Mérnöki faszerkezetek I. Szerkesztette:
Dr. Wittmann Gyula
Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó Budapest, 2000
Ez a könyv a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium Intézményközi Tankönyvkiadási Szakértő Bizottsága támogatásával készült. Az agrár-felsőoktatásban javasolt tankönyv.
Írta: Dr. Wittmann Gyula Bátki Károly Dr. Varga Ferenc Dr. Kovács Zsolt
Lektorálta: Dr. Mistéth Endre Dr. Rónai Ferenc
© ISBN 963 356 314 3
Dr. Wittmann Gyula, 2000 Kiadja a Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó 1142 Budapest, Erzsébet királyné útja 36/b Telefon: 252-4772 Szerkesztette: Tabéry Gábor Tipográfia: Keresztes Júlia Felelős szerkesztő: Krecz Ildikó Felelős kiadó a kiadó ügyvezető igazgatója
Tartalomjegyzék
Tartalomjegyzék ..................................................................................................................3 Előszó ..................................................................................................................................5 1. Faszerkezetek kialakulása, fejlődése, története ................................................................7 2. Faszerkezetek anyagai .....................................................................................................9 2.1. Természetes állapotú tömör fa ..................................................................................9 2.1.2. Szerkezeti célra alkalmas fafajok .........................................................................10 2.2. Ragasztott fa, mint szerkezeti alapanyag ................................................................17 2.3. Faalapú lemeztermékek (agglomerált lemezek) mint szerkezeti alapanyagok .......22 2.4. Nem faalapú szerkezeti anyagok ............................................................................25 2.4.1. Fémek ..................................................................................................................26 2.5. Egyéb anyagok ........................................................................................................26 3. Szerkezeti faanyagok szilárdsági kategorizálása ...........................................................38 3.1. Vizuális szilárdsági osztályozás (kategorizálás) .....................................................42 3.2. Gépi szilárdsági osztályozás (kategorizálás) ...........................................................43 3.3. Egyéb eljárások .......................................................................................................51 3.4. A szilárdsági kategorizálás várható irányai és gyakorlati alkalmazásai ..................52 4. Faszerkezetek kapcsolati megoldásai ............................................................................54 4.1. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok .................................................................54 4.2. Mérnöki kapcsolati megoldások .............................................................................58 5. Faszerkezetek faanyagvédelme ......................................................................................78 5.1. A faanyagot károsító tényezők................................................................................78 5.2. A faanyagvédelem módszerei .................................................................................87 5.3. A faanyagvédelem technológiai eljárásai ...............................................................91 6. Faszerkezetek osztályozása (csoportosítása) ...............................................................100 6.1. Faanyagú tartószerkezetek ....................................................................................100 6.2. Faházak, faházelemek ...........................................................................................137 6.3. Faházak kiegészítő faszerkezetei ..........................................................................204
7. Faszerkezetek erőtani méretezése ................................................................................233 7.1. Favázas épületek ...................................................................................................234 8. Faszerkezetek és szerkezeti faanyagok ragasztásának technológiai vonatkozásai .......263 8.1. Ragasztási eljárások ..............................................................................................263 8.2.
Dimenziónövelő ragasztási technológiák ......................................................276
8.3. Speciális ragasztási technológiák ..........................................................................287 8.4. Ragasztóüzemi szennyvíz- és hulladékanyagok kezelése .....................................289 8.5. Ragasztási hibák és okaik .....................................................................................292 9. Mechanikai jellegű faszerkezeti kapcsolatok gyártástechnológiai sajátosságai ...........297 10. Fa tartószerkezetek gyártása ......................................................................................300 10.1. Egyszerű hagyományos tartóelemek gyártása ....................................................300 10.2. Rétegelt-ragasztott tartók gyártása ......................................................................300 10.3. Gerinclemezes tartók gyártása és gyártóberendezései ........................................338 10.4. Rácsos ragasztott tartók gyártása ........................................................................342 10.5. Szögezett-ragasztott kivitelű tartók gyártása ......................................................346 10.6. Mechanikus kapcsolóelemekkel kialakított rácsos tartók gyártása .....................346 10.7. Faanyagú felületszerkezetek gyártása .................................................................351 11. Faházelemek gyártása ................................................................................................356 11.1. Boronafalas faházak elemeinek gyártása ............................................................356 11.2. Vázas rendszerű faházak gyártása.......................................................................359 11.3. Paneles rendszerű faházak gyártása ....................................................................360 11.4. Egyéb faházszerkezetek gyártása ........................................................................366 12. Faanyagú padlóburkolatok gyártása...........................................................................368 12.1. A deszkapadlók gyártása ....................................................................................368 12.2. A csaphornyos parketta gyártása ........................................................................368 12.3. Lamellaparketta gyártása ....................................................................................370 12.4. Mozaikparketta gyártása .....................................................................................370 12.5. Szalagparketta gyártása .......................................................................................371 12.6. Egyéb parketták gyártása ....................................................................................381 13. Egyéb faszerkezetek gyártása ....................................................................................382 14. Gazdaságossági kérdések ...........................................................................................387 14.1. A felhasználható alapanyagok gazdaságossági kihatásai ....................................387 14.2. A faszerkezet típusának gazdaságossági kihatásai ..............................................392 Irodalomjegyzék ..............................................................................................................396 Egyéb kiadványok ...........................................................................................................398
