BME Vasbetonszerkezetek Tanszéke

BME Vasbetonszerkezetek Tanszéke

Dr. Bódi István

MÉRNÖKI FASZERKEZETEK Előadásvázlatok

Budapest 1998.

A fa szerkezete és felépítése Mindenekelőtt azonban tudnunk kell, hogy a fa, mint minden szerves élőlény, sejtekből2 épül fel, amelyek térbeli elrendeződése határozza meg anyagi tulajdonságait. A növényi sejtek igen parányi, szabad szemmel nem látható, különböző alakú és egymással szorosan összefüggő testecskék, amelyek az élő fában különböző feladatokat látnak el: pl. az életműködéshez szükséges víz- és tápanyagszállítást, a tartalék-tápanyag raktározását és feldolgozását, az anyagcserét, a fa szilárdítását stb. A sejtek alkotórészei: a protoplazma, vagyis az élő sejtalkotók és a plazmatermékek, vagyis az élettelen sejtalkotók. Az előbbieket a citoplazma, a sejtmag a sejtmagvacskával és a színtestek (plasztiszok), az utóbbiakat a sejtfal, a sejtnedv és a zárványok (kristályok, keményítők stb.) alkotják. A citoplazma (1) a protoplazma félfolyós alapállománya, bonyolult felépítésű élő anyag; ebben helyezkednek el a sejtmag és a sejt viszonylag szilárdabb alkotórészei. A sejtmag (2) sajátos vegyi összetételű és működésű test; állományát lényegében kromoszómák3 alkotják. A sejtmag jelenti a sejtben a tulajdonképpeni életet. A protoplazmától maghártya választja el. Gömb alakú alkatrésze a sejtmagvacska (3). A színtestek (plasztiszok-4) a növények jellegzetes sejtszervei. A protoplazmában szabadon mozognak és a sejt osztódásától függetlenül szaporodnak. A színtestek háromfélék: zöldek (kloroplasztisz), más színűek (kromoplasztisz) és színtelenek (leukoplasztisz). Legfontosabbak a zöld színtestek, mert bennük megy végbe a földi élet alapvető szervesanyag-termelő folyamata: az asszimiláció4. A növények zöld színét adják.

Növényi sejt 1 citoplazma; 2 sejtmag; 3 sejtmagvacska; 4 kloroplasztisz; 5 sejtfal; 6 kristály; 7 keményítő; 8 sejtüreg sejtnedvvel

A sejtfal (5) a növényi sejtet határoló szilárd burok; a citoplazma hozza létre. A sejtfal végleges kialakulása után - már nem élő anyag. Fő feladata, a sejt jellemző alakjának biztosítása mellett, a szilárdítás, legfontosabb váz- képző sejtfalanyaga a cellulóz. A zárványok (6, 7) a növényi sejtben kiváló szilárd halmazállapotú anyagok, mint a keményítők, a fehérjék, a kristályok (6). A sejtnedv (8) anyagcseretermék, vizes oldat.

1

A fatest szerkezete. Tanulmányozásának legegyszerűbb módszere a makroszkópos vizsgálat. Ez gyakorlatilag a fa törzséből kivett mintahasáb háromirányú: kereszt-; sugár- és húrirányú metszetfelületének megfigyelése, "szemrevételezése".

A fatest három fő metszete a) kereszt- (bütüs); b) sugárirányú (tükrös); c) húrirányú (érintős) metszet; 1 geszt; 2 szijács; 3 háncs

A kereszt- vagy bütüs metszet a fatest hossztengelyére merőleges metszés (k); a sugárirányú vagy tükrös metszet a fatest hossztengelyén (belén) áthaladó metszés (s); a húrirányú vagy érintős metszet, valamely ívgyűrűt érintő metszés (vagyis bármely; a fatest hossztengelyével párhuzamos metszés, amely nem megy át a hossztengelyen, h). A különböző metszetek a fatest szerkezeti rajzát különféleképpen mutatják. A mintahasáb különböző alakú lehet. Az ábra egy tűlevelű és egy lombos fa törzséből származó ék alakú mintahasábot mutat, amelyeken jól megfigyelhető a fa szerkezete. Legbelül foglal helyet a bél (1). Kisszámú, rendszerint összeroppant falú sejtekből áll, jelenléte a fa feldolgozása szempontjából hátrányos, mert szilárdsága kicsi. Mindhárom metszeten legszembetűnőbbek az évgyűrűk (2). A keresztmetszeten az évgyűrűhatárok (3) koncentrikus kör- vagy ellipszis- gyűrűk, a sugárirányú metszeten párhuzamos vonalak, a húrmetszeten szabálytalan görbék vagy parabolikus vonalak alakjában láthatók. Egy évgyűrű egyévi növekedésnek felel meg. tehát az évgyűrűk számából következtetni lehet a fa korára. A legkülső évgyűrűt kívülről a kambium (4) vékony rétege fogja körül. Élettanilag a legfontosabb osztódó szövet, amely befelé a fatest sejtjeit, kifelé a háncstest sejtjeit hozza létre; ugyanis más elemekből épül fel a fatest és más típusú sejtekből a háncstest. Szélessége kifejlődött fánál is csupán egy-két milliméter és a kambiumtól szabad szemmel nem különböztethető meg.

2

Ék alakú mintahasábok a) tűlevelű; b) lombos fából; k) keresztmetszet; s) sugárirányú metszet h) húrirányú metszet; 1 bél; 2 évgyűrű; 3 évgyűrű határ; 4 kambium; 5 tavaszi pászta; 6 őszi pászta; 7 háncs; 8 kéreg; 9 bélsugár; 10 gyantajárat

Az évgyűrű egy világosabb és egy sötétebb részre oszlik: a világosabb a tavasszal képződött, lazább szövetű, korai vagy tavaszi pászta (5), a sötétebb a nyáron és kora ősztől kifejlődött, tömör szövetű, kései vagy őszi pászta (6). Szokásos korai vagy tavaszi fának, ill. kései vagy őszi fának is nevezni. Az évgyűrűhatárok lehetnek élesek vagy elmosódottak. Az éles évgyűrűhatárokat az őszi fa vastag falú, szűk üregű elemei és a korai fa nagyobb üregű elemei hozzák létre. Ha viszont az őszi fa és a korai fa elemei között nincs nagy különbség, az évgyűrűhatárok elmosódottak. A háncs (7) feladata a tápanyagok szállítása, külső idősebb rétegei később elvesztik nedvességtartalmukat, be- szüntetik életműködésüket és parafaréteggé, majd héjréteggé (8) alakulnak át. Továbbiakban csak hőszigetelő és védőrétegként működnek. A keresztmetszeten általában szabad szemmel is láthatók a sugárirányban futó, egy vagy több sejtsorú bélsugarak (9), amelyek az évgyűrűket összekötő sugárirányú tápszerszállítást és raktározást végzik. Sűrűségük is jól megfigyelhető. Némely fa (pl. bükk, tölgy) sugárirányú metszetén fényes foltokban, keskenyebb vagy szélesebb vonalas csíkos rajzolatként, tükrökként jelennek meg (innen a tükrös elnevezés). Az érintőirányú metszeten keresztmetszetük apró, középről a szélek felé elvékonyodó vonalaknak látszanak. Minden fában megtalálhatók. Színük - a fa alapszínéhez viszonyítva - változó, lehet világosabb vagy sötétebb, illetve ahhoz hasonló. A bélig nyúló bélsugarakat fő bélsugaraknak, a bélt el nem érőket mellék bélsugaraknak nevezzük.

3

Fenyő faanyag tipikus felépítése 1 - bütümetszet 2 - sugármetszet 3 - tangenciális m. 4 - évgyűrű 5 - korai pászta 6 - késői pászta 7 - bél sugárköteg 8 - orsós bélsugarak 9 - függőleges gy.j. 10 - vízszintes gy.j. 11 - udvaros gödörke 12 - egyszerű gödörke 13 - rostok (tracheidák)

4

A fa kémiai felépítése. A fa kémiai elemekből, vegyületekből épül fel. Felépítésében a nagyszámú és sokféle elem közül, döntő mértékben a nemfémes elemek: a szén, az oxigén és a hidrogén vesz részt, bár a nitrogén, a foszfor és a kén anyagcsere-folyamatok szempontjából - kis mennyiségük ellenére is - ugyancsak fontosak. A fémes elemek (bór, mangán, réz, vas, magnézium stb.) csak nagyon kis - század- ill. ezredszázaléknyi - mennyiségben fordulnak elő. Az alkotóelemek átlagértékei: szén oxigén hidrogén nitrogén egyéb ásványi alkotóelemek

50,0% 43,0% 6,1% 0,2% 0,7%

A fát alkotó vegyületek három csoportba sorolhatók, ezek: - a poliszacharidok, - a lignin és - a kísérő anyagok. A poliszacharidok egyszerű cukorból és ezek származékaiból felépített óriásmolekulájú szénhidrátok, bár tulajdonságaik jelentésen eltérnek a cukorétól. Részben vázanyagok részben tartalék tápanyagok. Legfontosabb poliszacharidok a cellulóz és a keményítő. A cellulóz a fa szilárd vázát, a sejtfalat alkotó szerves vegyület. A sejtfalban ligninnel és egyéb anyagokkal található. A keményítő tartalék tápanyag: főképpen a lombos fákban, a hossz- és bélsugárparenchima-sejtekben fordul elő. A lignin a fa szöveteinek elfásodását előidéző, bonyolult összetételű szerves vegyület. A különféle fafajok lignintartalma igen különböző; lombos fákban több, mintegy 18...30%, tűlevelűekben kevesebb, mintegy 25...34%. Az egyéb kísérőanyagok közül az éterikus olajokat, a zsírokat, a gyantát, a csersavat és a festékanyagokat említjük meg.

5

A fa felépítése. A hazai fafajtáknak két csoportja van: - a tűlevelű fák (fenyőfélék) és - a lombos fák. A tűlevelű fák fejlődéstörténetileg lényegesen idősebbek a lombos fáknál. Jellegzetességeik: örökzöld levelek, hosszú, egyenes törzs, kevésbé elvékonyodó lombkorona. Felépítésük is lényegesen egyszerűbb. A különbség már a metszetek szemlélésénél is könnyen megállapítható, ugyanis a fenyők évgyűrűi jól láthatók, a tavaszi és az őszi pászta élesen elkülönül; a lombos fák évgyűrűi viszont kevésbé jól láthatók, a tavaszi és az őszi pászta között pedig egyenletes az átmenet. A különböző fenyőfajokat egymástól a fatest színe, a színes geszt jelenléte vagy hiánya, továbbá a gyantajáratok jelenléte vagy hiánya különbözteti meg. Főbb mikroszkópos jellemzők: A fatestben tracheák, edények nincsenek. A víz-, ill. tápanyagok szállítását, valamint a fatest szilárdítását ugyanazon sejtekből, a tracheidákból alkotott szövetek végzik. A tracheidák rendezett, szabályos sorokat alkotnak. Hosszuk jóval nagyobb, mint a lombos fáké. Parenchimasejtek tűlevelű fákban csak ritkán fordulnak elő, vagy egyáltalán nincsenek. A fenyőfélék legtöbbjének fatestét gyantajáratok hálózzák be. (A későbbiekben ismertetett fenyőfélék közül csak a jegenyefenyő gyantajáratmentes.) A gyantajáratot nem tartalmazó bélsugarak egysejt-szélesek. A lombos fák a növényvilág legfejlettebb törzséhez tartoznak. Jellegzetességeik: lombjaikat ősszel elhullajtják, általában magasak, nem egyenletes növésűek, ágkoronájuk nagy és nagyszámú ággöcs található rajtuk. Testszerkezetük, szöveti felépítésük sokkal differenciáltabb, mint a fenyőféléké. Főbb mikroszkópos jellemzőik: A fatestben a tűlevelűek fontos sejtjei, a tracheidák másodlagos fontosságúak, vagy egyáltalán nincsenek. A víz, ill. a tápanyagok szállítását, valamint a szilárdítást más-más sejtcsoportok végzik. Ennek tudható be, hogy szövetelemeik nem olyan rendezettek, mint a fenyőféléké. A vizet változatos kialakítású edények, a tracheák szállítják, amelyek az évgyűrűkben szórtan vagy gyűrű alakban helyezkednek el. Sajátos szilárdítóelemeik a libriformsejtek, a farostok. Parenchimasejteket nagyobb mennyiségben tartalmaznak. A bélsugarak egysejt-széles, többsejt-széles vagy halmozott változatban egyaránt kialakulhatnak.

6

Az ácsmunkákhoz használt fontosabb fafajták a) Tűlevelű fák Lucfenyő (Picea abies). Hazánkban Sopron környékén őshonos, telepítve mindenütt megtalálható. Törzse hengeres, hosszan ágmentes, esetenként csavart növésű. Magassága 40 m körüli, de eléri az 50...60 m-t is. Kérge világosbarna, fiatalon sima, idősebb korban pikkelyesen megrepedezve leválik. Csersavtartalmú. Színes geszt nélküli színfa. Fája fehér vagy kissé rózsaszínű. Évgyűrűi jól felismerhetők; a tavaszi pászta fokozatosan megy át az őszibe. Kisméretű gyantajáratai a bütüs metszetben apró kis pontoknak, a húrirányú metszeten vékony szürke vonalaknak látszanak, főleg az évgyűrűk nyári pásztáiban fordulnak elő. (Gyantatartalma 1,7%). Fája nem időálló és kevésbé tartós. Lágy, könnyű, rugalmas, szívós, jó szilárdságú. Minden forgácsolóeljárással könnyen megmunkálható: jól hasad, faragható és csiszolható. Kitűnően szegezhető, csavarozható és ragasztható. Gyorsan és jól szárítható, de repedezik és kissé hajlamos a vetemedésre. A beépített faanyagot a rovarok könnyen megtámadják; a gombafajták közül pedig főleg a Merulius, a Coniphora és a Porcia pusztítják, kártevésük vörös korhadás formájában jelentkezik. Az ácsipar fontos anyaga, hajópadlónak kitűnő. Erdeifenyő (Pinus silvestris), más néven borovifenyő. Nálunk a Dunántúl nyugati és déli részén őshonos, az ország többi részén ültették. A legelterjedtebb fenyőfajtánk, az ország összes fenyővel borított erdőterületének 59%-át foglalja el. Ágdús, laza göcsű fa, törzse általában egyenes, hengeres, de a szabadon álló példányok rossz növésűek, csavarodottak vagy görbék. Magassága 20...30 m, de elérheti a 40 m-t is. Kérge fiatalon rókavörös, idősebb korban repedezett, cserepesen leváló. Csersavtartalma kicsi. Gesztfa. Vörösesbarna gesztje a törzsátmérőnek kb. kétharmada, szijácsa széles, sárgás vagy vörösesfehér. Előfordulnak erősen vörös gesztű példányok is, ezek könnyen összetéveszthetők a vörösfenyővel. Vitás esetben megkülönböztetésükre vas-kloridot használhatunk fel, amelynek hatására a vörösfenyő gesztje sötétzöld színűvé válik, az erdeifenyőnél viszont csak jelentéktelen elszíneződés jelentkezik. Évgyűrűi élesen elhatárolódnak, gyakran hullámosak. Nagy mennyiségű gyantát tartalmaz (4%); a nyári pásztában jól látható gyantajáratok vannak. Gyakori hibája a kékülés, amelyet a Ceratostomella gombafajok okoznak. Fája időjárásálló; nedves helyen, víz alatt is tartós. Lágy, hajlékony, de nagy gyantatartalma miatt nehezebb, keményebb, ellenállóbb, mint a lucfenyő, bár nem olyan rugalmas. Az összes forgácsolóeljárással könnyen megmunkálható, azonban gyengén hasad és rosszul faragható. Jól szegezhető, csavarozható és ragasztható. Gyorsan és jól szárítható, bár a gyűrűs- és a bélrepedésre, valamint a vetemedésre kissé hajlamos. Kitűnő ács- és állványozóanyag, vízi építéshez előnyösen használható. Jegenyefenyő (Albies alba vagy pectinota). Hazánkban a nyugat-dunántúli részeken őshonos, tisztán vagy lucfenyővel és bükkel keverten alkot erdőket. Hengeres törzse hosszú alsó szakaszán általában ágtiszta, gyakran csavarodott növésű. Magassága 40...50 m, de 65...70 m-re is megnő. Kérge világosszürke, fiatalon sima, idősebb korban pikkelyes.

