Fa csarnokszerkezetek, típusok,

kialakításuk, erőjátékuk példákon keresztül

Készítette:

Biró Mariann

Doboczki Szandra

Hollósi Diána

Lengyel Barbara

1. Faszerkezetek kialakítása, fejlődése, története:

Első alkalmazása a kőkorszak idején, lehullott ágakból és kidőlt fákból.

Bronzkorban: cölöpös jellegű építmények.

Vaskorban: vasszerszámok megjelenése, famegmunkálás →gerenda, palló, deszka, majd

további fejlődés: a fakapcsolatok kialakulása.

Ősi Indiában alkalmaztak íves szerkezeteket.

Római korban: egyszerűbb rácsos szerkezetek, fahidak, tetőszerkezetek

Középkorban: - Nyugat-, és Közép Európa hegyvidéki területein Fachwerk (vázas) típusú

házak

- Boronafalas építési mód (modernkori: rétegelt-ragasztott)

- Nehéz szerkezetek: nagyteherbírású szerkezetek

XVI században: méretezés nélkül, hagyomány útján építkeztek

XIX században: - faszerkezetek számításra alapozott tervezése

- nagy erdőkitermelések

- Amerika: nagy bevándorlás kezdődött, vázas faházépítés sajátos formái, a

baloon-frame, később platform-frame

XX. század eleje: - Zollinger-féle (helyenként Oikos-féle) rácsos felületszerkezet: amikor az

íves felületet deszka elemek hálózatos összekapcsolásával alakítják ki.

- rétegelt-ragasztott fa tartószerkezet megjelenése (Hetzer) - később

bevezetett hossztoldással együtt forradalmasította a modern kori faszerkezeteket, illetve

fesztáv növelése

A fa a használati eszközök és az építés ősi anyaga. Építőipari alkalmazásának a II.

világháborút követő visszaszorulása az európai erdőállomány rossz helyzetére, a fa más célú

eredményes felhasználására, és a fát helyettesítő, új anyagok megjelenésére vezethető vissza.

Újbóli térnyerése a 20.század utolsó negyedében útjára induló ökologikus mozgalomhoz

köthető. A faépítészet fejlődésében a következő, jelenkorba nyúló állomás a mérnöki

szerkezetek nagyarányú elterjedése, mely a 19-20. század fordulójára tehető. A mérnöki

alkotásokhoz már nem elég a szakember, az ácsmester gyakorlati tapasztalata: számításokkal

megalapozott, monumentális faalkotások ezek, melyeket modern technológia nélkül lehetetlen

lenne megvalósítani.

A mérnöki faépítészet jobbára a Fachwerk-technológia és az íves térlefedési megoldások

továbbfejlesztéséből táplálkozik. A ragasztóanyagok nagyarányú alkalmazása fellendítette a

20. század elején a csarnoképítést: az ekkor keletkezett faszerkezetek az acélszerkezetekkel

szemben is megállják a helyüket. Sikerükhöz hozzátartozott, hogy jó minőségű, fenyő

faanyagot használtak fel hozzájuk. Például a dortmundi Westfalenhalle megépítésekor a világ

egyik legnagyobb faépítménye volt a maga 75 m-es fesztávolságával:

A rétegelt-ragasztott tartószerkezetekkel lehetővé vált nagy területek fával történő íves

áthidalása, ráadásul úgy, hogy az óriási szerkezetet kis részekből állítsák össze, ragasztás

segítségével. A ragasztás nemcsak a hajlítószilárdságot növelte meg, hanem a fa önsúly alatti

lehajlását is mérsékelte. Az íves rétegelt-ragasztott falemezekből előállított parabolikus

tartószerkezeteken valósággal „lefolyik” a terhelés: nagyon stabil konstrukciót alkotnak. A

régebbi rétegelt-ragasztott tartószerkezetek egyetlen veszélyforrása, hogy a felhasznált

ragasztóanyag elfárad, és egy idő után nem biztosítja a szükséges rögzítést. A probléma

kiküszöbölésén napjainkban is dolgoznak. Az esetleges aggályok ellenére a rétegelt-ragasztott

tartószerkezetek nagyon népszerűek, számos stadion, aula, uszoda és csarnok lefedését oldják

meg velük. A technológia fejlettsége mára lehetővé tette a legkülönfélébb formai

megoldásokat: a parabolikus lefedés mellett, vannak cilinder- és hálóhéjazatos, könnyed

pillérekkel és látványos oszlopokkal megtámasztott megoldások.

A fa előnyös tulajdonságai:

könnyen, egyszerű eszközökkel megmunkálható,

megfelelő beépítés és védelem esetén tartós,

súlya kicsi, szilárdsági tulajdonságai kedvezők,

hőszigetelő és hőtároló képessége jó, hőtágulása kicsi,

szép,

természetes anyagként kedvező környezetet teremt használóinak.

