Az építéstan alapjai | Sulinet Tudásbázis

Tananyag választó:

A torokgerenda a szarufákat összekötő nyomott rúd.

A fedélsíkok metszésvonalát gerincnek nevezzük.

A tetőgerincre merőleges helyzetű, egymás mellé sorolt, háromszögű rúdszerkezeteket szaruállásoknak nevezzük

A szelemenek vízszintes helyzetű gerendák, beépítési helyüktől függően talpszelemenek, közbülső (vagy derék-) szelemenek illetve taréjszelemenek.

A fedélszerkezetek készítéséhez sokféle anyagot használnak. A hagyományos, ács jellegű fedélszerkezetek, a fedélszékek anyaga a fűrészelt fa, több évezrede használják. E szerkezetek változatai, keresztmetszeteik, kötési csomópontjaik tapasztalatok útján alakultak ki, a több száz éves gyakorlat a tökéletességig érlelte a szerkezeteket. A fa újabb felhasználási módja a mérnök jellegű fa fedélszerkezetek készítése. Ezek elemeit a legkorszerűbb szilárdságtani elvek alapján statikailag méretezik, csomópontjaiknál sokféle kötőelemeket használnak. Ide soroljuk a rétegelt, ragasztott fa (RRFA) tartókból tervezett fedélszerkezeteket is. Sajátos igényeket elégítenek ki az acél anyagú fedélszerkezetek, általában statikailag méretezett, rácsos tartóhoz hasonló elemekből állnak. Vasbeton anyagú fedélszerkezetek is vannak. A szerkezetek döntő többsége fából készül; a legkorszerűbb szerkesztési elvek is a hagyományos fedélszékeket tekintik kiindulási alapnak. A fedélszékek rúdelemekből állnak, háromszögekké rendezve síkbeli rúdszerkezetet alkotnak. A tetőgerincre merőleges helyzetű, egymás mellé sorolt háromszögű rúdszerkezeteket szaruállásoknak nevezzük. A szaruállások 80–100 cm-enként követik egymást. Legfontosabb elemeik a tetősíkkal párhuzamos, a tetőfedés aljzatát hordó ferde rudak, a szarufák. A szaruállások kialakítását a szarufák hossza, alátámasztása határozza meg. A szarufák hossza alapvetően az épület szélességétől (a fesztávolságtól) és a tető hajlásszögétől függ. Egy bizonyos határon túl (kb. 4,50 m felett) már nem gazdaságos a szarufa hosszának növelése, célszerűbb közbenső alátámasztások létesítése. A fedélszékek sokféle típusa lényegében a fenti elvek betartásával jött létre. Ha az épület keskeny és a szarufák közbenső alátámasztására nincs szükség, üres fedélszéket célszerű készíteni. Ekkor a szarufákat nem kell toldani, a szükséges keresztmetszet még gazdaságos. Nagyobb fesztávolság és 4,50 m-nél hosszabb szarufa esetén megtámasztás szükséges. A követelményt legegyszerűbben a torokgerendás fedélszékkel lehet kielégíteni. A torokgerenda a szarufákat összekötő nyomott rúd; minden szaruállásba beépítik, függőleges terhelőerők továbbítására nem alkalmas. Nem fix támasz, de arra jó, hogy a féloldalas tetőterhelések hatását a túloldali szarufák bekapcsolásával mérsékelje. Az üres és torokgerendás fedélszékek valamennyi szaruállása azonos kialakítású, ezeket szarufa fedélszékeknek nevezzük.
A fedélszékek másik nagy csoportját a szelemenes fedélszékek alkotják. A szarufák közbenső alátámasztását itt a tetőgerinccel párhuzamosan futó szelemengerendák biztosítják. A szelemenes fedélszékek közbenső alátámasztásai már állandó és rögzített támaszoknak tekinthetők, mert a szelemeneket olyan oszlopok, dúcok támasztják alá, amelyek a terheket más teherhordó szerkezetekre közvetítik. Ezzel a módszerrel a fesztávméretek jelentősen tovább növelhetők. A szelemenek vízszintes helyzetű gerendák, beépítési helyüktől függően talpszelemenek, közbülső (vagy derék-) szelemenek illetve taréjszelemenek lehetnek. A szelemeneket minden negyedik szaruállásban függőleges oszlopok és ferde helyzetű dúcok támasztják alá, amelyek az átvett terheket továbbadják a kötőgerendának vagy a padlásfödémnek. Ezeket a fedélszékelemeket székoszlopoknak is nevezik. A szelemenes fedélszékeknél tehát nem azonos minden szaruállás. A főállások tartalmazzák