Előszó
A faszerkezetek tárgyalásával foglalkozó hazai szakirodalom – különösen a második világháború utáni időszakot tekintve – rendkívül hiányos és szegényes. Még rosszabb a helyzet a tankönyvkiadás területén. Az utolsó ilyen jellegű tankönyv Hilvert Elek: Faszerkezetek c. könyve 1956-ban jelent meg. Nem tankönyvként íródott a Wittmann– Szarka–Kajli: Építőipari fa tartószerkezetek gyártása (1981) és a Dr. Rónai–Somfalvi: Fa tartószerkezetek Tervezés Méretezés c. szakkönyv (1982). Ezen kívül megjelent még néhány a faszerkezetek méretezéséhez kapcsolódó könyv (pl. Szalai József: A faanyag és faalapú anyagok anizotróp rugalmasság- és szilárdságtana, 1994) és egyetemi jegyzet, továbbá a faszerkezetek áttekintő bemutatását szorgalmazó füzet és tanulmány. Ebből a rövid áttekintésből is nyilvánvaló, hogy könyvünk hiánypótló munka, melynek elsődleges rendeltetése a Nyugat-Magyarországi Egyetem Faipari Mérnöki Karán folyó oktatás szolgálata. A könyv tartalmában és szerkezeti felépítésében egyaránt ezt a célkitűzést igyekszik megvalósítani. A könyvben tárgyalt tananyag elsősorban a Faipari Mérnöki Kar okleveles faipari mérnöki és faipari mérnök hallgatói számára íródott, de haszonnal forgathatják a belső építész- és erdőmérnök-hallgatók, vagy bármely más egyetem faszerkezetekkel foglalkozó hallgatói (pl. Műegyetemek, Építési Főiskolák) is. A tárgyalt tananyag követi az iparág fejlődését, így kiterjed a nemzetközileg elterjedt és az ismert legújabb szerkezetekre és a hazai szempontból fontosabb megoldások gyártástechnológiájának ismertetésére. A faszerkezetek tényleges ismertetésén túlmenően a könyv foglalkozik mindazon ismeretekkel (méretezés, faanyagvédelem, épületfizika, talajmechanika, mérési és kitűzési feladatok), melyek a faszerkezetes építés során nélkülözhetetlenek. A könyv terjedelmi korlátai miatt természetesen az említett fejezetek szűkre szabottak és nem pótolják az említett témakört részletező tantárgyak tananyagát. Ugyanez érvényes a különböző szerkezeti anyagok tárgyalása tekintetében is. Könyvünkben különös hangsúlyt kapnak a szerkezeti szempontból fontos anyagtulajdonságok, de nem vehetjük át a faanyag-ismerettan, falemezgyártás stb. tantárgyak tananyagát és szerepét. A könyv tartalmi összeállításából, tananyagának időszerűségéből következik, hogy a faszerkezetek és faházak tervezésével, gyártásával, értékesítésével és építésével foglalkozó gyakorlati szakemberek is hasznát veszik a napi munkájukban. Különösen fontos ez most, amikor jelentősen megnőtt azon vállalkozások száma, melyek a felsorolt területeken, vagy azok egy részében érintettek, illetve érdekeltek. A modern kori faszerkezetek jelentős része, jó minőségben, pontos méretekkel, tartós és időtálló kivitelben, nagyon szigorú szabályok és gyártástechnológiai követelmények alapján készül. Ezen szabályokra és követelményekre vonatkozó ismeretek hiánya, vagy mellőzése szakmai, erkölcsi és büntetőjogi következményekkel járhat. Ha enyhébb esetekben a jogi felelősségre vonás esetleg elmarad, a szakmai és üzleti káros következmények biztosan nem kerülhetők el. A magyarországi vállalkozásoknak ezen a területen csak akkor van megfelelő fejlődési lehetőségük, ha exportképesek. Az exportképesség nyilvánvalóan nem csupán elfogadható árakat, hanem ezzel együtt garantált minőséget is jelent.
Könyvünk megjelenésével kapcsolatban köszönet illeti lektorainkat: dr. Mistéth Endre c. egyetemi tanárt és dr. Rónai Ferenc egyetemi tanárt alapos és lelkiismeretes munkájukért, munkatársainkat segítőkész támogatásukért és végül de nem utolsósorban a Mezőgazdasági Szaktudás Kiadót a könyv megjelentetéséért. Sopron, 2000. augusztus A szerző
1. Faszerkezetek kialakulása, fejlődése, története
Azt szokták mondani, hogy a faszerkezetek lényegében egyidősnek tekinthetők az emberiséggel. A fa szerkezeti alkalmazása természetszerűleg szorosan összefügg az adott kor műszaki, gazdasági és kulturális állapotával, fejlődésével. Az első alkalmazások – a kőkorszak idején – nyilván a megmunkálás hiányának jegyeit viselték magukon, alapanyagukat pedig elsősorban az elszáradt, lehullott ágak, a természetes folyamatok következtében kidőlt fatörzsek szolgáltatták. A kőkorszak végén és a bronzkorban megjelentek a kezdeti cölöpös jellegű építmények. Valószínűleg innen veszi eredetét az ún. cölöpös – függőleges fatörzsek felhasználásával épített – faház is, melynek modern változata a mezőgazdasági építészetben a mai napig fellelhető. A vaskorban a vasból készült megmunkáló szerszámok megjelenése lehetővé tette a fa kitermelését és bizonyos mértékű megmunkálását (gerenda, palló, deszka előállítása). A megmunkáló szerszámok további fejlődése pedig magával hozta a kapcsolati megoldások fejlődését. Már az ősi Indiában alkalmazták az íves szerkezeteket. A rómaiak idején már viszonylag fejlettnek mondható a faszerkezetek alkalmazása. Megjelentek az egyszerűbb rácsos szerkezetek, nagy számban készültek fahidak, tetőszerkezetek. A faszerkezetek középkori fejlődése egyértelműen magán viseli a különböző művészeti irányzatok hatásának jegyeit. Ekkor jelentek meg Nyugat- és Közép-Európa egyes (főként hegyvidéki) területein a Fachwerk (vázas) típusú faházak és középületek, mely építési rendszer az ún. átmeneti (1470–1550), a Renesance (1550–1650), majd a Barokk (1650– 1750) koron keresztül a mai napig él és fejlődik. Erre az időszakra tehető – a méretes faanyagban gazdag területekről kiindulva – a boronafalas építési mód, melynek ugyancsak élnek a modern kori (pl. rétegelt-ragasztott) változatai. A nagy volumenű építkezések (várak, utak, hidak) pedig a nagy teherbírású, „nehéz” szerkezetek középkori elterjedését eredményezték. A XVI. századtól egyre inkább elterjedtek a különféle faszerkezeti megoldások (beleértve a rácsos tartószerkezeteket is), de az elégtelen tudományos ismeretanyag következtében, ezek méretezés nélkül, szokás és hagyomány alapján készültek. Technikai értelemben nagy jelentősége volt a vízhajtású fűrészmalmok (XVII. század) megjelenésének, majd a XIX. századtól a gőzüzemű fűrésztelepek kialakulásának. A XIX. századra tehető a tudomány fejlődésének az a szakasza, mely egyre inkább lehetővé tette a faszerkezetek számításokra alapozott megbízható tervezését. Ezzel egyidejűleg az erdők nagymérvű kitermelése következtében jelentkezett a fával való takarékosság igénye. Amerikában a nagytömegű bevándorlás a faházépítés területén a vázas faházépítés sajátos formáit hozta létre („baloonframe”, majd később a „platform-frame” építési módok). A XX. század elejére tehető a Zollinger-féle (helyenként Oikos-félének is nevezik) rácsos felületszerkezet megjelenése, amikor az íves felületet deszkaelemek hálózatos összekapcsolásával alakítják ki. Erre az időszakra esik a rétegelt-ragasztott fa
tartószerkezetek megjelenése (Hetzer), ami a később bevezetett hossztoldással együtt forradalmasította a modern kori faszerkezeteket, különösen az áthidalt fesztávolság növelése tekintetében. A fával való takarékosság természetesen folyamatosan napirenden maradt és a legkülönfélébb gerinclemezes, kazettás, rácsos és virendeel rendszerű tartók kialakulásához vezetett. A tartószerkezetek alapanyagaiként megjelentek a különböző falemeztermékek (rétegelt falemez, faforgácslap, farostlemez, MDF-lemez, OSB-lemezek) és más rúdszerű ragasztott elemek (pl. Paraliam). A faházgyártás területén elterjedtek a paneles és ún. keretszerkezetes megoldások, de egyértelmű fejlődés tapasztalható a hagyományos változatok (vázas, boronafalas) fejlesztése tekintetében is. Az ún. nagy térlefedések területén – valószínűleg épületszerkezeti és építőművészeti hatások következményeként – elterjedőben vannak a különböző térrács-, héjszerkezeti és függőtetős megoldások.