A fa hátrányos tulajdonságai:

a faszerkezet élettartama során mindvégig „dolgozik”, a levegő nedvességváltozását

követve zsugorodik, illetve duzzad, ami látható deformációkban mutatkozik meg,

biotikus (gomba- és rovar-) kártevők támadják,

kevéssé tűzálló, gyúlékony anyag.

2. Csarnokok: 2.a. A csarnok fajtákról általában

Általában csarnok a neve azoknak az egyszintes, nagyobb alapterületű épületeknek, amelyek

felülről rendszerint nem közbülső födémmel, hanem tetőfödémmel vannak határolva.

A csarnok típusok társadalmi vagy gazdasági célra készülnek.

2.b. Rendeltetésük szerint az alábbi csarnok fajtákat különböztetjük meg:

- Csarnok kulturális, gyülekezeti, igazgatási, sportcélokra.

- Csarnok ipari és mezőgazdasági termelési, valamint tárolási célokra.

- Csarnok közlekedési eszközök tárolására, valamint utasforgalom befogadására.

- Vásárok, kiállítások megrendezésére szolgáló csarnok épületeket.

2.c Fa szerkezetű csarnokok használati lehetőségei

-gyártó-, ipari-csarnokok,

-autószalonok, kereskedelmi épületek,

-irodaházak, logisztikai épületek,

-raktárcsarnokok,

-lovaglóterek, sportcsarnokok, uszodák, tornatermek, stb.

2.d. A csarnok jellege szerint

A középület jellegű csarnok fajták rendszerint egyedi-egyterű szerkezetek, a termelési jellegű

csarnok fajták pedig általában tipizált egységekből összeállított szerkezetek.

A csarnok jellegű épületek kialakításánál kielégítendő legfontosabb szempontok:

- Nagy fesztávolság.

- A szerkezet modulraszterben tervezett legyen.

- Földszintes elrendezésre kell törekedni.

- Az alapterület 30 000 m2-nél lehetőleg ne legyen nagyobb.

- A kétirányú bővítés lehetséges legyen.

- Biztosítani kell az épületgépészet többcélú módosíthatóságát.

2.e. Érdemes facsarnokot választani, mert:

-a fa, mint anyag - könnyű, magas szilárdságú, súly-szilárdág aránya magas, agresszív

környezetben ellenálló

-az előregyártás időjárástól független és egyenletesen jó minőséget biztosít

-az előregyártás csökkenti az építési időt, csak szerelési idő van

-kisebb a helyigénye-filigrán szerkezet, ugyanakkora területhez képest 10%-al több

alapterület áll a rendelkezésünkre

-hőszigetelés szempontjából is kedvező- a fa, mint anyag jó hőszigetelő, előírt értékek

könnyen elérhetőek

-jó a beépíthetősége - installációs vezetékeket könnyű elhelyezni

-bővíthető - későbbi átépítéskor, igényváltozásnak könnyen alakítható

-ergonómikus – a fa, mint építőanyag kedvező esztétikai tulajdonságú, természetközeli érzést

biztosít

-újrahasznosítható - esetleges bontáskor nem keletkezik nem felhasználható anyag.

2.f. A csarnok fajták rendszerezése

A.)Alaprajzi elrendezés szerint a csarnok fajták formái a következők lehetnek:

- Hosszirányú (egy- vagy többhajós)

- Centrális

- Speciális

B.) Csarnok fajták szerkezeti rendszer szerinti osztályozása:

I. Síkbeli erőjátékú szerkezeti rendszerű csarnok (leggyakrabban rúdszerkezetből összeállított)

II. Térbeli erőjátékú szerkezeti rendszerű csarnok (pl. lemezművek, héjak, térrácsok,

függesztett szerkezetek

III. Különleges szerkezeti rendszerű csarnok (pl. pneumatikus szerkezetek).

Síkbeli erőjátékú csarnokszerkezetek:

A csarnok fajták építésénél leggyakrabban a síkbeli erőjátékú rúdszerkezeteket alkalmazzák.

Ezek főbb szerkezetváltozatai:

-Pillér (oszlop) és gerenda kombinációja

-Keretszerkezet

-Ívtartó

Erőjátékuk:

II.Térbeli erőjátékú csarnokszerkezetek:

A csarnok fajták építésénél a térbeli erőjátékú csarnok szerkezeteket is alkalmazzák. Ezek

főbb szerkezetváltozatai:

- Acél térrácsok

- Vasbeton hártya és héjszerkezetek

- Mérnöki faszerkezetek

- Mérnöki faszerkezetek

A faanyagú nagyfesztávolságú úgynevezett mérnöki faszerkezetek 20,0-100,0 m közötti

fesztávok áthidalására alkalmasak. Készülhetnek keretként, rácsos tartóként, térrácsként, és

ragasztott ívtartóként. A csarnok tetőszerkezet lehet szegelt és csavaros kötésű, vagy

ragasztott technológiával készített. A csarnok faanyagát az előkészítés során gomba- és

lángmentesíteni kell. A felhasználható tartószerkezeti elemek gyártása csak erre alkalmas

speciális üzemben lehetséges.

