• csapok
• fakötések

Fakötések, kötőelemek (fa tetőszerkezeteknél)

A fakötések a különböző faelemek statikailag megfelelő (erőátadó) összekapcsolását szolgálják. A kapcsolódó faele­mek egymáshoz való viszonya alapján megkülönböztetjük a felületszerkezetek és a rúdszerkezetek fakötéseit. Mivel fe­délszerkezetek építése során csak a rúdszerkezetek fakötéseinek ismereteire van szükség, ezért a következőkben csak ezzel foglalkozunk.

Felületszerkezetek fakötései alatt azokat a kötési módokat értjük, amelyek a hosszoldaluk mentén egymáshoz illeszkedő faelemek (deszkák, pallók, gerendák) összekapcsolását biztosítják. Fakötéseket nemcsak fa fedélszerkezetek építésénél al­kalmaznak. Az ácsmunkák bármely tevékenységénél (pl. fafödémek, faházak építésénél) szükség lehet a faelemek ilyen megmunkálására. A fakötések két nagy csoportját a hagyományos ácsjellegű és a korszerű mérnöki jellegű fakötések képezik.

A hagyományos fakötések és kötőelemeik

A hagyományos ácsjellegű fakötés a faelemek csat­lakozó részeinek erőátadás szempontjából megfe­lelő egymáshoz alakítása, megmunkálása.

A hagyományos fakötések több ezer éves hagyománnyal rendelkeznek. Már azelőtt alkalmazták őket, mielőtt az épí­tőtevékenység során a megmunkált fémelemek megjelentek volna. Ebből is adódik a hagyományos fakötések legfonto­sabb jellemzője, hogy a két, három vagy több különböző helyzetű elemet úgy kapcsolja össze, hogy a faanyagon kí­vül más teherátadó kötőelemet nem használnak fel. (Kizá­rólag a kapcsolódó faelemek közvetítik egymás között az erőhatásokat.)

A fa rúdszerkezeteken (gerendákon) kívül csak keményfa csapokat, tüskéket, ékeket használtak. Ez utóbbiakat később felváltották a fém kötőelemek, amelyek lehetővé tették egyszerűbb fakötések megvalósítását. Mai értelmezésben tehát hagyományosnak nevezzük azokat a fakötéseket is, amelyeknél fémanyagú kötőelemeket fel­használnak ugyan, de azoknak csak helyzetbiztosító szere­pük van, a teherátadásban nem vesznek részt. (Vagyis nem erőátvitelre szolgálnak, hanem a faelemek közötti kapcsolat szétválását, az elemek elmozdulását akadályozzák meg.)

Az egyszerűbb hagyományos fakötések általában csak nyomó igénybevétel felvételére képesek, a bonyolultabbak azonban húzó és nyíró erőket is képesek közvetíteni. A ha­gyományos fakötések legnagyobb hátránya, hogy csökkenti a faelemek keresztmetszetét. Ezt figyelembe véve minden esetben eleve túlméretes elemeket kell alkalmazni!

Kötőelemek

A rúdszerkezetek fakötési típusainak részletes tárgyalá­sa előtt meg kell ismernünk a hagyományos fakötéseknél alkalmazott (hagyományos) kötőelemeket. A kötőelemek a faelemek kapcsolatát biztosítják a fakötésekben. Kötő­elemeket azonban nem csak fakötéseknél alkalmaznak. Az ácsmunkák részét képező bármely szerkezetépítés során szükség lehet ideiglenes vagy véglegesen beépített kötőele­mek felhasználására (gondoljunk csak a zsaluzatokra, állvá­nyokra).

A következőkben kizárólag a fakötéseknél felhasz­nált kötőelemeket tárgyaljuk. A fedélszerkezetek építése során alkalmazott egyéb kötőelemekkel az adott szerkezeti kialakítás részletes ismertetése során foglalkozunk. (Ilye­nek pl. a talpszelemeneket a vasbeton koszorúhoz rögzítő tőcsavarok.)

