A fa fedélszerkezetek számítása és típusai
A fa fedélszerkezetek többféle szempont szerint csoportosíthatók.
Hagyományos ácsjellegű fedélszerkezetek
A hagyományos ácsjellegű fedélszerkezetek a több évszázad alatt kialakult gyakorlati ismertek és tapasztalatok alapján jöttek létre. Túlzott faanyaghasználat és bonyolult elemkapcsolatok, fakötések jellemzik. A megfigyelhető szerkezeti megoldások mindenképpen magasfokú mesterségbeli tudást követeltek meg. A hagyományos ácsjellegű fedélszerkezetek mai szemmel elavultnak tekinthetők, elsősorban az anyag- és munkapazarló kialakításuk miatt nem felelnek meg a jelen kor követelményeinek. Ettől függetlenül több szempontból is fontos az áttekintésük, hiszen az ezekkel kapcsolatos ismeretek képezik a fa fedélszerkezetek építéséhez szükséges tudás alapját.
A hagyományos ácsjellegű fedélszékek kizárólag helyszínen ácsolva készültek (készülnek).
A fedélszerkezetek fejlődése
A 20. század derekán az építési (és gyártási) technológiák korszerűsödésével, valamint a követelmények és igények változásával (szigorodásával) a fedélszerkezetek építése két irányba fejlődött.
Átmeneti jellegű fedélszerkezetek
Alapvetően a hagyományos fedélszékek továbbfejlesztéseként alakultak ki az átmeneti jellegű fedélszerkezetek, amelyek egyszerűbb módon készülnek (egyszerű elemkapcsolatok), kevesebb az anyag- és munkaigényük és tisztább erőjátékkal rendelkeznek.
Mérnöki jellegű fedélszerkezetek
Teljes egészében korszerű szerkesztési elveket és technológiai alkalmazásokat alapul véve jöttek létre a mérnöki jellegű fedélszerkezetek. Ezek tisztán mérnöki tartószerkezetként készülnek (részletes statikai számítások alapján), korszerű, méretezett mérnöki elemkapcsolatokkal. Letisztult, világos erőjáték jellemző rájuk.
A fedélszerkezetek szerkezeti felépítése
A fedélszerkezeteket lényegében meghatározó szerkezeti alapegységek a szaruállások, melyek függőleges síkban elhelyezkedő síkbeli rúdszerkezetek. A szaruállások egymás mellé sorolásával és megfelelő összekapcsolásával jön létre a térbeli rúdszerkezet, a fedélszerkezet.
Az egymás mellé sorolt szaruállások tengelytávolsága (szaruállás-távolság) általában 80-100 cm, de gyakran szükség lehet ennél sűrűbb elhelyezésre is.
A szaruállások önmagukban is összetett szerkezetek. Alapvető elemeik a tetősíkot meghatározó ferde rudak, a szarufák. Ezek hossza adja meg az adott tetősík magasságát, vízszintessel bezárt szöge pedig a tető hajlásszögét. A szarufákon kívül többféle szerkezeti elem alkotja a szaruállásokat.
A szaruállások (egyben a teljes fedélszerkezet) szerkezeti kialakítását döntően meghatározó tényező a szarufák hossza. Ez minden esetben az épület szélességi méretétől és a tető hajlásszögétől függ. Ahogy növekszik az épületszélesség, úgy lesz egyre hosszabb a szarufa és úgy lesz egyre összetettebb a fedélszerkezet.
A fedélszerkezetek típusai
A hagyományos fa fedélszerkezeteknek két fő csoportját különböztetik meg: a szarusoros és a szelemenes fedélszékeket.
Szarusoros fedélszékek
Kisebb épületszélesség esetén elegendő a szarufa két végén történő megtámasztása. Ebben az esetben minden szaruállás a kétoldali szarufákból, valamint az ezeket alul összekötő és megtámasztó, nagy keresztmetszetű vízszintes gerendából, kötőgerendából áll. Az egymás mellé sorolt szaruállásokat viharlécek vagy vihardeszkák kapcsolják össze. Ezek biztosítják a fedélszerkezet térbeli merevségét. Az így kialakított szerkezet az üres fedélszék.
Az üres és a torokgerendás fedélszékeknél minden szaruállás egyforma kialakítású.