2. Faszerkezetek anyagai
A faszerkezetek hagyományosan főként természetes faanyag felhasználásával készülnek, de előállításuk során ma már a természetes faanyag mellett más faalapú anyagok és egyéb szerkezeti anyagokból készült szerkezeti elemek (pl. acél anyagú kapcsolóelemek), bevonatok stb. is alkalmazást nyernek. A faszerkezetek alapanyagai lehetnek: – szerkezeti faanyagok, – faalapú agglomerált lemezek, – egyéb faalapú ragasztott szerkezeti anyagok, – nem faalapú szerkezeti anyagok, – egyéb (nem szerkezeti) anyagok. A szerkezeti faanyagok az alapanyag állapotától, megmunkáltságának fokától függően lehetnek, ún. – természetes állapotú szerkezeti faanyagok és – ragasztott faválasztékok.
2.1. Természetes állapotú tömör fa 2.1.1. A fa felépítése A sejtekből, ill. különféle életfunkciók ellátását biztosító szöveti elemekből felépülő faanyag – az alkotóelemek eltérő és változatos felépítése, ill. elhelyezkedése következtében – heteropolimer szerkezetű. A fa felépítésének részletes tárgyalása a növény- és faanyagismerettan feladata. Szerkezeti alkalmazás szempontjából, a heteropolimer felépítés mellett, rendkívül fontos az a körülmény, hogy a fa fizikai és mechanikai tulajdonságai – a fa szöveti-szerkezeti felépítésének következtében – „irányfüggőek” és az anatómiai irány függvényében jelentős eltérést mutatnak. A fa három egymásra merőleges anatómiai iránnyal, három szimmetriasíkkal rendelkezik. A természetes fa tehát ortogonálisán anizotrop vagy ortotrop tulajdonságú (2.1. ábra). Az említett anatómiai irányok: – axiális vagy szál- ill. rostirány, – radiális vagy sugárirány, – tangenciális vagy húrirány.
2.1. ábra. A természetes tömör fát jellemző anatómiai irányok
Természetes tömör fán olyan faanyagot értünk, melyet a kitermelését követően csak olyan alapvető megmunkálásnak (kérgezés, körmarás, fűrészelés, esetleg gyalulás, csiszolás, vagy a kapcsolatkialakítást szolgáló egyéb megmunkálás) vetettek alá, melynek következtében a szerkezeti elemek természetes felépítése nem változott és az elemméretek kialakításához vagy a „tömör szelvény visszaállításához” nem volt szükség valamely ragasztási technológia alkalmazására.
2.1.2. Szerkezeti célra alkalmas fafajok Elvileg egyik fafaj sem zárható ki a szerkezeti alkalmazás területéről, mégsem szokás ill. indokolt valamennyi fafajt ezen a területen hasznosítani, mert gazdaságossági szempontok, szerkezeti jellegzetességek és követelmények stb. határt szabnak a különböző fafajok alkalmazásának. A leginkább használatos fafajok: – luc, jegenye, duglász, erdeifenyő, tölgy, nálunk esetleg az „akác”, – speciális célokra a vörösfenyő, – esetenként (megfelelő faanyagvédelmi intézkedések mellett) bükk, nyár, éger. További fafajokat csak megfelelő laboratóriumi ill. szakintézeti vizsgálatok alapján lehet a szerkezetgyártás területén alkalmazni. A faanyag számos jellemző – és gyakran fafajon belül is jelentős eltérést mutató – sajátossága közül kiemelt jelentősége van egyes fizikai és mechanikai sajátosságoknak és néhány speciális jellemzőnek (megmunkálhatóság, telíthetőség, ragaszthatóság stb.). Közismert, hogy a fenyőfélék az alaki, méreti, fizikai és mechanikai tulajdonságaik, továbbá szöveti felépítésük, megmunkálhatóságuk stb. következtében általában szerkezeti alkalmazás szempontjából kedvezőbb megítélésűek, mint a lombos fafajok. Természetesen egyes lombos fafajok mellett is felhozhatók hasonló érvek, pl. a tölgy és akác nagy szilárdsága és tartóssága, egyes nyárfajok viszonylag kedvező méreti adottságai stb.
2.1.3. Fizikai tulajdonságok A szerkezeti alkalmazást befolyásoló fontosabb fizikai tulajdonságok: – térfogati sűrűség, – nedvességtartalom, – zsugorodás és dagadás, – hő okozta méretváltozások, – égési sajátosságok, – egyéb hőtechnikai (épületfizikai) tulajdonságok. 2.1.3.1. Térfogati sűrűség A térfogati sűrűség (γu) – melyet korábban térfogatsúlynak neveztek – a fafajra jellemző tulajdonság, de tényleges értékének kialakulását számos tényező befolyásolja, pl. termőhely, nedvességtartalom, évgyűrűszélesség és szöveti szerkezet stb.
ahol: Gu az u nedvességtartalmú fa tömege, Vu a faanyag térfogata. Jellemzőként – összehasonlító értékelések során – használatos az abszolút száraz faanyag térfogati sűrűsége. A térfogati sűrűség a nedvességtartalom függvényében átszámítható: γ u = γ x – k · (u x – u) ahol: γu az u nedvességtartalmú faanyag térfogati sűrűsége, γx a vizsgált faanyag térfogati sűrűsége ux nedvességtartalom mellett, ux vizsgálati fa-nedvességtartalom (%), u adott fa-nedvességtartalom (%), k fafajtól függő tényező (0,0026–0,0038). A 0,40 g/cm3 alatti térfogati sűrűségű faanyagok szerkezeti célú alkalmazása, műszaki ill. technikai szempontok alapján nem kívánatos és esetleges szerkezeti felhasználásuk gazdaságossági szempontból is vitatható. A tömör – sejtüregek nélküli – fának a sűrűsége, fafajtól és egyéb befolyásoló tényezőktől függetlenül 1,56 g/cm3. Így a térfogati sűrűség annak függvényében változik, hogy a fa alkatelemeinek (rostok, edények, üregek stb.) összetétele, aránya és fatesten belüli helyzete, a tulajdonságokat befolyásoló különféle tényezők hatására az adott faanyagban miként alakul. 2.1.3.2. Nedvességtartalom A nedvességtartalom a fa szerkezeti alkalmazása szempontjából rendkívül fontos tényező (szilárdsági eltérések, méretváltozások, repedések, gombainfekció lehetősége stb.). Szerkezeti anyagok esetében az ún. nettó nedvességtartalmi értéket (u) használjuk.