A hagyományos fakötések kötőelemei régebben kizárólag keményfából készültek (faszeg, tüske, csapszeg), melyeket később felváltottak a különböző fém kötőelemek. A hagyo­mányos fakötések kötőelemei a keményfa szegek (tüskék), keményfa csapszegek, keményfa ékek, ácskapcsok, szegek, anyás csavarok, facsavarok.

A keményfa szegek (tüskék) és a keményfa csapszegek

a legrégibb kötőelemek (l14/a. és b. ábra). Ezeket mindig az építés helyszínén készítették akácfából vagy tölgyfából. A keményfa tüske 12-16 cm hosszú, négyzetes kereszt­metszetű elvékonyodó faelem, csak előfúrt lyukba üthető. A csapszeg 5-10 cm hosszúságú, 3-5 cm átmérőjű hengeres faelem. Szintén csak előfúrt lyukba üthető, lapolásoknál, csapolásoknál használható.

Keményfa ékek

A keményfa ékeket (1.14/c. ábra) a szerkezeti faelemek ideiglenes vagy végleges egymáshoz szorításához használ­ják. Alkalmazható egyes vagy páros, egymással szembe­fordított ék is. Az ékek méretét az adott faelemkapcsolatok határozzák meg. Az ékeléseket szegezéssel rögzíteni kell.

Ácskapcsok

Az ácskapcsok négyzetes, hengeres vagy lapos vasból kézi kovácsolással készített kötőelemek (1.14/d. ábra). Több­féle kialakításuk létezik. Hosszuk általában 25-30 cm, a ki­álló fogak (tüskék) nagysága 8-10 cm. Egy ácskapcsot kb. 3 kN húzóerőre lehet igénybe venni. Nyomóerő felvételére nem alkalmas, mert kilazul és kifordul a helyéről, ezért csak úgy helyezhetők el, hogy húzáson kívül más igénybevétel ne jöhessen létre.

A fordított ácskapocs (1.14/e. ábra) két foga 90 °-os szögben el van fordítva, így az elem egymásra merő­leges tengelyű és egymással azonos tengelyű gerendák kap­csolására alkalmas. A háromágú ácskapocs (1.14/f ábra) három, egy síkban kapcsolódó falelem rögzítésére szolgál.

Szegek

A szegek a leggyakrabban használatos kötőelemek. A hagyományos rögzítések mellett méretezett kapcsolatok kialakítására is alkalmasak. A vékony, hosszúkás acélrudakkal létrehozott kapcsolatok elsősorban nyíróerő felvé­telére képesek (csak minimális húzóerő-átadás lehetséges). A fakötésekhez különféle kialakítású szegeket alkalmaznak. A legelterjedtebb a huzalszeg (1.14/g. ábra). Ennek méret­választéka 25/55-től 70/210-ig terjed. (A jelölésnél az első szám az átmérőt jelenti tizedmilliméterben, a második a szeg hosszát milliméterben.)

A szegek hosszát az össze­kapcsolandó faelemek vastagságának (keresztmetszeti mé­retének) függvényében határozzák meg. A szeg átmérőjének megválasztásánál figyelembe kell venni, hogy a túl vastag szeg megrepesztheti a faanyagot, míg a túl vékony esetleg nem biztosít megfelelően erős kapcsolatot. Rejtett szegezéseknél, vagyis ahol a szegek feje – általában esztétikai okokból – nem látszódhat, bognárszeget (bognárfejű szeget) használnak (1.14/h. ábra). Ez egy kisméretű kúpos fejrésszel készülő huzalszeg 10/13-tól 34/80-ig terjedő méretválasz­tékkal.

Az egyik legrégebbi szegfajta a cigány szeg (1.14/i. ábra), amely 8-10 cm hosszú, durva megmunkálású kézi kovácsoltvas-szeg, lapos gúlaszerű fejrésszel. Napjaink­ban elsősorban régi fedélszékek felújítása során, valamint a hagyományos elveket követő új fedélszékek építésénél al­kalmazzák. A fentieken kívül a hagyományos fakötéseknél használt szegtípus még a csavarszeg (1.14/j. ábra).

