Építési ismeretek

A fedélszerkezetek és szerkezeti elemei (ácsmunkák)

A tetőszerkezetek konkrét tárgyalása előtt ismerjük meg azokat az elemeket és szerkezeti részeket amelyek a fedélszerkezeteket alkotják. A 195. ábra segít a szerkezeti részek és a közöttük lévő összefüggések megértésében. A szelemenek vízszintes helyzetű tartógerendák.

195. Ábra: Fedélszerkezetek elemei.

195. Ábra: Fedélszerkezetek elemei.

Elhelyezkedésük szerint háromféle szele­ment különböztetünk meg:

  • A talpszelemen a fedélszék alsó két élében helyezkedik el. Segítségével tudjuk a tető­szerkezetet a vasbeton koszorúhoz kapcsolni. A talpszelement a koszorúba betonozott tőcsavarok segítségével lehet rögzíteni.
  • A székszelemen, vagy középszelemen a szarufákat támasztja alá, és a székoszlopokra támaszkodik. Ezen kívül hosszirányban is merevíti a tetőszerkezetet.
  • A taréjszelemen a tető felső élénél helyezkedi el. Segítségével alakítható ki az egyenes gerinc. A középszelemenhez hasonlóan hosszirányban is merevít.

A tetősíkot a szarufák alkotják. A szarufákra kerül a lécezés, amelyre el lehet készíteni a tető héjazatát. A szarufa hajlításra igénybe vett szerkezet. A szarufa alul a talpszelemenre, középen és felül a közép, illetve a taréj szelemenre támaszkodik.

A kötőgerenda a fedélszék alsó csúcsait köti össze. Némely fedéltípusnál födémgerendaként is funkcionál. A kötőgerenda és a két szarufa zárt háromszöget alkot. Ez a gerenda adja át a fedélszerkezet terheit a falazatnak. Húzásra igénybe vett szerkezeti elem. A vasbetongeren­dás födémeknél ez a gerenda általában elmarad és szerepét a koszorú és a vasbeton födém veszi át. A fiókgerenda a mellékszaruállásoknál tölti be a kötőgerenda szerepét. Tulajdon­képpen egy csonka kötőgerenda. Egyik vége a falhoz, másik vége pedig a fiókgerendához kapcsolódik. A fiókváltó gerenda a kötőgerendákhoz csatlakozik, helyzetét tekintve a talp­szelemennel párhuzamos.

A székoszlop, vagy állószék alátámasztja a középszelement és a tető terheit a födémre, vagy a kötőgerendára adja át. Az állószék a főszaruállásoknál helyezkedik el. Általában függőleges, ritkábban ferde helyzetű. A fogópár a székoszlop magasságában, illetve a taréjnál köti össze a szarufákat. Az elne­vezésben szereplő “pár” azt jelenti, hogy a tetőnek ezt a szerkezeti részét két párhuzamosan futó palló alkotja. Fakötéssel csatlakozik a szarufához és a székoszlophoz. A fogópárok minden főszaruállásban megtalálhatók, keresztirányban merevítik a tetőszerkezetet.

A torokgerenda a fogópárnak megfelelő egyetlen gerenda. A torokgerendás fedélszerkezet­nél minden szaruállásban megtalálható. A karpánt, vagy könyökfa a székoszlophoz és a középszelemenhez kapcsolt gerenda. A ki­alakuló háromszög hosszirányban merevíti a tetőszerkezetet.

A dúc a szarufával párhuzamos támasztógerenda. A kötőgerendához kapcsolódóan a szék­oszlopot támasztja meg úgy, hogy azokkal zárt háromszöget alkot. A keresztirányú merevítésben van jelentős szerepe. A viharléc több szarufát fog össze átlós irányban. A szarufák alsó élére szegezik és a hosszirányú merevítést biztosítja. A fedélszékek felállításánál ideiglenes rögzítésre is használ­ják.