C.) Kialakításuk szerint:

-keretszerkezet: kétcsuklós vagy háromcsuklós, nyomatékbíró sarokmerev kialakítás

-rácsos szaruzat

-rétegelt-ragasztott főtartókból kialakított (kétcsuklós vagy háromcsuklós)

Gyakoribb rétegelt-ragasztott tartótípusok szokásos méretei:

3. A főtartós szerkezetek:

Jellegábra Tartótípus Fesztáv Állásköz Tartómagasság

l

M

Kéttámaszú

Párhuzamos övű

10-50 m 5-10 m 0,06×l

l

Kéttámaszú

egyenszilárdságú

10-50 m 5-10 m 0,07×l

l

Kéttámaszú

törttengelyű

10-35 m 5-10 m 0,07×l

l

Háromcsuklós

vonórudas

20-60 m 5-10 m 0,03×l

l

Háromcsuklós

vonórudas

20-100 m 5-10 m 0,025×l

l

Háromcsuklós

ív

25-150 m 5-10 m 0,02×l

l

Háromcsuklós

keret

10-50 m 5-10 m 0,06×l

l

Háromcsuklós

Íves vállú keret

10-80 m 5-10 m 0,05×l

l

Kétcsuklóskeret 10-40 m 5-10 m 0,05×l

A főtartós szerkezet előnyei:

- Tetszetős szerkezeti kialakítás,

- Optimális szabad nyílás,

- Egyszerű átalakíthatóság egyéb funkciókra (üzem, raktár),

- Gyors, könnyű és pontos szerelés,

- Kiváló alakíthatóság különböző munkaterületekhez.

A főtartószerkezet elemei valamennyi szerkezeti elem, amely a külső terhekből és az üzemi

terhekből származó igénybevételeket továbbítja az alapokhoz.

Típusok:

a.) Rácsos gerincű tartó

b.) Tömörtartó

A főtartószerkezet elemei:

- Közbenső keretek,

- Végfali keretek,

- Szélrácsok,

a.) Rácsos szerkezetek:

Jobban kihasználják a fát az axiális, egyenletes feszültségmegoszlás miatt. A

megszerkesztésnél és a lekötésnél ügyelni kell arra, hogy a rudak tengelye ténylegesen egy

pontban találkozzanak, különben káros mellékfeszültségek keletkeznek. Törekedni kell az

olyan csomópontok kiképzésére, melyek, ha nem is működnek, mint ideális csuklók, de az

egész erőt egyenletesen adják át. A rácsrudak vagy oszlopok igen gyakran több részből

készülnek. Bizonytalan, hogy egy-egy részben az erőrészesedés mekkora. Az összekötések

elmozdulásai is befolyásolják a kihajlás elleni biztonságot.

Rácsszerkezetek vonalazása: szélrácsozás

Kerülni kell a támaszoknál a túl hegyes metszéseket, amelyek igen nagy erőket jelentenek.

Nagy erőt jelentenek a túl lapos vonalazások is.

Gazdaságos tartómagasság: l/6 - l/8, a tetőhajlás 6%

-Hagyományos rácsos tartók:

-Párhuzamos övű

-Nem párhuzamos övű, lejtős tetősíkú rácsos tartók

-Háromszög alakú tartók

-Trapéz alakú

-Íves kiképzésű tartók

-Két és három csuklós rácsos keret

-Szöglemezes rácsos tartók

-Térbeli rácsos tartók

Háromszög:

Mansard:

Parabola:

Parallel:

Trapéz:

Fűrésztetők:

Egyenletes terhelés esetén ideális a parabola tartó, rácsrúderőt csak egyoldali terhelésnél

eredményez, de azt is keveset, viszont kihajlásra jobban kell vigyázni ennél. A nyomott rudak

végpontjainak a térben, két merőleges irányban megfogottaknak kell lenniük. Amennyiben

egyes rácsrudak excentrikusan csatlakoznak, úgy a hajlítás kimutatandó. Parallel rácsozású

tartóknál célszerű az oszlopokat csavarokkal helyettesíteni és a rácsozást úgy szerkeszteni,

hogy húzott oszlopok keletkezzenek. Szélnyomás ellen az épület hosszirányban

szélrácsozással merevítendő.

b.) Tömör szerkezetek:

Gazdaságos keresztmetszetek ezek, különösen nagyobb méretekben.

Méretezés: ferdén alkalmazott deszkák nem csúsztató vagy nyíróerőt vesznek fel, hanem

húzófeszültséget, amelynek legnagyobb értéke a tartó tengelyén van.