1.14. ábra. Hagyományos fakötések kötőelemei
a) keményfa tüske (szeg); b) keményfa csapszeg; c) keményfa ék; d) normál ácskapocs; e) fordított ácskapocs; f) háromágú ácskapocs; g) huzalszeg; h) bognárszeg; í) cigányszeg; j) csavarszeg; k) hatlapfejű nyerscsavar; l) ászokcsavar; m) tőcsavar; n) süllyesztett fejű facsavar; o) hatlapfejű facsavar

Anyás csavarok

Az anyás csavarok gyakran alkalmazott kötőelemek, ki­válóak nagy keresztmetszetű faelemek egymáshoz kapcsolá­sára. A fakötésekhez általában két csavartípust használnak. A hatlapfejű nyerscsavar hosszú szárú, menetes végű csavar (L14/k. ábra). Szárátmérője 10, 12, 16, 20, 22, 24 mm (M10, M12,… M24). Hosszúsága 100-220 mm között változhat 10 mm-es méretlépcsőben. Az anyás csavarok elengedhetetlen tartozéka a hatlapú nyersanya és a széles alátét.

Ez utóbbi rendeltetése, hogy a csavar meghúzása során keletkező erő­hatást a csavarfej pereménél jóval nagyobb felületen ossza el a faelemen. így nem roncsolódik a faanyag a furat körül. A fakötéseknél használt másik csavartípus az ászokcsavar (1.14/1. ábra). Ez egy hosszú szárú (min. 220 mm), mindkét végén menetes, fejrész nélküli csavar (acélrúd). A furatba he­lyezett csavar mindkét végére széles alátétet és csavaranyát tekernek. Anyás csavarok alkalmazása során az egymáshoz illesztett faelemeket teljes egészében átfúrják, majd a csavar­szárat a furatba helyezve, annak másik oldalán csavaranyát tekernek a csavarszár menetes végére. (A csavar mindkét vé­gén széles alátétet kell helyezni a fejrész és a csavaranya alá.) A tekerés során a faelemek egymáshoz szorulnak.

Tőcsavarok

A tőcsavarok biztosítják a fedélszerkezet és a koszorú (köztes helyeken a födém) közötti kapcsolatot. A tőcsavarok kötik le a fedélszerkezet egészét.

Facsavarok

A facsavarok önmetsző, menetes szárú kötőelemek, me­lyek a fába hajtás során menetet vágva behúzzák magukat a faanyagba. Közben a két egymáshoz illeszkedő faelemen keresztül haladva összehúzzák azokat. A facsavarok szára enyhén vékonyodó, menete éles, a menetemelkedése pedig nagy (nagyobb, mint az anyás csavaroké). Többféle kialakí­tásban kerülnek forgalomba. Megkülönböztetünk süllyesz­tett fejű (1.14/m. ábra), lencsefejű, félgömbfejű, amerikai ke­resztfejes facsavarokat.

A repedések megelőzése érdekében a behajtás előtt a facsavarok keresztmetszeténél jóval kisebb átmérőjű előfárást célszerű készíteni. Facsavarokat ácsmun­káknál viszonylag ritkán alkalmaznak. Kivételt jelentenek a négy- vagy hatlapfejű facsavarok (állványcsavarok) (1.14/n. ábra). Ezekkel nagyobb keresztmetszetű faelemek is összekapcsolhatók. A behajtás során a csavarfej alatt alá­tétet kell elhelyezni.

A következőkben a különböző típusú hagyományos fa-kötéseket ismertetjük röviden. A faelemek megmunkálását (a fakötések kialakítását), illetve az ahhoz szükséges eszkö­zöket, gépeket később, az 1.9. fejezetben mutatjuk be rész­letesen. A rúdszerkezetek fakötései az ütközések, rovások, horgolások, lapolások, beeresztések, csapos kötések és a csa­pos beeresztések.

Az ütköző (illeszkedő) felületek megmunkálásától füg­gően megkülönböztetünk egyenes és ferde tompaillesz­tést (1.15. ábra). Az ütközések kizárólag nyomó igény­bevétel továbbítására alkalmasak. A gerendák hossztoldása csak alátámasztás (pl. oszlop, vagy fal) felett alakítható ki. A leggyakrabban használt kötőelem az ácskapocs. Az oszlopok hossztoldása általában egyenes tompaillesztéssel tör­ténik. Itt az illeszkedő elemek elmozdulásmentes helyzetét a hossztengely vonalára illeszkedő központosító keményfa tüske biztosítja.