7

Színes geszt nélküli színfa. Fája fehéres-sárgásfehér, esetenként vörösbe hajló árnyalattal. Évgyűrűhatárai élesek, tavaszi pásztája hirtelen átmenettel csatlakozik a nyári pásztához, évgyűrűn belül az átmenet azonban fokozatos, gyantajáratai nincsenek, gyantatartalma jelentéktelen (0,9%). Gyantatáskát sosem tartalmaz, ebben különbözik a többi fenyőfajtától, göcsei sötétbarnák ill. majdnem feketék. Fája nem időjárásálló és kevésbé tartós, nedves helyen nem tartós; gombafertőzésre csekély ellenállású, gyakori a kék elszíneződés. Lágy, könnyű, rugalmas. Az összes eljárással - bár a lucfenyőnél nehezebben - megmunkálható, azonban nehezítik a megmunkálást a kör alakú göcsök és a gyakori bél-, ill. gyűrűs repedések. Könnyen hasad és jól faragható; repedésre hajlamos, különösen a vékonyabb (20 mm alatt) deszkák repednek könnyen. Jól szegezhető, csavarozható, ragasztható és csiszolható. Gondos és lassú szárítást igényel. Felhasználják ács- és állványszerkezetek, zsaluzatok, nyílászárók, vakpadlók stb. készítésére. A farost és a forgácslemez gyártásanyaga. Az ács nem kedveli, mert csavarodott növése miatt gerendája csavarodik, deszkája vetemedik és reped. Vörösfenyő (Larix decidua vagy europea). Nálunk őshonosként csak a vend-vidéken fordul elő szórványosan, telepítve azonban kis mennyiségben a Dunántúl nyugati részén, a Bakonyban, a Bükkben, a Börzsönyben és a Sátor-hegységekben is megtalálható. Kiváló törzsképződésű, ágdús, laza göcsű fa; ágai különböző magasságokban rendszertelenül helyezkednek el. Magassága 30...40 m, de gyakran eléri az 50 m-t is. Vastag kérge vörösesszürke; fiatalon sima, öregebb korban repedezett és barna színű lesz. A kéreg törésfelülete kárminvörös, ez jellegzetesen megkülönbözteti a többi fenyőfélétől. Gesztfa, keskeny sárgásfehér szijáccsal; a törzsátmérő háromnegyed részét is elérő gesztje vörösesbarna. Évgyűrűi változatos szélességűek, az évgyűrűhatárok mindig élesek, gyakran hullámosak; az évgyűrűn belül a nyári pászta jól elkülönül a tavaszitól. Kisméretű gyantajáratai főleg a gesztben fordulnak elő, azonban egyes (főleg a síkvidéki) típusoknál gyakoriak a nagyobb gyantatáskák is; átlagos gyantatartalma 4,1 %. Fája időjárásálló és igen tartós, vízi építésre is alkalmas. Fenyők közül a legkeményebb, a legnagyobb szilárdságú, nagyon rugalmas, csak kevésbé zsugorodik, nem vetemedik. Nagy csersav- és gyantatartalma miatt, gombáknak és rovaroknak jól ellenáll. Az összes forgácsolóeljárással könnyen, bár keménysége miatt a lucfenyőnél nehezebben munkálható meg; jól hasítható és faragható, de könnyen reped (ezért kérgében fűrészelik, hogy megelőzzék az oldalrepedéseket.). Könnyen szegezhető és csavarozható, jól ragasztható. Gyorsan és jól szárítható. Felhasználása, tartóssága miatt, rendkívül széles körű. A fenyőfélék között a legértékesebb, de kis mennyisége miatt nehezen beszerezhető. Mind az ács, mind pedig az épület- és a bútorasztalos szívesen dolgozik vele, szép rajzolatú fája alkalmassá teszi mázolás nélküli (dörzsölt vagy viaszolt) bútorok, faborítások stb. készítésére is. Feketefenyő (Pinus nigra). Hazánkban nem őshonos fafaj, telepítve azonban erdőink összetételének mintegy 1,8%-át foglalja el. Magassága legfeljebb 30 m. Törzse gyakran göcsös, kérge fiatalon sima, sötét zöldesbarna, később megvastagodva durván repedezik, színe elszürkül. Fája sokban hasonlít az erdeifenyőjéhez, anatómiailag még mikroszkóppal sem különböztethetők meg. Az eltérés főleg abban mutatkozik, hogy gesztje a törzsátmérőnek csak egyharmada, gyantatartalma viszont nagyobb az erdeifenyőénél. Az évgyűrűhatárok többnyire élesek. Gyantajáratai általában elszórtan a tavaszi pásztában találhatók, de előfordulhatnak az őszi pásztában is. Időjárásálló és tartós. Megmunkálási sajátosságai hasonlóak az erdeifenyőéhez, azonban erősen göcsös fája miatt felhasználási lehetőségei lényegesen kedvezőtlenebbek.

8

Rétegelt-ragasztott fa tartószerkezetek készítéséhez figyelembe vehető, de alkalmazásához, valamint szeglemezes tartószerkezethez való felhasználáshoz a Faipari Kutató Intézet véleményét ki kell kérni (MI-04.183-81, ill. MI-04.187-79 előírása). Hazánkban elegyfaként5 található, kevésbé jelentős, de az építőiparban használatos fenyőfélék: - a közepesen tartós fájú simafenyő (Pinus strobus) és - az erdeifenyőhöz hasonló fájú duglászfenyő (Pseudotsuga mensiesü). Mindkét fenyőféle felhasználására vonatkoznak a feketefenyőnél említett megkötések.

9

b) Lombos fák Lágy lombos fák A zárt lukacsú fák csoportjába tartozó lágy, lombos fafajok közül a nemesnyárak; az óriásnyár, a korai nyár és a kései nyár (az olasz nyár nem) alkalmasak az ácsiparban bizonyos esetekben - a fenyőfélék pótlására. Különösen vonatkozik ez a rétegelt-ragasztott és a szeglemezes fa tartószerkezetek gyártására. Ez annak tulajdonítható, hogy a nemesnyárak bár előkezelés nélkül természetes tartósságuk nem nagy - dimenzionális tulajdonságai és szövetszerkezete viszonylag közel áll a fenyőkéhez. A szeglemezes fa tartószerkezetekhez figyelembe vehető, a nemesnyárakon kívül, a mézgás éger is. Az élő nyárfákat sajnos súlyosan károsítják a különféle nyárfagombák (különösen a nyárfa-taplógomba és a pusztító nyárfagomba) és a Cytospora-rák, mely kártevők a kéreg apró repedésein bejutva, nagy területeken pusztítják az élő faszövetet. Jobb megismerésük még további kutatómunkát igényel. Óriásnyár (Populus robusta). Franciaországból származó, de hazánkban már nagyobb erdőségeket alkotó fafajta, amely változatos termelőhelyi viszonyok mellett jól tenyészik. Törzse egyenes növésű, sűrű ágrendszerű, magassága 25...30 m. Vastag kérge (1...3 cm) fiatalon sima és feltűnően világos színű, később a törzs alsó részén a héjkéreg hosszirányú repedezettsége jellegzetes. Halvány zöldesszürke gesztjétől fehéressárgás szijácsa jól elkülöníthető. Széles évgyűrűi elmosódottak, évgyűrűhatárai szabad szemmel alig kivehetők. A nemesnyárakra jellemző, hogy a sugárirányú erezeten a bélsugarak rövid, fénylő tükrökként látszanak. Tartóssága - előkezelés nélkül - csekély; hajlamos a gombásodásra, kékülésre. Lágy, könnyű faanyag, jól és könnyen megmunkálható; gyaluval azonban nem lehet simára dolgozni. Könnyen. szegezhető, csavarozható, jól ragasztható. Szárítása túlhevített gőzben csak rosttelítettségi határ alatti nedvességtartományban végezhető. Külső szerkezeti anyagnak kevésbé alkalmas, megfelelő azonban - a korábban említetteken kívül - belső nyílászárók, hajópadlók, zsaluzatok, mezőgazdasági épületek készítéséhez. Korai nyár (Populus marilandica). Franciaországból származó, hazánkban azonban Németországból telepített fafaj. Nemesnyáraink mintegy 90%,-át alkotja; főleg a Duna menti árterek területén található. Törzse egyenes növésű, vagy esetleg kissé hajlott; törzsének kb. feléig ágmentes. Magassága 25...27 m. Vastag (1...4 cm), szürke színű kérge fiatalon sima, a törzs alsó részén néhány méteren kifejlődött héjkérge cserepes. Enyhén világosbarna gesztje sárgás színű, viszonylag széles szijácsától jól elkülöníthető. Évgyűrűi, amelyek idősebb korban enyhén hullámos futásúak, jól felismerhetők. Sugárirányú metszeten keskeny bélsugarai rövid, fénylő tükrök formájában látszanak. Természetes tartósságára adatok nem állnak rendelkezésre. Hajlamos a gombásodásra, rákosodásra, rovarkárosodásra. Lágy fája gyengén rugalmas. Könnyen hasítható, hajlítható, szegezhető, csavarozható; jól ragasztható, gyakorlatilag jól szárítható. Szárításkor alig vetemedik, nem repedezik. Felhasználása az óriásnyáréhoz hasonló. Kései nyár (Populus serotina). A többi nemesnyárhoz hasonlóan Franciaországból származik, hazánkba mintegy 90 éve került; főleg a Duna ártereiben található. Törzse egyenes, esetleg kissé hajlott, magassága 25...27 m. Fiatal, szürke kérge sima, később barázdálttá, sötétszürkévé válik, cserepesedik.

10

Világosbarna gesztje az enyhén sárgás színű szijácsától elkülöníthető. Évgyűrűi egyenletesek, idősebb korban hullámos futásúak, az évgyűrűhatárok szembetűnők. Sugárirányú metszeten keskeny bélsugarai rövid, fénylő tükrök formájában láthatók. Természetes tartósságára adatok nem állnak rendelkezésre. Hajlamos a gombásodásra; rákosodásra, gyakori a rovarkárosodás. Lágy fája gyengén rugalmas. Jól szárítható, kevésbé vetemedik. Szárításkor be kell tartani az óriásnyárnál leírtakat.

11

Kemény lombos fák Tölgyek. A tölgyfélék Magyarországon mindenhol előfordulnak, sok fajtájuk közül különösen a - kocsányos tölgy (auercus robur) és a - kocsánytalan tölgy (auercus petraea) nagyon elterjedt. Az előző hazánk erdőterületének mintegy 10,2%-át, az utóbbi kb. 16,3%-át foglalja el. A kocsányos tölgy makktermése kocsány nélküli (innen az elnevezésük). Törzsük általában göcsös, csavaros növésű. A kocsányos tölgy durva, vastag (1...6 cm) kérge fiatalon sima, ezüstszürke színű (ún. tükörkéreg), 15...20 éves korban megrepedezik, feketésszürkévé válik; hosszanti repedései kézzel morzsolható kéregcserepekre tagolják. A kocsánytalan tölgy ugyancsak repedezett kérge lágyabb felületű, kevésbé durva; nem annyira vastag (1...4 cm) és szürkésbarna színű. Magasságuk 30...40 m. A kifejezetten gyűrűs likacsú fák csoportjába tartozó két fafajta még anatómiailag is alig különböztethető meg; jellemző tulajdonságaik, felhasználási területük is azonos. Gesztfák. A geszt színe sárgásbarna, jellemzően keskeny szijácsuk sárgásfehér. Élesen elhatárolt évgyűrűik szélesek, jól kirajzolódnak. A keresztmetszeten szabad szemmel is felismerhetők, a korai pásztában, az évgyűrűhatárok mentén, egy sorban elhelyezkedő, nagyméretű és nyitott edények. Bélsugaraik szélesek és a sugárirányú metszeten jellegzetesen nagy tükröket alkotnak. Gesztjük (és kérgük) sok csersavat tartalmaz. Durva szerkezetű, tömött szövetű, sűrű, kemény, rugalmas, nehéz fák. Hazai fáink közül a legtartósabbak, legszilárdabbak; tartósságuk különösen állandó víz alatt nagy. Csersavtartalmuk folytán gesztjük gombaálló, azonban szijácsukat rovarok károsíthatják; ezért minőségi munkákhoz nem is szokták felhasználni. Könnyen megmunkálhatók, jól hasadók, közepesen faraghatók, gőzöléssel tartósan hajlíthatók. Nehezen szegezhetők és csavarozhatók, hidegen jól, melegen rosszul ragaszthatók. Gondos, lassú szárítást igényelnek, mert könnyen repednek és különösen a csavaros növésűek hajlamosak a vetemedésre. Felhasználásuk széles körű. Az ács szívesen használja épületmunkákhoz, erősebben igénybe vett épületszerkezetekhez, kapukhoz, ajtókhoz, ablakokhoz, lépcsőkhöz, falburkolatokhoz stb. Parkettának kitűnő, az asztalos bútorfának használja. Akác (fehérakác - Robinia pseudo-acacía). Amerikából került Európába, Magyarországon 1710 óta ültetik, és különösen az Alföld homokos részein terjedt el. Hazánk erdőfelületének mintegy 16%-át foglalja el. 2...5 cm vastag kérge fiatalon sima, világosszürke, azonban korán repedezik és hosszanti barázdákkal szabdalttá, szürkésbarna színűvé válik. Általában szétszórtan nő, ezért aránylag alacsony (5...10 m) marad, s ritkák az olyan rönkök, amelyek hosszabb gerendákat adnak ki. Zárt állásban azonban törzse jól képzett, és magassága a 20...25 m-t is eléri. Gyűrűs likacsú gesztfa. Keskeny, két-három évgyűrű szélességű szijácsa világos zöldessárga, élesen elhatárolt gesztje a sötétebb zöldessárgától a vörösbarnáig terjedő színű. A bütüs metszeten az évgyűrűhatárok élesek. A tavaszi pászta edényei nagyok, az őszi pásztában levők rendszertelenül álló fehér pontok. A sugárirányú metszeten az edények árokszerűek, a tavaszi pásztában szabad szemmel is jól láthatók. Bélsugarai finom, világos vonalként látszanak. Jellegzetes szaga kissé kellemetlen. Fája igen tartós. Nagyon kemény, rugalmas és szívós, nehéz, nagy szilárdságú, alig zsugorodó faanyag. Bármely forgácsolóeljárással megmunkálható, de nehezen szegezhető, csavarozható, faragható és csiszolható; szálkásodó. Jól ragasztható. Repedésre hajlamos, ezért lassú és gondos szárítást igényel, nem vetemedik.

12

Felhasználása, aránylag kis méretei miatt, korlátozott. Kedvelt mezőgazdasági szerfa. Rétegelt-ragasztott tartószerkezetekhez való felhasználása terjedőben van, de e tekintetben még további kutatások szükségesek. Főképpen parketta-széldeszkának, kerítésoszlopoknak, bognár- és kádárfának, bányafának stb. használják. Magaskőris (Fraxinus excelsior). Hegyvidéki, mészkedvelő fafaj. Magyarországon szillel, bükkel keverve, mint elegyfa tölt be fontos szerepet. Erdőterületünk mintegy l,5%-át foglalja el. Kérge fiatalon sima, foltos szürke, idősebb korban hossz- és keresztirányban repedezett, szürkésbarna színű lesz. Magassága 17...40 m között váltakozik. Fája általában tartós; nehéz, kemény, szívós és rendkívül rugalmas. Könnyen megmunkálható, jól faragható és hajlítható, nehezen hasadó. Nehezen szegezhető és csavarozható; hidegen jól, melegen nehezen ragasztható. Vetemedésre, zsugorodásra hajlamos, ezért lassú és gondos szárítást igényel. Felhasználható rétegelt-ragasztott tartószerkezetek gyártásához, falburkolatok készítéséhez stb. Az asztalos főleg a csomoros törzsű, a szép rajzolatú "habos" és "madárszemű" kőrist szereti. A sportszergyártás és a járműipar kedvelt anyaga. Bükk (Fagus silvatica). Hazánkban elsősorban a Bükkben, a Bakonyban, Zalában és Somogyban fordul elő nagyobb mennyiségben. Erdeink területének mintegy 8,7%-át foglalja el; ezt a mennyiséget azonban a közeljövőben 10% fölé kívánják növelni. Törzse zárt állásban oszlopszerű, hengeres, magassága 20...35 m, de esetenként a 40 m-t is meghaladja. Szürkészöldes kérge háncsrosttól mentes, sima, vékony (1...2 cm), és csak kivételesen, a törzs alsó szakaszán repedezett. Szórt likacsú, színes geszt nélküli színfa. Fája száraz állapotban világos barnásvörös színű. Az olykor előforduló szürkés vörösesbarna álgeszt a fa betegségtünete. A barna álgeszt a fa értékét műszakilag nem csökkenti, a szürke álgeszt azonban iparilag nem hasznosítható. Évgyűrűi jól felismerhetők, ugyanis a késői pászta fája sötétebb, mint a korai pásztáé. Széles bélsugarai minden metszeten jól láthatók; a sugárirányú metszeten széles tükrök alakjában jelennek meg. Nem időjárásálló, kevésbé tartós, fülledékeny fa. Könnyen gombásodik, a rovarok is könnyen károsítják. Igen szilárd, nehéz, kemény, szívós, és rugalmas. Erősen zsugorodik és vetemedik, azonban e hátrányos tulajdonságai kilúgozással, gőzöléssel javíthatók. A gőzölt bükkfa barnáspiros színt vesz fel. Igen könnyen telíthető. Bármely forgácsolóeljárással jól megmunkálható, jól hasítható, gőzölve tartósan hajlítható. Könnyen szegezhető és csavarozható, repedési hajlama miatt azonban tanácsos az előfúrás. Jól ragasztható. Lassú és gondos szárítást igényel. A bükkfát teherhordó szerkezetbe csak tartósítóanyaggal kezelt állapotban szabad beépíteni (MSZ 15 025/1-72). Felhasználási területe az iparban igen nagy, az ács azonban ritkán dolgozik vele. Bútorvagy egyéb szerkezeti fa. Parkettának kitűnő. Rétegelt-ragasztott tartószerkezetekhez csak telített állapotban alkalmas.