A sárgerenda a falazat tetején végigfutó fagerenda. Erre támaszkodnak a fedélszék geren­dái. Feladata, hogy a fedélszék terheit elossza a szerkezeti falon. A következő táblázat az alkalmazásra kerülő szerkezeti elemek szokásos méreteiről ad tá­jékoztatást.

25. Táblázat:

A szerkezeti elem megnevezéseÜres:Torokgerendás:Szelemenes:
Kötőgerenda10/12; 18/21*14/16; 18/2114/16; 16/18; 18/21**
Fiókgerenda--10/14
Fiókváltó--10/16; 14/16
Szarufa10/1510/15; 12/168/12; 14/18
Fogópár--2-5/10; 2*7/18
Torokgerenda-10/12; 12/14
Taréjszelemen7/10; 10/1210/1212/12; 15/18
Középszelemen--14/16; 15/18
Talpszelemen10/10; 12/1210/10;10/10; 15/18
Székoszlop--10/10; 15/15
Dúc--14/14; 15/18
Karpánt--8/10; 10/12

*fafödém esetén
**főszaruállásban

A fedélszerkezetek erőtana

A hagyományos fedélszékek síkbeli rúdszerkezetek sorolásából létrehozott térbeli tartó­szerkezetek. 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. A tetőszerkezetek bonyolultságától és a lefedett falközmérettől függően alakul ki a tetőszerkezetek erőjátéka.

Legegyszerűbben az üres fedélszék erőjáté­kát érthetjük meg. A saját tömegből és az esetleges hóterhelésből a tetőszerkezet szaru­fái hajlító igénybevé­telnek vannak kitéve.

A hajlítás hatására a szarurak alsó övében húzás alakul ki. A tetőszerkezet várható alakváltozását a 196. ábrán figyelhetjük meg. A szél hatására szintén hajlítás jön létre a szarufákban. Az egyoldali szélnyomás miatt azon­ban ez az igénybevétel nem lesz egyforma. A szélnyomás felőli oldalon a gerenda alsó szálai el akarnak távolodni egymástól, ezért itt húzás keletkezik. A másik oldalon szívó hatás miatt fordított igénybevétel jön létre. A tető héjazata felőli oldalon húzóigénybevétel keletkezik. A két hatás összegzéseként a 196. ábráról láthatjuk, hogy a szélnyomás felöli oldalon lévő szarufák jobban igénybe vannak véve.

196. Ábra: Üres fedélszék erőjátéka.

196. Ábra: Üres fedélszék erőjátéka.

A torokgerendás fedélszékeknél a beépített torokgerenda csökkenti az előzőekben megis­mert igénybevételt. A torokgerenda ezen kívül növeli a fedélszerkezet keresztirányú merev­ségét.

Az állószékes fedélszékeknél a székoszlopokon lévő szelemenek támasztják alá a szarufá­kat. A közbenső alátámasztások miatt, többtámaszúvá válik a fedélszerkezet szarufa eleme. Az állószékes fedélszerkezeteket elmozdulásmentes csomópontú szerkezeteknek feltételez­zük. Erőtani szempontból a közbenső alátámasztás mindenképpen kedvező, ügyelni kell azonban arra, hogy a székoszlop a terheket ne egy ponton adja át. Ezért a székoszlop alá teherelosztó elemet kell beépíteni

Az üres fedélszék

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 szarufapárokból készülő tetőszerkezet a fa anyagú födémgerendákkal egy háromszöget alkot. Ez tartó­szerkezeti szempontból kedvező.

197. Ábra: Üres fedélszerkezet.

197. Ábra: Üres fedélszerkezet.

Ez a tetőszerkezet talpszelemennel csatlakoztatható a vasbeton födé­mekhez. A gerinc egyenes vonalát taréjszelemennel lehet biztosítani. A taréjszelement minden második szaruállásnál fogópárral kell alá­támasztani. Megoldás lehet az is, hogy a szarufákat egy élére állított pallónak támasztva csatlakoztatják egymáshoz. A hosszirányú mereví­tést vihardeszkák felszegezésével, vagy felcsavarozásával lehet biz­tosítani.

