a szarufák belső oldalára szegeznek. Az ereszvégződés gerendavéges vagy szarufavéges lehet, attól függően, hogy a kötőgerenda vagy a szarufa nyúlik tovább a felfekvésen. Gyakori megoldás a vízcsendesítő, amelynek hajlása nem lehet kisebb, mint a héjazat által megkívánt legkisebb hajlásszög. Az eresz közelében néha rövid ferde dúcokat is használnak, ezekkel csökkenteni lehet a szarufa szabad hosszát, és jobb együtt dolgozás érhető el a kötőgerendával.
Hasonló célokat szolgál a taréjgerinc közelében beépített, kakasülőnek nevezett rövid, torokgerendaszerű összekötő rúdelem. A gerendavégek felfekvésénél mindig szükségesek a nedvesedéstől védő bitumenes lemezalátétek és legalább 2-3 cm-es szellőzőrések. A fedélszerkezetek ábrázolására általános, sajátos elvek alakultak ki, bemutatásuk egy példával a legkönnyebb. Vegyük alapul az előbbi üres fedélszéket, ennek értelmezésével a többi szerkezet is érthetővé válik. A tetőteret érintő elemeket és kapcsolataikat részletesen leírva segítjük a tervezést és az kivitelezést.
Központi fogalmak és ábrázolási elvek
Az alaprajzot felülnézetben ábrázoljuk, de csak a vízszintes síkban lévő faelemek nézetvonalait tüntetjük fel. A ferde helyzetű fák tengelyét vékony pontvonallal jelöljük. Az oszlopok alátámasztási pontját vastag vonallal rajzolt átlós kereszt jelzi. A párkányszegély és a födém által eltakart főfalak helyét szaggatott vonalakkal rajzoljuk. A tetőtéri építmények alaprajzi elemekként ábrázolandók. Méretezni (kottázni) kell az építményeket, a főfalak illetve a szaruállások tengyeit. A keresztmetszetet mindig a főszaruállás előtt kell felvenni, és ennek megfelelően ábrázolni. A faelemeknél fel kell tüntetni a keresztmetszeti méreteiket (sz/m). Be kell méretezni az alépítmények, illetve a kötőgerendák és szarufák gyámolítási pontjait. Szintkottázni kell a padlásfödémet, az ereszpárkányt, a torokgerendát (fogófát), a tetőgerincet és a kéményfedőkövet.
A hosszmetszet metszősíkja a gerincvonalon áthaladó függőleges sík, ennek megfelelően csak fél fedélszéket ábrázolunk belső nézetrajzával és az elmetszett rúdelemek keresztmetszetével. A keresztmetszethez hasonlóan jelölendők a méretek. Az üres, típus fa fedélszerkezet magán viseli az üres fedélszék elvi jellegzetességeit, de a felhasznált fűrészáru és az alkalmazott kapcsolatok terén a korszerűbb mérnök jellegű felfogásmódot tükrözi; még a 10 m-es fesztávméret is gazdaságosan megközelíthető.
Feszítés nélküli és feszítő megoldások
Az üres, alul feszített fa fedélszerkezetet a nagyobb fesztávú, nyitott fedélszerkezetű épületek esetén alkalmazzák. A fesztávolság nőtt, mert a szarufák alá feszítőhuzalokkal rövid alátámasztó oszlopokat építettek be. A szarufák szabad hosszát az oszlopok számától függően, jelentősen csökkenteni lehet. A feszítőhuzalokat a szarufavégek közelében kell lekötni; ékpárokkal vagy ellenmenetes feszítőcsavarokkal feszíthetők. A megfeszítés miatt a szaruállások hajlamossá válnak a kibicsaklásra, ezért mindenképpen rögzíteni kell az alátámasztó oszlopvégeket hosszmerevítésre alkalmas rudakkal.
Torokgerendás fedélszékek
A torokgerendás fedélszék az üres fedélszéknél is gyakoribb típus, mert 10-11 m-es fesztávméretével jól alkalmazkodik a családi házak kedvelt szélességi méretéhez, és jó lehetőséget nyújt a tetőtér-beépítéseknek is. Csak a torokgerenda jelent szerkezeti többletet, ez a szarufák közbülső megtámasztására beépített gerenda vagy pallópár. Nyomott rúd, többféle alkalmazását ismerjük. A legősibb változatnál a vízszintes helyzetű gerendát kétoldali hevederpárral rögzítették a szarufákhoz, a gerenda lecsúszását pedig a szarufákhoz szegezett gáncsfák akadályozták meg. Közkedvelt, újabb megoldás a pallópárokból kialakított torokgerenda, a kihajlásra hajlamos elemeket 120-140 cm-enként fabetétekkel kell összefogni. A torokgerendát nem ajánlott 4,00 m-nél hosszabbra venni. Magassági helyzetét a padlástér hasznosítása szabja meg, padlás esetén 1,90 m, tetőtér-beépítésnél 2,50 m (közlekedőhelyiségekben 2,20 m). A torokgerendás fedélszék csak a 30° feletti hajlásszögű tetőkhöz alkalmazható.