13

A faanyagok hibái A faanyagok hibái a fák növekedése során bekövetkezett szöveti rendellenességekből, a kitermelés, a szállítás és a további feldolgozás folyamán szerzett károsodásból származnak; jelentősek továbbá a biológiai károsítók okozta hibák, amelyeket a faanyag betegségeinek is szokás nevezni. A fahibák alapjaiban befolyásolják a faanyagok műszaki felhasználhatóságát, azonban széles körű alkalmazásuk folytán, nem minden esetben csökkentik értékét. A faanyag rendellenes elszíneződése pl., ha nincs hatással a szilárdságra, nem befolyásolja a szerkezeti célokra való felhasználhatóságot. Az ácsmunkákhoz felhasználni kívánt faanyagok esetében elsősorban a szilárdságot és a tartósságot befolyásoló fahibák felismerése a fontos. Az építőfa minőségi osztályait ugyanis éppen a fahibák (és betegségek) mértéke alapján felállított minőségi követelmények határozzák meg és szabványok foglalják össze. A rendellenes növésből származó fahibák egyike-másika csak a rönkanyag gazdaságos kihasználását befolyásolja, de vannak olyanok is, amelyek a belőle készített fűrészáruk szilárdságára is kihatnak, vagy már eleve alkalmatlanná teszik ipari célokra való felhasználásukat. Néhány ezek közül: A sudárlóság (vékonyodás) - a fatörzs átmérőjének csökkenése a csúcs felé - rendes állapot, hátrányos azonban, ha a vékonyodás az 1,25 cm/fm-t meghaladja. A görbeség - a törzs görbe növése - lehet síkgörbe és térgörbe. Ha a görbület egyirányú, síkgörbének, ha kétirányú, térgörbének nevezzük. A görbeség mindig hiba, mert a síkgörbetörzsből származó fűrészárú teherbíró képessége sokkal kisebb, a térgörbe-fa pedig ipari célokra nem alkalmas. A villás növés - a törzs egy vezérága helyett kettő vagy több fejlődik - főleg lombos fáknál fordul elő, a fenyőféléknél ritkán. A két vezérág olykor összenőhet, ilyenkor a fa keresztmetszetében két bél (kettősbélűség) található, önálló évgyűrűrendszerrel. a) Göcsök

A göcsök főbb változatai a) és b) alakjuk szerint; c) és d) elhelyezkedésük szerint; e) és f) kölcsönös helyzetük szerint; 1 kerek; 2 ovális; 3 hosszúkás göcsök; 4 lapfelületen; 5 oldalon levő; 6 él-; 7 keresztgöcsök; 8 szétszórt; 9 csoportos; 10 szárnyas (elágazó) göcsök

14

b) Repedések

Különféle repedések hengeres fán a) bél- vagy sugárirányú repedés; b) gyűrűs repedés; c) fagyrepedés; d) száradási repedés

A repedések főbb változatai fűrészárun a) sugárirányú repedés; b) fagyrepedés; c) száradási repedés; gyűrűs repedés; 1 repedések lapon; 2 oldalon; 3 bütün

15

16

17

18

Westminster Hall Westminster Hall, of which the walls were built in 1097, as part of an intended reconstruction of the whole palace, is the oldest extant building on the site. Its floor area is about 1850 sq yds, and it is one of the largest mediaeval halls in Europe with an unsupported timber roof spanning 69 feet. The roof was originally supported by two rows of pillars, but the present magnificent hammerbeam roof was designed in the reign of Richard II. The eleven figures of Kings now standing at the South end and East side of the Hall were carved between 1385 and 1388. The mason/architect of the l4th century rebuilding was Henry Yevele, and the carpenter/designer of the roof, Hugh Herland. During this period, the Hall, with its many shops and stalls, selling wigs, pens, books and other legal paraphemalia, became one of the chief centres of London life. Until 1882 the King's Court of Law met in Westminster Hall. Three of the courts occupied comers of the Hall. The Court of Chancery sat in the South West, The King's Bench in the South East and the Common Please sat to the Northern end of the West wall. The Court of Exchequer sat in an adjacent room to the North-West. A number of State Trials and Impeachments took place in the Hall, including those of Sir William Wallace, Thomas More, Charles I, Warren Hastings, and the Gunpowder Plot conspirators. Westminster Hall was also the traditional venue for Coronation banquets. Earlier this century a considerable amount of restoration work was performed on the roof. During the repairs a number of tennis balls were found. It is likely that Henry VIII, as a young man, used the Hall as a tennis court to play 'real' tennis. In 1941 the Hall was in danger of destruction by fire during an air raid, and the choice was made at the instance of Colonel Walter Elliot M.P. to save Westminster Hall in preference to the Commons Chamber itself. The Hall is now used for major public ceremonies. Among recent events there have been the presentation of Addresses to the Queen on the Silver Jubilee in 1977, to mark 50 years since the end of World War II in 1995, and the opening of the Commonwealth Parliamentary Conference in 1986. A similar event took place in 1988, to mark the tercentenary of the Glorious Revolution, and in 1989 the Inter-Parliamentary Union's Centenary Conference was held there. In 1995 the Government organised a ceremony to mark 50 years of the United Nations and on 11 July 1996 President Nelson Mandela addressed both Houses. On these occasions, the Hall is brightly lit and decked with flowers and coloured hangings, and presents an altogether different public face from its normal rather sombre appearance. More recently Westminster Hall has been used for the lying in state of monarchs, consorts, and, rarely, very distinguished statesmen, the most recent being those of King George VI in 1952, Queen Mary in 1953, and Sir Winston Churchill in 1965, respectively.

19

20

21

Növényi károsítók okozta fahibák A növényi károsítók három csoportba sorolhatók, ezek: a baktériumok, a farontó gombák és az élősködő növények (pl. a fagyöngyfélék). Baktériumok A baktériumok kártevése kevésbé jelentős, a faanyagokon észrevehető kárt általában nem okoznak. Veszélyességük abban nyilvánul meg, hogy a farontó gombákkal biológiai láncot alkotva, a cellulózbontó baktériumok megteremtik a farontó gombák számára a megtelepedési feltételeket. Általában csak frissen döntött fákban vagy vízben tárolt faanyagokban találhatók. Farontó gombák A farontó gombák spórákkal szaporodó színanyagot (klorofillt) nem tartalmazó, sajtmagvas, telepes (virágtalan) növények. Táplálkozásban szerves anyagokra szorulnak, amelyeket élő vagy elhalt növények szervezetéből veszik. Nem hasonlítanak a közismert kalapos gombákhoz. Kártevéseik egyaránt előfordulnak élő, döntött vagy feldolgozatlan fákon és feldolgozott, beépített faanyagokon. Pusztításaik revesedés vagy korhadás formájában jelennek meg. A különféle gombafajok az éltető tápanyagot nem minden fafaj faanyagában találják meg. Vannak gombafajok, amelyek csak fenyőfélék, mások csak lombosfák, s ismét mások csak egy bizonyos fafajta faanyagán tudnak megélni. Ilyen pl. a labirinttapló, amely csak a tölgy faanyagához alkalmazkodik. A gombák magjai, a spórák, kedvező körülmények esetén kicsírázva, egy-egy mikroszkopikus vékonyságú gombafonalat, hifát fejlesztenek. A hifák a gombák tenyészőtestét felépítő, fehéres színű, elágazó fonalak. Ezek a fa felületén vagy a fában gazdag fonalszövedéket, micéliumot hoznak létre. A micélium a gombának tenyészőteste; feladata a táplálék megszerzése, szállítása és feldolgozása. A fonalszövedékek behálózzák a tenyésztéshez szükséges térségeket, és belőlük életfolyamatuk biztosítására vagy termőtestek képződnek (mindig a fa felületén), vagy maguk a fonalkötegek működnek tenyészeti testként. A termőtesteken milliószámra fejlődnek a spórák, amelyet a szél, a rovarok, a víz stb. juttatnak tovább más fák felületére.

22

A fertőzés minden esetben a spórák megtelepedésével képződik, és az életképes spórák, ha életkörülményeik adottak, kicsíráznak. Ennek feltételei: megfelelő nedvességtartalom és hőmérséklet, savanyú közeg, továbbá levegő (oxigén). A farontó gombák a vizet a fából veszik, ezért megtelepedésükhöz legalább 18%-os fanedvesség-tartalom szükséges. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy a légszáraznál szárazabb (a könnyező házigomba kivételével) és az élőnedveshez közeli nedvességtartalmú faanyagot a fülledést, az elszíneződést és a korhadást előidéző gombafajok már nem károsítják. A nagy nedvességtartalom ugyancsak kizárja a gombák életműködését, bár egynémely gombafaj nedvességoptimuma 40...60% között van. A farontó gombák nagyon szívósak, s víz hiánya esetében is - bár életműködésük szünetel - egy-két évig életképesek maradnak, és ha újra nedvesség éri a faanyagot, újra életre kelnek. A kedvező hőmérséklet eltérő, a legtöbb farontó gombánál 24...32 °C között mozog, de pl. a Merulius lacrimans legkedvezőbb növekedési hőmérséklete 18...22 °C közé esik. A micélium és a termőtest +45...+60 °C közötti hőmérsékleten elpusztul, a spórák azonban ennél nagyobb meleget is kibírnak. A gombák a légzéshez szükséges levegőt - pontosabban az oxigént - ugyancsak a faanyagokból veszik. Ez akkor mehet végbe, ha a fában, ill. a sejtüregben legalább 20 % levegő van jelen. A gombák okozta elszíneződést élesen el kell különíteni a korhadástól. Az elszíneződés ugyanis nem jelenti minden esetben a faanyag szilárdságcsökkenését. Ez érvényre jut az építőfák minőségi előírásaiban is, amelyek különbséget tesznek felületi (legfeljebb 2 mm) és mélyre hatoló (2 mm-t meghaladó) elszíneződött réteg között. A korhadás kezdetben ugyancsak a faanyag elszíneződésében mutatkozik, de a folyamat előrehaladtával a faanyag teljes szétmorzsolódását okozza. E csoportba tartozó, a fűrészáruk minőségi osztályozását befolyásoló fahibák megnevezését és körülírását az alábbiakban foglaljuk össze. A geszt gombás elszíneződése, sáv- és foltalakban, a geszt faanyagában egyes részek rendellenes elszíneződése. A faanyag szilárdságát nem csökkenti. Élő fában a színező és farontó gombák élettevékenysége következtében keletkezik. Penész: a faanyag felületén gombafonalak és termőtestek jelenléte. A penészedés a faanyag természetes színének megváltoztatásával járó hiba. Ez lehet sáv- és foltalakú vagy teljes. A penészgombák általában csak a faanyagok elszíneződését okozzák, szilárdságát azonban nem befolyásolják, ezért pl. fűrészelt fagerendák megengedett hibája. Színük szerint megkülönböztetünk zöld, téglavörös, szürke és fekete penészhibákat. A szijács gombás elszíneződése a szijács faanyagának rendellenes elszíneződése, a faanyag szilárdságának csökkenése nélkül. Kitermelt faanyagban a színező gombák olyan élettevékenysége következtében keletkezik, amely korhadást nem okoz. Színétől függően lehet kékülés és színes szijácsfoltosság.

23

A kékülés a szijácsrész szürke elszíneződése, kékes vagy zöldes árnyalattal. A tömlős gombák közé tartozó kékfestőgombák okozzák. Főleg a fenyőfélék faanyagán található hiba, de előfordul a lombos fák anyagának kékesedése is, bár utóbbiakon általában alig vehető észre. Elsősorban szépséghiba, az ácsszerkezetek szempontjából nem jelentős, mert szilárdságcsökkenést nem okoz. A színes szijácsfoltosság a szijácsban levő narancs, sárga, rózsaszín (a világos ibolyaszínig) és barna elszíneződés. A szín erőssége alapján lehet világos, halvány tónusú, ha a faanyag rajzolatát nem takarja el, és sötét, ha a rajzolatot eltakarja. A behatolási mélységet tekintve lehet felületi és mélyrehatoló, attól függően, hogy az elszíneződött réteg 2 mm vagy azt meghaladó. Barnulás: a faanyag szijácsában levő barnás (hamvas-vöröses) elszíneződés, különböző árnyalattat, erősséggel és egyenletességgel. Lombos fafajokra jellemző. A kitermelt faanyagokban biokémiai folyamatok következménye, gombák részvételével vagy anélkül. A faanyag szilárdságát bizonyos mértékig csökkenti. Fülledés: a szórt likacsú lombos fák betegsége, a faanyag foltos, ill. hosszirányú, csíkos elszíneződésben jelenik meg. Főleg rönkfában, ritkán fűrészáruban - a fűrészáruknak az alátétlécekkel érintkező helyein - fordul elő. Hazai vonatkozásban elsősorban a bükk, esetenként az éger és a nyárfélék fülledése okoz gondot. Nagyszámú fülledést okozó gombafaj ismeretes, közülük a legjelentősebbek: a bükkfa rezgőgomba, a lilás réteggomba és a hasadt lemezű gomba. A fülledés első szakaszában csak elszíneződésben, tehát sugárirányú, lándzsa alakú, szürkésbarna foltokban, majd nagyobb kiterjedésű foltosodásban jelentkezik. Ekkor még a fa szilárdsága nem csökken; szárítással, gőzöléssel a további károsodás megelőzhető. A második szakaszban a fülledés a sejtfalak lebontásával folytatódik, amely a bütün és a szijács külső részén fehér, szürkéssárga foltokban mutatkozik. Ekkor a faanyagban már jelentős szilárdságcsökkenés következik be. A további károsodás folyamán - a fülledés harmadik szakaszában - a faanyag műszaki célokra felhasználhatatlanná válik. Jellegzetessége, hogy a kis foltok összeolvadnak, és a bütün szabálytalan, fekete vonalakkal határolt, fehéres, sárgásszürke, márványra emlékeztető foltosság alakul ki. Korhadás: a faanyag rendellenes elszíneződése, szilárdságcsökkenéssel vagy anélkül, a farontó gombák sejtfalakat szétbontó és lebontó tevékenysége következtében. A károsítás tünetei szerint megkülönböztethető: barna- vagy vöröskorhadás, nedvességkorhadás és fehér- vagy marókorhadás. A legveszedelmesebb a revés korhadásnak is nevezett, barna- vagy vöröskorhadás, amelyet a fa cellulózvázát lebontó gombafajták okoznak. Ilyen gombafajták: a lemezes fenyőgomba, a pikkelyes fagomba, a labirintus taplógomba, a házi kéreggomba, a könnyező házigomba és a pincegomba. Romboló hatásuk mind a tűlevelű, mind pedig a lombos fák szijácsában és gesztjében észlelhető.

24

A megtámadott fa fokozatosan barna vagy vöröses színűvé, szénszerűen törékennyé válik, majd a ligninváz sugár- és érintőirányban megrepedezik, és a fa kockákra hull szét. A barnakorhadás a faanyag gyors szilárdságcsökkenését okozza, pl. a könnyező házigombával fertőzött, hibátlan faanyag két hónap alatt nyomószilárdságának több mint 50%-át, hat hónap múlva pedig gyakorlatilag a teljeset elveszti. A nedveskorhadás hasonló tünetekkel jár, okozója azonban majdnem mindig a pincegomba. E gombafaj vízigénye igen nagy; innét a nedveskorhadás elnevezés. (Régebben szárazkorhadásnak nevezték.) Nagyon gyakran támadja a tetőszékek kötőgerendáinak falon fekvő végeit és a sárgerendákat. A fehér- vagy marókorhadás a farostanyag lignintartalma lebontásának a következménye. A megmaradó cellulózváz miatt a faanyag foltos, fehéres, sárgásfehér színűvé, majd mindinkább üregesedve, vattaszerű, laza, összemorzsolható tömeggé válik Előidézői leggyakrabban: a fenyőtaplógomba, a gyökérrontó taplógomba és a gyűrűs tölcsérgomba. A fehérkorhadással megtámadott faanyagot nem, de még a korhadás kezdeti állapotában levőt sem szabad műszaki célra felhasználni, mert a faanyag nagymérvű szilárdságcsökkenése hirtelen következik be. A fűrészáruk hibáit összefoglaló MSZ KGST 321-76 a korhadást keletkezési helyei alapján nevezi és határozza meg, s megkülönböztet: szijácskorhadást és gesztkorhadást. A szijácskorhadás a szijács egyes részeinek rendellenes elszíneződése; fenyőféléknél sárgásbarna vagy barnásrózsaszín árnyalattal, lombos fafajoknál tarka, márványra emlékeztető rajzolattal, a faanyag szilárdságcsökkenésével vagy anélkül. Kitermelt faanyagban keletkezik és a gesztre is átterjedhet. A fertőzött faanyag állapota szerint lehet: kezdeti (kemény) korhadás, amelynél a fertőzött szijácsrész faanyagának szilárdsága a környező egészséges faanyagéval közel azonos, és előrehaladott (lágy) korhadás, ez esetben a szijácsrész faanyagának szilárdsága erősen csökkent. A gesztkorhadás a geszt egyes részein a faanyag rendellenes elszíneződése, szilárdságának jelentős csökkenése mellett. Élő fában keletkezik. A farontó gombák, aszerint, hogy élő (vagy döntött) fák törzsét, raktáron tevő, ill. a már beépített faanyagot támadják meg, lehetnek: törzskorhadást okozó gombák, fatelepeken károsító gombák és épületekben károsító gombák. Tudnunk kell ugyanis, hogy ugyanazon a faanyagon a különféle gombafajok általában egymást követően pusztítanak. Az élő fa törzsét korhasztó gombák a fa kivágásával rendszerint elhalnak, és más gombafajok folytatják az általuk megkezdett romboló folyamatot. A fatelepen ismét más gombafajok támadják a faanyagot, míg végül az épületbe beépített faanyagon újabb gombafajok folytatják vagy fejezik be a korhasztást.

25

Törzskorhadást okozó gombák Fenyőtaplógomba (Trametes pini). Egyike az élő fát megtámadó, legveszedelmesebb gombáknak. Fűrészárut általában nem fertőz. A faanyag lignintartalmának elpusztításával fehér- (kezdetben vörös-) korhadást okoz. Az erdei- és a vörösfenyő gesztjét, a luc- és a jegenyefenyő szijácsát is megtámadja. Kellően kiszárított rönkön nincs életlehetősége és elhal. Gyökérrontó taplógomba (Fomes annosus). Korhasztó hatása nyomán a faanyag lignintartalma fokozatosan eltűnik, és a kezdetben lilásbarna vagy szürkésvörös színű szövetének visszamaradó része laza gyapotszerűvé válik. Különösen a luc- és az erdeifenyő élő törzsét támadja meg, de nem kíméli a bükk és az éger fáját sem. Gyűrűs tölcsérgomba (Armillaria mellea). Mind a tűlevelű, mind pedig a lombos fákat egyaránt korhasztja. Főleg a kambiumot és a szijácsot támadja. Felismerhető, hogy az elkorhasztott faanyag sötétben világító, mézbevonatszerű. Pusztító hatása nemcsak élő fán, hanem faanyagú épületek földdel érintkező részein, talajon fekvő gerendáin is megtalálható. Mindhárom ismertetett gombafaj a fehérkorhadás leggyakoribb okozója. Fatelepeken károsító gombák Lemezes fenyőgomba (Lenztres abietina). A fatelepeken tárolt luc- és jegenyefenyőfaanyag legnagyobb károsítója, de előfordul épületek beépített faanyagában is. Barnakorhadást okoz. A megtámadott faanyag kezdetben sárgább színűvé, vörös csíkossá, majd vörösesbarna színűvé válik. Az évgyűrűk pásztája fellazul, az évgyűrűk mentén szétválik, törése selyemfényű, lemezes elválás. Rendkívül életképes gomba, fertőzőképességét évekig megtartja még száraz körülmények között is, azonban a száraz faanyagban a gomba növekedése szünetel. Életműködéséhez legmegfelelőbb a 40%-os fanedvesség. Pikkelyes fagomba (Lentinus lepideus). Főleg a luc- és a vörösfenyő faanyagának károsítója, de előfordul a bükk és a tölgy faanyagában is. Barnakorhadást okoz. Leginkább a nedves talajjal érintkező faanyagot fertőzi, épületben nemigen fordul e1ő. Hőre nagyon érzékeny; ezért a tetőszerkezetekben nem okoz nagyobb károsodást. 50 °C-on elpusztul. Labirintus taplógomba (Dedalea quercina). A tölgy faanyagok károsítója, más fafajokat ritkán fertőz. Barnakorhadást okoz. Jellemzője, hogy a tölgyfa gesztje szürkésbarnává válik. Nagyon életképes gombafajta, megtelepedése után nehezen irtható ki.