az összes szerkezeti elemet, a közéjük iktatott három-három mellékállásban viszont nincs szükség az alátámasztó oszlopokra, dúcokra. A szelemenes fedélszékeknél is kapcsolatot létesítenek a szemközti szarufák között. Erre a célra fogópárokat alkalmaznak a főállásokban, ezek statikai igénybevétele ellentétes a hasonló helyzetű torokgerendáéval, a szerkezeti elem itt húzó igénybevételnek van kitéve.A fedélszékek merevítése, csuklópontokkal kapcsolódó rúdelemekről lévén szó, nagyon lényeges. A szaruállások, a szarufák és a kötőgerendák révén, önmagukban zárt, nagyon merev háromszöget alkotnak. A szaruállások síkját további elemek is merevítik (torokgerendák, székoszlopok, ferde dúcok). A két nagy fedélszékcsoport hosszirányú merevítése különböző szerkezeti elemekkel történik. A szarufa fedélszékeknél a szarufák alsó felületére átlós irányban felszegezett viharlécekkel (széldeszkákkal) lehet a szükséges merevséget elérni (legalább négy szaruállást kell összekapcsolni). Statikailag méretezett, nagyobb fesztávú fedélszerkezetek esetén erre a célra andráskereszt jellegű szélrácsokat építenek be. A szelemenes fedélszékeket a szelemenek és székoszlopok közé átlósan beépített könyökfák merevítik hosszirányban. Ezek a merőleges irányú szaruállásokhoz hasonlóan merev háromszögeket alkotnak. A könyökfák rövid, ferde fagerendák; merevítő szerepükön túl a szelemenek fesztávolságát is csökkentik, mert a főállások között a szelement két helyen is alátámasztják. A tetőszerkezetek térbeli merevítéséhez figyelembe lehet venni a főirányoktól eltérő rudak (kontyolások, merőleges épületszárnyak) és a fedélhéjazat anyagának (lécezés, deszkázat, szelemenek) kisebb-nagyobb merevítő szerepét is.
A fedélszerkezet és a zárófödém kapcsolata jelentősen módosíthatja a szaruállások vízszintes összekapcsoló elemének, a kötőgerendának a szerepét. A történelmi időkben alakultak ki a fafödémmel egyesített (gerendasoros) fedélszerkezetek, a húzásra igénybe vett kötőgerendák a padlásfödém tartógerendáinak szerepét is ellátták, ez ma ritka megoldás.
Tiszta és jól átlátható erőjátékot mutat a födémtől független (kötőgerendás) fedélszerkezet, amelynek kötőgerendái a szilárd födém felett futnak. A fedélszerkezet sárgerendák közvetítésével ül fel a födémre; ennek óriási jelentősége van a tartószerkezeti elemek védelme, illetve a fedélszerkezet együttes mozgatása (megemelhetősége) szempontjából.
A húzóerők felvételére alkalmas födémek esetén kötőgerendák nélküli, födémre épített fedélszerkezetet is lehet készíteni. A főállások teherelosztó csonka kötőgerendákra (papucsfákra) támaszkodva adják át terheiket a födémnek. Ezt a fedélszerkezetet természetesen csak a födémmel megvalósuló statikai egységként szabad tervezni .
A fedélszerkezet és a teherhordó falak kapcsolata azért lényeges kérdés, mert csak a teherhordó falak környezetében feltámaszkodó rúdelemek (oszlopok, dúcok, szarufák) gazdaságosak. A függőleges erőhatások levezetésének ez a legközvetlenebb módja.
Gyámolított fedélszerkezet esetén az előbbi alapelvet nem sikerül megvalósítani, ekkor a székoszlopok a kötőgerendára támaszkodnak, amit közbülső alátámasztásokkal a födémre terhelünk. Előfordulhat, hogy az épületnek csak szélső teherhordó fala van, az alátámasztási helyek hiányát ekkor függesztő- vagy feszítőművekkel lehet pótolni.
A függesztőmű alkalmazása azt jelenti, hogy a főszaruállások oszlopaira jutó terhelést ferde dúcok (és mellszorító) beiktatásával a szélső falakra irányítjuk. Ezzel az oszlopok függesztőmű alatti szakasza húzott elemmé változik, amire a kötőgerenda felfüggeszthető. A feszítőmű aláfeszítést jelent, amit nyomott és húzott (pl. sodronykötél) szerkezeti elemekkel is meg lehet valósítani. A megoldások a nagyobb fesztávolságú nyitott fedélszerkezeteknél válhatnak nélkülözhetetlenné.