A torokgerendás fedélszerkezetek

Ez a fedéltípus (198. ábra) szaru­fapárokból és minden szaruállás­ban elhelyezett torokgerendákból áll. A lefedhető falközméret nagy­sága 6,50-9,00 m között van. A torokgerenda tulajdonképpen egy vízszintes helyzetű gerenda, ame­lyet kb. 2,00 m magasan építenek a szarufák közé. A beépítés magasságát a szarufák hosszának felezésével is meghatározhat­juk. A torokgerendákat olyan magasra kell elhelyezni, hogy alatta a közlekedés biztosítható legyen.

198. Ábra: Torokgerendás fedélszerkezet.

198. Ábra: Torokgerendás fedélszerkezet.

A tetőszerkezetet egy olyan trapéz alakú szerkezetnek is tekinthetjük, amelyre egy üres szarufafedelet helyezve alakul ki a végleges szerkezet. A torokgerenda készülhet egy darab gerendából. A torokgerenda magasságában el lehet helyezni fogópárt is. Gerenda al­kalmazása esetén a szarufa és a torokgerenda közötti kapcsolatot szegezett kötéssel érdemes kialakítani. A hagyományos fakötés ugyanis pont ott gyengíti a szarufa keresztmetszetét, ahol a legnagyobb az igénybevétel.

A nyomásra igénybevett fogópárok kihajlását a két palló közé csavarozott betétfával lehet megakadályozni. Ennél a fedélszerkezetnél is szükség van a hosszirányú merevítésre. Itt is, az üres fedélszékhez hasonlóan, vihardeszkát alkalmaznak. A taréj kialakításánál fogópárt és szelement lehet beépíteni. Ez a fedélszerkezet típus a tetőtér-beépítések szempontjából kedvező, hiszen a tetőtér jól kihasználható.

Az állószékes fedélszerkezetek

A falközméretek távolságának a növekedésével a torokgerendás fedélszerkezetek már nem alkalmazhatók. A falközméret növekedésével ugyanis a szarufák hossza is növekszik. A lehajlást csak közbenső alátámasztások elhelyezésével lehet megakadályozni. Az állószékes tetőszerkezeteknél (199. ábra) a székoszlopokra helyezett középszelemenek látják el ezt a feladatot.

199. Ábra: Kétállószékes fedélszerkezet.

199. Ábra: Kétállószékes fedélszerkezet.

A tetőszerkezeti rendszer olyan, hogy minden negyedik szarufánál található egy székoszlop, ezek a főszaruállások. A székoszlopok alá ajánlatos teherelosztó elemeket elhe­lyezni azért, hogy a födémszerkezet ne kapjon koncentrált terheket. A főszaruállások mellett helyezkednek el a mellékszaruállások. Ezeknél az állásoknál a szarufákat a középszelemen támasztja alá. A tetőszerkezetbe épített közép és taréj szelemenek a hosszirányú merevséget biztosítják. A székoszlop és a középszelemen közé könyökfákat építenek be.

Ennél a fedélszerkezetnél is megjelenik a fogópár, amely a keresztirányú merevítést bizto­sítja. A fedélszerkezetbe épített ferde dúcok a székoszlopot támasztják meg. A fedélszerkezet taréj része az előzőekhez hasonlóan szelemennel és fogópárokkal készíthető el. A felsorolt szerkezeti elemek számából is látható, hogy ez a típus több faanyagot és több munkát igé­nyel.

Az állószékes fedélszerkezetek csatlakozhatnak fa anyagú födémekhez és vasbeton födé­mekhez is. A vasbeton födémeknél a szarufák talpszelemenhez kapcsolódnak. A talpszele­ment tőcsavarokkal lehet az épület koszorújához rögzíteni. A tőcsavarokat a kőműves helyezi el a koszorú betonozásakor. A betonozásnál ügyelni kell arra, hogy ezek a csavarok egy egyenesbe kerüljenek, tehát ajánlatos őket zsinór mellett elhelyezni.