Gn az u nedvességtartalmú faanyag tömege, G0 az abszolút száraz faanyag tömege, g. Szerkezeti faanyagok nedvességtartalmát a beépítés helyén várható átlagos „kiegyenlítő fanedvesség” értéke alapján határozzuk meg. A faanyag egyensúlyi nedvességtartalmát, vagy kiegyenlítő fanedvességi értékét a beépítés helyén uralkodó környezeti hőmérsékletnek és a levegő relatív páratartalmának figyelembevételével táblázatból vagy nomogram segítségével határozhatjuk meg (2.2. ábra). Gyártáskor – a későbbi kismértékű visszanedvesedés veszélye miatt – célszerű 1–2%-kal alacsonyabb nedvességtartalmú faanyaggal dolgozni, mint az említett kiegyenlítő fanedvességi érték.
2.2. ábra. A fa egyensúlyi nedvességtartalma
Kiegyenlítő fanedvesség az a nedvességtartalom, melyet a faanyag adott léghőmérséklet és relatív légnedvesség mellett felvenni igyekszik. Az egyensúlyi vagy kiegyenlítő fanedvesség várható értékei a beépítés helyének jellemző klimatikus sajátosságai alapján: – fedett, zárt, fűtött, szellőztethető légtérben: 9 ± 3%, – fedett, zárt, nem fűtött, szellőztethető légtérben: 12 ± 3%, – fedett, oldalt nyitott légtérben (pl. tároló szín): 15 ± 3%, – időjárás közvetlen hatásának kitéve: ≥18%, – talajban és vízben: ≥ 30%. Szerkezeti faanyagok esetében kiemelt jelentőségű a 12%-os fanedvesség-tartalmi érték, melynek jellegzetessége, hogy az ún. normálklímához (20 °C és 65% relatív páratartalom) tartozó kiegyenlítő fanedvességnek felel meg. Egyúttal a faanyagok „vizsgálati és összehasonlító” nedvességtartalmát is jelenti. Általában ezen nedvességtartalom mellett történik a faanyagok vizsgálata, értékelése és a vizsgálati adatok publikálása (korábban ez az érték 15% volt!). De a megfelelő színvonalú gyártó üzemek csarnoki klímája (fűtés, szellőztetés, párásítás lehetősége) is olyan, hogy a 12%-hoz közel álló kiegyenlítő fanedvességi érték beállítása viszonylag könnyen biztosítható. 2.1.3.3. Zsugorodás, dagadás A faanyag a rosttelítettségi és az abszolút száraz állapot közötti nedvességintervallumban zsugorodik ill. dagad. A zsugorodás és dagadás mértékét a rosttelítettségi, ill. abszolút száraz állapothoz viszonyítva százalékosan adjuk meg (2.3. ábra). A fellépő méretváltozások értéke az anatómiai irány függvényében jelentős eltérést mutat, fellépése a szerkezetekben rendkívül kellemetlen sőt veszélyes lehet.
2.3. ábra. Összeaszás megnyilvánulása faszerkezeti elemeken
A jelenség megnyilvánulási formái: – keresztmetszeti szelvények torzulása, méret- és alakváltozása, – repedések keletkezése, – ún. belső feszültségek kialakulása, – mérethiányok keletkezése (túlméret iránti igény). Az ilyen jellegű problémák kiküszöbölhetők, ill. elfogadható határok között tarthatók: – a nedvességtartalom helyes megválasztásával és beállításával, – a keresztmetszeti szelvény alkalmas ill. szakszerű kialakításával (bélátvágás, negyedelés, ill. a zárt bél kiejtése stb.), – a gyártási és építési technológia szigorú betartásával, – a későbbi hiányok kiküszöbölését biztosító „túlméretes anyag” alkalmazásával. (2.4. ábra)
2.4. ábra. A technológiai szempontból szükséges túlméret biztosítása
A méret- és alakváltozás mértéke az anatómiai irány függvényében eltérő (2.5. ábra). A méretváltozás fafajonként változó, de az arányokat illetően jellemző, hogy rostirányban elenyészően kicsi, sugárirányban jelentős és húrirányban a sugárirányúnak mintegy kétszerese.
2.5. ábra. Lucfenyő fájának az anatómiai irányoktól függő %-os alakváltozása az abszolút száraz és a rosttelítettségi állapot között
2.1.3.4. Hő okozta méretváltozások Az ún. normál hőmérsékleti tartományban (–25 °C-tól +60 °C-ig) – más szerkezeti anyagokhoz hasonlóan – a faanyagok hő-technikai sajátosságai is jelentősen befolyásolják a szerkezeti felhasználást. A hő okozta méretváltozások is anatómiai iránytól függőek. A hő hatására fellépő méretnövekedés rostirányban elhanyagolhatóan kicsi. Húr- és sugárirányban számottevő, de miután a hő hatására fellépő vízvesztés a fában ellentétes irányú méretváltozást (zsugorodást) indukál – s a két méretváltozás hasonló nagyságrendű – normál körülmények között faszerkezetek esetében a dilatációnak nincs különösebb jelentősége, ill. az említett okok miatt a számítások során nem szükséges figyelembe venni. 2.1.3.5. A fa égési sajátosságai A fa éghető anyag. Szerkezeti alkalmazásának megítélését illetően ez sokszor kedvezőtlen. Különösen a laikusok és a fa égési sajátosságait kellő mélységben nem ismerők szemében jelent ez a körülmény problémát. A fa ugyanis éghetősége ellenére szerkezeti szempontból – más építőanyagokkal összehasonlítva – sok kedvező tulajdonsággal rendelkezik. A fa rossz hővezető, ezért belső rétegei a tűz okozta hő hatására csak lassan melegszenek fel, így a faszerkezeti elemek viszonylag hosszú ideig megőrzik teherviselő képességüket. A fa felületén tűz hatására képződő faszénréteg pedig kifejezetten hőszigetelő tulajdonságú, ami tovább csökkenti a beégés intenzitását, segíti a teherbírás megtartását és növeli a mentés lehetséges időtartamát. A szerkezeteket, szükség esetén – az építményre előírt tűzállósági határérték figyelembevételével – a beégési sebesség és a „tűztámadás” irányainak figyelembevételével, tűzterhelésre is méretezik. Beégési sebesség a mélységirányú tűzbehatolást jelenti a (nemzetközileg elfogadott) hőmérséklet – időgörbe (2.6. ábra) szerint fokozódó tűzhatás mellett. Értéke praktikusan
állandónak vehető. Néhány fafaj beégési sebessége, hazai vizsgálati adatok alapjár: – lucfenyő: 0,6–0,7 mm/min, – nyár: 0,8 mm/min, – akác: 0,3 mm/min.