A fő nyomófeszültségeket is fel kell venni deszkával.

A főfeszültség iránya 45˚-os az egyszerű hajlított tartóban, de nyomással párosult hajlításnál

pl: kereteknél ez más irányú, de mindig merőleges egymásra.

Különösen kereszttartóknál kell rácsostartóra felbontani a tömörfalú szerkezetet, mivel az

axiális erők igen komplikálttá teszik a számítást.

Rácsostartó és tömörfalú szerkezetek kombinációja:

Igen előnyösen kombinálható a tömörfalú szerkezet a rácsostartókkal. Kereteknél, különösen

a sarkoknál olyan nagy erők keletkeznek, hogy rácsos megoldással nem oldhatók meg.

Ilyenkor tömör részeket iktatnak be.

Íves szerkezetek:

Az ívek tömör falakkal és rácsosan is kiképezhetők. Az oldalnyomások vonórúddal (fával,

vagy vassal) vagy megfelelően merev támfalakkal vehetők fel.

Tömör szerkezetek közül előnyösen alkalmazható a rétegelt lemez, mivel itt teljesen ki van

használva az egész fakeresztmetszet.

Hagyományos rácsostartók szokásos kialakítási formái:

Főtartó és alaptest csuklós kapcsolata:

Főtartó és alaptest befogott kapcsolata:

4.Térbeli rácsos szerkezetek

Rácsos szerkezeteken a mérnöki szóhasználat egymáshoz kapcsolt rudakból összeálló

mérnöki szerkezeteket ért, mégpedig elsősorban olyanokat, amelyek terhelhetősége a rudak

nyomatékmentes csatlakoztatása mellett is biztosított. Azokat a rudakból összeálló

szerkezeteket, amelyek terhelhetősége csak nyomatékbíró kapcsolatok mellett lehetséges,

keretszerkezeteknek nevezzük. A rácsos szerkezetek körében megkülönböztetünk síkbeli és

térbeli rácsos szerkezeteket. Az elnevezések többé-kevésbé önmagukért beszélnek, bár a

síkbeli rácsos szerkezeteken inkább csak rúdszerű viselkedésű síkbeli rácsos szerkezeteket

szoktunk érteni.

A térbeli rácsos szerkezeteket az alábbi típusokba sorolhatjuk:

- rúdszerű szerkezetek

- felületszerű szerkezetek

- tömbszerű szerkezetek

Rúd-szerű térbeli rácsok

A rúdszerű térbeli rácsos szerkezetek sokoldalú alkalmazásának jellegzetes példái a

távvezeték-tartóoszlopok, adótornyok, tűztornyok és kilátótornyok, magaslesek, darugémek és

daruhidak, szalaghidak. Sátorszerkezetű lefedések belső és külső árbocai is gyakran rúdszerű

térbeli rácsok. A térbeli teherviseléshez legalább háromövű rácsos szerkezet szükséges. A

leggyakoribb a négyzet befoglaló keresztmetszetű, négyövű rácsos tartó. Ennek kézenfekvő

magyarázata, hogy

- egyszerűbben csatlakoztatható más szerkezetekhez,

- egyszerűbb a szerkezeti kialakítása,

- szemléletesen visszavezethető a vizsgálata síkbeli rácsos tartó vizsgálatára

A rúdszerű térbeli rácsos szerkezetek jelentős része acélszerkezet, de gyakran készítenek

ácsszerkezetként, ill. mérnöki faszerkezetként is rúdszerű térbeli rácsokat. Mivel a

faszerkezetek húzott elemeinek a kapcsolatait elég körülményes elkészíteni, a fa szerkezetű

térbeli rácsos tartókban gyakran alkalmaznak acélszerkezetű elemeket is, amelyek szerepe a

húzások felvétele, vagy olyan sajátfeszültségi állapot létrehozása, amelyben a fa szerkezetű

elemek nyomottak.

5. Az erőtani számítás alapelvei

5.1. Általános előírások

(1) A számításokat megfelelő (szükség esetén kísérletekkel alátámasztott), valamennyi

lényeges változót tartalmazó számítási modellek alkalmazásával kell elvégezni. A modellek

feltétlenül legyenek kielégítően pontosak a szerkezet várható viselkedésének leírásához,

összhangban a valószínűsíthetően elérhető kivitelezési színvonallal és a méretezés alapjául

szolgáló információk megbízhatóságával.

(2) A szerkezetek globális viselkedését a hatáskövetkezmények lineárisa anyagmodellen

alapuló (rugalmas) számításával kell meghatározni.

(3) Olyan szerkezetek esetén, amelyek megfelelően duktilis kapcsolatai lehetővé teszik az

igénybevételek átrendeződését, alkalmazhatóak rugalmas-képlékeny módszerek szerkezeti

elemek igénybevételeinek számítására.