A torokgerendás, alábakolt fa fedélszerkezet az előregyártási technikák fejlődésének köszönhetően alakult ki. Különleges szerkesztési elvek ötvöződnek ebben a mérnök jellegű fedélszerkezetben. A szaruállást két féltartóból állítják össze, ami gyártási, szállítási, helyszíni mozgatási szempontból egyaránt előnyös, mert a szerkezetdarabok nagy része emberi erővel is mozgatható. A féltartók deszkahevederes összekapcsolása után a szaruállást felső részén torokgerenda, alsó részén pedig egy-egy rövid oszlop támasztja meg. A középszelemenek és tartó elemek többnyire rácsostartó-szerkezetek, és a szaruállások alábakolt részei lehorgonyzó alapcsavarokkal a vasbeton födémszerkezetbe építhetők. A szaruállásokat hosszirányban a vízszintes és a függőleges támasztóelemekre szegezett hosszmerevítők és vihardeszkák merevítik. A szerkezeti elemek kapcsolatai szeglemezekkel vagy ragasztással alakulnak ki. Egyes típusoknál még a rúdelemeket is többrétegű ragasztott pallóként állítják elő. A tetőtartók alkalmasak tetőtér-beépítéses nyeregtetők kivitelezésére, de a lekontyolásuk is megoldható. Faanyag-felhasználásuk mintegy 40%-a a hagyományos ácsszerkezeteknek. A szerelési időszükséglet nem éri el az ácskötések kialakításának egyharmadát.
Rácsos tartós fedélszerkezetek
A rácsos tartós fedélszerkezetek mindig méretezett, mérnök jellegű tartószerkezetek, fából és acélból készíthetők. Két típusuk alakult ki: kisebb fesztávolságokhoz a szarufákat helyettesítő rácsos tartókat használják, nagyobb fesztávok áthidalására inkább a komplett rácsos tartóként kialakított fedélszerkezeteket. A rácsos tartók jól kihasználható, gazdaságos szerkezetek, a rúdelemek egyszerűen csatlakoztathatók. A nagyobb támaszközre tervezett rácsos tartókat gyakran több méteres szaruállásközökre elhelyezett főtartóként hasznosítják. Ilyenkor szelemensort építenek a tartókra, ezen csak nagyméretű táblás fedések lehetnek. A rácsos tartó fedélszerkezetek fából és acélból készülhetnek. Az acél anyagú rácsos tartók terjedését az építőiparban az gátolja, hogy velük csak nyeregtetők építhetők. Nehézségekbe ütközik a fa héjazattartó elemeknek az acélszerkezettel való helyszíni összeépítése. Sok problémát okoz a korrózióvédő bevonatok felújítása is.
A rácsos tartófedélszerkezetek fából vagy acélból készülnek. Az előbbieket főleg fenyőfa zárlécekből, az utóbbiakat csőszelvényekből vagy idomacélokból állítják össze. A rácsrudak betétes, szegezett, csavarozott, vagy az acélszerkezetek esetén hegesztett kapcsolattal csatlakoznak egymáshoz. A nagyobb fesztávú tartókat nyitott fedélszerkezet jelleggel, nagyobb állásközzel, szelemensorral, főtartóként hasznosítják. Hosszirányban viharlécekkel vagy szélrácsokkal merevítik; ezeket a tartók alsó övének síkjába is beépíthetik, hogy a függőleges síkból való kihajlást, kibicsaklást megakadályozzák. RRFA fedélszerkezetek napjainkban a rétegelt ragasztott fatartókkal lehet a legnagyobb fesztávolságú faanyagú fedélszerkezeteket megépíteni. Ezek a tartók nemcsak tetőszerkezet, hanem teljes épületváz tartóelemei is lehetnek, ekkor teherhordó falak építésére már nincs is szükség. A statikailag méretezett, mérnök jellegű típus fedélszerkezeti elemei gyári körülmények között készülnek. A tartókat két fél darabból állítják össze és így három- vagy ritkábban kétcsuklós keretszerű főtartókat lehet létrehozni. A tartók formai megjelenése nagyon sokféle, a nyomatéki ábrát követő változó keresztmetszetektől az íves kialakítású, állandó keresztmetszetű, csak nyomásra igénybe vett tartóalakig. A fesztávméretek 9-60 m-ig, az állásközi méretek 3-12 m-ig terjednek. Többnyire szelemensorral és a szelemenek közé rejtett szélrácsokkal egészülnek ki. A csuklópontokat acélsarukkal állítják elő. Az RRFA tetőszerkezeteket szívesen alkalmazzák csarnok jellegű épületekhez. Számos jó tulajdonságuk közül ki kell emelni, hogy jó a tűzállóságuk, a nedves és agresszív gőzöket tartalmazó belső légállapotot jól tűrik. Egyedi tervezéssel a legváltozatosabb alakú középületek létrehozására alkalmasak. A szelemenes fedélszerkezetek egészen más tartószerkezeti rendszerek, mint a szarufa fedélszerkezetek. A hagyományos típusok mellett a mérnök jellegű változatok is megjelentek.
