Ipari technikával készített előregyártott fa tartószerkezetek
Az elmúlt század közepén gazdasági okok miatt a hagyományos fa tartószerkezetek felhasználása visszaesett. Az elterjedőben lévő acél és vasbeton szerkezetek háttérbe szorították a hagyományos ácsolt szerkezeteket. A mérnökök feladata egyértelmű volt, olyan fa tartószerkezetek tervezése, amely versenyképes a konkurenciával. Az erőforrások szűkössége, nem lehetett gazdaságosan nagy keresztmetszetű fához jutni, szükségessé tette az építési módszerek átgondolását, takarékosabb megoldások bevezetését. A mérnökök felismerték, hogy a faanyagot még jobban kihasználhatják, ha a tömörfa használata helyett a fát kisebb alkotóelemekre bontják, majd azt újra egyesítik. Így ki lehet ejteni a nem megfelelő részeket és biztosítani lehet az azonos minőséget egy – egy szerkezeten belül. Az újra egyesítés történhet valamilyen méretezhető kapcsolóelem alkalmazásával, vagy ragasztással. A másik fontos tényező az élőmunka csökkentése volt, hiszen a bérköltségek nagyban befolyásolják egy szerkezet gazdaságosságát. Ezért a helyszíni munka lerövidülése, a szerelőjellegű ácsmunka és a faanyag-takarékosság igénye maga után vonta a korszerű, méretezett fa fedélszerkezetek kialakítását. Itt kell megemlíteni, hogy a jelentős fejlődés ellenére is a fa tartószerkezetek túlnyomórészt a tető részeként, fedélszerkezetként kerülnek beépítésre pedig alkalmazásuk más épületegységeknél is indokolt lenne.
A korszerű fedélszerkezetek síkbeli tartókból épülnek fel. A tartók – ált. rácsos tartók, keretszerkezetek – 0,9-1,5 m távolságra helyezkednek el egymástól. A tartók anyaga jellemzően palló méretű, gyártás előtt faanyagvédőszerrel kezelt fenyő fűrészáru. A tartók rúdjai a csomópontokban kötődnek egymáshoz. A legegyszerűbb síkbeli csomóponti kapcsolat a szeglemezes vagy keményfacsapos kapcsolat. Gyakori még a szegező lemezes kapcsolat is, amely során egy perforált lemezen keresztül a fába bevert speciális bordás szegek biztosítják a kapcsolatot. A perforált lemez fémből készül, de rétegelt falemezből készült csomólemezes kapcsolat is kialakítható.
A tartószerkezetek gyártását megelőzi a tetőszerkezetek tervezése. A tervezésnek ki kell terjednie a fedélszéktervre, minden egyes tartó faanyagának méretezésére és a tartók összes csomópontjának méretezésére. A gyártók általában rendelkeznek olyan számítógépes programmal, melynek segítségével a gyártmánytervi szintig lemenő tervezés egyszerűen elvégezhető. A tervezésnél az előregyártás korlátaiból adódó kötöttségeket is figyelembe kell venni, pl. gyárthatósági, szállíthatósági méret.
Az előre gyártott elemeket az épületre általában daruval emelik be, de kisebb méretű és súlyú elemeknél a kézi beemelés is lehetséges. Az egyes tartóelemeket a fogadószerkezethez megfelelő fém kapcsolóelemekkel kell rögzíteni. Ilyen fémelemek is többféle méreten és formában, különböző teherbírási értékekkel kaphatók. A felépített tető térbeli merevítése rendkívül fontos, mivel a hagyományos tetőktől eltérően itt síkbeli elemek elhelyezéséről van szó. A korszerű, méretezett tetőtartók a legtöbb fedélszéknél alkalmazhatók. Előnyük az előregyártáson kívül a rendkívül gyors szerelhetőség. Egy-egy bonyolultnak tekinthető családi ház tetőszerkezete akár egy nap alatt is felépíthető. Gyakorlott kivitelezők 60-80 m hosszú ipari vagy mezőgazdasági épület tetejét szintén 1-2 nap alatt építik fel. Mivel kis keresztmetszetű beépített faanyagról van szó, a faanyag-takarékosság elérheti egyes esetekben a 40% -ot is.
Kedvező az a tető, ahol az előre gyártott tartók faanyagának fajlagos mennyisége vízszintes területre vonatkoztatva 0,036 m³/m² alatt marad. A tető bonyolultságával ez a mutató növekszik. A síkbeli tartókból felépíthető tetők fesztávolságának méretállománya 6-25 m közötti, de újabban a tartók fesztávolsága a 30 m-t vagy még ennél nagyobb méretet is meghaladja. Nem célszerű alkalmazni előre gyártott tartókat azoknál a tetőknél, ahol kevés csomóponti kapcsolat van és kicsi a fesztávolság. Ott a hagyományos, helyszíni ácsmunka gazdaságosabb. Ilyen például a legtöbb 6 m-nél kisebb szélességi méretű, térdfalas kialakítású, beépítetlen tetőterű épület tetőszerkezete.
Keményfacsapos tartószerkezetek
A „mérnöki faszerkezetek”
kialakulásával és elterjedésével párhuzamosan jelentős
mértékben elterjedtek a fém anyagú kötőelem megoldások.