2.6. ábra. A beégési sebesség és a hőmérséklet-időgörbe
A tűzállósági határérték az a percben kifejezett időtartam, melyet az adott építmény ill. szerkezet esetében, az élet- és vagyontárgyak mentésének biztosítása céljából, teherbíró képességének teljes értékű fenntartása tekintetében megkövetelnek. Általában 30 perces fokozatokban használatos (30, 60, 90, 120, 180 perc). A tűztámadás iránya adott szerkezet esetében 0 és 4 között változhat attól függően, hogy beépített állapotban a szerkezetet a tűz hány oldalról támadhatja szabadon ill. közvetlen módon. 2.1.3.6. Egyéb hőtechnikai tulajdonságok Ide sorolhatók: – hővezetés, – hőtárolás, – hőszigetelés stb. Ezeket gyűjtőnéven – más tulajdonságokkal (hangszigetelés, hanggátlás stb.) kiegészítve – épületfizikai tulajdonságoknak nevezzük, s a faházak szerkezeti elemeihez kapcsolódóan a későbbiekben még tárgyaljuk.
2.1.4. Szilárdsági tulajdonságok A szilárdsági tulajdonságok a szerkezeti anyagok és szerkezetek szempontjából meghatározó jelentőségűek. A szerkezeti elemek szilárdsági tulajdonságainak megítélésekor az anizotrópia hatását és következményeit messzemenően figyelembe kell venni a tervezés, gyártás, a mozgatás és szállítás, a tárolás és szerelés során egyaránt. A faanyag szilárdsági tulajdonságainak jellemzésére a 12%-os (ún. normál klímához tartozó) nedvességtartalmú, kisméretű, hibamentes és szabványos hajlítószilárdsági
próbatestek vizsgálati adatai használatosak. Ezek az adatok elsősorban összehasonlító értékelésre, továbbá különböző szilárdsági jellemzők (minősítő szilárdság, méretezési feszültségadatok) levezetésére alkalmasak. Ezekről a tényezőkről – a szilárdsági osztályozással összefüggésben – a későbbiekben még szólunk.
2.1.5. Szerkezeti célú faválasztékok Ide tartoznak a megtermelt alapanyag méreteit nem meghaladó dimenziókkal rendelkező „építőfák”, melyekre jellemző, hogy minőségi besorolásuk ún. szilárdsági osztályok vagy kategóriák alapján történik. A magyar szabványelőírásokban F56, F62, K78, K68, L46 jelű ún. fafajcsoportok használatosak. Ahol az F, K, és L fenyő, kemény lombos és lágy lombos fafajcsoportot, a számadatok pedig N/mm2-ben kifejezett hajlítószilárdságot (minősítő szilárdság) jelentenek. A nálunk is (különösen az exportra dolgozó üzemek esetében) gyakran használatos német DIN szabvány szilárdsági kategória jelölései: S7, S10, S13 és MS7, MS10, MS13, MS17. Ahol az S a vizuálisan elkülönített szilárdsági osztályt, az MS gépi úton elkülönített szilárdsági osztályt, a számadatok pedig az osztályozás alapjául is szolgáló megengedett hajlítószilárdsági feszültségadatokat jelentik. Az „építőfák” a szilárdsági kategorizálás mellett csak néhány alapvető mechanikai megmunkálási folyamaton (pl. kérgezés, hossz- és keresztirányú fűrészelés, bárdolás, szárítás) átesett faválasztékok. Esetenként előfordulhat ugyan, hogy az ilyen faanyagok bizonyos „továbbfeldolgozási” technológiák alapján további megmunkálásra is kerülnek, például: – gyalulás (esetleg csiszolás), – profilkialakítás (marás), – kapcsoló- és kötőelemek „elhelyezési műveletei”, – faanyagvédelem (felületi, áztatás, perforálás, telítés) stb. Az építőfák csoportjába sorolható faválasztékok: – hengeres választékok (rúdfa, cölöpfa vagy pilótafa, oszlopanyagok, paliszádelemek stb.), – bárdolt faválasztékok (gerenda, faházelemek, tetőszéki elemek), – fűrészelt faválasztékok (gerenda, palló, deszka, heveder, léc). A különböző választékokra vagy választékcsoportokra vonatkozóan a szabványok méreti, minőségi, fafaji és egyéb előírásokat tartalmaznak.
2.2. Ragasztott fa, mint szerkezeti alapanyag Itt a ragasztott fát mint szerkezeti alapanyagot tárgyaljuk. Nem mindig ismerjük ugyanis a gyártás pillanatában az adott ragasztott elem felhasználásának és alkalmazásának pontos körülményeit. Egyre gyakoribb, hogy például a ragasztott tartógyártó üzemek kapacitásuk egy részét (mely időszakra nincs konkrét megrendelésük) olyan ragasztott elemek gyártására fordítják, melyeknek pontos rendeltetése csak később – a beépítés során – tisztázódik, vagy a továbbfeldolgozási technológiai követelményeket kielégítő kisebb üzemekben (akár fűrészüzemekben is) készítenek kisebb méretű ragasztott elemeket. Ezeknek a ragasztott elemeknek a fontosabb méretei és teherbíró képessége már a gyártás idején meghatározásra kerül, de a felhasználás előtt ilyen esetekben külön vizsgálni kell, hogy egy ragasztott
szerkezeti elem kielégíti-e az adott esetben elvárt követelményeket. Természetesen kissé más a helyzet a konkrét célra tervezett ragasztott szerkezetekkel, amikor nagyrészt a tervező felelőssége az elemek megfelelő minőségének biztosítása. Ilyen esetben már ragasztott tartóról beszélünk. Ragasztott fán a természetes állapotú faanyag méreteit meghaladó – szigorú szerkesztési és technológiai szabályok betartása mellett – valamely ragasztási technológiával előállított faelemeket értjük. A méretnövelés szokásos ill. lehetséges módjai: – hosszirányban, – szélességi irányban, – vastagsági irányban, – egyidejűleg több irányban (tömbösítés, táblásítás), – speciális jellegű ragasztott elemek kialakítása.
2.2.1. Hossztoldott fa (fűrészáru) Hosszirányban toldott ragasztott faválaszték a hossztoldott fűrészáru (egyes országokban a kereskedelmi forgalomban beszerezhető). Önálló szerkezeti alkalmazása esetén nem szabad megfeledkezni a gyengítési tényező – általában 16% – figyelembevételéről és a ragasztóanyag minőségéről. Általában csak rezorcin alapú műgyantával készülhet. Rétegelt ragasztott elemek alapanyagaként előállított hossztoldott fűrészárunál – ha lehet – a toldás és a későbbi rétegelés céljára azonos, de mindenképpen kémiailag egymással „összeférhető”, tehát egyeztetett ragasztóanyagot kell használni.