A szelemenes fedélszerkezetek sajátosságai
A szelemenes fedélszerkezetek legfőbb jellegzetessége, hogy a szarufákat a tetőgerinccel párhuzamosan futó vízszintes fagerendák, a szelemenek (derékszelemen, taréjszelemen stb.) támasztják alá. Az ezekre ható terheket koncentráltan adják tovább az épület teherhordó szerkezeteinek a minden negyedik szaruállásban felállított székoszlopok. A teherátadás e módja következtében a székoszlopok beépítési helyén erőtani szempontból nem elmozduló csomópontú, csuklós rúdszerkezetnek tekinthető főállások, ezek között pedig mellékállások alakulnak ki. A székoszlopok helyzete függőleges vagy ferde, hogy a teherátadás a főfalakra minél közvetlenebb legyen. Vannak állószékes, dőltszékes és bakdúcos fedélszerkezetek.
A szelemenes fedélszerkezetek legegyszerűbb típusa az egy állószékes fedélszék; ezt nem tárgyaljuk, mert fesztávolság-tartománya megegyezik a torokgerendás fedélszékével. Teherátadási rendszere a födémközépre irányul, ezért erőtani szempontból is kedvezőtlen szerkezet. A két állószékes fedélszék a leggyakoribb szerkezettípus, amellyel a legcélszerűbben fedték le a 10-12 m széles városi bérházakat. A fedélszék nélkületetlen eleme a derékszelemen, ennek beépítési helye a következő tényezők együttes figyelembevételével határozható meg: a szarufák támaszkzói, a tető hajlásszöge, a padlástér hasznosítása és a szelemen folytonossága a tetőfelépítmények közelében is. A födémtől független szerkezetváltozatoknál a székoszlopok a kötőgerendákra támaszkodnak, nagy hajlítónyomatékkal terhelve azokat. Ezen segít, ha a kötőgerendákat a középfőfalak felett is alátámasztjuk, és a székoszlopokat ferde dúcokkal részben tehermentesítjük. A kötőgerendákkal való takarékoskodás céljából alakult ki az a gyakorlat, hogy a főállások kötőgerendái közé fiókváltó gerendákat építenek, amelyekhez csatlakoztatni lehet a mellékállások kötőgerendacsonkjait, a fiókgerendákat.
2,50 m-nél hosszabb szabad felső szarufa esetén taréjszelemen beépítése szükséges, alátámasztására taréjfogópárt kell használni. A kettő együtt jól megvezeti a taréjgerincet. A két állószékes függesztőműves fedélszéket a kötőgerenda teljes tehermentesítése érdekében fejlesztették ki; nagyon jó szolgálatot tesz a zárófödém illetve középfőfal nélküli épületekben. A korábbi két állószékes változattól csak annyiban tér el, hogy része egy új vízszintes gerenda, a mellszorító.