Időközben azonban bebizonyosodott, hogy a fémek előnyös
tulajdonságaik mellett, számos, az építési tevékenység
szempontjából kedvezőtlen sajátossággal is rendelkeznek,
a fa építőanyagok hatásfokát pedig rontják. A fémből készült
kapcsolóelemek tűzállósági határértéke mindig rosszabb, mint
a faanyagé, így azok tűz esetén hamarabb tönkremennek. Hő
hidat képeznek, páralecsapódást idéznek elő és csökkentik a
faszerkezet kedvező épületfizikai tulajdonságait. Esetenként
jelentős súlytöbbletet jelentenek a szerkezet számára, külön
korrózióvédelmet igényelnek és mindez drágítja az alkalmazásukat.
A legújabb fejlesztések a fa szélesebb körű kapcsolati
alkalmazásának lehetőségeit vizsgálják és szorgalmazzák.
Ennek egyik - napjainkban már széles körben elterjedt -
példája a keményfacsapos tartószerkezetek.
Ezek főbb jellemzői:
- síkbeli tartókként működnek, ahol a csomópontokban
az elemek kapcsolatát akácfa csappal valósítjuk meg,
így biztosítva a szerkezet homogenitását;
- a felhasznált anyag statikailag kihasznált, a
számításoknak megfelelő keresztmetszetek alkalmazhatók;
- gyártásuk általában üzemben történik, állandó
minőségben és rövidebb idő alatt;
- kevés kötőelemet tartalmaznak
- előregyárthatóak, ami csökkenti a helyszíni szerelés
időtartamát;
- a tartók behelyezése daruval történik
- alkalmazásukkal nagy fesztávokat fedhetünk le
közbenső támaszok nélkül (terek szabad kihasználása).
Keményfacsap
A tartószerkezet lelke az akácfa csap, mely a csomópontokban az elemeket rögzíti. A csap átmérője 30 mm, ami a dmax = L/5-ből adódik, mivel a 15 cm-es deszka és palló könnyen beszerezhető, és hossza a szerkezet kialakításától függ, ami általában 100 mm. Gyártás során a csapot egy 30 mm-es furatba ragasztva ütjük be, ahol a ragasztó hatására és a környezetből felvett nedvesség miatt bedagad a furatba.
Faanyag
A keményfacsapos tartók I. és II. osztályú fenyő fűrészelt fából készülnek. A tartók 5x15 cm-es pallókból és 2,5x15 cm-es deszkákból épülnek fel. Ha látszó szerkezetet készítünk, akkor gyalult faanyagot használunk. A faanyagot felhasználás előtt felület kezelni kell, amit általában áztatással oldunk meg. A felhasználásra kerülő alapanyagot és a kész tartókat is védeni kell az esőtől és az erős napsütéstől, mert a kis keresztmetszetű faanyag hajlamos a vetemedésre, csavarodásra. A beütött csapok nedvesség miatti túlzott dagadása pedig káros feszültségeket hozhat létre.
Keményfacsapos faszerkezetek gyártása, szállítása
A keményfacsapos faszerkezetek gyártása olcsóbb a rétegragasztott és szeglemezes tartókhoz képest, mert nem igényel drága gépeket, gyártási know-how-t, és gyorsabb, mert gyártás során nem kell különböző technológia időket (pl. ragasztásnál) betartani. A gyártás történhet üzemi körülmények között és a helyszínen is, ezt a gyártó cég körülményei és a gyártandó tartó méretei határozzák meg. A szerkezetet 95% -ban előregyártva készítjük, így minimális a helyszíni munka hely-, és időigénye. A keményfacsapos tetőszerkezet esetében minden beépítendő elemről gyártmányterv készül, ennek és az üzemszerű gyártásnak köszönhetően a hulladék minimális (pallókból még a 15 cm-eseket is fel tudjuk használni). Lehetőség van üzemi körülmények közötti sorozatgyártásra is. A tartók max. fesztávolsága két támasz esetén kb. 25m, több támasz esetén a korlátlan toldásoknak köszönhetően az ésszerűség szab határt. Nagyobb igénybevételnél általában a fő-, vagy él tartóknál a tartók keresztmetszetét meg lehet duplázni. Ha valamilyen okból a tartó egy eleme megsérül, lehetőség van a sérült rész vagy részek kicserélésére, akár a beépítés helyszínén is! A tartók szállítása általában fektetve történik, de kisebb magasság esetén történhet állítva is. A 15 m-nél hosszabb tartókat több darabban szállít(hat)juk a helyszínre, ahol csak össze kell illeszteni őket. Lehetőségek szerint az egész gyártást helyben is el lehet végezni.
Tűzvédelem
A facsapos szerkezetek pallókból és deszkákból álló szelvények, önmagukban kb. 10-15 perces tűz hatására felelnek meg, ezért égéskésleltető szerrel szükséges azokat kezelni. A szerkezet nem tartalmaz fém kötőelemeket, ezért a tűzállósága nem korlátozódik a fémek lágyuláspontjára. Tűz esetén a csomópontok sem jelentenek nagyobb veszélyt a szerkezet állékonyságára. Kezelt faanyag felhasználásával vagy a keresztmetszet növelésével tudjuk az előírt tűzállósági időtartamra méretezni a szerkezetet.