2.2.2. Szélességben toldott faelemek Szélességi toldással kialakított ragasztott termékek az egyrétegű tömör falemezek. Ennek speciális változata a vékony hengeres faanyag feldolgozása során előállítható WISAWOODlemez. Ezeknek a termékeknek a szerkezeti alkalmazása történhet önmagukban (pl. lépcsőelemek) és más szerkezeti anyagokkal társítva (pl. a faházpanelek keretvázával „együtt dolgozó” burkolóelemek). Az egyrétegű tömör falemezek lombos vagy fenyőfaanyag felhasználásával, párhuzamosan vagy kónikusan szélezett alapanyagból ragasztással előállított termékek. A gyártáshoz felhasznált elemek lehetnek hossztoldottak vagy toldás nélküliek (követelmény ill. igény szerint). Gyakrabban alkalmazott fafajok: bükk, tölgy, éger, juhar, kőris, nyír, cseresznye, akác, gesztenye, ill. luc-, erdei- és vörösfenyő. Szokásos méretek: – hossz: 1–6,3 m (50 cm-es ugrásokkal), – szélesség: 1–2,1 m, –vastagság: 14–60 mm. Az alkalmazott ragasztóanyag és a ragasztás minősége tekintetében támasztott követelmények (nem vízálló, vízálló, víz- és főzésálló) a beépítési környezet klímaviszonyaitól függenek: – száraz beltéri klíma (fanedvesség <12%, rel. légnedvesség <63%), – nedves beltéri klíma (fanedvesség 12–18%, rel. légnedvesség <83%), – szabadtéri klíma (fanedvesség >18%). A lemezek gyártás utáni végnedvessége 8%, mely megfelel a száraz fedett klíma 40%-os légnedvességi kiegyenlítő fanedvességének. 40–60% relatív légnedvességi tartományban a
rostokra merőleges irányú dagadás várható értéke mintegy 0,9%. Speciális egyrétegű tömör falemez a WISAWOOD-lemez, melyet a hasonló nevű gyártástechnológiai eljárással készítenek 8–20 cm csúcsátmérőjű (vékony) hengeres alapanyagból. Szokásos méretek: – vastagság: 18–65 (18, 28, 38) mm, – szélesség: 250–1250 (300, 400, 600, 800, 1200) mm, – hossz: 500–3000 (2800) mm. Lehetőség van további méretigények kielégítésére is. Fő alkalmazási területek: bútor, ablak, ajtó, lépcső, padló, fal- és födémelemek, burkolatok, esetleg tartók stb. Ragasztóanyagként beltérre egy karbamid, melamin, és rezorcin alapú (közel színtelen) műgyanta keveréket, míg kültérre sötét színű, rendszerint fenol vagy rezorcin alapú műgyantát használnak.
2.2.3. Többrétegű faelemek Vastagsági irányban – szélesítő toldás nélkül – ragasztott elemek a rétegelt-ragasztott fa fogalomkörébe tartoznak és részletesebben a rétegelt-ragasztott tartók tárgyalása során foglalkozunk velük miután felépítésükre és gyártásukra a tartógyártás szabályai vonatkoznak. Az egyidejűleg több irányban toldott ragasztott termékek két csoportba sorolhatók: – tömbösített anyagok, – többrétegű táblásított elemek. 2.2.3.1. Tömbösített elemek A tömbösített anyagok, ill. elemek részletesebb tárgyalására ugyancsak a rétegelt-ragasztott tartóknál kerül sor, ahova lényegében tartoznak. Készülhetnek négyszög- vagy körszelvényű kialakítással. 2.2.3.2. Többrétegű lemezjellegű elemek A korábban tárgyalt egyrétegű falemezekhez hasonlóan a tömör falemezek kategóriájába tartoznak, szélességi méreteik sokszorosan meghaladják a vastagságukat. A többrétegű tömör falemezek a szomszédos rétegekben egymáshoz viszonyítva kilencven fokkal elforgatott szálirányú páratlan számú (leginkább három) tömör farétegből épülnek fel. Szokásos méretek: – vastagság: 12–60 mm, – szélesség: 2,1 m-ig, – hosszúság: 5,0 (6,0) m-ig, – fedőréteg minimális vastagsága: 3,5 mm. Esetenkénti igény alapján más méretekkel is készülhetnek. A burkolati célra gyártott elemek – a csatlakoztatási lehetőségek biztosítására – gyakran csap-hornyos vagy hornyos kialakítású szegéllyel készülnek. A borítóréteg esetenként – mélységben – tagolt vagy hézagos kiképzésű is lehet (pl. akusztikai burkolatok). A lemezek vizuális megítélés alapján három minőségi osztályba sorolhatók: – A: repedés, elszíneződés, gyantatáska, és bél nem megengedett, benőtt egészséges göcs 30 (lucfenyő) ill. 50 (erdei- és vörösfenyő) mm átmérőig megengedett. – B: benőtt egészséges göcs megengedett, néhány elszórt helyzetű gyantatáska és enyhe
felületi repedés, lehet. – C: nincs különösebb megkötés (egészséges anyag). Speciális többrétegű lemeztermék az elem hossztengelyéhez ferdén hajló és szélességi irányban tompa illesztéssel toldott elemekből felépülő lemez jellegű rétegelt-ragasztott fa (2.7. ábra). A külső (borító) rétegek száliránya párhuzamos az elem hossztengelyével, a belső rétegek rétegen belüli alkatelemei egymással párhuzamosak, melyeknek szál (rost) irányára jellemző, hogy – páratlan rétegfelépítés esetén a páratlan számú rétegek párhuzamosak az elem tengelyével, míg a páros számú rétegek 8–12° alatt hajlanak a tengelyhez, – páros rétegfelépítés esetén a borítórétegek és a hossztengely párhuzamosak egymással, míg a belső rétegek száliránya váltakozva 4–6° alatt hajlik a hossztengelyhez, s így 8–12° alatt egymáshoz. Az ilyen speciális lemezek főként teherviselő szerkezetek – pl. gerinclemezes tartók gerince céljára szolgálnak. További különleges kialakítású többrétegű lemezek egész sora kapható ma már a kereskedelemben, melyeknek rétegszáma általában 3 és 7 között változik (pl. konténer lemezek, buszpadlók, zsaluzó táblák stb.).