(4) A szerkezet, illetve a szerkezeti elemek igénybevételek számítására szolgáló modellnek

figyelembe kell vennie a kapcsolatok alakváltozásának hatását.

(5) A kapcsolatok alakváltozásának hatását a kapcsolatok merevségi jellemzőinek (pl.:

elfordulási, eltolódási merevségek) vagy a kapcsolat teherszintjének függvényében előírt

elcsúszási értékeknek az alkalmazásával vesszük figyelembe.

5.2. Szerkezeti elemek

(1) A következőket kell figyelembe venni az erőtani számításban:

- az egyenességtől való eltérések

- az anyag inhomogenitásai

(2) A keresztmetszetek gyengítéseit figyelembe kell venni a szerkezeti elemek szilárdsági

vizsgálatai során.

(3) A keresztmetszetek gyengítései figyelmen kívül hagyhatók a következő esetekben:

-előfúrás nélküli, 6 mm, illetve ennél kisebb átmérőjű szegek vagy facsavarok

- lyukak a szerkezeti elem nyomott övében, ha a lyuk a fánál merevebb anyaggal van

kitöltve

(4) Kapcsolóelem-együttessel kialakított kapcsolatok esetén a hatékony (gyengített)

keresztmetszet meghatározásakor minden olyan lyukat figyelembe kell venni, mely a

legkisebb rostirányú osztásköz felénél közelebb van a vizsgált keresztmetszethez.

5.3. Kapcsolatok

(1) A kapcsolatok teherbírásának ellenőrzésekor figyelembe kell venni az elemek között

működő, a globális erőtani számítás során meghatározott erőket és nyomatékokat.

(2) A kapcsolat alakváltozása kompatibilis legyen a globális erőtani számítás során

feltételezettel.

(3) A kapcsolat erőtani vizsgálata során figyelembe kell venni a kapcsolat valamennyi

alkotóelemének viselkedését.

5.4. Összetett szerkezetek

5.4.1. Általános előírások

(1) A szerkezetek erőtani számítását olyan statikai modellekkel kell elvégezni, amelyek kellő

pontossággal veszik figyelembe a szerkezet és a megtámasztások viselkedését.

(2) Az erőtani számítást az 5.4.2. szakasz szerinti tartómodellek vagy a szeglemezes rácsos

tartókra vonatkozó 5.4.3. szakasz szerinti egyszerűsített modell alapján kell elvégezni.

(3) Keretek és ívek igénybevételeinek másodrendű elmélet alapján való meghatározását az

5.4.4. szakasz szerint kell elvégezni.

5.4.2. Rácsos szerkezetek

(1) Rácsos szerkezetek erőtani számítása során számításba kell venni a rudak és a

csomópontok alakváltozását, a megtámasztások külpontosságának hatását és a megtámasztó

szerkezetek merevségét a rudakban működő erők és nyomatékok meghatározásához. A

szerkezeti elrendezés és a szerkezeti modell elemeinek értelmezéséhez lásd az 5.1. ábrát.

(2) A rácsos tartó erőtani számításához használt modellben a hálózat tengelyvonalai a

szerkezet kontúrján belül legyenek. A főbb szerkezeti elemek esetén, mint például rácsos tartó

övrúdjai, a hálózat elméleti tengelyvonala egyezzen meg a rúd tényleges súlyponti

tengelyvonalával.

(3) Ha a rácsrudak elméleti tengelyvonala nem egyezik meg a rúd tényleges súlyponti

tengelyvonalával, akkor az ilyen rudak szilárdsági vizsgálatakor figyelembe kell venni a

külpontosság hatását.

(4) Fiktív rúdelemek és fiktív rugók alkalmazhatók a külpontos kapcsolatok, illetve

megtámasztások modellezésére. A fiktív rúdelem iránya és a fiktív rugó elhelyezkedése a

lehető legjobban feleljen meg a tényleges csomóponti elrendezésnek.

(5) Elsőrendű, lineárisan rugalmas számítás során a kezdeti alakeltérések és a hatások

következményeként létrejövő alakváltozások figyelmen kívül hagyhatók, ha ezeket a rudak

szilárdsági ellenőrzése során figyelembe vesszük.

(6) A rácsos szerkezet igénybevételeit meghatározott merevségi értékekkel kell számítani. A

fiktív rúdelem becsült merevségét a tényleges kapcsolatnak megfelelően kell meghatározni.

(7) A kapcsolatok elfordulással szemben merevnek tekinthetők, ha alakváltozásuknak nincs

jelentős hatása az elemek igénybevételeinek (belső erőinek és nyomatékainak) eloszlására.

Ellenkező esetben a kapcsolatokat csuklósnak kell tekinteni.

