• építés
• fa fedélszerkezet
• tető

Fa fedélszerkezetek csoportosítása és típusai

A fa fedélszerkezetek többféle szempont szerint csopor­tosíthatók. Az évszázadok (de főleg az utóbbi 60-70 év) alatt végbement fejlődés és az ennek során kialakult alap­vető szerkezeti és technológiai alkalmazásokat figyelembe véve a fedélszerkezeteket három fő csoportba soroljuk.

Ezek:

• hagyományos ácsjellegű;
• átmeneti jellegű;
• korszerű mérnöki jellegű.

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 építésénél nem készültek előzetes statikai számítások, méretezések, az alkalmazott faelemek kereszt­metszeti méreteit a korábban megszerzett tapasztalatok alapján határozták meg.

A hagyományos ácsjellegű fedél­székek 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. Egyrészt az ezekkel kapcsolatos ismeretek képezik a fa fedélszerkezetek építé­séhez szükséges tudás alapját. Másrészt, mivel a meglévő magastetők fedélszékeinek jelentős része hagyományos fe­délszerkezet, az ezekhez kötődő felújítási, karbantartási, át­alakítási (esetleg bontási) munkák alapvető feltétele a szer­kezettel kapcsolatos ismertek elsajátítása.

A 20. század derekán az építési (és gyártási) technológi­ák korszerűsödésével, valamint a követelmények és igények változásával (szigorodásával) a fedélszerkezetek építése két irányba fejlődött. 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. A bonyolult, munkaigényes fakötések helyett többnyire korszerű kötőele­meket alkalmaznak.

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 mérnöki fedélszerke­zeteket az 1.5.8. fejezetben részletesen is tárgyaljuk.

Az előállítás módja szerint a fa fedélszerkezet lehet:

• helyszínen ácsolt;
• előre gyártott elemekből épített.

A hagyományos ácsjellegű fedélszékek kizárólag hely­színen ácsolva készültek (készülnek). Mérnöki jellegű fe­délszerkezetek viszont egyaránt építhetők előre gyártott elemekből vagy a helyszínen ácsolva (utóbbit ma már ritkán alkalmazzák).

A fedélszerkezetek további csoportosítási módjai köz­vetlenül kapcsolódnak azok szerkezeti kialakításához. Ezek értelmezéséhez azonban a fedélszerkezetet alkotó külön­böző szerkezeti elemek részletes ismerete szükséges, ezért a csoportosítás további módjaival a következő alfejezetben – a szerkezeti elemek megismerése során – foglalkozunk.

Fa fedélszerkezetek szerkezeti felépítése, alaptípusai, részei, elemei

Az alábbiakban a hagyományos fedélszékek szerkezeti rendszereit, alaptípusait, elemeit ismertetjük. Hagyomá­nyos fedélszékekről lévén szó, a bemutatásra kerülő szerke­zeti kialakítások többségét ilyen formában napjainkban már nem (vagy csak ritkán) alkalmazzák.

Szaruállások

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 (pl. falszegélyeknél, kéményeknél).

Szarufák

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 tetősík magassága nem összetévesztendő a tető magassá­gával!) A szarufákon kívül többféle szerkezeti elem alkotja a szaruállásokat. Statikai szempontból fontos követelmény, hogy a szaruállásokat alkotó rudak mindig úgy helyezked­jenek el, hogy minél több háromszög alakú mezőre osszák a szerkezetet.

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. Kisebb épületszélesség esetén elegendő a szarufa két végén történő megtámasztása. Ha a szarufák hossza nem haladja meg a 4,00 m-t, akkor azok hossztoldás és közbenső alátámasztás nélkül még beépíthe­tők.

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 (1.10. ábra), amely a tető hajlásszögétől függően 5-7 m épületszélesség esetén alkalmazott legegy­szerűbb fedélszéktípus.