Az erőjáték alapvetően megváltozott az új szerkezeti elem hatására. A derékszelemenek terheit a székoszlopok felső szakasza a ferde dúcokra hárítja, amelyek a feltámaszkodási helyek (külső falak) közvetlen közelébe továbbítják azokat. A mellszorító a ferde dúcok rúderőinek vízszintes összetevőit ellensúlyozza, és a ferde dúcokhoz hasonlóan nyomott szerkezeti elem lesz. A székoszlopok alsó szakasza minden nyomóerőtől mentesül, sőt húzott szerkezetrésszé válik, mivel most már a kötőgerenda lehajlását ki lehet küszöbölni az oszloptalpakra való felfüggesztéssel. A dőltszékes fedélszéket a kötőgerendás két állószékes fedélszék problémáinak megszüntetésére szerkesztették. Ez azonban csak bizonyos szélsőséges esetekben sikerült, mert a fedélszéktípusnak sok hátrányos tulajdonsága is van. A törekvés arra irányult, hogy minél közelebb kerüljön a külső falhoz a székoszlopok beeresztése a kötőgerendába. Ezt az elvet süllyesztett fedélszékkel sikerült leginkább megvalósítani, ami a tetőtér-beépítések számára előnyös. Hátrányos viszont, hogy csökken a szerkezet haránt irányú merevsége, kényesebb az ácskötések kivitelezése, bizonytalanabbak a szerkezeti kapcsolatok.
A bakdúcos fedélszék középfőfalas épületek esetén szerkezetileg a legelőnyösebb megoldás, de a belső tér hasznosítása korlátozottá válik. Sajnos az épület alaprajzi rendszere nem mindig teszi lehetővé a bakdúcok optimális kialakítását. A szarufákra merőleges és szimmetrikus helyzetű dúcokkal kellene a 30-35° hajlásszögű tetőt megtámasztani, ezek a feltételek csak nehezen teljesíthetők, minden eltérés a szerkezet biztonságának a rovására megy. A bakdúcos fa fedélszerkezet méretezett, mérnök jellegű típusszerkezet, amelynek keresztmetszeti méretei a hajlásszög, a fesztávméret, a tetőfedés függvényében táb… Az állószékes fedélszéketek kettő állószékes és három állószékes változatai között a kapcsolások és a teherátadási módok részletesen különböznek. A süllyesztett és kontytető fedélszékei pedig a tetőterek beépítésének és a helyigény optimalizálásának fontos eszközei. A kontytető és sátortető megoldások között is jelentős különbségek vannak a teherátvitel és a belső tér hasznosítása szempontjából.
Összegző típusok és beépítési ajánlások
Az üres fedélszék (30. ábra) azonos állások sorozatából áll; szarufatetőnek is hívják. Az épület tömegének formálása és a külső kapcsolat optimalizálása érdekében a fedélszerkezetet a padlástér hasznosításával és a tető felépítésével összhangban kell tervezni. A kontytető és szelemenes fedélszerkezetek kombinált alkalmazása a tetőtér-beépítés lehetőségeit növeli, különösen a kontytetőnél jelenthet előnyöket a padlástér használhatóságának javításával. A sátortető átépítése nyeregtetőre szintén gyakori megoldás, amely a tetőtér-beépítéshez kedvező feltételeket teremt. A manzardtető minden esetben szelemenes fedélszékben készül, a kontyolt tető pedig a szelemenes fedélszerkezet jellegzetes megoldásait használhatja. Az olyan típusok, amelyek kevesebb faanyagot és élőmunkát igényelnek, új típusú fedélszerkezeteknek nevezhetők, és részben megkönnyítik a tetőtér-beépítések megvalósítását.
Összefoglalva, a hagyományos és mérnök jellegű fedélszerkezetek között megkülönböztethetőek a fajták: üres fedélszék, torokgerendás fedélszék, rácsos tartós fedélszerkezetek és szelemenes fedélszékek. Mindegyik típusnak megvannak a sajátos előnyei és korlátai, belső területi és födémi feltételek alapján érdemes kiválasztani a legmegfelelőbb megoldást. Tetőtér-beépítés esetén különösen fontos a teherátadás hatékony elrendezése, a belső terek optimális használhatósága, és a tető hosszanti és keresztirányú merevségének megőrzése.
Gyakorlati tervezési fogalmak rövid lexikon
- fedélzsék: a tető formáját megadó, támasztó- és merevítőrudak, fagerendák összessége.
- székoszlop: a szelement alátámasztó függőleges vagy fogó fa.
- fogópár: a szarufákat összefogó, általában kettős, vízszintes fagerenda.
- kötőgerenda: a tartófalakra felfekvő vízszintes gerenda; viseli a szarufák, oszlopok és dúcok terheit.
- szelemen: vízszintes fagerenda a tetőgerinc és a támvégek alatt; taréjszelemen, derékszelemen.
- függőleges dúcok: a főteher felvételét segítő rúd elemek.
- RRFA: robosztus, rétegelt ragasztott fatartókból álló fedélszerkezet.
tags: #alloszekes #fedelszek #modell