2.7. ábra. Speciális többrétegű falemez
2.2.4. Speciális ragasztott faalapú anyagok A speciális ragasztott fák csoportjába sorolható lényegében minden olyan szerkezeti célra alkalmazott „tömör jellegű ragasztott fa”, melyet az előbb tárgyalt kategóriákba valamilyen okból nem lehet besorolni. Említést érdemelnek: – beforgatott szelvényű üreges kialakítású ragasztott elemek, – rétegelt-ragasztott épületasztalos-ipari alapanyagok, – kétrétegű ragasztott elemek. 2.2.4.1. Beforgatott szelvényű, üreges kialakítású ragasztott elemek A beforgatott szelvényű üreges kialakítású gerendaelemek kialakítása hengeres fenyőfaanyag hosszirányú negyedelése – vagy felezése – útján előállított részelemek 180°-os „beforgatás” utáni összeragasztásával történik oly módon, hogy az így előállított elem belső „magrészében” egy rombusz alakú üreg képződik, melyet faanyag-védelmi vagy esztétikai okokból dugózással le is lehet zárni (6.12a ábra). Gyakoribb elemméretek:
– hossz: max. 12 m, – szelvényméret: 8/12-től 20/26 cm-ig. Gyakoribb alkalmazások: tetőszék, födém, faház, pergóla, télikert, játszótéri létesítmények stb. Az így előállított elemek hossztoldhatók, esetleg további rétegek felragasztásával „kombinált rétegelt-ragasztott” elemmé alakíthatók (6.12b ábra). 2.2.4.2. Rétegelt-ragasztott épületasztalos-ipari anyagok A rétegelt-ragasztott épületasztalos-ipari alapanyagok négyszög, esetleg profil (L, T) szelvénnyel (2.8. ábra) kerülnek kialakításra. A profil szelvény gazdaságosabb. Szokásos fafajok: erdei-, luc-, vörös-, duglászfenyő és tölgy (kisebb mennyiségben). A szelvény mérete (a későbbi megmunkálási veszteségekre is tekintettel) az ajtó- és ablakszerkezeti elemek méreteihez igazodik és legalább három rétegből épül fel! Keresztmetszeti kialakítása szimmetrikus az elemek vastagsága ill. rétegfelépítése, fafaj (vegyes fafajú elem esetén) és a faanyag struktúrája (évgyűrűk, korai-késői pászta stb. helyzete) tekintetében egyaránt.
2.8. ábra. Rétegelt-ragasztott épületasztalos-ipari elemek szelvénykialakítása
2.2.4.3. Kétrétegű ragasztott elemek A kétrétegű ragasztott elemek most kezdenek több területen elterjedni. (Nem tekinthetők rétegelt-ragasztott elemnek, mert nincs meg a minimálisan megkívánt három réteg!) Bél nélküli elemeket a bal oldalukkal (az évgyűrű külső fele) összeforgatva és ragasztva készülnek. A ragasztóanyag általában poliuretán alapú. Nedvességtartalom 12–14%. Szokásos méretek 60/100–160/120 mm szelvényméret, maximum 12 m hosszúság. Alkalmazások: faházgyártás, belső térkialakítások stb. Négy oldalt gyalult kivitelben készül.
2.2.5. Egyéb faalapú ragasztott szerkezeti anyagok Ebben a fejezetben tárgyaljuk azokat a lemez vagy tömb ill. rúd jellegű termékeket, melyek sem a tömör falemezek, sem a hagyományos „falemeztermékek” közé nem sorolhatók be az eltérő méreteik, alaki tulajdonságaik és gyártási eljárásuk alapján. Főként az utóbbi években kialakított és piacra vitt termékek tartoznak ebbe a kategóriába. Megemlítendők: – LVL-lemezek, – PARALLAM PSL elemek, – INTRALLAM LSL elemek,
– MICROLLAM elemek. Az LVL-lemez hámozott furnérlemezből ferdelapolásos toldással (rézsű 1:10) és párhuzamos rostirányú rétegeléssel kialakított ragasztott fa. Furnérból gyártott rétegeltragasztott fának is tekinthető, melynek tulajdonságai a jellegzetes fa–műgyanta arány következményeként jelentős mértékben módosulnak. Jellemző méretek: – vastagság: 19–75 mm, – szélesség: 1230 mm, – hosszúság: 12 (22) m. A szerkezeti elemek pontos méretei a fenti lemez jellegű elemekből hasítás útján alakíthatók ki. Kivételesen, a vastagsági méret szükség szerinti növelése érdekében, a vastagsági méret utólagos ragasztással való növelése is lehetséges. Szilárdsági tulajdonságai lényegesen kedvezőbbek, mint a természetes fáé. Elsősorban fenyőfából készül. Gyakoribb alkalmazások: – négyszögszelvényű (palló jellegű) tartók, – I-tartók övelemei és/vagy gerinclemeze, – rétegelt-ragasztott tartók alsó (húzott) övének „megerősítése” a szélső szál magasabb igénybevétele miatt, – „együtt dolgozó”, teherviselő lemezburkolat (vázas faházak falszerkezetei, speciális falpanelek). A PARALLAM hámozási furnércsíkokból ragasztással és préseléssel kialakított – adott szelvényméretű és elemhosszúságú – általában négyszögszelvényű ragasztott termék. A felhasználói igényeknek megfelelően többféle szelvénymérettel készül. Önmagában és más szerkezeti anyagokkal kombinálva alkalmazható faszerkezeti célokra (pl. rácsos tartók övés rúdelemei, faházak és faházpanelek vázszerkezeti elemei stb.). A szokásos famegmunkáló szerszámokkal könnyen megmunkálható. Szilárdsága meghaladja a rétegelt-ragasztott fa szilárdságát. Nem reped, alaktartó, s csak kismértékben dagad ill. zsugorodik. Gyakran lazúrokkal színezett kivitelben is készítik. Az INTRALLAM sok tekintetben hasonlít a parallamhoz. Lemez, esetleg gerenda jellegű termék, melyet rezgőnyár alapanyagból készítenek speciális gyártási eljárással. Nagy a szilárdsága, jó a méretstabilitása, a szokásos faipari szerszámokkal jól megmunkálható. A szerkezetgyártás területén alkalmazható válaszfalak, padlóburkolati elemek, álmennyezetek, lépcsők, kazettás vagy I-tartók övelemei stb. céljára. A MIKROLLAM hasonló az LVL-hez, az egymással párhuzamos helyzetű furnérrétegek lehetnek ferde lapolással toldottak vagy egymást átfedő kialakításúak. 1989 mm vastagságban készül. Szerkezeti célra lemez vagy rúd jellegű elemek formájában egyaránt alkalmazható.
2.3. Faalapú lemeztermékek (agglomerált lemezek) mint szerkezeti alapanyagok Szerkezeti célra számításba vehető lemeztermékek: – rétegelt falemezek, – fa forgácslapok, – farostlemezek, – fagyapotlemezek.