(8) A kapcsolatok elcsúszásának hatása figyelmen kívül hagyható a szilárdsági vizsgálatok

során, hacsak nem befolyásolják jelentős mértékben az igénybevételek eloszlását.

(9) Rácsos tartókban alkalmazott hevederes kapcsolatok elfordulással szemben merev

kapcsolatként modellezhetők, ha a terhelés következtében létrejövő tényleges elfordulásoknak

nincs jelentős hatása a rúderőkre. Ennek a követelménynek akkor teszünk eleget, ha a

következő feltételek egyike teljesül:

-A hevederes kapcsolat teherbírása megfelel az adott helyen fellépő, erőből és

nyomatékból álló igénybevétel-kombináció legalább 1,5-szeresének;

-A hevederes kapcsolat teherbírása megfelel az adott helyen fellépő erőből és

nyomatékból álló igénybevétel-kombinációnak, egyúttal a faelemekben nem lépnek fel a

hajlítószilárdság 0,3-szeresét meghaladó, hajlításból származó normálfeszültségek, továbbá a

szerkezet akkor is állékony maradna, ha valamennyi ilyen kapcsolat csuklóként működne.

5.4.3. Szeglemezes rácsos tartók egyszerűsített számítása:

(1) A teljesen háromszögképzésű rácsos tartók egyszerűsített számításához szükséges a

következő feltételek teljesülése:

- az övrúdhálózat külső szögei legalább 180°-osak

- az alátámasztás szélessége az a1 méreten belül van, és az 5.2. ábra szerinti a2 méret

nem nagyobb, mint az a1/3 és a 100 mm közül a nagyobbik

- a rácsos tartó magassága nagyobb a támaszköz 0,15-szorosánál és a legnagyobb

övrúdmagasság 10-szeresénél

(2) A rúderők meghatározásakor valamennyi csomópontot csuklónak kell tekinteni.

(3) Két szomszédos csomópontot összekötő rúd hajlítónyomatékainak meghatározásakor a

rúdvégeket csuklónak kell tekinteni. Több csomóponton áthaladó folytonos rúd

hajlítónyomatékait célszerűen a csomópontokat alátámasztásnak, a rudat többtámaszú

tartónak tekintve határozzuk meg. A csomóponti alakváltozásokat és a kapcsolatok részleges

befogását a támasznyomatékok 10%-os csökkentésével kell figyelembe venni, majd ezekből a

csökkentett támasznyomatékokból kell meghatározni a mezőnyomatékokat.

5.4.4. Keretek és ívek

(1) Az 5.2. szakasz előírásai érvényesek. a terhelés által okozott alakváltozásnak a belső

erőkre gyakorolt hatását figyelembe kell venni.

(2) A terhelés által okozott alakváltozásnak a belső erőkre gyakorolt hatását a következő

feltételezésekkel szabad másodrendű lineáris számítással figyelembe venni:

- feltételezzük, hogy a szerkezet alakhibái megfelelnek annak a kezdeti

alakváltozásnak, amit a szerkezetre, illetve annak meghatározott részeire alkalmazott φ értékű

szögeltérés és ezzel együtt a csomópontok közötti legnagyobb e külpontossághoz tartozó

kezdeti sinusos görbeség okoz;

- φ legkisebb értékét a következőképpen lehet felvenni

φ=0,005 h≤5 m esetén

φ=0,005*√5/h h>5 m esetén

ahol h a szerkezeti elem magassága vagy a szerkezeti elem hossza

- az e legkisebb értékét a következőképpen lehet felvenni:

e=0,0025*l

A feltételezett geometriai eltérések példáit és az l értelmezését az 5.3. ábra mutatja.

6.

Faszerkezetű csarnok összeehasonlító erőtani számítása MSZ-EN szabvány

szerint:

A faszerkezetű épület MSZ és MSZ EN szabványsorozatok szerinti számításánál az alábbi

egyszerűsített táblázatban szereplő szabványokat veszik figyelembe:

MSz Eurocode

Általános alapelvek

Terhek, hatások

MSz 15020 MSz EN 1990

MSz 15021 MSz EN 1991 Faszerkezetek MSz 15025 MSz EN 1995

Anyagszabvány MSz 10144 MSz EN 338

A faszerkezetű csarnoképület összehasonlító számítását egy 20,50 m x 54,50 m befoglaló

méretű zárt, hőszigetelt raktárépületre végezték el. Az épület vázszerkezete faszerkezetű,

befogott oszlopos, egyhajós csarnok. A fesztávolság 20,0 m. Az alul befogott rétegelt-

ragasztott fa (RRfa) oszlopokhoz

inst fin

(160 mm x 500 mm) csuklósan kapcsolódik a szintén Rrfa változó magasságú, egyenes alsó

övű főtartó (160 mm x (740 mm - 1300 mm - 740 mm)).