1.15. ábra. Ütközések
a) egyenes ütközés ácskapocs kötéssel; b) ferde ütközés csavaros kötéssel; c) oszlop egyenes ütközése keményfa tüskével; d) oszlop egyenes ütközése csavaros kötéssel

Horgolások

A horgolások egymást él mentén metsző, vízszin­tes és ferde gerendák kapcsolatát biztosító fakö­tések. A gerendák hossztengelye tehát egymáshoz viszonyítva kitérő helyzetű. A szarufák és szelemenek jellemző fakötései. A horgolás (bemetszés) mértéke a faelem magasságához (h) viszonyítva van meghatározva: így a bevágás mélysé­ge max. /i/5, min. h/6 lehet, de legalább 3 cm. Méretének megválasztásánál figyelembe kell venni, hogy a bevágás je­lentősen gyengíti a faelem keresztmetszetét. A horgolások fajtái: egyszerű horgolás, egyszerű horgolás éltompítással, fészkes horgolás, csapos fészkes horgolás (L16. ábra).

1.16. ábra. Horgolások
a) egyszerű horgolás; b) egyszerű horgolás éltompítással; c) fészkes horgolás; d) csapos fészkes horgolás

Lapolások

A lapolások jellemzően az egy síkba eső hossz­tengelyű faelemek (rudak) kapcsolatát biztosító fakötések. A lapolásoknak szintén sokféle variációja létezik, melyek többféle erőhatás felvételére alkalmasak. A lapolt felületek kialakítása alapján két nagy csoportba sorolhatók: ezek az egyszerű lapolások és a fogas lapolások. A lapolással össze­kapcsolt faelemek egymáshoz viszonyított helyzete alapján megkülönböztetünk rálapolást, keresztlapolást, véglapolást, saroklapolást. A lapolt felületeknek a faelem hosszten­gelyéhez viszonyított helyzete alapján a lapolás lehet egye­nes vagy ferde (1.17. ábra).

1.17. ábra. Lapolások
a) egyenes rálapolás egyenes ütközéssel; b) egyenes rálapolás ferde ütközéssel; c) ferde rálapolás egyenes ütközéssel; d) ferde rálapolás ferde ütközéssel; e) egyenes fogas rálapolás egyenes ütközéssel; f) egyenes fogas rálapolás ferde ütközéssel; g) ferde fogas rálapolás ferde ütközéssel ékpárral;
h) állócsapos egyenes fogas rálapolás ferde ütközéssel ékpárral; i) ferde illesztésű keresztlapolás; j) egyszerű véglapolás; k) ferde véglapolás; l) fogas véglapolás; m) fecskefarkú véglapolás; n) oszlop toldás egyenes lapolás tompaék ütközéssel; o) egyszerű keresztlapolás; p) egyszerű saroklapolás; q) ferde saroklapolás

Rovások

A rovások az egymást párhuzamos oldallapjaik mentén metsző farudak egymáshoz viszonyított helyzetét rögzítő (kapcsolatát biztosító) fakötések.

A farudak hossztengelye egymáshoz viszonyítva kitérő helyzetű. A rovás (bevágás) mértéke a faelem magasságá­hoz (h) viszonyítva legfeljebb h/5, legalább h/6. A viszony­lag kis mélységű bevágásból is adódik, hogy a rovások el­sősorban helyzetbiztosító fakötések, nagyobb erőhatások to­vábbítására nem alkalmasak. A rovások fajtái: teljes felületű egyszerű rovás (egyik gerendánál, mindkét gerendánál), felületű egyszerű rovás, kettős rovás, keresztrovás, fecske­farkú rovás, félfecskefarkú sarokrovás (1.18. ábra).