1.10. ábra Fedélszerkezetek alaptípusai, elemei
Szarusos fedélszékek: a) üres fedélszék; b) torokgerendás fedélszék;
Szelemenes fedélszékek: c) egyállószékes fedélszék; d) kétállószékes fedélszék; e) háromállószékes fedélszék

Az üres és a torokgerendás fedélszerkezeteknél minden szaruállás egyforma kialakítású. Ebből adódik ezek régebbi gyűjtőneve is: szarusoros fedélszékek.

Szeleme­nes fedélszerkezetek

10-11 m-t meghaladó épületszélesség esetén szeleme­nes fedélszerkezetek re van szükség (1.10. és 1.11. ábra). 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 taréj szelement gyakran helyettesítik taréj deszkával (taréjpallóval).) A (közép- és ritkán a taréj-) szelemenek terheit székoszlopok, dúcok továbbítják az alsó teherhor­dó szerkezetek (kötőgerenda, zárófödém) felé.

1.11. ábra. Hagyományos kétállószékes fedélszék részei

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 fedélszerkezeteknél nem minden szaruállás egy­forma: megkülönböztetünk fő- és mellékszaruállásokat. A mellékszaruállásokban középszelemenekre jutó terheket a főszaruállásokban lévő székoszlopok továbbítják az alsó teherhordó szerkezetek felé.

Szelemenes fedélszékeknél (a torokgerendáshoz hason­lóan) szintén létesítenek kapcsolatot az egy szaruálláson belüli két szarufa között. Ezt a főszaruállásokban beépí­tett fogópárok (fogófák) biztosítják. Fogópárokat a gerinc magasságában is alkalmaznak (taréjfogók). Ezek a kétol­dali szarufákat, valamint a taréj szelement fogják össze. A mellékszaruállásokban általában nincsenek kötőgeren­dák: a szarufák alsó végei rövid (kötő)gerendacsonkokhoz, fiókgerendákhoz csatlakoznak (1.11. ábra). Ezek közvetle­nül a sárgerendákra, valamint fiókváltó gerendákon ke­resztül a főszaruállásokban lévő kötőgerendákra adják át a terheiket.

A szelemenes fedélszerkezetek térbeli merevségét el­sősorban a szelemenek biztosítják. Ezen kívül a hosszirányú merevítésben jelentős szerepe van a könyökfáknak is. A könyökfa a szelement és székoszlopot összekapcsoló, fer­de helyzetű rövid rúd. Beépítésével olyan merev három­szögek jönnek létre, amelyek a székoszlopokra jutó terhek egyenletesebb eloszlását, valamint az egymásra merőleges faelemek merevebb kapcsolatát biztosítják.

A szelemenes fedélszékeknek a főszaruállásokban kiala­kított alátámasztások (székoszlopok) számát és helyzetét tekintve többféle típusát különböztetjük meg. Ezek alkal­mazása az épületszélesség függvényében változik:

Egyállószékes fedélszék

Egyállószékes fedélszéket (1.10/c. ábra) 6-8 m épület­szélesség vagy nagyobb (45°) tetőhajlásszög esetén készíte­nek. Középszelemenek nincsenek, a taréj szelement főszaru-állásonként egy székoszlop támasztja alá.

Kétállószékes fedélszék

Kétállószékes fedélszéket (1.10/d. ábra) 10-12 m épü­letszélesség esetén készítenek. A kétoldali középszeleme­neket főszaruállásonként két székoszloppal támasztják alá.

Háromállószékes fedélszék

Háromállószékes fedélszéket (1.10/e. ábra) 11-13 m épületszélesség esetén készítenek. A kétoldali középszele­menek (az előzőhöz hasonlóan) a főszaruállásonkénti két székoszlopra támaszkodnak. A taréj szelement egy, a dúcok segítségével felfüggesztett és fogópár által közrefogott szék­oszlop támasztja meg.

Dűltszékes fedélszék

Dűltszékes fedélszéket (1.12/a. ábra) 10-12 m épület­szélességnél készítenek. A kétoldali középszelemeneket főszaruállásonként két ferde helyzetű székoszloppal (dűlt-székkel) támasztják alá. A dűltszékek alsó támaszkodási pontja közelebb van az alsó teherhordó szerkezetekhez, így koncentráltabb a teherátadás.

Bakdúcos fedélszék

Bakdúcos fedélszéket (1.12/b. ábra) 10-12 m épületszé­lesség esetén készítenek. A tengelyüknél elforgatva beépí­tett középszelemenek főszaruállásonként szintén két ferde (a szarufákra közel merőleges) helyzetű székoszloppal (bak­dúccal) vannak alátámasztva. Elsősorban közép-hosszfőfalas épületeknél előnyös a kialakításuk, mivel a bakdúcok alsó támaszkodási pontja az épület középtengelyéhez közeli.

1.12. ábra Fedélszerkezetek alaptípusai, elemei
a) dűltszékes fedélszék; b) bakdúcos fedélszék

Természetesen 13 m-nél nagyobb épületszélesség esetén is építettek hagyományos fedélszékeket (gondoljunk csak a régi középületekre). Ilyenkor a szarufák alátámasztási pontjainak a számát növelték, vagyis több középszelemen és így több székoszlop lett beépítve (négy- és ötállószékes fedélszerkezetek).

Szarusoros és a szelemenes fedélszékek

Szerkezeti kialakítását tekintve a hagyományos fa fedél­szerkezeteknek tehát két fő csoportját különböztetik meg: a szarusoros és a szelemenes fedélszékeket. Ez azonban csak a hagyományos fedélszerkezeteknél alkalmazott megkülön­böztetési mód (volt). A mai építési gyakorlatban az üres és torokgerendás (szarusoros) fedélszékeknél – a gerinc és a koszorú vonalában – szintén szelemenekkel biztosítják a szarufák alátámasztását. így ez a megkülönböztetés a nap­jainkban épített fedélszékeknél már nem helytálló.

A fedélszerkezet kialakítását alapvetően meghatározó szempont a fedélszék és a zárófödém kapcsolata (ami szin­tén a csoportosítás egy módja). Ez alapján megkülönböz­tetünk födémmel szerkezetileg összefüggő és födémtől független fedélszerkezeteket.

A födémmel szerkezetileg összefüggő fedélszékek lehetnek:

• födémmel egybeépítettek,
• közvetlenül födémre ráültetettek.

A födémtől független fedélszerkezetek lehetnek:

• födém fölé építettek;
• zárófödém nélküli térlezáró szerkezetek.

Ez a csoportosítás összefüggésbe hozható a födémszerkeze­tek történeti fejlődésével. Régebben jellemzően fafödémeket készítettek. A fa fö­démgerendáknál és szaruállásoknál alkalmazandó tengely­távolságok közel megegyeznek, ami lehetővé tette a két szerkezeti elem összeépítését. Ez azt jelenti, hogy minden szaruállásban a szarufákat egyszerűen az alsó vízszintes fagerendákhoz, a kötőgerendákhoz csatlakoztatták.

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. (A kötő­gerenda szerepe tehát kettős: része a fedélszerkezetnek és a zárófödémnek is.) Az így létrejött szerkezetek a födémmel egybeépített fedélszerkezetek (más néven gerendasoros fe­délszékek) (1.13/a. ábra). Ez a kialakítás a szarusoros és sze­lemenes fedélszékeknél egyaránt alkalmazható volt. Szelemenes fedélszékeknél, a főszaruállásokban a székoszlopok a kötőgerendákra támaszkodtak (1.10. ábra).

1.13. ábra. Fedélszerkezet födémhez viszonyított helyzete
a) födémmel egybeépített fedélszék; b) födém fölé épített fedélszék; c) közvetlenül födémre ráültetett fedélszék; d) zárófödém nélküli fedélszék

Az acélgerendás födémek megjelenésével és elterjedé­sével a fedélszék és födém összeépítésére (az előzőhöz ha­sonló módon) 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. így a fedélszerkezetet a födémtől teljesen függetlenül alakították ki.

Az ilyen szerkezeteket födém főlé épített (födémtől füg­getlen) fedélszerkezeteknek (vagy kötőgerendás fedélszé­keknek) nevezzük (L13/b. ábra). Ez szarusoros és szeleme­nes fedélszékeknél egyaránt alkalmazható volt. Szelemenes fedélszékeknél csak főszaruállásokban alakítottak ki kötő­gerendákat. A mellékszaruállásokban a szarufák alsó végei ún. fiókgerendákhoz csatlakoztak, amelyek a sárgerendára és fiókváltó gerendákon keresztül a szomszédos kötőgeren­dákra továbbították a terheiket (1.11. ábra).

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. Nincs szükség kötőgerendákra, mivel az ilyen fö­démszerkezetek képesek a vízszintes irányú húzóerők fel­vételére.

Csak szelemenes fedélszékeknél van szükség a fö­démbe horgonyzott rövid gerendacsonkokra, amelyek szék­oszlopok és dúcok alsó rögzítését és az általuk közvetített terhek egyenletes eloszlását biztosítják. Az így kialakítható szerkezeteket közvetlenül födémre ráültetett fedélszerke­zeteknek nevezzük (1.13/c. ábra). (Gyakori megnevezésük még a kötőgerenda nélküli vagy csonka kötőgerendás fedél­szerkezetek.) Az ilyen fedélszékeknél, elsősorban a vízszin­tes irányú erők födém (koszorú) felé történő továbbítása mi­att különösen fontos a szarufák és a födémszerkezet (koszo­rú) megfelelő összekapcsolása.

Ennek módja függ az eresz-, illetve a koszorú kialakításától is. Régebben a kedvezőbb tehereloszlás biztosítása érdekében többféle koszorúkiala­kítással „kísérleteztek”. Ezek legtöbbje a jelentős anyag- és munkaigénye (zsaluzási igénye) miatt azonban nem terjedt el. Általános esetben a szarufák az alsó részeiken, a koszo­rú felső síkján végigvezetett, tőcsavarokkal lehorgonyzott talpszelemeneken keresztül továbbítják terheiket az alsó te­herhordó szerkezetek felé.

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. A napjainkban épített fa fedélszerkezetek többsége köz­vetlenül födémre ráültetett fedélszék. A szarufák alsó ré­sze általában talpcsavarokkal a vasbeton koszorúba hor­gonyzott talpszelemenekhez kapcsolódik.

Elsősorban a belsőépítészeti szempontok előtérbe he­lyezésekor fordul elő az ún. zárófödém nélküli térlezáró fedélszékek építése (1.13/d. ábra). A látható fedélszerkezet ugyanis (típusától, kialakításától függetlenül) rendszerint az általánostól (síkfödémtől) eltérő, egyedi belső térhatást eredményez. Mivel az ilyen szerkezeti megoldásoknál nincs födémszerkezet, mindenképpen gondoskodni kell a vízszintes irányú erők felvételéről. Ez a fedélszék típusától, az épület szélességétől, a tetőt érő terhelésektől, valamint az esztétikai igényektől függően többféle lehet.

A vízszintes irányú erők felvételét biztosító szerkezeti kialakítás hagyo­mányos módja a kötőgerendák alkalmazása. (Lényegében egy födém nélküli korszerű kötőgerendás fedélszék készül.) Minden szaruállásba kerül kötőgerenda. Az így látható víz­szintes gerendasor egyedi belső térhatást eredményez, de sűrűbb kiosztás esetén zavaró is lehet. A kötőgerendákon kívül számos más különleges, egyedi szerkezeti megoldás (pl. rácsos tartók, vonórudas kapcsolat) is alkalmazható. Az ilyen fedélszerkezetekkel és ezek kialakításával a későb­biekben részletesen is foglalkozunk.