26

Épületekben károsító gombák Pincegomba (Coniophora cerebella). Általában a lemezes fenyőgombával elsődlegesen fertőzött, erősen nedves faanyagot támadja meg, elsősorban a még nedves, kellően ki nem száradt, új vagy átépített épületekben. Nagyon vízigényes, nedvességoptimuma 50...60% fanedvességtartalom. Főleg a fenyőfélék, ritkábban a lombos fák faanyagát korhasztja. A faanyag cellulózvázát bontja le, ezért annak színe megsötétül. Először a faanyag felületét kezdi ki, s halad a faanyag belseje. felé. Barnakorhadást okoz. Száraz faanyagot nem fertőz. 50 °C hőmérsékleten elpusztul. Közvetett veszélyessége abban van, hogy a faanyagot savanyú kémhatásúvá teszi, s ezzel kedvező feltételeket teremt a házigomba számára. Könnyező házigomba (Merulius lacrymans). Egyike a legnagyobb károkat okozó gombáknak. A beépített, más gombától már fertőzött (savanyított) faanyagot támadja meg. Nincs szüksége nedves környezetre, mert az életműködéséhez szükséges vizet a sejtfalak cellulózvázának széndioxidra és vízre való lebontásával maga is fedezni tudja. Megtelepedéséhez ugyan a légszáraznál nagyobb nedvességtartalom szükséges, utána azonban a száraz faanyagban is képes károsítani. Ezért a légszáraz faanyagra is veszélyes. Az előfertőzés fontos feltétel, mert a teljesen egészséges faanyagon nem tud megtelepedni. Az előfertőzést azonban mindig fel kell tételezni és az épületben olyan feltételeket teremteni, hogy a házigomba ne tudjon kicsírázni. Rendkívül szívós, az ellene való védekezés nagyon nehéz és költséges; fertőzőképességét évekig megtartja. Kifejlődése folyamán selymes fényű, ezüstszürke, pelyhes fonalak lepik el a faanyag felületét. A fölösleges víz a micélium végén apró cseppek alakjában jelenik meg (innét az elnevezése). A víz a környező szerkezetet és a levegőt állandóan nedvesen tartja. Kártétele a sejtfalak lebontásának előrehaladásával a tipikus barnakorhadás jeleit mutatja: A faanyagban hossz- és harántirányú repedések keletkeznek, végül a fa kézzel morzsolható, barna színű porrá esik széjjel. Mind a tűlevelű, mind a lombos fák faanyagát elkorhasztja. Rendkívül nagy pusztításokat okoz: tönkreteszi a faanyagú padlókat, főleg a vakpadlót, de pusztítja az ajtó- és ablaktokok, bélések, borítások faanyagát, a fafödémeket is. Hatalmas nyalábjai segítségével igen gyorsan terjed. Micéliuma átterjedhet a falazatra, acél-, beton-, üveg- stb. szerkezetek felületére, és tovább terjedve elpusztít minden útjába kerülő cellulóztartalmú anyagot. A "könnyezés" és a korhadással járó dohos, bűzös szag elárulja jelenlétét. Házi kéreggomba (Poria vaporaria). A tartósan nedvességnek kitett faanyagot, elsősorban a fenyőféléket támadja meg. Fejlődéséhez sok nedvességet igényel, nedvességoptimuma 35 % fanedvesség. A nedvesség megszűnésével fejlődése is megáll. A száraz faanyagot nem fertőzi. Barnakorhadást okoz. A megtámadott faanyagot ujjal szétmorzsolható állapotig korhasztja. Megtalálható épületek pincéjében, vakpadlókban, ereszek gerendavégeiben, talajjal érintkező faszerkezetekben stb. A pincegombával, a könnyező házigombával és a házi kéreggombával megtámadott faanyagot semmilyen célra tovább felhasználni nem szabad, továbbterjedésük ellen biztosan csak egyféle módon lehet védekezni : az összes faanyagot a helyszínen el kell égetni.

27

Élősködő növények Ezek a fákon élősködő (parazita) növények a fatörzsben nyílásokat, üregeket hoznak létre. A leggyakoribb élősködő növény a fagyöngy, amely az összes fenyőfélét és lombos fát (a tölgy kivételével) megtámad. A tölgyek károsítója a sárga fagyöngy vagy fakín. Ezek a cserjék főleg a fák ágain élősködnek, s bár a faállományban nagy károkat okozhatnak, a fák törzsét azonban ritkán támadják meg, ezért kártevésük a fűrészáruk szempontjából nem jelentős. Esetenkénti károsításuk abban nyilvánul meg, hogy szívógyökereiket több centiméter mélyen eresztik az élő fa szövetei közé. Előfordulásuk esetén a fűrészárukon levő hiba lehet: felületi, sekély, ez esetben a behatolás mélysége nem haladja meg az 5 mm-t, de lehet mélyre hatoló is, ha a behatolás mélysége az 5 mm-t meghaladja. e) Rovarok okozta fahibák Rovar- és álcajáratoknak nevezzük a rovarok, ill. álcáik által a fában vagy faanyagban rágott lyukakat, járatokat (meneteket). Okozói a bogarak és a hártyás szárnyúak rendjébe tartozó rovarok. A rovarok teste élesen tagozódik fejre, torra és potrohra. Szájszerveik szilárd táplálék feldarabolására való rágók. Fejlődésük folyamán többféle, pete, báb, álca (lárva) és bogár (nemző) alakon mennek keresztül. Vannak, amelyek mind álca, mind rovar formájában, mások csak rovar alakjukban pusztítanak. Az élő fát és a feldolgozott faanyagot egyaránt megtámadják. A legnagyobb károkat az álcák okozzák, járatszerű rágásaikkal. A faanyagot károsító rovarok - elsősorban az álcák - a fában található járulékos anyagokkal (keményítő, fehérje stb.), a sejtfal alkotórészei közül pedig fapoliozánokkal és cellulózzal táplálkoznak. Általában már beteg, sérült; gyenge nedvkeringésű, tövön száradt fákat vagy frissen döntött rönköket támadnak meg, egészséges élő fákat ritkán. A fűrészárut, ill. a beépített faanyagot csak kevés rovarfajta fertőzi. A rovar- és álcajáratok behatolási mélységük szerint lehetnek: - felületi, sekély rovar- és álcajáratok, ha behatolási mélységük a faanyagban nem haladja meg az 5 mm-t; - mélyre hatoló rovar- és álcajáratok, ha behatolási mélységük 5 mm-nél nagyobb. Az utóbbiak, attól függően, hogy a rovar, ill. álcajáratok átmérőjének átlaga 3 mm-nél kisebb, akkor kisméretű, ha a 3 mm-t meghaladja, nagyméretű rovar- és álcajáratok.

28

Néhány faevő bogár jellegzetességei: A cincérek hosszú csápú, karcsú testű, ciripelő bogarak. A károsodást mindig az álcájuk okozza. Több fajuk ismert: vannak, amelyek az élő fa háncs-, ill. fatestét támadják meg, mások a feldolgozott faanyag belső szöveteit roncsolják. Legismertebb a házi cincér, mely a légszáraz vagy a félszáraz fenyő szijácsát támadja. Rágásképére jellemző a 6...12 mm széles, ovális keresztmetszetű járat és kirepülési nyílás. A szúfélék hengeres testű, mindössze néhány mm nagyságú bogarak, színük a barnától a feketéig változó. Élő és döntött fákban, fatelepeken és fűrészüzemekben okoznak nagy károkat. A fák háncsa és farésze között vájt járatokban élnek. Az anyabogár peterakás céljából maga is behatol a fa kérge alá. Az anyajáratra jellemző az egyenletes átmérő, az ebből kiinduló álcajáratok viszont kanyargósak, egyre inkább szélesedők. A járatok kör keresztmetszetűek. A kétféle járat együttesen adja a vágásképet. Sok fajtájuk van, némelyek a szijácsot, mások a gesztet roncsolják. Általában a nem gyantagazdag, nem nedvdús, beteg tűlevelűeket támadják meg. A sávos fenyőszú a kéregben levő fenyőfélék szijácsát, a szarvas szú kéregben levő lombos fákat, főleg tölgyet támad szijácsában vagy a geszt külső rétegében. A betűzőszú a lúc- és a jegenyefenyőket károsítja. A kopogóbogár-félék (anobium-félék) kis, sárgásfehér, hengeres testű rovarok. Lárváik 1...2 mm átmérőjű lyukakat fúrnak. Kiszáradt, feldolgozott anyagban élnek. Károsításuk felületileg kezdetben alig észrevehető, csak kis kirepülőnyílásaik jelzik kártételüket. Lárváik teszik a gerendákat, bútorokat, faanyagú műtárgyakat "szúrágottá". Csendben feltűnő kopogó hangot hallatnak, hogy egymásra találásukat megkönnyítsék; innen elnevezésük. Ismertebb fajtái : a halál órájának is nevezett, közönséges kopogóbogár mind a tűlevelű, mind a lombos faanyagot károsítja; a dacos vagy makacs kopogóbogár a fenyőfélék és a nagy kopogóbogár a lombos fák faanyagának pusztítói. A farágóbogár-félék főleg a tölgy- és a bükkállományban okoznak kárt (pl. a penésztenyésztő fabogár). A falisztbogár-félék közül a szijácsbogár csak a feldolgozott, főleg tölgy és akác faanyag szijácsrészét károsítja szerteágazó rágásjárataival. Parkettaraktárakban általában megtalálható. A csuklyásbogár-félék közül a piros csuklyásbogarat szükséges megemlíteni. É1ő és döntött, valamint feldolgozott és beépített lombos fák faanyagát károsítja. Következőkben a hártyás szárnyú rovarok közül említünk meg néhányat. A farontó lepkék álcái főleg az élő fákban okoznak károkat, a fűrészárukban csak a károsítás nyomai észlelhetők. A fadarazsak erdőgazdasági kártevők, a feldolgozott faanyagot nem károsítják. A hangyafélék közül veszélyesek a barnafarkú lóhangyák és a faodvasító lóhangyák. Mind az élő fákat, mind a beépített faanyagot károsítják. Rágásmeneteik mindig az évgyűrűk irányát követik; főleg a luc- és a jegenyefenyőt kedvelik, de megtámadják a tölgyet is.

29

Az építőfák átlagos szilárdsági értékei A faanyagok felhasználása, megmunkálása szempontjából fontos ismernünk szilárdsági tulajdonságaikat, ill. jellemző átlagos szilárdsági értékeiket. A tulajdonságokat befolyásoló tényezőket előzőekben ismertettük, azonban vannak olyan tényezők is, amelyek befolyásának mértéke számszerűen nem határozható meg, mint pl. a termelőhelyi viszonyok, az állománynevelés körülményei, az é1ő fatestben elfoglalt hely, a döntés utáni kezelés stb. Következésképpen ugyanazon fafaj szilárdsági értékei konkrét számadatai között igen nagy eltérések lehetségesek. Az eltérések a vizsgálati eredmények szórásában jelentkeznek. Nagyobb mennyiségű mérés alapján azonban meghatározhatók a különféle fafajok átlagos szilárdsági értékei, amelyek a vizsgálatok számától függő megbízhatósággal jellemzik a vizsgált fafajt. A 6. táblázatban tájékoztatásul összefoglaljuk az ácsmunkákhoz használatos fontosabb építőfák átlagos szilárdsági értékeit. A faszerkezetekhez felhasználható faanyagokat fanemek, szerint azonban az MSZ 15025/1-72 az ún. minősítő szilárdsági értékük (σmin) alapján, nedvességtartalmuktól függően, I. és II. szilárdsági kategóriákba sorolja. A kategóriákat a táblázat tartalmazza. A táblázatban szereplő szilárdsági kategóriáknak megfelelő faanyagok megengedett feszültségeit a táblázat foglalja össze. Faanyagok minőségi osztályozása, szilárdságuk szerint, nedvességtartalmuktól függően, N/cm2 (MSZ 15025/1-72)

Fanem Tűlevelű puhafa Lombos puhafa Keményfa

Szilárdsági kategória I. II. I. II. I. II.

σmin, ha a nedvességtartalom, % 15 20 25 30 3500 3200 3000 2700 3100 2800 2600 2400 2900 2600 2400 2200 2400 2200 2000 1900 4400 4000 3700 3400 3800 3400 3100 2900

Faanyagokra megengedett feszültségek, rostokkal párhuzamosan (MSZ 15025/1-72)

Szilárdsági kategória

hajlításból és nyomásból, σnH

húzásból, σbH

palástnyomásból, σpH

Betétnyírásból, τpH

I. II. I. II. I. II.

1600 1400 1300 1100 2000 1700

1350 1150 1100 900 1650 1400

1600 1400 1300 1100 2000 1700

160 140 130 110 200 170

Normálfeszültségek Fanem

Tűlevelű puhafa Lombos puhafa Keményfa

30

Faanyagok statikus rugalmasságának jellemzése A természetes faanyagnak - bizonyos határig - rugalmas tulajdonságai vannak. Gyakorlati szempontból fontosabb ezek alapjainak megismerése. Célszerű a fa σ-ε jelleggörbéjéből kiindulni, amelynek általános alap-igénybevételi eseteit (pl. szakítás, hajlítás) és jellemző szakaszait az ábra szemlélteti.

O-K: a kezdeti, nemlineáris jellegű görbületi szakasz, amelynek hosszát a vizsgált mintadarab felületi egyenetlensége, a teherátadó nyomófej, ill. az alátámasztásnak a mintadarabbal érintkező felülete és ezzel a felületi nyomása befolyásolja; a szakasz végén levő K ponthoz aránylag kis feszültség (σK) és viszonylag nagy fajlagos alakváltozás (εK) tartozik. K-A: lineárisan rugalmas szakasz, amely az A arányossági határig tart, és ezen belül az alakváltozás a feszültséggel lineáris kapcsolatban van; 0' pont a jelleggörbe módosított kezdőpontja, ha kezdettől lineárisnak tekintjük. A lineárisan rugalmas szakaszra a Hooketörvény értelmében, valamely z tengely irányú húzás esetén 1 σ z = Ez ε z vagy ε z = α zσz = σz Ez 1 a ahol: Ez = tgβ az anyag rugalmassági vagy Young-féle modulusa, MPa (N/mm2); α z Ez nyúlástényező. A lineárisan rugalmas szakasz nyírás esetén is megtalálható a jelleggörbén. Az előzők analógiájára, a nyírófeszültségek Hook-törvénye értelmében írható: 1 γ xy = ατ xy = τ xy Gxy ahol: γxy a nyírófeszültségek síkjában létrehozott lapszögváltozást; Gxy a nyíró rugalmassági modulus, MPa (N/mm2). Ha pl. γxy=1 (1 radián = 57,2958°), akkor G xy = τ xy . A-B: a feszültség és alakváltozás közötti képlékeny szakasz görbe vonalú, itt a molekuláris kötésekből eredő meghibásodások gyakorisága növekszik. B-Bo: a törést követő szakasz, ahol a maximális feszültség (σB) nem minden esetben okoz feltétlenül teljes törést; itt a feszültség már nem növekszik, hanem csökken egészen a mintadarab kettéválásáig, de a B-hez tartozó εmax még általában nő az εö (teljes fajlagos alakváltozás) értékéig.