2.3.1. Rétegelt falemezek Szerkezeti alkalmazás szempontjából a rétegelt falemez gyűjtőfogalom, mely magában foglalja mindazon lemeztermékeket, melyek – nem tömör fából, legfeljebb furnér, esetleg léc jellegű elemek felhasználásával készülnek – legalább három rétegből épülnek fel és a szomszédos rétegek száliránya egymásra merőleges. A felhasználás konkrét céljától függően a szerkezeti célra felhasznált rétegelt falemezek lehetnek: – hagyományos kivitelű rétegelt falemezek (szerkezeti célra csak korlátozottan), – szerkezeti lemezek (teherviselő bordák, „együtt dolgozó” falborítások, merevítő elemek stb.), – zsaluzóelemek (3–7 rétegű táblák), – különleges lemeztermékek (WELLSTWG-tartó gerinclemeze, konténerlemez, buszpadló, repülőgéplemez stb.). A rétegelt falemez alkatelemei lehetnek: – furnér, – ragasztott fa – vagy élre állított furnércsíkok (mint a bútorlapnál), – forgács vagy farostlemez. A borítóréteg azonban mindig furnér, melynek száliránya – néhány kivételtől eltekintve – a lemez hossztengelyével azonos. Az anizotrop felépítés következtében a lemezek fizikai és mechanikai tulajdonságai is „irányfüggőek”. Rétegelt falemez a ragasztás síkjára merőleges irányú húzó igénybevételre nem terhelhető! A szerkezeti célú alkalmazást befolyásoló fontosabb jellemzők: a) Fizikai tulajdonságok – sűrűség (0,4–0,6 g/cm3, de kivételesen akár 1,4 g/cm3), – nedvességtartalom (5–15%), – méretváltozás (1%-os nedvtartalom-változás hatására hossz- és szélességi irányban 0,01–0,02%, vastagsági irányban 0,25–0,35%), – páradiffúziós ellenállás (a rétegfelépítés függvénye), – hővezetési tényező (0,15 W/mK). b) Elasztomechanikai tulajdonságok A lemez típusától és felépítésétől függően, széles skálán mozognak. Mértékadóak a szakintézeti vizsgálatok ill. az alkalmassági bizonyítvány adatai. c) Kémiai tulajdonságok – ragaszthatóság (jó, de ügyelni kell a korábban felhordott anyagok kémiai hatására az ún. összeférhetőség miatt, pl. favédő szer és az alkalmazott ragasztó), – kemikáliákkal szembeni ellenállás (függ a lignintartalomtól, az alkalmazott ragasztóanyagtól), – formaldehidemissió (e területen a szabad formaldehid-tartalomra nincs érvényes előírás), – lakkozhatóság (függ a fafajtól és a felületek kialakításától). d) Égéssajátosságok – tűzállósági besorolása éghető, normál lobbanékonyságú, – égéskésleltető szerek alkalmazásával nehezen lángra lobbanó besorolást kaphat. e) Megmunkálhatóság – jó, de függ a sűrűségtől, a rostok futásától, a ragasztóanyagtól. f) Tartósság – függ a klimatikus és mechanikai igénybevételektől, – a gomba- és rovarkárosítóktól.
2.3.2. Faforgácslapok Faforgács és kötőanyag keverékéből préseléssel előállított lemeztermékek. Lehetnek egy- és több (3–5) rétegűek. A felhasználás célja szerint megkülönböztetünk: – általános felhasználási célú lapokat (pl. bútor), – építési célú lapokat (faházpanel, padló-, födém- és belső burkolati elemek stb.), – különleges igényű lapokat (akusztikai, dekorációs, reklám, modellépítés stb.), – az utóbbi időszakban megjelent OSB-Iemezek – melyek felületi rétegeiben nagyobb méretű, orientált szálirányú faforgácsok találhatók – különösen kedveltek a szerkezeti alkalmazás területén. A szerkezeti felhasználást befolyásoló fontosabb jellemzők: a) Fizikai tulajdonságok – sűrűség (középnehéz lapok 550–750 kg/m3, akusztikai lapok 250–600 kg/mm3, nehéz lapok 750–850 kg/m3), – nedvességtartalom (gyártáskor 6–9%, normál klímán a kiegyenlítő fanedvességtartalom 9–11%), – méretváltozás (erős légnedvesség-változás hatására hossz- és szélességi irányban 0,–0,4%, vastagságban 2–3%. b) Elasztomechanikai tulajdonságok – típusonként jelentős az eltérés, – esetenként a vonatkozó szabványelőírások és az alkalmassági bizonyítvány adatai mértékadóak. c) Kémiai tulajdonságok Kialakulásuk a fa és a ragasztóanyag együttes hatásának függvénye, bár e tekintetben az alkalmazott ragasztó dominál (pH). A fontosabbak: – Ragaszthatóság, aminoplast vagy izocianát ragasztású lemezek esetén problémamentes, a fenolgyantás lemezek (káliumtartalom) karbamid gyantával korlátozottan, rezorcin vagy fenol gyantával jól ragaszthatok, a cementkötésű lapok (magas alkálitartalom) fenol-rezorcin, esetleg PVAC ragasztókkal ragaszthatok. – Lakkozhatóság, valamennyi műgyantával kötött forgácslap jól felületkezelhető, a cementkötésűek csak korlátozottan. – Kemikáliákkal szembeni ellenállóság, lúgos és savas hatásokkal szemben változó ellenállást tanúsítanak, a szerves oldószereket kisebb mennyiségben jól tűrik, alkoholos és vizes behatásoktól jelentős vastagsági méretváltozást szenvednek. – Formaldehidemissió, az alkalmazott ragasztóanyag függvényében erősen változó, az építészeti és belsőburkolati alkalmazás az ún. emissiós besoroláshoz (E1 E2, E3) kötött. d) Égéssajátosságok – A ≥ 400 kg/m3 sűrűségű és > 2 mm vastagságú, valamint a ≥ 230 kg/m3 sűrűségű és > 56 mm vastagságú lemezek éghető és normál lobbanékonyságú besorolást kapnak. – Égéskésleltető szerek gyártásközi bevitelével, vagy utólagos felhordásával a lemezek nehezen lángra lobbanó besorolásúak lesznek. – Nem éghető besorolást csak különleges tűzgátló kötőanyagok – vagy felületi bevonatok – alkalmazásával lehet biztosítani. e) Megmunkálhatóság – Általában a szokásos faipari szerszámokkal megmunkálhatok, de nagyobb figyelmet igényelnek (keskeny és vékony elemek és a felületi bevonatok sérülékenysége).
– A cementkötésű lapok megmunkálásához speciális szerszámok szükségesek. f) Tartósság – Vizsgálatok igazolják, hogy a beépített szerkezeti faforgácslapok 30 évig megtartják szilárdsági tulajdonságaikat. – Változó, ill. kedvezőtlen klímában meg kell oldani a felületek védelmét. – A gombák közül a bazidiomiceteszek ellen védőszerrel védekezhetünk, az askomiceteszek megjelenése azonban a nem megfelelő klímára utal. – A rovarok közül csak – esetenként – a termeszek ellen szükséges védőszert alkalmazni.
2.3.3. Farostlemezek Rostosított faanyagból, kötőanyag hozzáadásával vagy anélkül előállított termékek. Háromféle minőségben – porózus, középkemény és kemény – készülnek. A legújabb változat az MDF-lemez. Épületszerkezeti alkalmazásuk viszonylag ritka. Szóba jöhetnek az alábbi területeken: – szigetelőlemezek, – akusztikai burkolatok, – egyéb borító- vagy burkolólemezek, – kivételesen, mint teherviselő szerkezeti elemek (pl. MASONITE-Iemez a NORDEXtartók gerinclemezeként). Sűrűségük 230–800 kg/m3. A kemény és középkemény lemezek nedvességtartalma gyárilag 5 ± 3%. Ragasztáskor fontos a pH-érték figyelembevétele. A száraz eljárással gyártott középkemény és kemény farostlemezek esetében a formaldehid-emissió sem hanyagolható el.
2.3.4. