ló s M ik h m ut
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
BME Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
sz
er ke ze ti
FAFAJTÁK, A FA SZABVÁNYOS OSZTÁLYBA SOROLÁSA,
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
A FAANYAGOK ÉS FATERMÉKEK GYÁRTÁSA ÉS HASZNÁLATA
2016. szeptember 15.
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
ló s m ut
h
M ik
TARTÓSZERKEZETEK FAANYAGAI Ar
- Természetes faanyagok
-D
r.
- Kvázi természetes faanyagok
er ke ze ti
Ta ns zé k
- Mesterséges fatermékek
BM
E
lá zi
-S
Fűrészelt fa
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
TERMÉSZETES FAANYAGOK (Solid timber)
Rönkfa
Szélezetlen fűrészárú
Süvegfa
BM E
ié s
an
gt
x sá
rd
lá
zi
-S
Ta rtó
er ke ze ti
h sz
b
-D
z Ta ns zé k
r.
m ut
Főirányok, rostirány
Ar
h
M ik
JELÖLÉSEK
ro
y
y n á r i t s
ló s
BM E
ié s
an
gt
sá
rd
lá
zi
-S
Ta rtó sz
er ke ze ti
r
t
Er = Et
-D
Er
Ta ns zé k
r.
l
Ar
m ut
h
M ik
x
z
Et Er
Et
Ez = Ey = E90
y
ló s
ló s M ik
m ut
h
ANYAGTÖRVÉNYEK - teherbírás vizsgálatok esetén Ar
Faanyag: Lineárisan rugalmas anyagtörvény
-D
r.
a hibátlan (göcsmentes) faanyag σ−ε diagramja
Ta ns zé k
σ 2
[N/mm ]
húzás (t)
sz
er ke ze ti
100
ny omás (c)
E (hajlító kísérletekből)
ε [%]
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
50
Et > Ec
BM
E
-S
Acél kapcsolóelemek: rugalmas – képlékeny anyagtörvény
ló s M ik m ut
h
JELÖLÉSEK r.
Ar
Szilárdság / feszültség
er ke ze ti
Ta ns zé k
-D
f c , 45,d ≥ σ c , 45,d α = 0 … 90o
Ta rtó
sz
hajlító (m) húzó (t)
an
ié s
nyomó (c)
sá
gt
nyíró (v)
BM
E
-S
zi
lá
rd
beágyazási/palástnyomási (h)
tervezési (d) karakterisztikus (k)
ló s M ik Ar
m ut
h
A SZERKEZETI (TERMÉSZETES) FAANYAGOK SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYAI
r.
Puhafa
-D
C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 2
D30 D35 D40 D50 D60 D70
f m,k
14
16
18
20
22
24
27
30
35
40
45
50
30
35
40
50
60
70
Rostirányú húzás
f t,0,k
8
10
11
12
13
14
16
18
21
24
27
30
18
21
24
30
36
42
Rostirányra merőleges húzás
f t,90,k
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Rostirányú nyomás
f c,0,k
16
17
18
19
20
21
22
23
25
26
27
29
23
25
26
29
32
34
Rostirányra merőleges nyomás
f c,90,k
2,0
2,2
2,2
2,3
f v,k
1,7
1,8
2,0
2,2
9
9,5
Nyírás
2
A rostirányú rugalmassági modulus középértéke
E 0,mean
7
8
A rostirányú rugalmassági modulus 5%-os kv antilise
E 0,05
4,7
5,4
6,0
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,1
3,2
8,0
8,4
8,8
9,7 10,5 13,5
2,4
2,5
2,8
3,0
3,4
3,8
3,8
3,8
3,0
3,4
3,8
4,6
5,3
6,0
10
11 11,5 12
13
14
15
16
10
10
11
14
17
20
6,7
7,4
8,7
9,4
10 10,7
8,0
8,7
9,4 11,8 14,3 16,8
sz
Merevségi tulajdonságok [kN/mm ]
er ke ze ti
Hajlítás
Ta rtó
Ta ns zé k
Szilárdsági tulajdonságok [N/mm ]
Keményfa
6,4
7,7
8,0
E 90,mean 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,5 0,53
A nyírási rugalmassági modulus középértéke
G mean 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00
3
rd
Sűrűség [kg/m ]
E
zi
-S
A sűrűség középértéke
lá
A sűrűség
BM
0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25
sá
gt
an
ié s
A rostirányra merőleges rugalmassági modulus középértéke
ρk
290 310 320 330 340 350 370 380 400 420 440 460
530 560 590 650 700 900
ρ mean
350 370 380 390 410 420 420 460 480 500 520 550
640 670 700 780 840 1080
ló s M ik
m ut
h
A SZERKEZETI (TERMÉSZETES) FAANYAGOK SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYAI
Ar
Puhafák (fenyő és lágy lombos fafajok)
2
Szilárdsági tulajdonságok [N/mm ] f m,k
14
16
18
20
22
24
27
30
35
Rostirányú húzás
f t,0,k
8
10
11
12
13
14
16
18
Rostirányra merőleges húzás
f t,90,k
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,6
Rostirányú nyomás
f c,0,k
16
17
18
19
20
21
Rostirányra merőleges nyomás
f c,90,k
2,0
2,2
2,2
2,3
2,4
f v,k
1,7
1,8
2,0
2,2
2,4
9
2
7
8
A rostirányú rugalmassági modulus 5%-os kv antilise
E 0,05
4,7
5,4
9,5
Ta rtó
E 0,mean
50
30
35
40
50
60
70
21
24
27
30
18
21
24
30
36
42
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
22
23
25
26
27
29
23
25
26
29
32
34
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,1
3,2
8,0
8,4
8,8
9,7 10,5 13,5
2,5
2,8
3,0
3,4
3,8
3,8
3,8
3,0
3,4
3,8
4,6
5,3
6,0
10
11 11,5 12
13
14
15
16
10
10
11
14
17
20
6,4
6,7
7,4
8,7
9,4
10 10,7
8,0
8,7
9,4 11,8 14,3 16,8
7,7
8,0
ié s
6,0
45
sz
Merevségi tulajdonságok [kN/mm ] A rostirányú rugalmassági modulus középértéke
40
er ke ze ti
Nyírás
E 90,mean 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,5 0,53
A nyírási rugalmassági modulus középértéke
G mean 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00
0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25
sá
gt
an
A rostirányra merőleges rugalmassági modulus középértéke
3
rd
Sűrűség [kg/m ]
zi
lá
A sűrűség
E
-S
A sűrűség középértéke
BM
D30 D35 D40 D50 D60 D70
Ta ns zé k
Hajlítás
-D
r.
C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50
Keményfák (kemény lombos fafajok)
ρk
290 310 320 330 340 350 370 380 400 420 440 460
530 560 590 650 700 900
ρ mean
350 370 380 390 410 420 450 460 480 500 520 550
640 670 700 780 840 1080
ló s M ik h m ut
- CONIFER, CONIFEROUS
Ar
„C”
-D
r.
- mérsékelt égövi lágy, lombos fák (éger, nyár, fűz)
er ke ze ti
- DECIDUA, DECIDUOUS - kemény lombos fák
Ta rtó
sz
- mérséklet égövi (bükk, kőris, akác, tölgy)
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
- egzotikus (import) fák (wenge, greenhart, pockfa, stb.)
BM
„D”
Ta ns zé k
- fenyő-félék (A C45-ös és a C50-es szilárdsági osztálynak megfelelő fát nem mindig lehet beszerezni.)
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
ló s M ik
m ut
h
MINŐSÍTÉS LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOKKAL Ar
MSZ EN: - hajlítószilárdság
-D
r.
- sűrűség
er ke ze ti
F
lF
lF
h
tetszőleges
an
ié s
6h
Ta rtó
sz
F
Ta ns zé k
- rostirányú rugalmassági modulus
min. h/2
min. h/2
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
(18+3) h
T = 20 + 2oC; RH = 65 + 5%; (ω = 11-12 %)
ló s M ik
Ar
m ut
h
A LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEINEK STATISZTIKAI ELEMZÉSE Ta ns zé k
-D
r.
MSZ EN: lognorm eloszlás
M F ⋅ lF = = Wy b ⋅ h 2 6
er ke ze ti
sűrűségfüggvény:
BM
E
-S
lá
zi
fm, o, k
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
f m ,o
fm, o, mean
fm, o
ló s M ik
r.
γM
Ar
fk
-D
fd = k mod ⋅
m ut
h
A FASZERKEZETEK BIZTONSÁGI TÉNYEZŐI
Ta ns zé k
Az anyagjellemzők és ellenállások γM parciális biztonsági tényezői:
er ke ze ti
Alapkombinációk esetén:
1,30
Rétegelt-ragasztott fa:
1,25
Ta rtó
sz
Szerkezeti (természetes) fa:
1,20 1,20
Faforgácslemezek:
1,30
Farostlemezek, MDF lapok: Kapcsolatok:
1,30
1,30
Szeglemezek:
1,25
Rendkívüli kombinációk esetén:
1,00
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
LVL termékek, rétegelt lemezek: OSB lapok:
ló s M ik h m ut
r.
Ar
FELHASZNÁLÁSI OSZTÁLYOK -D
1. Felhasználási osztály: Jellemzője a faanyag azon nedvességtartalma,
Ta ns zé k
amely 20oC-on akkor alakul ki, ha a környező levegő relatív páratartalma évenként csak néhány hétig haladja meg a 65%-os értéket. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nem haladja meg az ω=12%-ot.)
er ke ze ti
2. Felhasználási osztály: Jellemzője a faanyag azon nedvességtartalma,
Ta rtó
sz
amely 20oC-on akkor alakul ki, ha a környező levegő relatív páratartalma évenként csak néhány hétig haladja meg a 85%-os értéket. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nem haladja meg az ω=20%-ot.)
ié s
3. Felhasználási osztály: A környezeti hatások nagyobb
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
nedvességtartalmat eredményeznek, mint a 2. felhasználási osztály esetén. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nagyobb, mint ω=20%.) Csak kivételes esetekben soroljuk a fedett tartószerkezeteket a 3. osztályba.
ló s M ik
Állandó
10 évnél hosszabb idő
Önsúly
Hosszú időtartamú
6 hónap – 10 év
Raktárak hasznos terhei
Példa a terhelésre
Ta rtó
sz
Ta ns zé k
-D
r.
A teheridőtartam osztálya
A karakterisztikus hatás időtartamának összegzett nagyságrendje
er ke ze ti
Ar
m ut
h
A TEHERIDŐTARTAMOK OSZTÁLYAI
an
1 hét – 6 hónap
Egyéb hasznos terhek
1 hétnél rövidebb
Hó- és szélteher
rd
sá
gt
Rövid időtartamú
ié s
Közepes időtartamú
BM
E
-S
zi
lá
Pillanatnyi
Szélteher, rendkívüli hatások
ló s M ik h
m ut
A kmod MÓDOSÍTÓ TÉNYEZŐ
állandó
hosszú időtartamú
közepes időtartamú
rövid időtartamú
pillanatnyi
0,60
0,70
0,80
0,90
1,10
2
0,60
0,70
0,80
0,90
1,10
3
0,50
0,55
0,65
0,70
0,90
1
0,30
0,45
0,65
0,85
1,10
an
Felhasználási osztály 1
0,40
0,50
0,70
0,90
1,10
OSB/3, OSB/4
2
0,30
0,45
0,50
0,70
0,90
er ke ze ti sz
OSB/2
lá
rd
sá
gt
OSB/3, OSB/4
zi -S E
ié s
Ta rtó
Természetes faanyag, rétegelt-ragasztott fa, LVL termékek, és rétegelt lemezek
BM
A teheridőtartam osztályai
1
Faanyag
OSB lapok
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
A teher időtartamát és a faanyag nedvességtartalmát figyelembe vevő kmod tényező értékei:
BM
E
-S
zi lá
rd
sá g
ta
ni é
s
Ta
rtó
sz
er
ke
ze ti
Ta n
sz ék
-D
r.