Az üres fedélszék a legegyszerűbb (197. ábra) tetőszerkezetként alakítható ki. Alkalmazására 5-6 m széles épületek esetében kerülhet sor. Ilyen épületszélesség esetéri a szarufák hossza nem több 3,50-4,00 m-nél. Az üres fedélszék készülhet fagerendás födémmel egybeépítve, és készülhet monolitikus födémszerkezetre is.
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 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.
Szelemenes fedélszékek
10-11 m-t meghaladó épületszélesség esetén szelemenes fedélszékekre van szükség. Ilyenkor a szarufákat szelemenek támasztják meg. A szelemenek a tető teljes hosszában végigfutó, a tető hossztengelyével párhuzamos vízszintes gerendák. Helyzetétől függően megkülönböztetünk talp-, közép- (derék-) és taréjszelement. A szarufák közvetlenül ezekre támaszkodnak.
A székoszlopok a szelemenekre merőleges, függőleges vagy ferde helyzetű nyomott rudak. A dúcok általában a szarufákkal párhuzamosan beépített, a székoszlopok terheit csökkentő, azokat megtámasztó nyomott rudak. Ezek együttesen, a függőleges erőket hatékonyan továbbító, megfelelően rögzített, „fix” alátámasztásokat alkotnak.
A szelemeneket nem kell minden szaruállásban alátámasztani, elegendő 3-4 szaruállásonként székoszlopokat, dúcokat beépíteni. Ebből adódóan (ellentétben a szarusoros fedélszékekkel) a szelemenes fedélszékeknél nem minden szaruállás egyforma: megkülönböztetünk fő- és mellékszaruállásokat.
A szelemenes fedélszékeknek a főszaruállásokban kialakított alátámasztások (székoszlopok) számát és helyzetét tekintve többféle típusát különböztetjük meg:
- Egyállószékes fedélszék: 6-8 m épületszélesség vagy nagyobb (45°) tetőhajlásszög esetén készítenek.
- Kétállószékes fedélszék: 10-12 m épületszélesség esetén készítenek.
- Háromállószékes fedélszék: 11-13 m épületszélesség esetén készítenek.
- Dűltszékes fedélszék: 10-12 m épületszélességnél készítenek. A kétoldali középszelemeneket főszaruállásonként két ferde helyzetű székoszloppal (dűlt-székkel) támasztják alá.
- Bakdúcos fedélszék: 10-12 m épületszélesség esetén készítenek. A tengelyüknél elforgatva beépített középszelemenek főszaruállásonként szintén két ferde (a szarufákra közel merőleges) helyzetű székoszloppal (bakdúccal) vannak alátámasztva.
Kapcsolat a fedélszék és a zárófödém között
A fedélszerkezet kialakítását alapvetően meghatározó szempont a fedélszék és a zárófödém kapcsolata. Ez a csoportosítás összefüggésbe hozható a födémszerkezetek történeti fejlődésével.
Födémmel egybeépített fedélszerkezetek (Gerendasoros fedélszékek)
Régebben jellemzően fafödémeket készítettek. A fa födémgerendáknál és szaruállásoknál alkalmazandó tengelytávolságok közel megegyeznek, ami lehetővé tette a két szerkezeti elem összeépítését. A kötőgerenda összeköti az egy szaruállásban lévő két szarufát, felveszi a vízszintes irányú erőket (ferde rúderő vízszintes komponensét), ennek következtében pedig minden szaruállás megfelelően merev keretszerkezetet alkot. Az így létrejött szerkezetek a födémmel egybeépített fedélszerkezetek (más néven gerendasoros fedélszékek). Ez a kialakítás a szarusoros és szelemenes fedélszékeknél egyaránt alkalmazható volt.
Födém főlé épített (Födémtől független) fedélszerkezetek (Kötőgerendás fedélszékek)
Az acélgerendás födémek megjelenésével és elterjédésével a fedélszék és födém összeépítésére már nem volt lehetőség. A szaruállásokban keletkező alsó vízszintes irányú húzóerő felvételére a végeiknél befalazott acélgerendák nem voltak alkalmasak. Ezt továbbra is kötőgerendákkal lehetett biztosítani. A háromszög keretszerkezetet tehát ugyanúgy kialakították, azzal a különbséggel, hogy a kötőgerendákat a födém síkja fölé falazott falakon végigfutó sárgerendákra támasztották. Az ilyen szerkezeteket födém főlé épített (födémtől független) fedélszerkezeteknek (vagy kötőgerendás fedélszékeknek) nevezzük. Ez szarusoros és szelemenes fedélszékeknél egyaránt alkalmazható volt.