A tetőtér-beépítéses épületek fedélszerkezetei

A tetőterek beépítésével jelentős lakótérhez juthatunk. Az elmúlt 20 évben sok ilyen épület készült el, és a jelenleg épülő családi házak többsége is ilyen. A tetőszerkezet elkészítésénél az egyik megoldás a torokgerendás fedél­szék lehet. Amennyiben a méretek en­gedik, úgy ennél a megoldásnál kapjuk a legjobban kihasználható belső teret. Itt ugyanis nincsenek belső alátámasz­tások, így a belső térosztás szabadon tervezhető.

A kétállószékes fedélszék alkalmazá­sa esetén is be lehet építeni a tetőteret. Az alaprajzi elrendezést úgy kell ki­alakítani, hogy a székoszlopok és a hozzájuk tartozó dúcok ne kerüljenek a lakótérbe. Az alátámasztást el lehet tüntetni egy beépített szekrénybe, eset­leg a válaszfal takarhatja el.

A tetőtér-beépítések jellegzetes megoldása lehet az, hogy a tetőszerkezeti elemek elhelyezé­sét igazítjuk a belső térosztáshoz. A fedélszerkezet székoszlopait (200. ábra) levisszük az eresz közelébe úgy, hogy a használható belmagasság még meglegyen. A fogópárok ugyan­úgy megmaradnak, mint a torokgerendás fedélszéknél, ez a szerkezeti rész alkotja majd a belső tér felső födémszerkezetét. A fogópárok természetesen ugyanazt a funkciót töltik be, mint a torokgerendás fedélszékek ugyanilyen elemei.

200. Ábra: Beépített tetőtér fedélszerkezete.

200. Ábra: Beépített tetőtér fedélszerkezete.

A tetőtér-beépítések térkialakításánál még egy megoldás alkalmazható. Az épület falszerkezeti rendszerét úgy kell kialakítani, hogy a tetőszerkezetet alátámasztó vasbeton (201. ábra) tartók a főfalakra tudjanak támaszkodni. Ez a megoldás a harántfalas elrendezésnél jól al­kalmazható. Tulajdonképpen a tetőtér beépítéséhez még egy födémszintet építünk be, amely a tető meredeksége miatt természetesen keskenyebb, mint az alatta lévő.

201. Ábra: Vb tartós alátámasztás.

201. Ábra: Vb tartós alátámasztás.

A fedélszerkezetek felállítása

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 munkahelyre kell szállítani.

Az ácstelepen a rendel­kezésre álló faanyagból mintapadon, vagy más néven zsinórpadon kell leszabni a főszaruállások építéséhez szükséges faa­nyagot, gondosan ügyel­ve a terv szerinti méretek pontos betartására.

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. Akkorára kell elkészíteni ezt a segéd­szerkezetet, hogy a tetőszerkezetet a valódi méretében fel lehessen rajzolni.

Egy mintapad alaprajza látható a 202. ábrán:

  1. a széles szárny főszaruállása;
  2. a keskeny szárny főszaruállása;
  3. élszaru valódi hossza;
  4. székoszlop;
  5. derékszög;
  6. a könyökfák előrajzolása;

202. Ábra: Mintapad.

202. Ábra: Mintapad.

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. Az elemeket megszámozzák, hogy a végleges helyen való összeszerelésnél, a mintapadon már összeállított elemek kapcsolódjanak egymáshoz.

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. Először az oszlopokat és ferde dúcokat állítják fel, majd a szelemeneket helyezik el a könyökfákkal úgy, hogy a szerkezet hossz­irányban merev legyen.

Ezután helyezik el a főszaruállások szarufáit a fogófákkal együtt. A csavarkötések helyét a helyszínen fúrják ki. A következő munkafázis a szarufák elhelyezése és a tetőlécezés felszegezése. A fedélszék összeszerelését mindig úgy kell ütemezni, hogy a tetőfedő munkákat minél előbb el lehessen kezdeni.