A levegő hőmérséklete T [°C]
Ar m
ut h
M
ló s
ik
A FAANYAG EGYENSÚLYI NEDVESSÉGTARTALMA
A levegő relatív páratartalma RH [%]
A faanyag nedvességtartalma ω [%]
ló s
-D
ωemax. = 22%
an
ié s
Ta rtó
sz
er ke ze ti
Ta ns zé k
ωe0 = 11%;
r.
Ar
m ut
h
M ik
150 x 200 mm keresztmetszetű faelem 1000 mm-es szakaszának nedvességváltozása 18 hét alatt
12,3
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
11,2
13,4
14,4
15,5
16,6
17,7
18,6
19,8
20,9
Nettó nedvességtartalom [%]
ló s M ik
r.
Ar
m ut
h
A HÚZÓSZILÁRDSÁG VÁLTOZÁSA A NEDVESSÉGTARTALOM FÜGGVÉNYÉBEN Ta ns zé k
-D
ft,0,mean [N/mm2]
ρ = 420 kg/m3
lá
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
er ke ze ti
ρ = 520 kg/m3
BM
E
-S
zi
FSP – (fiber saturation point)
ω [%] ωFSP
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM E
ié s
an
gt
sá
rd
lá
zi
-S
Ta rtó sz
h y
b
er ke ze ti
Ta ns zé k
min.
min. 1 h 6
r.
1 h 6
-D
Ar
m ut
h
z
C 30
C 24
C 30
pl. GL 28c
M ik
ló s
ló s
er ke ze ti
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
m ut
h
M ik
KVÁZI TERMÉSZETES FAANYAGOK
LVL – termékek (Laminated Veneer Lumber)
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
Rétegelt – ragasztott fa (Glued – Laminated Timber)
BM
E
Triobalken (Duobalken)
Kreuzbalken
BM E
A rétegelt-ragasztott tartók jellemző keresztmetszetei
ié s
an
gt
sá
rd
lá
zi
-S
Ta rtó sz
er ke ze ti
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
m ut
h
M ik
ló s
ló s M ik
A Kerto-LVL koordináta rendszere
Rostirány a Kerto-S és Kerto-T esetében, valamint s Kerto-Q furnérjainak nagy részében
an
ié s
Ta rtó
sz
er ke ze ti
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
m ut
h
A Kerto-S és Kerto-T elemek esetében a furnérok rostiránya párhuzamos egymással A Kerto-Q elemek esetében a furnérok rostiránya adott rend szerint váltakozó
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
fm,0,flat,k = fm,z,k
fm,0,edge,k = fm,y ,k
Rostirány a Kerto-Q furnérjainak egy részében
M ik
ló s sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
er ke ze ti
Ta ns zé k
-D
r.
Ar
m ut
h
Azonos teherbírású hajlított gerendák
BM
E
-S
zi
lá
rd
FF fa - C24
RR tartó – GL32h
Kerto-LVL
ló s h
M ik
MESTERSÉGES FATERMÉKEK Ar
m ut
- Faforgácslapok (Particle Board, Chipboard)
-D
r.
Pl.: OSB lapok (Oriented Strand Board)
Ta ns zé k
- Farostlemez (Fibreboard)
BM
E
-S
zi
lá
rd
sá
gt
an
ié s
Ta rtó
sz
er ke ze ti
Pl.: MDF lapok (Medium Density Fibreboard) (ρ=650-850 kg/m3)
OSB
MDF
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
BM
E
s
ni é
ta
sá g
rd
zi lá
-S
Ta sz
rtó ze ti
ke
er Ta n
sz ék
-D
r.
Ar m
ut h
ik
M
ló s