A vállmagasság így 6,74 m, a gerincmagasság 7,30 m, a tiszta belmagasság 6,0 m. A

keretállások távolsága 6,00 m. A végfali tartók (160 mm x 300 mm) többtámaszú tartóként a

végfali falváz- (160 mm x 300 mm), illetve keretoszlopokra (160 mm x 500 mm)

támaszkodnak. Mind a szélső, mind a közbenső oszlopok alul befogott, felül csuklós

kialakításúak. A főtartókra 2,50 m-enként többtámaszú Gerber-csuklós rendszerű szelemenek

támaszkodnak. A szélső mezőkben a szelemenek 160 mm x 200 mm keresztmetszetűek,

míg a közbensők 120 mm x 200 mm. Ezek közül minden második a merevítésben is részt vesz.

Ezért ezek 180 mm x 200 mm keresztmetszettel készülnek. Az épület térbeli merevségét a

tetősíkban, a szélső mezőkben és a középső mezőben elhelyezett húzott pótátlós rácsozású

köracél szelvényű szélrácsok, valamint ugyanitt elhelyezett függőleges síkú, szintén

köracélokból kialakított hosszkötések és keresztirányban maguk a főtartó keretek

biztosítják. A héjalás acél trapézlemez. A tető 5%-os (3,15°) hajlásszögű. A homlokzati

falak külső burkolata szintén könnyűszerkezetes. Az alapzás síkalapozás. A fő

tartóoszlopok Appel-tárcsás kapcsolattal, acélszerelvényekkel vannak a vasbeton alapba

befogva. Számításhoz táblázati adatokat(Armuth, Bodnár, 2006) használtak. A végfali

falvázoszlopok a pontalapokba bebetonozott laposacél szerelvényekhez kapcsolódnak. Az

alapok tetején monolit vasbeton lábazati gerenda fut körbe.

Terhek és hatások:

A terhek és hatások összehasonlítsa céljából az egy keretállásra ható fajlagos terheket vetettek

össze a függőleges terhekből a keretgerendára és a vízszintes terhekből a keretoszlopra. Az

alakváltozások ellenőrzése során két értéket: a pillanatnyi alakváltozást (uinst) és az alakváltozás

végértékét (ufin) vizsgálták. Az alakváltozás számításánál az állandó, a kiemelt esetleges és az

egyidejű esetleges terhek és hatások kombinációját a pillanatnyi alakváltozásnál a

hatások karakterisztikus kombinációjából, míg az alakváltozás végértékénél a hatások kvázi-

állandó kombinációjából határozták meg, a megfelelő rugalmassági modulusok várható

értékével számolva.

Megállapítások:

A hőszigeteletlen, alárendelt jelentőségű, egyszintes faszerkezetű csarnok terheléseit a

viszonylag kis önsúlyok és a meteorológiai terhek dominanciája jellemzi. Ezek alap, illetve

karakterisztikus értékei közel azonosak, így az Eurocode-nál jelentkező tehertöbblet

elsődleges oka a biztonsági tényezők magasabb értékei.

A szilárdsági és merevségi követelmények ellenőrzése során azt tapasztalták, hogy a

megfelelő méretű keresztmetszetek meghatározására elsősorban az alakváltozási és

stabilitási követelmények kielégítése a mértékadó.

Meg kell továbbá jegyezni, hogy az MSz EN szerint elvégzett számítások mennyisége még

egyszerű csarnoképületnél is jelentősen több munkát jelent az MSz alapú számítással

szemben. Ez a terhelési adatok előállítása – rendkívüli módon részletezett szélterhelés miatt

több mezőben kell terheléseket meghatározni – , a teherkombinációk meghatározása – több

és összetettebb teherkombinációt kell figyelembe venni – , és a földrengési vizsgálat elvégzése

miatt áll elő.

Az MSZ 15000-es szabványok és az Eurocode szerint számított létesítmény fajlagos faanyag

felhasználását az alábbi összehasonlító táblázatban közöljük:

A két szabványsorozat szerint elvégzett

erőtani számításokból adódó faanyag

felhasználás aránya:

MSZ EN / MSZ = 0,054 / 0,044 = 1,23

A faanyag-felhasználás az MSZ EN

szerint 23 %-kal több.