31

A rugalmassági tulajdonságok tehát az anyag E, G és µ értékeivel jellemezhetők, amelyek izotróp anyagok esetén minden irányban megegyeznek. A feszültségek és alakváltozások közötti kapcsolatot térbeli feszültségi állapot esetén általános az izotróp anyagokra ismert Hooke-törvény hat egyenlete fejezi ki, azaz ha a koordinátatengelyek x, y és z, τ 1 ε y = σ y − µ(σ z + σ x ) ; γ yz = yz E G τ 1 ε x = σ x − µ(σ y + σ z ) ; γ xy = xy E G 1 τ ε z = σ z − µ(σ x + σ y ) ; γ zx = zx E G

[

]

[

]

[

]

továbbá E 2(1 + µ ) Anizotróp rugalmas anyagok esetén a rugalmasság jellemzői az egyes irányokban különbözők. Feltéve, hogy G=

- az anyag homogén, sűrűsége nem változik, - a deformációk kicsik, - az anyag lineárisan rugalmas, - a hőmérséklet állandó, az általános Hooke-törvényt a térbeli koordináta-rendszerben a következő mátrixformában ábrázolhatjuk az ortotróp anyagokra:

εx εy εz γ yz γ zx γ xy

σx α11 α 21 α 31 0 0 0

σy α12 α 22 α 32 0 0 0

σz α13 α 23 α 33 0 0 0

τ yz 0 0 0 α 44 0 0

τ zx 0 0 0 0 α 55 0

τ xy 0 0 0 0 0 α 66

Gyakorlatilag az átlóban fekvő nyúlástényezők reciprokával számolunk, amelyek tehát sorban 1 1 1 E x = E11 = ; E y = E22 = ; E z = E33 = α11 α 22 α 33 ill. a nyírási modulusok: G yz = G44 =

1 1 1 ; G zx = G55 = ; G xy = G66 = α 44 α 55 α 66

32

Az átlón tükrözött keresztirányú nyúlásszámok értékükben megegyeznek, vagyis α12 = α 21 ; α13 = α 31 ; α 23 = α 32 ; Ezt figyelembe véve, az ortotróp rugalmas anyag jellemzésére 9 adat elegendő, ezek: - Ex, Ey, Ez rugalmassági modulusok, - Gyz, Gzx, Gxy csúsztató rugalmassági modulusok, - α12, α13, α23 keresztirányú nyúlásszámok. A mátrix tulajdonképpen kijelöli a számítást, így pl. az y irányú megnyúlás Fx, Fy és Fz komponensű külső erők esetén: ε y = α 21σ x + α 22 σ y + α 33σ z A természetes faanyag mellett - meghatározott viszonyok között - a rétegelt lemezek is ortotróp rugalmas anyagként kezelhetők. A forgácslemezek általában transzverzális anizotrópiát mutatnak. (A farost lemezek anizotróp tulajdonságai még alig ismertek, hiszen teherviselő szerkezeti elemként általában nem használatosak.) Az anizotróp anyagokra általánosítva a Hooke-törvényt, több dimenziós feszültségi és alakváltozási állapot esetén a következőképpen adható meg a feszültség és az alakváltozás közötti kapcsolat: T fij = Cijkl Tdkl ahol Tfij a feszültségtenzor; Tdkl az alakváltozási tenzor; Cijkl a rugalmassági tenzor, vagy más formában felírva: Tdij = α ijkl T fkl amikor is mindkét esetben i, j, k, l l, 2, 3 értéket vehet fel. Ha pl. i = l, j=2, akkor Td 12 = α1211T f 11 + α1212T f 12 + α1213T f 13 + α1221T f 21 + α1222T f 22 + α1223T f 23 + α1231T f 31 + α1232T f 32 + α1233T f 33 A teljes mátrix a következő:

⎡Td 11 ⎤ ⎡ α1111 ⎢T ⎥ ⎢ α ⎢ d 12 ⎥ ⎢ 1211 ⎢Td 13 ⎥ ⎢ α1311 ⎥ ⎢ ⎢ ⎢Td 21 ⎥ ⎢ α 2111 ⎢Td 22 ⎥ = ⎢ α 2211 ⎥ ⎢ ⎢ ⎢Td 23 ⎥ ⎢ α 2311 ⎢T ⎥ ⎢ α ⎢ d 31 ⎥ ⎢ 3111 ⎢Td 32 ⎥ ⎢ α 3211 ⎢T ⎥ ⎢ α ⎣ d 33 ⎦ ⎣ 3311

α1112

α1113

α1121

α1122

α1123

α1131

α1132

α1212 α1312

α1213 α1313

α1221 α1321

α1222 α13221

α1223 α1323

α1231 α1331

α1232 α1332

α 2112

α 2113

α 2121

α 2121

α 2123

α 2131

α 2132

α 2212 α 2312

α 2213 α 2313

α 2221 α 2321

α 2222 α 2322

α 2223 α 2323

α 2231 α 2331

α 2232 α 2332

α 3112

α 3113

α 3121

α 3122

α 3123

α 3131

α 3132

α 3212 α 3312

α 3213 α 3313

α 3221 α 3321

α 3222 α 3322

α 3223 α 3323

α 3231 α 3331

α 3232 α 3332

α1133 ⎤ ⎡T11 ⎤ α1233 ⎥⎥ ⎢⎢T12 ⎥⎥ α1333 ⎥ ⎢T13 ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ α 2133 ⎥ ⎢T21 ⎥ α 2233 ⎥ ⋅ ⎢T22 ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ α 2333 ⎥ ⎢T23 ⎥ α 3133 ⎥ ⎢T31 ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ α 3233 ⎥ ⎢T32 ⎥ α 3333 ⎥⎦ ⎢⎣T33 ⎥⎦

Ilyen általános anizotrópia esetén tehát az alakváltozási tenzor és a feszültségtenzor 9-9 értékből tevődik össze, a megnyúlás komponenseinek a száma pedig 81.

33

A fa jellemző törésképei A már bekövetkezett törés alakjából egyrészt a kiváltó okra, másrészt a faanyag minőségére lehet következtetni. A törési kép a szilárdság hatására eléri a maximális deformációt, és így az anyagi kontinuitás megszakad. A törésképet több tényező befolyásolja, így különösen - a fafaj, - az igénybevétel, - a feszültség és a rostirány viszonya, - a terhelés sebessége. A fafaj hatása a törésképre főként a rostméretekből, a rosthosszúságból, a gyűrűs vagy szórt likacsú jellegből adódik. Az igénybevételtől függően - normál hőmérsékleti és páratartalmi viszonyokat valamint légszáraz állapotot feltételezve - több eset különböztethető meg, tapasztalat, hogy a törésképek kialakulásában a normál- és nyírófeszültségek hatása rendesen együtt jelentkezik. Tiszta nyomás esetén jellemző különbségek tapasztalhatók a rostirányú és a rostokra merőleges irányú erővel létrehozott töréskor. A rostirányú nyomásra különösen jellemző az erő irányával közel 45°-os szöget bezáró nyírás okozta - repedés, az ék alakú repedés, a rostoknak a főfeszültségi síkban bekövetkező egyenletes megroppanása (zúzódása), továbbá az egyszerű vagy több irányú hasadás mint töréskép. A rostokra merőleges irányú nyomáskor szintén jellemző az elnyíródás és a zúzódás, ami a kisebb ellenállású korai pásztában keletkezik, továbbá az évgyűrűk megroppanása, kipúposodása. Centrikus húzáskor, rostirányú erő esetén a rideg (rövid szálú) szakadás mellett - ami a gyengébb minőségű faanyagra jellemző töréskép - találkozunk a jobb minőségre utaló szálkás szakadással, továbbá az átlós elnyíródással és ezek kombinációival is. Törésképek tiszta nyomó-igénybevételkor

34

Törésképek centrikus húzó-igénybevételkor

Törésképek rostirányú összetett hajlításkor

35

Törésképek nyíráskor és csavaráskor

A rostra merőleges húzáskor a szakadás és az elnyíródás egyaránt a korai pásztában, ill. a radiális irányban következik be. A rostirányú hajlítófeszültségek a törést a húzott övben egyszerű vagy harántirányú, rideg vagy szálkás szakadással, továbbá a nagy nyírófeszültségek helyén bekövetkező rostirányú elnyíródással, végül a nyomott övben bekövetkező összenyomódással idézhetik e1ő. A nyírófeszültségek hatása a törési képben akár rostirányban, akár arra merőlegesen határozottan megmutatkozik. A csavarófeszültségek hatása, ha a csavarónyomaték rostirányú, a dualitás következtében rendesen rostirányú elválásban és szálasodásban jelentkezik, mivel a csúsztatófeszültségekkel szembeni ellenállás rostirányban kisebb, mint a rá merőleges síkban. Megjegyzendő, hogy a törés megindulása előtt egyes fafajoknál (pl. akác, luc) a rostok elszakadása pattogó hanggal jár együtt. Ez a törést megelőző figyelmeztetés számos területen, pl. a bányászatban is hasznos.

36

A fa mint ortotróp rugalmas anyag A természetes faanyag ortogonálisan anizotróp. Az ilyen anyagok rugalmas tulajdonságai tárgyalhatók hengerkoordinátákkal vagy derékszögű koordinátarendszerben. Az előbbi esetben r, s, ψ alapján, a derékszögű koordinátarendszerben pedig az x, y és z tengelyek helyett itt a rostirányt (r), a sugárirányt (s) és a húrirányt (h) választva, tehát r, s, h tengelyrendszerben.

Fa derékszögű (r, h, s) és Fűrészelt fa derékszögű tengelyrendszere hengerkoordináta-rendszere és a koordinátasíkok (r, h, s) (r, s, ψ)

A tárgyaláshoz ez utóbbi módot választva, a faanyag rugalmasságát kifejező anyagjellemzők az anatómiai főirányokban, ill. az általuk meghatározott síkokban a következők lesznek: Er, Es, Eh: Grs, Grh, Gsh: µrs, µrh, µsh, µsr, µhr, µhs:

a rugalmassági modulus a rost-, sugár- és húrirányokban; a csúsztató rugalmassági modulus a három egymásra merőleges síkban; a Poisson-féle állandók (indexei az előbbi értelmezés szerint).

A fára vonatkozóan tehát 12 paraméter fejezi ki a rugalmassági tulajdonságokat. Jelöljük továbbá a normálfeszültségeket σr, σs, σh-val, a nyírófeszültségeket τrs, τsh, τrh-val, a normálfeszültségek okozta alakváltozásokat εr, εs, εh-val, a nyírófeszültség okozta alakváltozásokat γrs, γsh, γrh-val, a főirányok által meghatározott rs, sh, ill. rh síkban. (Itt jegyezzük meg, hogy a szakirodalomban gyakran találkozunk a longitudinális (L), radiális (R) és tangenciális (T) megjelölés alapján az L, R, T indexekkel, amikor is pl. Er≡EL , Es≡ER és Eh≡ET vagy hasonlóan Grs≡GLR, Grh≡GLT és Gsh≡GRT.)

37

Az általános Hooke-törvény az ortotróp szimmetria figyelembevételével, mivel általában 1 Tdii=εii és Tdij = ε ij = γ ij , továbbá Tfii=σii és Tfij=τij (a behelyettesítést és egyszerűsítést 2 mellőzve), írható:

ε11 α1111 ε 22 α 2211 ε 33 α 3311 = 0 γ12 0 γ13 γ 23 0

α1122 α 2222 α 3322 0 0 0

α1133 α 2233 α 3333 0 0 0

0 0 0 2α1212 0 0

0 0 0 0 2α1313 0

0 σ11 0 σ 22 0 σ ⋅ 33 0 τ12 0 τ13 2α 2323 τ 23

Behelyettesítve most a fára vonatkozó rugalmassági paramétereket, és figyelembe véve, hogy az egymásnak megfelelő irányok miatt a 11...r (rostirány), a 22...s (sugárirány) és a 33...h (húr- vagy tangenciális irány) továbbá a 12...rs, a 13...rh és a 23...sh jelölések alkalmazhatók, így az általános Hooke-törvény a természetes fára:

εr εs εh γ rs γ rh γ sh

=

1 Er µ − rs Er µ rh − Er

µ rs Es 1 Es µ − sh Es

0

0

−

µ hr Eh µ − hs Eh 1 Eh

−

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1 Grs

σr σs ⋅

0

0 0

0

0

0

0

1 Grh

0

0

0

0

0

σh τ rs τ rh τ sh

1 Gsh

A szimmetrikus mátrix átlón tükrözött tagjainak egyenlősége miatt µ sr µ rs = ; Es Er

µ hr µ rh = ; Eh Er

µ hs µ sh = ; Eh Es

38

ahonnan: µ sr = µ rs

Es E E ; µ hr = µ rh h ; µ hs = µ sh h ; Er Er Es

ami azt jelenti, hogy a fára mint ortotróp anyagra vonatkozóan a független rugalmassági paraméterek száma kilenc. Írjuk fel az alakváltozások egyenleteit az előzök alapján: µ µ 1 σ r − sr σ s − hr σ h ; Er Es Eh µ µ 1 ε s = − rs σ r + σ s − hs σ h ; Er Es Eh µ µ 1 ε h = − rh σ r − sh σ s + σh ; Er Es Eh 1 γ rs = τ rs ; Grs 1 γ rh = τ rh ; Grh 1 γ sh = τ sh . Gsh εr =

Behelyettesítve a Poisson-állandók modulusokkal egyszerűsítve kapjuk:

kifejezett

összefüggéseit,

a

rugalmassági

µ µ 1 1 (σ r − µ rs σ s − µ rh σ h ); σ r − rs σ s − rh σ h = Er Er Er Er µ µ 1 1 (− µ sr σ r + σ s − µ sh σ h ); ε s = − sr σ r + σ s − sh σ h = Es Es Es Es µ µ 1 1 (− µ hr σ r − µ hs σ s + σ h ). ε h = − hr σ r − hs σ s + σh = Eh Eh Eh Eh εr =

Abban az esetben, ha pl. rostirányban kizárólag egyirányú húzás terheli a farudat, akkor az egyenletek egyszerűbb alakúak lesznek: εr = 1 Es 1 εh = Eh εs =

1 (σ r − µ rs ⋅ 0 − µ rh ⋅ 0) = σ r ; Er Er (− µ sr σ r + 0 − µ sh ⋅ 0) = −µ sr σ r ; Es (− µ hr σ r − µ hs ⋅ 0 + 0) = −µ hr σ r , Eh

mert σr≠0 és σs=σh=0.

39

A rugalmassági tulajdonságok jellemzőire hazai viszonylatban elég kevés adat áll rendelkezésre. Ezek is elsősorban a rostirányú rugalmassági modulusokra vonatkoznak; sok esetben az sh síkban nem is tesznek különbséget és együttesen adják meg. Így emiatt a rostra merőleges irányú értékeknél elég nagy a bizonytalanság. Alig találunk megbízható adatot a fafajok G és µ értékeire. A mérés mellett természetesen E-ből a G értékek, valamint a különböző irányokban számításba vehető E, G értékek ugyancsak számíthatók. Így pl. a rostiránnyal a szöget bezáró irányhoz tartozó rugalmassági modulus (Eα) nagysága a Voigtféle transzformációs összefüggéssel határozható meg: Eα =

Er , Er sin n α + cos n α Esh

ahol: az n kitevő értéke Baumann szerint 3. (Esh a rostra merőleges síkban levő rugalmassági modulus.)

40

Rugalmassági tényezők élőnedves és légszáraz állapotban

Néhány fafaj nyomás alapján meghatározott E, G értékeit, valamint a Poisson-állandókat irodalmi adatok alapján a táblázat tartalmazza [141] légszáraz állapotra vonatkoztatva (65% relatív páratartalom és 20 °C hőmérsékletű környezetben, egyensúlyi állapotra klimatizálva). Néhány fafaj E. G és µ értékei (N/mm2) az anatómiai főirányokban [141] pillanatnyi terhelés esetén

41

A Poisson-állandók - mint két fajlagos alakváltozás hányadosai - értéke a nedvességtartalom növekedésével egyes esetekben növekvő, más esetekben csökkenő tendenciájú, általában azonban nem változik, ezért átszámításuktól el lehet tekinteni. A puha- és keményfákra általánosított Poisson-állandókat amerikai adatok alapján a táblázat tartalmazza. A Poisson-értékek puha- és keményfákra

A nyomással meghatározott rugalmassági tényezők értékei a nedvességtartalom növekedésével lineárisan csökkennek a higroszkóposság határáig. A csúsztató rugalmassági modulus értéke ugyancsak ellenkező tendenciájú a nedvességtartalomhoz képest. Az 1%-os nedvességnövekedés okozta csökkenés mértéke - a higroszkóposság határáig - a hosszanti síkokban (rs, rh) 1, 2...1,8%, a keresztirányú síkban (sh) 1,4...2,9%. A rugalmassági modulus értéke, a faanyagok előzőkben tárgyalt anizotrópiája értelmében; a különböző irányokban eltérő nagyságú. Egy pontból kiinduló, meghatározott irányhoz, pl. a rostirányhoz viszonyított, növekvő szögekkel megadott irányokban ábrázolt E értékek végpontjai jellemző idomot adnak; ezeket fára, rétegelt lemezre és légterítésű forgácslemezre Hearmon vizsgálatai alapján az ábra szemlélteti. A fánál rost- és húrirányúak a legnagyobb, ill. a legkisebb értékek. A fához hasonlóan ortotrópnak tekinthető a rétegelt lemez is, amelynél a rugalmas tulajdonságok elemzésekor az ábra szerint célszerű felvenni a koordinátatengelyeket. A rostirány szerint egymásra merőleges helyzetű furnérrétegek miatt két irányban megnyúlt ábrát kapunk a rugalmassági tényezőre.

A rugalmassági modulus (E) változása (Hearmon szerint) a) fánál rh síkban; b) rétegelt lemeznél a lemez síkjában; c) légterítésű forgácsolólemeznél a lemez síkjában

42

HATÁRÁLLAPOTOK VIZSGÁLATA AZ EC5 SZERINT l. Száliránnyal párhuzamos húzás σ t ,0,d ≤ f t , 0,d

2. Szálirányra merőleges húzás σ t ,90 ,d ≤ f t ,90 ,d

fűrészelt fára

σ t ,90,d ≤ f t ,90,d (V0 / V )

0, 2

rétegelt, ragasztott fára

V - az egyenletesen nyomott tartó térfogata [m3] V0 - az un. referencia térfogat (= 0,01 m3)

ahol

3. Száliránnyal párhuzamos nyomás σ c , 0 ,d ≤ f c , 0 ,d

De! Ellenőrizni kell a stabilitásvesztés lehetőségét is (l. később) 4. Száliránnyal szöget bezáró nyomás σ c ,90 ,d ≤ k c ,90 f c ,90 ,d

kc,90

l1 ≤ 150 mm

l ≥ 150 mm 150 mm > l > 15 mm 15 mm > l

1 1 1

l1 > 150 mm a ≥ 100 mm a < 100 mm 1 1 1+(150-l)/170 1+a(150-l)/17000 1,8 1+a/125

43

A tervezési szilárdságára teljesülnie kell: σ c ,a ,d ≤

f c ,0,d f c , 0,d sin 2 α + cos 2 α f c ,90,d

5. (Ferde) Hajlítás

km

σ m , y ,d f m, y ,d

σ m , y ,d f m , y ,d

ahol

fm,y,d ill. fm,z,d km=0,7 km=1,0

+

+ km

σ m , z ,d f m, z ,d

≤1

σ m , z ,d ≤1 f m , z ,d

- a tervezési szilárdságok y, ill. z irányban - derékszögű km. esetén - minden más km. esetén

6. Nyírás τ d ≤ f v,d

a) A feltámaszkodás közelében redukálni lehet a nyíróerőt:

44

b) A kiékelés hatásának figyelembe vétele:

τ d = 1,5V / bhe ≤ k v f v ,d

1 kv = min. ⎛ h ⎜⎜ ⎝

⎛ 1,1i1,5 ⎞ ⎟ k n ⎜⎜1 + h ⎟⎠ ⎝ ⎞ x 1 α(1 − α ) + 0,8 − α 2 ⎟⎟ h α ⎠

kv=1, ha a kiékelés a terheletlen tartómagasság mentén van a fentiekben: kn=5 kn=6,5 h x a i

fűrészelt fa RR fa esetén a tartó magassága a kiékelés távolsága a tartóvégtől he/h a kiékelés szögének tangense

7. Csavarás τ tor ,d ≤ f v ,d

45

8. Együttes hajlítás és tengelyirányú húzás σt ,0,d f t , 0,d

+

σ m , y ,d f m, y ,d

+ km

σ m , z ,d f m, z ,d

≤1

σ σ t , 0 ,d σ + k m m , y ,d + m , z ,d ≤ 1 f t , 0 ,d f m , y ,d f m , z ,d

9. Együttes hajlítás és tengelyirányú nyomás 2

⎛ σ c , 0 ,d ⎜ ⎜ f ⎝ c , 0 ,d

⎞ σ m , y ,d σ m , z ,d ⎟ + k + ≤1 m ⎟ f m , y ,d f m , z ,d ⎠

⎛ σ c , 0 ,d ⎜ ⎜ f ⎝ c , 0 ,d

⎞ σ σ ⎟ + k m m , y ,d + m , z , d ≤ 1 ⎟ f m , y ,d f m , z ,d ⎠

2

Figyelem: - ( )2-en van a "tiszta" nyomási rész (részl. kihaszn.) - stabilitási vizsgálatot is kell még végezni!

46

10. Oszlopok A 9. pontban leírt követelményeknek teljesülniük kell és még az un. relatív karcsúságra vonatkozó követelményeknek is: λ rel , y =

f c , 0,k

λ rel , z =

σ c ,crit , y

f c ,0,k σ c ,crit , z

ahol:

σ c ,crit , y =

σ c ,crit , z =

Π 2 E0, 05 λy

2

Π 2 E0,05 λz

2

továbbá mindkét irányú relatív karcsúságra teljesülnie kell, hogy kisebb mint 0,5! b) Minden egyéb esetben (pl. oldalirányú erő) teljesülnie kell a következőknek: σ σ c , 0 ,d σ + m , z ,d + k m m , y ,d ≤ 1 k c , z f c , 0 ,d f m , z ,d f m , y ,d σ σ c , 0 ,d σ + k m m , z ,d + m , y ,d ≤ 1 k c , y f c , 0 ,d f m , z ,d f m , y ,d kc, y =

(

1 2

k y + k y − λ rel , y

2

k y = 0,5 1 + β c (λ rel , y − 0,5) + λ rel , y

2

)

47

ahol:

βc=0,2 ill. 0,1 fűrészelt ill. RR fa esetén, σm az oldalirányú erőkből származó hajlítófeszültség

Megjegyzés: kc,z és kz képletei indexcserével kaphatók. 11. Gerendák karcsúságának ellenőrzése (kifordulásvizsgálat) A relatív karcsúságra vonatkozó követelmény: λ rel ,m =

ahol: feszültség.

f m , k / σ m ,crit

σm,crit a klasszikus stabilitáselmélet segítségével és (EI)0,05-tel számított kritikus

Teljesülnie kell továbbá a feszültségek tekintetében: σ m , d ≤ k crit f m , d

ahol kcrit =

kcrit az oldalirányú kihajlást figyelembe vevő redukáló tényező 1 1,56-0,75λrel,m 1/λ2rel,m

λrel,m ≤ 0,75 0,75 < λrel,m ≤ 1,4 1,4 < λrel,m

48

Változó magasságú gerenda feszültségeinek ellenőrzése

A szélsőszál feszültségek meghatározása, ha α kisebb mint 10°:

(

) 6M bh

(

) 6bhM

σ m , 0,d = 1 + 4 tan 2 α

σ m ,α ,d = 1 − +4 tan 2 α

d 2

d 2

A feszültségek ellenőrzése σ m , α , d ≤ f m ,α , d

a) húzófeszültségek esetében: f m ,α , d =

f m ,d f m ,d f t ,90,d

sin 2 α + cos 2 α

b) nyomófeszültségek esetén: f m ,α ,d =

f m ,d f m ,d f c ,90,d

sin 2 α + cos 2 α

49

Kétirányban változó magasságú, íves ill. változó magasságú és íves fagerendák feszültségeinek ellenőrzése

a) Kétirányban változó magasságú gerenda

b) Íves (állandó magasságú) gerenda

c) Változó magasságú és íves fagerenda

50

A csúcszónában a szálirányra merőleges maximális feszültségre teljesüljön:

σt ,90,d ≤ k dis (V0 / V )

0, 2

f t ,90,d

ahol, a paraméterek a következők: kdis

a feszültségek megoszlására vonatkozó faktor a csúcszónában kdis = 1,4 a.) és b.) esetben, kdis = 1,7 c.) esetben V0 = 0,01 m3, az un. referencia térfogat V az ábrákon bejelölt csúcszóna térfogata, de legfeljebb 2Vb/3, ahol Vb a teljes gerendatérfogat. A szálirányra merőleges, a hajlítónyomatékból származó maximális feszültségre teljesüljön:

σt ,90,d = k p

6M ap ,d bhap

2

ahol, ⎛ hap k p = k5 + k 6 ⎜⎜ ⎝ r

⎞ ⎛h ⎟⎟ + k 7 ⎜⎜ ap ⎠ ⎝ r

⎞ ⎟⎟ ⎠

2

k 5 = 0,2 tan α k 6 = 0,25 − 1,5 tan α + 2,6 tan 2 α k 7 = 2,1 tan α − 4 tan 2 α

51

A csúcszóna hajlításból szár,azó szálső szálfeszültségeire teljesülnie kell: σ m ,d ≤ k r f m ,d

A terhekből származó maximális feszültség:

σ m ,d = k l

6 M ap ,d bhap

2

ahol, hap, r az ábrákon definiált, továbbá: ⎛ hap k l = k1 + k 2 ⎜⎜ ⎝ r

⎞ ⎛h ⎟⎟ + k 3 ⎜⎜ ap ⎠ ⎝ r

2

⎞ ⎛h ⎟⎟ + k 4 ⎜⎜ ap ⎠ ⎝ r

⎞ ⎟⎟ ⎠

3

ahol

k1 = 1 + 1,4 tan α + 5,4 tan 2 α

k 2 = 0,35 − 8 tan α k 3 = 0,6 + 8,3 tan α − 7,8 tan 2 α

k 4 = 6 tan 2 α A kr paraméter értékeire a) esetben kr=1, b) és c) esetben: kcrit =

1

rin/t ≥ 240

0,76+0,001rin/t

rin/t < 240

A képletekben rin és t értelmezése az a)-c) ábrákon látható.

52

53

Vékony gerincű ragasztott gerendák

Az axiális feszültségeknek a gerendaövekben teljesítenie kell az alábbiakat: σ f ,c , max, d ≤ f m , d σ f ,t ,max,d ≤ f m ,d σ f ,c , d ≤ k c f c , 0 , d σ f ,t , d ≤ f t , 0 , d

Az axiális feszültségeknek a gerincben teljesítenie kell az alábbiakat: σ w ,c , d ≤ f c , w , d σ w,t ,d ≤ f t ,w,d

A vizsgálatokat még ki kell egészíteni a gerinc horpadásvizsgálatával (rugalmassági alapon) és a ragasztott (lásd 1-1 km.) keresztmetszet nyírásvizsgálatával: τmean,d ≤

fv,90,d

hf ≤ 4bw

fv,90,d (4bw/hf)0,8

hf < 4bw

54

Falpanelek

Falpanel: fából készült keretre (1.ábra) mechanikus kapcsolattal rögzített egy- vagy kétoldali falemezzel merevített tartószerkezet. A falpanel teherbírása meghatározható: - számítással, vagy - próbaterheléssel (a prEN 594 szerint) A teherbírás meghatározására az egyszerűsített számítási módszer alkalmazható, ha együttesen fennállnak a következő feltételek: - 200x200 mm-nél nagyobb nyílás nincs a falpanelon, - a falemezeket rögzítő mechanikus kapcsolat kiosztása minden oldalél mentén egyenletes, és - b nagyobb mint, h/4. A falpanelek teherbírása az alábbiak szerint számítható:

F v ,d = ∑ F f ,d (bi / b1 ) b1 / s 2

ahol,

Ff,d b1 bi s

az egy erősítő elem (pl. szeg) oldalirányú teherbírása a legszélesebb falemez szélessége az i-edik falemez szélessége az erősítő elemek (pl. szeg) közötti távolság

a.) A falelemeket rögzítő (lehorgonyzó) nyomott csapokat az alábbi erőre kell méretezni: Fd = (0,67 ill. 0,75) Fv,d h/b falpanelek esetén

a két oldalán ill. az egy oldalán falemezzel készült

b.) A falelemeket rögzítő (lehorgonyzó) húzott csapokat az alábbi erőre kell méretezni: Fd = Fv,d h/b

55

A teherbírás meghatározása kísérleti úton: Amennyiben a falpanel teherbírását, esetünkben karakterisztikus erejét (Test panel b) ábra) már meghatároztuk, akkor a modell törvények alapján különböző magasságú (h) és szélességű (b) falpanelekre érvényesek a következők: Fk = kbkhFtest,k

kb =

kh =

b/btest (b/btest)2 0

btest ≤ b 0,5 btest ≤ b < btest b ≤ 0,5 btest

(htest/h)2

h ≥ htest

1

h < htest

56

A Johansen-egyenletek egyszer nyírt kapcsolatokra A különböző tönkremeneteli módok mindegyikét meg kell vizsgálni: "a" jelű törési mechanizmus: Tönkremenetel az "1" jelű elemben:

"b" jelű törési mechanizmus: Tönkremenetel az "2" jelű elemben:

"c" jelű törési mechanizmus:

57

A hajlítónyomaték a nyírás síkjára:

Behelyettesítéssel és a b2=b1/β bevezetésével:

58

Ennek az egyenletnek b1-re való megoldásával kapjuk, hogy:

"d" jelű törési mechanizmus: Abból a feltételből, hogy a csapban levő nyíróerő az Mmax helyén zérus:

59

Az fh,2d és a1=(t1-b1)/2 összefüggések előbbi egyenletbe való behelyettesítésével:

amiből következik, hogy:

"e" jelű törési mechanizmusra:

Az előbbivel analóg módon:

60

"f" jelű törési mechanizmusra:

61

KAPCSOLATOK A CSAPOS-TÍPUSÚ KAPCSOLATOK OLDALIRÁNYÚ TEHERBÍRÁSA Egyszer nyírt kapcsolatok A teherbírás tervezési értéke egy "csapra", nyírási síkonként: (fa-fa, fa-panel típusú kapcsolatokban)

62

Kétszer nyírt kapcsolatok A teherbírás tervezési értéke agy "csapra", nyírási síkonként: (fa-fa, fa-panel típusú kapcsolatokban)

A fenti, különböző tönkremeneteli módokhoz tartozó képletekben: t1 és t2 fh,1,d ill. fh,2,d β d My.d

- a faanyag szerkezeti vastagsága ill a behatolási mélység, - a beágyazási feszültség értéke t1-ben ill. t2-ben (prEN 383) - fh,2,d/fh,1,d - a csap átmérője - egy csap folyását okozó hajlítónyomaték

63

A CSAPOS-TÍPUSÚ KAPCSOLATOK OLDALIRÁNYÚ TEHERBÍRÁSA Kétszer nyírt kapcsolatok A teherbírás tervezési értéke agy "csapra", nyírási síkonként: (acél-fa típusú kapcsolatokban) I. Szélső helyzetű (külpontosan elhelyezkedő) acéllemezek alkalmazásakor a) vékony acéllemezek esetén:

t ≤ 0,5d

b) vastag acéllemezek esetén:

t≥d

64

II. Közbenső helyzetű (központosan elhelyezkedő) acéllemezek alkalmazásakor a) vékony acéllemezek esetén:

III. Szélső helyzetű (de központosan elhelyezkedő!) acéllemezek alkalmazásakor a) vékony acéllemezek esetén:

a) vastag acéllemezek esetén:

65

A GEOMETRIAI VIZSGÁLATAKOR

IMPERFEKCIÓK

HATÁSA

A

SÍKBELI

KERETEK

A vizsgálatot másodrendű elmélet alapján kell elvégezni, amely során a következő közelítések engedhetők meg: - a tervtő1 eltérő alak modellezésére Ф kezdeti szögeltérés és e szinuszos alakú deformáció vehető figyelembe, amelyeknek maximális értékei: Φ = 0,005

Φ = 0,005 5 / h

h ≤ 5m

h > 5m

ahol h - a szerkezet magassága, m-ben - minimális értékként: e = 0,003 1 - az alakváltozások számításához a rugalmassági modulus értéke: E = E0, 005 f m ,d / f m ,k

Példák a feltételezett kezdeti deformációkra:

66

KIMEREVÍTÉSEK, KÖZBENSŐ MEGTÁMASZTÁSOK MODELLEZÉSE Növekvő alakváltozások, ill. instabilitás okán kell vizsgálni, a legkedvezőtlenebb esetet feltételezve. Különálló, nyomott rudak - a megtámasztások maximális távolsága:

a/500 RR szerkezeteknél a/300 egyébként

- minden közbenső megtámasztás modellezhető egy rugóként, amelyre: C = ksΠ2EI/a3 ahol: E = E0,05fm,d/fm,k ks = 2(1+cosΠ/m) ahol

m

-a "megtámasztott mezők" száma.

- A rugalmas megtámasztásokra ható erő legkisebb figyelembeveendő értékei: Fd = Nd/50

fűrészelt anyagú szerkezeti elemekre,

Fd = Nd/80

RR anyagú szerkezeti elemekre

Hajlítónyomatékkal terhelt tartó nyomott övében figyelembeveendő legkisebb erőre: Nd = (1-kcrit)Md/h A szerkezet statikai modellje

67

A KIMEREVÍTŐ RENDSZERRE FIGYELEMBEVEENDŐ TERHEK

q d = k1

nN d 30 l

ahol 1 k1 = min.

15 / l és

n Nd

- a párhuzamosan merevített szerkezetek száma - a nyomóerő átlagértéke az l hosszon

Szükséges továbbá, hogy: - a középső km.-ben fellépő alakváltozás legyen kisebb, mint l/700

a qd hatására és

l/500

a qd egyéb rá ható erő együttes hatására.

68

A FASZERKEZETEK ERŐTANI TERVEZÉSÉNEK FONTOSABB ELŐÍRÁSAINAK ÁTTEKINTÉSE AZ MSZ 15025 SZERINT (Az egyes pontok előtti decimális számozás az MSz pontjainak számozását követi) 1.3.4. .150 ≥ T > 50 év élettartamra tervezett építmények teherhordó faszerkezeteit, illetve faszerkezeti elemeit csak természetes fákból, természetes fákból és fémekből készített kapcsolóelemekkel szabad tervezni. Ilyen élettartamra a fafaj kiválasztását, a védőkezelést az MSZ 10144 szerint kell tervezni. Fedett, de nem zárt légtérbe csak az MSZ 10144 szerinti O. és I. szilárdsági kategóriájú faanyag tervezhető. A 150 ≥ T > 50 év élettartamra tervezett szerkezetekhez felhasznált faanyagok határfeszültségeinek értékeit T=50 év élettartamra számított (1.3.4.2. szakasz szerint) határfeszültségi értékekből a következő szorzókkal kell számítani: - hajlító határfeszültség számításakor: 0,70 - húzó határfeszültség számításakor: 0,50 - nyomó határfeszültség számításakor: 0,75 - nyíró határfeszültség számításakor: 0,50 1.3.4.2. A T=50 év élettartamra tervezett építmények teherhordó faszerkezeteit, illetve faszerkezeti elemeit - természetes fákból, - hossztoldott faanyagokból, - szélességben toldott faanyagokból, - rétegelt-ragasztott faanyagokból szabad tervezni. 1.3.4.2.1. Az erőtani számításokhoz az 1.3.4.2. szakasz szerinti anyagok határfeszültségének értékét használati terheknél (üzemi) húzáskor 0,6; hajlítás, nyomás és nyírás esetén 0,7; rendkívüli terheknél 1,2; módosító tényezőkkel számítva kell figyelembe venni. Módosító tényezők: a) A főirányok közötti - a szöghöz tartozó - axiális határfeszültséget (σH(α)) az alábbi képlettel kell számítani: (r) σH σH ( α) σH = (r) σ H sin 2 α + σ H cos2 α ahol α erőirány és rostirány közötti szög. b) Ha a faanyag nedvességtartalma (u) az üzemi használat közben nagyobb 12%-nál (de legfeljebb 30%), akkor határfeszültségcsökkentést kell figyelembe venni. A csökkentő szorzót (ku) az alábbi módon kell meghatározni: k u = 1 − ( u − 12)0,02 A 30%-ná1 nagyobb nedvességtartalom esetén a 30%-hoz tartozó értéket kell a számítás során figyelembe venni.

69

c) Ha a tervezett létesítmény élettartama T < 50 év akkor a határfeszültséget kT szorzóval kell számítani: 0
kT=1,40 kT=1,30 kT=1,20 kT=1,10

d) Ha a tervezett (vizsgált) elem legkisebb keresztmetszeti mérete, illetve keresztmetszeti területe eltér a 6. fejezetben lévő méretektől, akkor a határfeszültséget csökkenteni kell. A km csökkentő szorzó a kedvezőtlenebb eltérés %-os nagyságával egyenlő csökkentést eredményezzen. Hengeres fa (kérgezett nőtt fa) esetén - ha a középátmérő 20 cm vagy annál nagyobb és a sudarosodás méterenként legfeljebb 8 mm, akkor km = 1,1; - ha a középátmérő legalább 15 cm és a sudarosodás méterenként legfeljebb 10 mm, akkor km = 1,05. e) Ívesen meghajlított rétegelt ragasztott szerkezetek esetén az 5. táblázatban szereplő, rostokkal párhuzamos hajlító határfeszültséget (σHm) ⎛ r ⎞ ki = ⎜ + 0,67 ⎟ ⎝ 1500 h ⎠ tényezővel szorozva kell számítani, ha a görbületi sugár (r) és a legvastagabb elem r (lamella) vastagságának (h) aránya < 500 . h A rnegengedett legkisebb görbületi sugár: I. szilárdsági kategóriájú rétegelt ragasztott szerkezet esetén r = 200h; II. szilárdsági kategóriájú rétegelt ragasztott szerkezet esetén r = 250h. f) Talpgerendára támaszkodó oszlop alatt (l. ábra) a rostokra merőleges nyomó határfeszültség (σ(r)Hny; illetve σ(t)Hny) a 0,5b b1 kp = ≤ 1,25 l min 4− h tényezővel szorozva veendő számításba, ahol h a talpgerenda magassága, cm; lmin a talpgerenda legkisebb kinyúlása, cm; b a talpgerenda szélessége, crn; b1 az oszlop szélessége, a talpgerenda szélességének irányában, cm. 2+

Az lmin/h viszonyszám legfeljebb 1,5 értékkel vehető figyelembe.

70

g) Vízgőznek tartósan kitett szerkezetek esetén (90% relatív páratartalom felett) a vízgőz hatására létrejövő fanedvesség-változás figyelembevételén túl a határfeszültségeket kg = 0,9 szorzóval kell számítani. h) Vízszint-ingadozásnak kitett telítetlen szerkezetek határfeszültségeit a 30% nedvességtartalomhoz tartozó csökkentésen túl, további kv = 0,8 szorzóval kell számítani.

71

3. A TEHERBÍRÁSI KÖVETELMÉNYEK KIELÉGÍTÉSÉNEK IGAZOLÁSA 3.1. A számításba vehető méretek és keresztmetszeti jellemzők 3.1.1. Az igénybevételek számításakor a keresztmetszeti méreteket tervszerinti értékükkel kell figyelembe venni. 3.1.2. A feszültségek számításakor a húzott elemekben, illetve hajlított elemek húzott övében levő keresztmetszet gyengítéseket a keresztmetszeti jellemzők számításánál figyelembe kell venni. 3.2. A húzott rúd teherbírása (NHh) N Hh = AσHh ( N ) ahol A a 3.1.2. szakasz szerint számított keresztmetszeti terület, mm2; a rostokkal párhuzamos húzó határfeszültség értéke, N/mm2. σHh 3.3. A nyomott rúd teherbírása A nyomott rúd teherbírását a kihajlás veszélyének figyelembevételével és a nyomóerő véletlen jellegű külpontosságának feltételezésével kell számítani a 3.3.1., a 3.3.2. és a 3.3.3. szakaszok alapján. 3.3.1. A karcsúsági tényező (λ)

λ = l o / i min ahol lo imin

az elméleti kihajlási hosszúság, mm; a teljes keresztmetszet legkisebb inerciasugara, mm.

3.3.2. A központosan nyomott rúd teherbírása (NHny) N Hny = ϕAσ Hny

(N)

ahol

A a 3.1.3. szakasz szerint számított keresztmetszeti terület, mm2; σHny a rostokkal párhuzamos nyomó határfeszültség, N/mm2; φ a kihajlás veszélyének figyelembevételére szolgáló tényező, melyet a 3.3.3. szakasz szerint kell meghatározni. 3.3.3. A φ kihajlási tényezőt, amely tartalmazza a véletlen jellegű külpontosság hatását is az alábbi összefüggéssel kell számítani: 1

ϕ=

2

≤1

⎛1 λ λ λ λ ⎞ 1 λ ⎟⎟ − 2 + + + ⎜⎜ + + 2 400 8000 8000 ⎝ 2 400 8000 ⎠ 2

2

2

ahol λ

a 3.3.1. szakasz szerinti karcsúsági tényező.

72

3.4. A hajlított keresztmetszet teherbírása (MH)

M H = Wσ Hm

( Nmm)

ahol W a keresztmetszeti tényező, amelyet egyszelvényű tömör keresztmetszet esetén a szilárdságtan szabályai szerint, σHm a rostokkal párhuzamos hajlító határfeszültség, N/mm2.

73

3.5. A hajlított tartók kifordulási stabilitása 3.5.1. Nem szükséges a kifordulási stabilitást vizsgálni olyan négyszögszelvényű hajlított tartók esetében, amelyekre nézve az l/b és a h/b viszonyszámok szorzata kisebb mint 120. (l a tartó fesztávolsága, h és b a tartó keresztmetszetének magassága, illetve szélessége.) 3.5.2.1. Tömörszelvényű tartónál a teherbírás (MH)

M H = ϕWσ Hm

( Nmm)

ahol a φ csökkentő tényezőt a λm kifordulási karcsúság függvényében a 3.3.3. szakasz szerint kell számítani. A λm kifordulási karcsúság derékszögű négyszög keresztmetszet esetén a ⎞ ⎛ l h λ m = 4,5⎜⎜ k 2 − 15 ⎟⎟ ≥ 0; ⎠ ⎝ b

általános esetben a ⎛ λ m = 4,5⎜ ⎜ ⎝

l k Wx I cs I y

⎞ − 15 ⎟ ≥ 0; ⎟ ⎠

képlettel határozható meg, ahol h a négyszögkeresztmetszet magassága, mm; b a négyszögkeresztmetszet szélessége, mm; Wx a hajlítás tengelyére vett keresztmetszeti tényező, mm3; Iy a keresztmetszetnek a hajlítás tengelyére merőleges tengelyre vonatkozó tehetetlenségi nyomatéka, mm4; Ics a keresztmetszet csavarási tehetetlenségi nyomatéka, mm4; lk a kifordulási hossz, amelyet a táblázat alapján kell meghatározni, mm. A λm < 0 esetben φ = 1 veendő fel.

74

3.5.2.2. Összetett szelvényű tartók kifordulás vizsgálatát a nyomott övként igénybevett tartóe1em kifordulási vizsgálatával kell végrehajtani. A számítást a 3.3. szakasz szerint kell elvégezni, az lo kihajlási hossz a 3.5.2.1. szakasz szerinti lk hosszal egyenlő.

75

3.6. A hajlított-nyírt gerenda nyírási teherbírása A tömörkeresztmetszetű hajlított-nyírt gerenda mértékadó keresztmetszetének nyírási teherbírása (Th) TH =

Ib τH S

(N)

ahol I a keresztmetszetnek a hajlítás tengelyére vonatkozó tehetetlenségi 4 nyomatéka, mm ; b a keresztmetszet mértékadó szélessége, mm; S a mértékadó szál feletti keresztmetszeti rész statikai nyomatéka a súlyponti tengelyre, mm3; τH a rostokkal párhuzamos nyíró határfeszültség, N/mm2. 3.7. A csavart rúd teherbírása A csavarásra igénybevett rúd csavarási teherbírása (MHcs) M Hcs = Wcs τ H ahol Wcs τH

( Nmm)

a csavarási keresztmetszeti tényező, mm3; a rostokkal párhuzamos nyíró határfeszültség, N/mm2.

3.8. A teherbírás igazolása összetett igénybevételi állapotokra 3.8.1. A hajlított-húzott rúd teherbírása igazoltnak vehető, ha bármely keresztmetszetére teljesül az alábbi feltétel:

Nh M + ≤1 N Hh M H ahol Nh, M az adott külső igénybevételek; a megfelelő teherbírási értékek a vizsgált keresztmetszetben, NHh és MH amelyeket a 3.2., illetve a 3.4. szakaszok szerint kell meghatározni. 3.8.2. A hajlított-nyomott rúd teherbírása igazoltnak tekinthető, ha a mértékadó keresztmetszetben az alábbi feltétel szerint teljesül:

N ny N Hny

+ 1−

1 M ≤1 N ny M H N o Hny

ahol az adott külső igénybevételek; Nny, M NHny és MH a 3.3., illetve a 3.4. szakaszok szerinti értékek; NoHny az adott hajlítási síkban értelmezett karcsúság alapján a 3.3. szakasz szerint számított nyomási teherbírás.

76

3.8.3. A 3.8.1. és a 3:8.2: szakaszokban foglaltakon kívül egyéb axiális és tangenciális igénybevételek működése esetén a teherhordó elem teherbírása igazolt, ha bármely keresztmetszetében teljesül a következő feltétel:

[ ]

σ (r) σ2 + (r) σ2 H σH

[

2

[τ ]

] + [τ

( l,r )

( l,r )

2

H

2

]

2

≤1

77

3.9. A kapcsolatok teherbírása 3.9.2 Gyűrűs kapcsolatok teherbírása - A zárt vagy nyitott gyűrűs kapcsolatokat palástnyomásra és nyírásra kell méretezni; a kettő közül a kisebb a figyelembe veendő teherbírás. - Az összekapcsolt elemek határfeszültségi értékeit az 1.3.4. szakasz szerint kell meghatározni. - Zártgyűrűs kapcsolatoknál a kapcsolási sík (nyírt sík) egy gyűrűjének teherbírása palástnyomásra (NHp): N Hp = dvσ Hny

(N)

d2Π τH 4

(N)

nyírásra (NHt): N Ht = ahol d a gyűrű belső átmérője (mm); v a beeresztés mélysége (mm); σHny az összekapcsolt elemek nyomó határfeszültsége (N/mm2); τH az összekapcsolt elemek nyíró határfeszültsége az (l,r) illetve az (l,t) síkokban (N/mm2). - A toldások, a csomóponti kötések gyűrűs kapcsolatának teherbírását - az erő irányában egysorban egymás után elhelyezett - 4-6 db gyűrű esetén 0,9 értékű, 7-10 db gyűrű esetén 0,8 értékű szorzóval kell számítani. 3.9.3. Hengeres kapcsolatok teherbírása - A hengeres kapcsolatok készülhetnek fahevederes vagy acélhevederes kialakítással. - A hengeres kapcsolatoknál a hengerpalásttal érintkező farészt nyomásra, hengert pedig hajlításra kell méretezni; a kettő közül a kisebb a figyelembe vehető teherbírás. - Az összekapcsolt elemek határfeszültségi értékeit (fahengeres kapcsolat esetén a fahenger határfeszültségi értékeit is) az 1.3.4. szakasz szerint kell meghatározni - A kapcsolási sík (nyírt sík) egy hengerének teherbírása hajlításra (NHm): N Hm = 0,54 d 2 σ Hm σ Hny

(N)

palástnyomásra nyírásra (NHp):

N Hp = 0,62 d b σ ' Hny

( N)

ahol d a henger átmérője (mm); b a hengeralkotóval párhuzamos irányban mérve az összekapcsolt elemek közül a kisebbik mérete (mm). [Acélhevederes kapcsolat esetén a faelem mérete (mm)]. σHny a henger hajlító határfeszültsége (N/mm2). Acélcsőhenger esetén az 4 ⎛ d1 ⎞ MSz 15024/1 szerinti hajlító határfeszültséget 1 − ⎜ ⎟ szorzótényezővel kell módosötani; ⎝d ⎠ (d1 a cső belső átmérője, mm). σHny az összekapcsolt elemek nyomó határfeszültsége (N/mm2); Szögalatti kapcsolat

78

esetén az erőirány és a rostirány eltérését figyelembe kell venni. σ'Hny

keményfa anyagú henger esetén a henger rostra merőleges nyomó határfeszültsége (N/mm2). Abban az esetben, ha az összekapcsolt elemek nyomó határfeszültsége kisebb, mint a fahenger rostra merőleges nyomó határfeszültsége - pl. szögalatti kapcsolat esetén, illetve acélhenger, valamint acélcsőhenger esetén - akkor azt kell figyelembe venni.

79

3.9.5. Huzalszeggel szegezett kapcsolatok teherbírása - Teherhordó szegezett kapcsolatokhoz alkalmazható szeg az MSZ-05-33.7801 szerinti huzalszeg. - A szegezett kapcsolatok tervezésekor a 6.2.7. szakasz előírásait be kell tartani. - Bütübe vert szeg teherbírása nem vehető figyelembe. - Az összekapcsolt elemek szilárdsági értékeit az 1.3.4. szakasz szerint kell meghatározni. - Teherhordó szegezett kötéseknél az erőirány és a rostirány eltérését nem kell figyelembe venni. 3.9.5.1. - Ha az igénybevétel a szeg hossztengelyére merőleges, akkorakapcsolódási sík (nyírt sík) egy szegének teherbírását a (23) képlettel kell számítani, ahol d a szeg átmérője (mm), σHm szeg hajlító határfeszültsége (N/mm2). (Az MSZ-05-33-7801 szerinti huzalszeg esetén σHm = 180 N/mm2.) σHny az összekapcsolt elemek nyomó határfeszültsége (N/mm2) - Ha a szeg hordozófába a szegcsúccsal együtt 8d mélységig benyúlik, akkor a teherbírás teljes értéke figyelembe vehető. Ha a behatolás 4d, akkor a teherbírás0,5 értékű szorzóval vehető figyelembe. 8d > l1 > 4d behatolás esetén lineáris interpolációt kell alkalmazni. - Ha a szeg helyét a 6.2.7. szakasz szerint előfúrják, ekkor 1,15 értékű szorzóval vehető figyelembe a teherbírás számításakor. - Ha az erő irányában egymást követően több szeget alkalmaznak, a teherbírást 6 db-nál több szeg esetén annyi %-ka1 kell csökkenteni amennyi a szegek, illetve a szegsorok száma (pl. 12 egymást követő szeg esetén 12 %-kal). Az erő irányában legfeljebb 16 db szeget szabad figyelembe venni. - A szegátmérő és a kapcsolt elemek viszonyát a 6.2.7. szakasz szerint kell megtervezni. - A deszkának, a pallónak a körkeresztmetszetű fához való szegezésekor a szeg teherbírását 30%-ka1 csökkenteni kell. Ilyen kapcsolatot csak az ideiglenes szerkezeteknél szabad készíteni. 3.9.5.2. Ha az igénybevétel a szeg hossztengelyével megegyező irányú akkor a szeget kihúzódásra kell méretezni. - A kapcsolási síkra merőleges helyzetű szeg kihúzási teherbírása (NHh): N-ben NHh = 0,1 σHny(r) l1 d ahol l1 a szeg tartófába (hordozófába) benyúló hosszúsága szegcsúcs nélkül (mm), d a szegátmérő (mm) σHny(r) a faanyag rostra merőleges nyomó határfeszültsége (N/mm2). A szegcsúcs figyelembe vehető hossza l,5d. Az l1 értékére 10d-nél nagyobb hosszúságot nem szabad figyelembe venni. - Előfúrás esetén a szeg kihúzási teherbírását 0,5 értékű szorzóval kell számítani. 3.9.6. Vékony acéllemezes kapcsolatok és szeglemezes kapcsolatok teherbírása - A szegezett, a facsavarozott vékony acéllemezekkel, acéllemezidomokkal készített kapcsolatok a faszerkezeti elemekkel együttesen alkotnak erőátadó rendszert.

80

Egyszerű esetekben (pl. acél heveder, acél csomóponti lemez esetében) a 6.2.1.2. szakasz figyelembevételével kell a kapcsolatot megtervezni, az acél elemeket pedig az MSZ 15024/1 szerint méretezni kell. Vékony acél idomok, szeglemezes kapcsolatok tervezését a termékszabványok, illetve a vonatkozó alkalmassági előírások szerint kell elvégezni. Ugyanis az ilyen és az ilyen jellegű kapcsolóelemek teherbírási, alakváltozási értékei konkrét kapcsolatokra, valamint konkrét beépítési módra vonatkoznak, amelyektől eltérni nem szabad.

81

6. Szerkesztési szabályok MSZ 15025-86 6.2. Kötőelemes kapcsolatok szerkesztési szabályai 6.2.1. Hevederek 6.2.1.1. Faheveder A hevederek a kapcsolt elemekkel azonos szilárdsági kategóriájú fából készítendők. A hevederek legkisebb méreteit az ábra tartalmazza. A kétoldalon elhelyezett hevederek hossza függ a kötőelemek elhelyezésétől és méreteitől, de legalább 5b legyen. A heveder vastagsága b1≥24 mm.

6.2.1.2. Acélheveder és acél csomóponti lemez A heveder és a csomóponti lemez méreteit a számítás és az alkalmazott acél kötőelemek méretei és elhelyezése szabják meg. A heveder legkisebb vastagsága csavaros kapcsolat esetén az alkalmazott legkisebb átmérőjű csavar átmérőjének 1/5 része legyen. (12 mm-es csavarnál, mint alsó határ 2,5 mm.) Szegezett vagy facsavaros kapcsolatoknál a következők szerint kell a heveder vagy a csomóponti lemez legkisebb vastagságát meghatározni: - ha d ≤ 6,0 mm, akkor ν = 1,0 mm; - ha d > 6,0 mm, akkor ν = l,5 mm, ahol d a szeg (facsavar) átmérője, ν a heveder (csomóponti lemez) vastagsága. Az ábra az acélhevederes kapcsolatra mutat példát.

82

6.2.3. Fabetétes kapcsolatok Fabetétes kapcsolatokat a 3.9. szakasz előírásai szerint minden esetében méretezni kell. A fabetétes kapcsolatokhoz fűzőcsavarokat kell alkalmazni, a felhasznált fűzőcsavarok átmérője d1 ≥ 12 mm. A csavarminőség az MSZ 229/2 szerinti; az alátét az MSZ 2204 vagy az MSZ 2205 szerinti legyen. 6.2.3.1. Egyeneshasáb Anyaga az MSZ 10144 szerinti K78 minőségű legyen.

6.2.3.2.Ferdehasáb Anyaga az MSZ 10144 szerinti K78 minőségű legyen.

6.2.3.3. Tuskóbetét Anyaga az összekapcsolandó elemek anyagával megegyezik. A tuskóbetét legkisebb mérete, a fűzőcsavarok távolsága az ábra szerinti legyen; v = v1; l1 = 7v; 20 mm < v1 < 50 mm.

83

6.2.3.4. Lap betét Anyaga az MSZ 10144 szerinti K78, illetve az MSZ 49 szerinti rétegelt falemez. Lap betét vastagsága: 10 mm < δ < 16 mm. a) ha a faanyag szélessége b ≤ 150 mm

b) ha a faanyag szélessége b >150 mm; b1 ≤ 150 mm.

6.2.3.5. Rúdalakú fabetét (fahenger) Rúdalakú fabetétet az MSZ 10144 szerinti K 78 fafajú, 0. illetve I. szilárdsági kategóriájú faanyagból kell készíteni. A fabetét tengelye a rostiránnyal azonos irányú, átmérője d ≥ 20 mm legyen. Egysorban 10 db-nál több hengert nem szabad tervezni. Az előfúrás átmérője a fabetét átmérőjénél 0,2 mm-el kisebb legyen, a furatot géppel kell készíteni. Toldás esetén a fabetétek legkisebb tengelytávolságát, és a fa szélétől mért legkisebb távolságát a 16. ábra adja meg. Toldáskor fűzőcsavarokat kell alkalmazni, ezek száma a fabetétek számának legalább 0,25-szerese, de legalább 2 db csavar.