A kötőgerendasoros fedélszékeket manapság már nem (vagy csak egyedi igények esetén) építenek. Ennek elsődleges oka, hogy túlzottan anyag- és munkaigényes a kialakításuk, valamint hogy a jelen kor födéméi mellett szükségtelenné vált a vízszintes gerendasorok (kötőgerendák) alkalmazása.
Közvetlenül födémre ráültetett fedélszerkezetek
A vasbeton megjelenésével és elterjedésével a födémszerkezetek teherbírása, terhelhetősége megváltozott. A vasbeton födémek ugyanis a várható terheléseknek és igénybevételeknek megfelelően előre megtervezhetők, méretezhetők, alakíthatók, húzóerők felvételére alkalmasak. A vasbeton koszorúk keretbe foglalják a födémszerkezetet, térbeli merevséget biztosítanak, a födémet érő terheléseket és igénybevételeket egyenletesen elosztva, csak függőleges erőket továbbítanak a falszerkezetek felé. Ezen tulajdonságok lehetővé teszik a fedélszerkezet (kötőgerenda nélküli) födémre építését.
A napjainkban épített fa fedélszerkezetek többsége közvetlenül födémre ráültetett fedélszék.
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 használnak, 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.
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 fedélszerkezet elemeit gyári körülmények között készítik. A tartókat két fél darabból állítják össze és így három- vagy ritkábban kétcsuklós keretszerű főtartókat lehet létrehozni.
A fesztávméretek 9-60 m-ig, az állásközi méretek 3-12 m-ig terjednek.
A fedélszerkezetek tervezése és számítása
A műhelyben: Csonkaszarufa hosszának kiszámítása
A fedélszékek építésének első munkafázisa az, hogy a tervek és a költségvetések áttanulmányozása után pontos kimutatást készítenek a fedélszék megépítéséhez szükséges fa- és egyéb anyagokról. Ügyelni kell arra, hogy a tervezett keresztmetszeti méretek és hosszméretek alapján legyen összeállítva a faigény. Az elemek hosszméretét a tervezettnél 10-20 cm-rel nagyobbra kell venni, mert a megmunkálás miatt veszteségek lesznek.
Az így összeállított faanyagot kell megrendelni, ill. A leszabás után minden egyes főszaruállást a mintapadon össze kell állítani. A padot gerendákból és pallókból építik össze. A gerendákat a földre kell fektetni, majd erre lehet rászegezni a pallókat. Ügyelni kell arra, hogy a mintapad felülete sík és vízszintes legyen.
Ezután kerül sor a főszaruállások elemeinek leszabására, megmunkálására és összeállítására. A felrajzolás után elhelyezik a faelemeket, melyekre előrajzolják a leszabáshoz, valamint a kötések elkészítéséhez szükséges megmunkálások helyét és azok pontos vonalvezetését. Ezután az elemek leszabására és a kötések kialakítására kerül sor. A leszabások és megmunkálások ellenőrzése céljából a mintapadon összeállítják a leszabott elemeket. A kötéseket - ha kell - kiigazítják úgy, hogy minden elem pontosan a tervezett helyére kerüljön.
A fedélszék faelemeit olyan sorrendben kell a végleges szintre juttatni, amilyen sorrendben azok beépítésre kerülnek. A faelemeket csigával, vagy daruval emelik fel, és az emelőhoroghoz kötélkötéssel, rögzítik. A felemelt elemeket azonnal beépítik. Legelőször a szelemeneket (sár- és kötőgerendákat) húzzák fel, majd az oszlopokat és a ferde dúcokat. Ezután helyezik el a főszaruállások szarufáit a fogófákkal együtt. A csavarkötések helyét a helyszínen fúrják ki.
A fedélszerkezet teherhordó vázát fedélszéknek nevezik. A tartószerkezet a tető héjazatából eredő, és a külső környezeti hatásokból adódó terheléseket viseli. A külső környezeti hatások közül elsősorban a szél és a hó terheit kell figyelembe venni, hiszen mindkét erőhatás jelentős lehet.
A fedélszerkezet megtervezésekor figyelembe kell venni a fedés anyagát, az uralkodó széljárás irányát és a várható legnagyobb éves csapadék (hó) mennyiségét.
tags: #fogoparos #fa #fedelszek #szamitasa