A fedélszerkezetek elemeinek csatlakoztatása méretpontos munkát igényel. Ez csak úgy teljesíthető, ha a fűrészáru is nagy méretpontosságú és nagy méretválasztékban kerül a piacra. A fahibák mennyiségétől függően a nyersáru kiváló vagy I–IV. osztályú minősítést kaphat. Fedélszerkezet készítéséhez legalább II. osztályú faanyagot kell használni. A fűrészáru-termékeket különböző megnevezéssel és méretekkel forgalmazzák.
A hagyományos, ács jellegű fedélszerkezetek (fedélszékek) elemeinek keresztmetszeti méreteit tapasztalati úton határozták meg, és táblázatokban foglalták össze. A tervező feladata volt, hogy a héjazat súlyának, a szerkezeti elem hosszának, a fa minőségi osztályának és a kapcsolati helyek keresztmetszetet gyengítő hatásának
figyelembe vételével a méretek közül kiválassza a megfelelőt .
A mérnök jellegű fa fedélszerkezetek esetén a fesztávolság, a tetőhajlásszög és a tetőfedés függvényében táblázat tartalmazza az ajánlott keresztmetszeti méreteket. E szerkezeteknél a korszerű kötések miatt nem kell a keresztmetszet-gyengítéseket figyelembe venni.

A nyeregtető két végén oromfallal lezárt tető.

A nyeregtető két háromszög alakú zárófalát oromfalnak nevezzük.

Tetőélnek nevezzük a tetősíkok találkozásának vonalát.

A tetőfedés aljzatát hordó ferde rudak, a szarufák.

A szelemenes fedélszékeknél a szelemenek és székoszlopok közé átlósan beépített hosszirányban merevítő szerkezetek a könyökfák.

A magastetők nagyon látványos épületrészek, a különböző tetőformák az építészet sajátos eszközei. A tetőidom meghatározása, a megfelelő forma kiválasztása nemcsak esztétikai, hanem műszaki kérdés is. A fedélidom formáját az épület tömegén és a tetőtér hasznosítási módján kívül jelentősen befolyásolják a meteorológiai adottságok, a fedélhéjazat anyaga és a környezet építészeti stílusa .
A sátortető szabadon álló családi házak legkevesebb építőanyagot igénylő tetőformájaként terjedt el. Az így létrejövő padlástér nagyon kicsi belső teret eredményez, tárolásra, tetőtér-beépítésre alig alkalmas. A nyeregtető ősi magyar tetőforma, padlástere jól kihasználható, gazdaságos. Az oromfali szellőzőnyílásokkal hatásosan átszellőztethető. A félnyeregtetőt keskeny, egymenetű (egytraktusos) udvari épületszárnyak lefedésére használják. A kontytető a nyeregtető oromfalának tetősíkká alakítása révén jön létre, ennek arányában csökkenő belső padlástérrel. A csonka kontytető szép építészeti formát ad, jó átmenet a nyereg- és a kontytető között, a tetőtér gazdaságosan kihasználható. Az oromzatos kontytető formai változatosságot jelent a kontytető mellett és lehetővé teszi a tetőtér természetes átszellőzését. A manzárdtető tört síkú nyereg- vagy kontytető, legtöbbször a tetőtér- beépítés érdekében készül. A toronytetők általában formai elemekkel gazdagított magas sátortetők.
A fedélsíkok vízszintes metszésvonalát taréjgerincnek, a sátor-, torony- és kontytetők fedélsíkjainak ferde metszésvonalát élgerincnek, az összetett fedélidomok fedélsíkjainak ferde metsződését vápának, a nyeregtető két háromszög alakú zárófalát oromfalnak, az oromfalak ferde határolóvonalait oroméleknek nevezik. Az élgerincek alatt lévő, a fedélsíkok által határolt tér a zug. Az eresz és a tetőcsúcs is a tetővel kapcsolatos építészeti fogalom.
A tetőidom alaprajzi szerkesztése geometriai feladat. Azonos hajlású tetősíkok esetén a taréjgerinc középen, az élgerinc és a vápa szögfelezőben halad. A tetőidomot minél kevesebb vápával, éllel és zuggal kell szerkeszteni, mert ezek a tető kényes csomópontjai. A tető hajlásszöge hat a fedélszerkezetre, annak statikai és gazdaságossági jellemzőire. A tető hajlásszögét a fedélhéjazat anyaga szabja meg:

A fedélhéjazat anyaga, a tető hajlásszöge
Fémlemez 16–90°
Hullámlemez (pala, műanyag) 10–90°
Bitumenes zsindely 15–85°
Betoncserép 17–60°
Műpala (eternit síklemez) 25–90°
Égetett cserép 30–45° (szegezve 60°)
Fazsindely, szalma, nád 40–90°

Hazánkban a 40–45°-nál meredekebb fedélsík idegen hatású; a meredek tető gazdaságtalan, mert több faanyagot igényel és a fedélhéjazat felülete nagyobb.

Az összetett fedélidomok fedélsíkjainak ferde metsződését vápának nevezzük.

A szelemeneket minden negyedik szaruállásban megtámasztó ferde helyzetű szerkezetek a dúcok.

A fedélszerkezetek tárgyalása előtt tisztáznunk kell az épületben elfoglalt helyüket és szerepüket. Az építészet két alapvetően különböző tetőtípust ismer, a lapostetőt és a magastetőt. Mindkét típusnak szerves tartozéka a tetőfödém; a lapostető azzal mindig teljesen összeépül, a magastető formailag mindig, szerkezetileg ritkábban különül el tőle. A fedélszerkezetek a magastetők tartószerkezetei.

A magastető szerkezeti részei a fedélszerkezet és a héjazat. Az utóbbi szintén nem lesz témája fejezetünknek, de minden megoldást ennek alárendelten kell kialakítani, mivel a tető védelmi szerepét a héjazat látja el. A héjazat elemei vezetik el a csapadékvizet, ehhez meghatározott lejtésviszonyokra van szükségük. Rögzítésük megfelelő fedélaljzatot igényel (lécezés, deszkázás, szelemensor stb.), amit a fedélszerkezetekkel kell alátámasztani. Mindez meghatározott nagyságú zárt légteret eredményez (padlástér, búvótér, szellőzőtér).
A magastetők többnyire kéthéjú tetők: az alsó héj (födém) a hőszigetelést, a felső héj (fedélhéjazat) pedig a vízszigetelést adja. A két héj között hatásos (intenzív) átszellőzés szükséges, ezért ezeket a tetőket kéthéjú hidegtetőknek nevezzük.
Napjainkban egyre jobban terjed a magastetők tetőtereinek hasznosítása, tetőtér-beépítés formájában. Ez az igény még szükségesebbé teszi a magastetők kialakítását kéthéjú hidegtetőként, de ezt már elsősorban a héjazattal kell egyeztetni. A fedélszerkezettel szemben a tetőtér-beépítés főleg formai elvárásokat támaszt, mivel csak a legnagyobb belső tér gazdaságos. A tetőtér-beépítés körítőszerkezeteinek jelentős részét a fedélszerkezetek hordják. Különleges tervezői leleményességet igényel a fedélszerkezetek sűrű alátámasztó elemeinek összeegyeztetése a minél nagyobb belső terekkel.