84

6.2.5. Fém gyűrűs kapcsolatok A fém gyűrűs kapcsolatoknál fűzőcsavarokat kell alkalmazni, a fűzőcsavarok átmérője d1 ≥ 0,125 D, de legalább 12 mm legyen. 10 db-nál több gyűrűt egysorban nem szabad tervezni. 6.2.5.1. Zárt gyűrűs kapcsolat a) Párhuzamos kapcsolat esetén a legkisebb méretek:

85

b) Derékszögű kapcsolat esetén a legkisebb méretek: tf ≥ 0,85 D ta ≥ 1,3 D h1 ≥ 2 cm c1 ≥ 2 cm

c) Ferde irányú kapcsolat esetén a legkisebb méretek: ta ≥ 1,3 D h1 ≥ 2 cm c1 ≥ 2 cm

86

6.2.5.2. Nyitott gyűrűskapcsolat A nyitott gyűrűs kapcsolatok kialakítására a 6.2.5.1. szakaszban foglaltak érvényesek. A nyitott gyűrűt úgy kell elhelyezni, hogy a gyűrű nyílása azon az egyenesen helyezkedjék el, amely átmegy a gyűrű középpontján és merőleges a gyűrűre ható erőre, illetve a legkedvezőtlenebb eredőre. A nyitott gyűrű javasolt méretarányai:

6.2.6. Csavaros kapcsolat 6.2.6.1. Átmenő-csavaros kapcsolat A teherhordó csavar legkisebb átmérője d = 12 mm. Alátét az MSZ 2205, illetve az MSZ 2204 szerint, ha a számítás alapján nagyobb nem szükséges. Az egysorban elhelyezhető csavarok száma 6 db. A csavarok elrendezése (legkisebb távolságok): a) Húzott, nyomott rudak esetén t ≥ 7d d ≤ 2b, de dmin = l2 mm

87

Nyomott rudak kapcsolatánál, ha h ≥ 180 mm, akkor legalább két sorban kell elhelyezni a csavarokat, egy-egy sorban legalább 2x2 db csavar alkalmazásával Ha h < 180 mm, akkor egysorban kell a csavarokat elhelyezni és legalább két-két csavart kell alkalmazni b) Összetett igénybevételű sarokkapcsolat A legkisebb méretek: tl ≥ 4d t2 ≥ 6d r1-r2 ≥ 4d r2 ≥ 4d

c) Derékszögű kapcsolat esetén t ≥ 7d.

88

6.2.7. Szegezett kapcsolat A következő szerkesztési szabályok bármilyen szegezési technológia esetén érrvényesek. Szegezett kapcsolatnál a szeg részére előfúrást kell előírni a szeg teljes hosszában: - keményfáknál minden esetben (K 78, K 68); - puhafáknál (F 56, F 62, L 46) Ǿ 6 mm vagy annál nagyobb szegátmérő esetében kötelezően; Ǿ 4 mm szegátmérőtől ajánlottan. A furat átmérője ~ 0,8 d, ahol d a szeg átmérője. A szegátmérő és a kapcsolandó elemek viszonya: b1 b
b) eltolt kiosztású szegezésnél

ha h ≤ 180 mm kétsoros szegezés alkalmazható. ha h > 180 mm legalább háromsoros szegezés alkalmazható.

89

c) Ferde irányú kapcsolat esetén (rostokra ferde irányban ható erő esetén)

Az a), b), c) pontok előírásai F 56, F 62, K 78, K 68 fafaj csoportokra vonatkoznak. Lágy-lombos faanyag (L 46) esetében a szegtávolságok 20 százalékkal csökkenthetők. A szeg bevert hossza (l1) a 3.9.5.1. szerint l1 > 4d, de kívánatos a 32, 33. ábrák szerint eljárni: l = a szeg teljes hossza (mm), l1 = a hordozó fába benyúló szeghossz (mm). d) Egyoldali szegesnél szimmetrikus kötés esetén l =a+2b l1 = 2b vagy a (kettő közül a kisebb vastagságot kell figyelembe venni).

e) Egyoldali szegezésnél aszimmetrikus kötés esetén

l ≥ 2,5 a

90

f) Kétoldali szegezésnél a beverési mélység: l1 ≥ 4d (t1 távolság a 29, 30,31. ábra szerint értendő)

6.2.8. Szeglemez Szeglemezzel csak azonos vastagságú elemek kapcsolhatók össze. A szeglemezt a szerkezet mindkét oldalára el kell helyezni. A felhasznált szeglemezre az alkalmassági engedélyben foglaltakat kell betartani. A szeglemezes kialakításra az ábra mutat példát.

91

RÉTEGELT RAGASZTOTT FASZERKEZETEK KIALAKÍTÁSA MSZ 15025 6.6. Rétegelt-ragasztott fatartók szerkesztési szabályai Rétegelt-ragasztott fatartókat az MSZ 10144 szerinti rétegelt-ragasztott faanyagból kell készíteni. F6. RR TARTŐK TERVEZÉSEKOR FIGYELEMBE VEENDŐ GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁVAL ÖSSZE FÜGGŐ - KÖVETELMÉNYEK

-

- RR tartók tervezésekor a beépítési és üzemeltetési feltételeket, amelyek a felhasználásra vonatkoznak fokozottan figyelembe kell venni. - A ragasztás környezetállóságának jelét az MSZ 10144 szerint meg kell adni. - A faanyag, a ragasztóanyag minőségellenőrzésére az MSZ 10145 előírásai vonatkoznak. - Az RR tartó minőségét a gyártónak tanúsítani kell. - A tervezéskor az MI-04-183-ban foglaltakat figyelembe kell venni. 6.6.1. Lamellaméretek Legnagyobb gyalult keresztmetszeti méretek: Fafaj csoport F 56; F 62 K 78; K 68 L 46

tartóalak íves egyenes íves egyenes íves egyenes

vastagság

szélesség mm

35 45 25 30 25 35

200 150 180

A lamellák keresztmetszeti területe nem haladhatja meg: F 56; F 62 faanyag esetén a 7000 mm2, K 78;K 68 faanyag esetén a 4000 mm2, L 46 faanyag esetén az 5000 mm2 értéket. Olyan beépítési környezetben ahol a rétegelt-ragasztott szerkezet egyensúlyi nedvességtartalmának ingadozása meghaladja a ±5%-ot - és ez védőszerrel sem akadályozható meg - ott a lamella vastagsága bármely faanyag esetén legfeljebb 25 mm.

92

6.6.2. Tartókeresztmetszet kialakítása B > 200 mm szélességi toldással alakítható ki.

6.6.3. Lamellák minősége RR tartó készítéséhez az MSZ 10144, i1letve az MSZ-08.0600 szerint osztályozott faanyagot kell felhasználni. A lamellákból felépített RR tartó I. vagy II. szilárdsági kategóriájú lehet, ha a lamellák elrendezése a 46. ábra szerinti: - I. szilárdsági kategóriájú az RR tartó, ha lamelláinak anyaga I. és II. szilárdsági kategóriájú az MSZ 10144 szerint, vagy I. és II.. minőségi osztályú az MSZ-08-0600 szerint - II. szilárdsági kategóriájú az RR tartó, ha lamelláinak anyaga II. és III. szilárdsági kategóriájú az MSZ 10144 szerint, vagy II. és III. minőségi osztályú az MSZ-08-0600 szerint. Abban az esetben, ha az RR tartó az MSZ 10144 szerinti 0 szilárdsági kategóriájú faanyagból készített lamellákat is tartalmaz, akkor az RR tartó szilárdsági kategóriájának meghatározását az újfajta anyagok és szerkezetek alkalmazására vonatkozó rendelet szerint kell elvégezni. Csak így van lehetőség az RR tartót I. szilárdsági kategóriájúnál magasabb kategóriájúnak figyelembe venni.

93

6.6.4. Lame4llák évgyűrű szerinti sorolása Két lamellából készülő RR tartó esetén a lamellákat bal oldalaikkal (fa-béltől távolabb eső oldal) kell összeragasztani. Több lamellából készülő RR tartó esetén mindig a bal oldalt kell a jobb oldalhoz (fa-bélhez közelebb eső oldal) ragasztani. Az RR tartó külső oldalán csak jobb oldalnak szabad lenni.

94

6.6.5. Lamellák hossztoldása Lamellák hossztoldása ékfogazással történhet. A hossztoldásra vonatkozó szabályokat a 6.2.9.1. szakasz c) bekezdése tartalmazza. A hossztoldáshoz használt ragasztóanyag és a rétegelésnél alkalmazott ragasztóanyag egyezzen meg. Ékfogazásnál a fogólaptól számított 100 mm hosszon a ragasztást és a préselést befolyásoló hiba nem lehet. A rétegfelépítés hajlított vagy nyomott RR tartó esetében:

6.6.6. Lamellakifutás A tartó húzott övében a lamellavastagság (h) és a kifutás hosszának (l) legkisebb aránya h/l: I. osztályú (MSZ-08-0600 szerint), illetve L szilárdsági kategóriájú (MSZ 10144 szerint) lamella esetén II. osztályú (MSZ-08.0600 szerint), illetve II. szilárdsági kategóriájú (MSZ 10144 szerint) lamella esetén A tartó nyomott övében a kifutás aránya szabadon tervezhető. hatásnak, vagy erősen szélsőséges belső klímának kitett oldalon megengedett. 6.6.7. Íves RR tartók Íves RR tartóknál a lamellák bütüs illesztése nem megengedett. Íves: tengelyű RR tartók lamelláinak legkisebb hajlítási sugara (r): I. osztályú (MSZ-08-0600 szerint), illetve I. szilárdsági kategóriájú (MSZ 10144 szerint) lamella esetén II. osztályú (MSZ-08-0600 szerint), illetve II. szilárdsági kategóriájú (MSZ 10144 szerint) lamella esetén

l/14 l/10. Közvetlen időjárási lamellakifutás nem

r = 200 h, r = 250 h.

95

6.2.9.Ragasztottkapcsolatok 6.2.9.1. Ragasztott toldások a) lecsonkítással (húzott rudaknál) α ≤ 12°, a csavar átmérője ≥ 12 mm; legalább 4 db csavart kell alkalmazni.

b) Ferde lapolásnál α ≤ 12° csavarátmérő ≥ 12 mm; Legalább 3 db csavart kell alkalmazni.

c) Ékfogazással α ≤ 12° b v = ≤ 0,18 gyengítési fok t ⎛ b⎞ ⎜1 − ⎟ ≥ 0,82 keresztmetszetcsökkentő tényező t⎠ ⎝

96

Az ékfogak ajánlott méretei a fogak hossza, L

fogosztás,

7,5 10,0 20,0 50,0 60,0

2,5 3,7 6,2 12,0 15,0

t

Az ékfogak ajánlott méretei foghézag, fog relatív alapszélesség, foghézag, s b e=s/L mm 0,2 0,2 0,03-0,05 0,6 0,3 0,03-0,05 1,0 0,6 0,03-0,05 2,0 1,5 0,03-0,05 2,7 1,8 0,03-0,05

fogoldal gyengítés hajlásszöge, i fok, α v fok 0,08 7°58' 0,16 7°07' 0,16 6°00' 0,17 4°34' 0,18 4°34'

3.9.7. Ragasztott kapcsolatok teherbírása - Toldások, csomóponti kötések, többszelvényű alacsony és magas tartók ragasztott kapcsolatainak tervezésekor az MSZ 10144 vonatkozó előírásait figyelembe kell venni a 6.2.9. szakaszban foglaltakkal együtt. - A ragasztott kapcsolat teherbírását a ragasztott felület méretéből és a ragasztóréteg nyírószilárdságából kell számítani. Ha a kapcsolati felület (ragasztott felület) a nyíróigénybevételen kívül más igénybevétel is terheli, akkor azt is figyelembe kell venni. - A ragasztáshoz szükséges présnyomás előállítható szegezéssel, átmenő csavarozással, facsavarozással is. Az ilyen ragasztott kapcsolatok tervezését a termékszabványok, illetve a vonatkozó alkalmassági előírások szerint kell elvégezni. - A faanyag rostokkal párhuzamos nyírószilárdságánál [(l,r) és (l,t) síkok] nagyobb ragasztási szilárdságot ragasztott kapcsolatoknál nem szabad figyelembe venni. 3.9.8. Kapcsolóelemek együttes igénybevétele Az MSZ 77 szerinti hagyományos fakötések esetén a kapcsolatot rögzítő fémelemek (csavar, kapocs, stb.) teherbírását nem szabad figyelembe venni. A betétes, a hengeres, a szegezett, a csavarozott kapcsolatok együttes alkalmazása nem ajánlott. Ha mégis együtt alkalmazzák, akkor az együtt figyelembe vett kapcsolóelemek teherbírása 0,8 értékű szorzóval vehető figyelembe. Ragasztással együtt más kapcsolóelem nem vehető számításba.

97

FA TARTÓSZERKEZETEK MEREVÍTÉSÉRE ALKALMAS SZERKEZETI MEGOLDÁSOK Vízszintes terhek felvételére falpanelt alkalmazó megoldások:

Blokkfalak (egyenes és ferde elhelyezésű lécelemek)

Előregyártott vasbeton falelemek

Téglafal

98

Tartókifordulás megakadályozására alkalmas megoldások:

Szegezett fatárcsa

Acélrudas felkötés

Kantolás

~ cca:

99

Vízszintes terhek a tetőszerkezeten (szélrácsok):

100

101

102

Rácsos merevítőelemek alkalmazása: Kéttámaszú tartóknál

103

Konzolos tetőszerkezeteknél

104

Háromcsuklós (rácsos) keretszerkezeteknél

105

Többtámaszú tartóknál

106

Húzott öv kifordulásának megakadályozására alkalmas megoldások:

Befogással

Kitámasztó rudakkal

Keretsarok erősítéssel

Térbeli rácsos kialakítás példái:

Tárcsaelemes kialakítás "Háromszöges" kialakítás

Térbelileg stabil szerkezeti forma (lásd: szerkezeti topológia)

107

A szükséges szerkezeti magasság alakulása:

108

RÁCSOS TARTÓK, RÚDRENDSZEREK Hagyományos fedélszerkezetek

Hagyományos fedélszerkezetek a) üres fedélszék; b) egy állószékes fedélszék; c) torokgerendás fedélszék;d) két állószékes fedélszék; e) bakdúcos fedélszék; f) három állószékes fedélszék;g) négy állószékes fedélszék

Torokgerendás fedélszerkezet

Bakdúcos félnyereg-fedélszerkezet

109

Szelemenre jutó igénybevételek Korszerű fedélszerkezetek A korszerű :fedélszerkezetek (magastetők), zavaró mellékfeszültségektől mentes, tiszta erőjátékú, mérnöki szemlélettel tervezett és szerkesztett síkbeli (esetleg térbeli) rúdszerkezetek. A főállások két- vagy háromcsuklós keretek, a mellékállások szelemenekre helyezett szarufákból állnak, vagy az azonos főállások egymást sűrűn követik,

és közvetlenül hordják a héjazatot. A két- vagy háromcsuklós főállások elemei, valamint a szelemenek rácsos tartók, alulfeszített tartók stb. is lehetnek, amelyeket az igénybevételeknek megfelelően takarékosan lehet megtervezni rövid anyagokból. A korszerű fedélszerkezetek elemeit üzemben előregyórtják.

110

Függesztőművek, feszítőművek A függesztőműveket fedélszerkezetek és fahidak esetében, a feszítőműveket és a függesztő-feszítő műveket fahidakhoz alkalmazzuk. Fedélszerkezetek céljára, ha közbenső alátámasztásra nincs lehetőség, 8,0 m fesztávolságig egyszeres függesztőművet, 14,0 m fesztávolságig kettős függesztőművet, 14,00 m felett többszörös függesztőműves szerkezetet készítünk. A feszítóműves szerkezetek kedvezőbbek, mint a függesztőművesek. A feszítőmű rúdelemeiben vagy csak nyomás, vagy csak hajlítás keletkezik, ha a saját súly hatását elhanyagoljuk. A feszítőműves fahidak szerkezetkialakítása kedvezőbb, alátámasztása és keresztirányú merevítése egyszerűen megoldható. Az egyszeres és a kettős feszítőművek igénybevételeit vízszintes főtartóra ható egyenletesen osztott terhelés esetén a táblázat tartalmazza. A függesztőművek, a feszítőművek ferde dúcainak legkedvezőbb hajlásszöge α= 55°. Általában α = 35...55°, de a α≥ 30°. A függesztőműveket L/120, a feszítőműveket L/150 túlemeléssel kell készíteni a kivitelezési pontatlanságok és a kötések engedékenysége miatt.

Alul feszített tartók a) egyszeres, b) kettős

Az alulfeszített tartókat L = 9,0...14,0 m alátámasztási méretek esetén használjuk. A közbenső alátámasztó oszlop ajánlott hosszúsága ≥ L/12.

111

112

Függesztő- és feszítőművek függesztőművek: a) egyszeres, d) kettős; feszítőművek: b) egyszeres, e) kettős; függesztő- feszítő művek: c) egyszeres, j) kettős

Az alulfeszített tartókat túlemeléssel kell készíteni. A túlemelés mértéke: L/200...L/300. A szerkezeti kialakítást olyanra kell tervezni, hogy utánfeszítésre legyen lehetőség. A közbenső alátámasztó oszlopot oldalirányú elmozdulás ellen biztosítani kell. Rácsos tartók

113

Szeglemez kötésű típus rácsos tartó fedélszerkezetek

Acél húzott rúdelemekkel készített fa rácsos tartók α ellendiagonálisok

RR faanyagból készített rácsos tartó

114

A csomóponti kapcsolatok számításakor tekintettel kell lenni a nem központos rúdkapcsolásokból adódó többlet igénybevételre. Az. ábrán látható csavarozott kapcsolatot terhelő pótnyomaték M=Ne.

Többletnyomaték a rácsos tartó csomópontjában Az irodalom [48] ajánlása szerint 10...15%-kal kell a pótnyomatékkal terhelt csomópont kapcsolóelemeit túlméretezni, ha nem készítünk pontos számítást. Az alakváltozás - lehajlás számítása mellőzhető, ha teljesítjük a szabványnak a fesztávolság és a rácstartó-magasság arányára vonatkozó kikötését (l. a Függelék 5. alfejezetét). A fa rácsos tartókat a függesztő- és feszítőművekhez hasonlóan túlemeléssel kell készíteni. A túlemelés az önsúly és a fél hasznos terhelés hatására keletkező lehajlás +L/450.

115

116