1.18. ábra. Rovások
a) teljes felületű egyszerű rovás; b) teljes felületű egyszerű rovás mindkét gerendánál; c) félfelületű egyszerű rovás; d) kettős rovás; e) keresztrovás; f) fecskefarkú rovás; g) félfecskefarkú sarokrovás

Beeresztések

A beeresztés egy síkban lévő, egymáshoz merő­legesen vagy ferdén kapcsolódó két faelem (rúd) nyomóerő-továbbítását lehetővé tevő fakötés.

A beeresztés lényege, hogy a nyomóerőt átadó rúd a vége mentén különböző felületi kialakítással be van süllyesztve (be van eresztve) az erőt felvevő faelembe. A kapcsoló­dó felületek kialakításától függően a beeresztések fajtái a következők: egyenes beeresztés, ferde beeresztés, ferde kettős beeresztés, ferde csapos beeresztés, ferde csapos ket­tős beeresztés, ferde csonka beeresztés (1.19. ábra). A be­eresztések (bevágások) mértéke a fakötés kialakításától függ. A különböző beeresztési típusoknál előforduló bevágások mérete az 1.19. ábrán látható.

1.19. ábra. Beeresztések
a) egyenes beeresztés; b) ferde beeresztés; c) ferde kettős beeresztés; d) ferde csapos beeresztés; e) ferde csapos kettős beeresztés; f) ferde csonka beeresztés

Csapkötések

A csapkötések egy síkban lévő, egymáshoz merő­legesen vagy ferdén kapcsolódó két faelem (rúd) egymáshoz viszonyított helyzetét rögzítő faköté­sek.

A csapos kötések lényege, hogy a rúdvégen kialakított csapot a másik faelem kapcsolódó felületén (sík lapján) ki­vésett (mart), a csap méretéhez igazodó csaplyukba illesztik. A csap sohasem támaszkodhat fel a csaplyukba, ezért a csap­lyuk mélysége legalább 1 cm-rel több, mint a csap hossza. A csapkötések nagyobb erőhatások továbbítására nem alkal­masak, „csupán” helyzetrögzítő kapcsolatok. A nyomóerő a csap körüli vállrészen továbbítódik, a csap elsősorban az oldalirányú mozgásokat akadályozza meg.

A csapkötések­nek az évszázadok során sokféle variációjuk alakult ki és terjedt el. Az egymáshoz kapcsolódó faelemek által közre­zárt szög alapján megkülönböztetünk egyenes illetve ferde csapkötéseket. A csap elhelyezkedésétől és kialakításától függően lehet: teljes csap, csonka csap, oldalcsap, bélcsap, vállcsap, ollós csap, ékelt csap (1.20. ábra). A különböző kötési módoktól függetlenül többféle kötőelem (ácskapocs, keményfa ék stb.) alkalmazható.

1.20. ábra. Csapozások
a) egyenes csap; b) ferde csap; c) ferde csonka csap; d) vállcsap; e) ékelt csap; f) bélcsap; g) ollós csap

Hagyományos fakötéseket a fent ismertetett formában manapság már nem (vagy csak ritkán) készítenek. Mai szem­mel nézve a kialakításuk gyakran munkaigényes. A nap­jainkban épített fedélszékek többsége ún. átmeneti jellegű fedélszerkezet. (Már nem hagyományos ácsjellegű, de még nem korszerű mérnöki fedélszerkezet.)

Az ilyen fedélszékek építése során leegyszerűsített hagyományos fakötésekkel és erőátadó kötőelemekkel (anyás csavarokkal, szegezett he­vederekkel) alakítják ki a faelemek közötti megfelelő kap­csolatot. A hagyományos fakötéseknél kizárólag a faelemek közvetítették a különböző igénybevételeket, a kötőelemek­nek „csak” helyzetbiztosító szerepük volt. Az átmeneti fedélszékeknél létesített fakötéseknél ezzel szemben a fa­anyag és az alkalmazott kötőelem egyszerre vesz részt az erőátadásban.

Az ilyen fakötések nem alkotnak külön csoportot, mi­vel alapvetően a hagyományos fakötések egyszerűsített (és megerősített) változatainak tekinthetők. így külön ezekkel nem foglalkozunk, de az egyes fedélszéktípusok részletes tárgyalásánál találkozhatunk ilyen elemkapcsolatokkal.