1. ábra: Alaprajz

Faanyag

Szerkezeti

elem

Anyagfelhasználás (m3/m2)

MSZ MSZ EN

Fűrészelt fa Szelemen 0,012 0,016 RRfa

Főtartó 0,021 0,027

Oszlop 0,008 0,008

Végfal 0,003 0,003

Famennyiség összesen 0,044 0,054

2. ábra: Keresztmetszet és falmetszetek

3. ábra: Csarnokszerkezet térbeli vázlata

7. Faszerkezeti kapcsolatok:

Lehet:

–Belső (szerkezeten belüli)

–Külső (más szerkezethez kapcsolódó)

Csoportosítás:

–Hagyományos (ács jellegű) kapcsolatok

–Mérnöki kapcsolatok

Mérnöki Kapcsolatok:

–Szögezett kapcsolat

–Szögezett lemezes kapcsolat

–Szöglemezes kapcsolat

(–Facsavaros kapcsolat)

(–Tűzött kapcsolatok)

–Csavarkötések

(–Betétes kapcsolatok)

–Kapcsolószerelvények

–Ragasztott kapcsolatok (rétegelt-ragasztott tartók)

Szögezett kapcsolatok:

A szabványok előírják:

–a szögválasztás feltételeit, körülményeit

–a szögkiosztás távolságát

–az egy sorban elhelyezhető szögek számát

–az anyagminőséget

–a méreteket

–a korrózióvédelmet

–az előfúrás szükségességét

Szögezett lemez kapcsolatok

Olyan szögezett kapcsolat, ahol a teher továbbítását fémből, fából vagy rétegelt lemezből

készült lemezek végzik

Lehetőségek:

–külső oldali felszegezés (ált. kétoldali)

–fűrészelt résekbe helyezve

–felhelyezés előtt előfúrva (csak külső felszegezés esetén)

–felhelyezéskor, a faanyaggal együtt előfúrva

–előfúrás nélkül

Szöglemezes kapcsolatok: A szögezett lemez kapcsolathoz hasonló, azonban a szögeket a

lemez saját anyagából hajtogatják ki (stancolás), vagy a lemez anyagába be vannak ágyazva

CCssaavvaarrkkööttéésseekk::

•Átmenő csavarkötés:

•Illesztett csavarkötés

•Fűzőcsavarok

•Beragasztott csavarkötés:

Betétes kapcsolatok:

Kapcsolószerelvények:

• Olyan szerkezeti elemek, melyeket két (vagy több) egymáshoz kapcsolódó faszerkezeti elem

közé iktatnak be

• Általában fémből készülnek

• Rögzítésük csavarokkal, facsavarokkal szögekkel, csapokkal történik

Lehet:

–csuklók

–oszlopmegfogások, rögzítések

–szelemen csatlakozások

–gerenda-rögzítések

–vihar-hevederek

8. Példák:

Makó, József Attila gimnázium

rekonstrukciója:

RRFA tornacsarnok (1700 m2) 36m

fesztáv

Fejépület RRFA szerkezet (480 m2)

Tervező: Makovecz Imre

Sótároló épületek - vasbeton

oszlopokon álló rétegelt-ragasztott fa tartószerkezet:

Tornaterem (vonórudas):

Uszoda:

Városi sportcsarnok, Csenger:

A csarnokszerkezet lefedése ragasztott-rétegelt fa tartószerkezettel történt

Ragasztott fatartós csarnokok :

A rétegelt ragasztott fatartók térfogatsúlya mintegy tizede az

acélszerkezetek térfogatsúlyának, s kb. harmincadrésze a

vasbetonénak. A faszerkezet tehát a kis önsúly és a nagy

szilárdság következtében nagy méretekben gyártható,

könnyen, kis energia- és gépigénnyel szerelhető.

A gyártás technológiája lehetővé teszi ívelt fatartők gyártását, ezáltal lehetővé teszi a tervezők

számára a különféle, változatos formájú szerkezetek tervezését, és a tartók elvileg korlátlan

hosszokban gyártását. A faszerkezet ellenáll az erős korróziós hatásoknak, ezért kiválóan

alkalmazható ipari raktárak és termálfürdők szerkezeteként. A rétegelt ragasztott fatartók nagy

szelvényméretük, gyalult felületük következtében tűzzel szemben előnyösen viselkednek.

Aquaworld:

Fedeles lovarda:

Fedeles lovarda Székesfehérváron:

Franciaországban épült lovarda:

Példa tárcsás kapcsolatra:

Megépült fa csarnok:

Rácsos szaruzatú fa csarnok:

Keretszerkezetes fa csarnok:

Fa kapcsolatok:

Példák fa oszlop alsó rögzítésére:

Források:

-http://www.vinczeandlaszlo.com

-http://csarnokepites.mconet.biz

-http://www.savario.hu/rrfa/rrfa.html

-http://www.aliterrakva.hu/?q=node/29

-http://www.bovanail.hu

-http://www.bme.hu

http://www.archiweb.hu/portal/index.php?option=com_content&task=view&id=55&Itemid=7

7

-Építőipari fa tartószerkezetek gyártása (Wittmann-Szarka-Kajli Műszaki Könyvkiadó 1980)

-A fa, mint építőanyag ( Dr. Palotás László Bp-i Építőmesterek Iparegyesülete Kiadó 1949)

-Soproni egyetem honlapja-www.nyme.hu

-Eurocode 5-Faszerkezetek tervezése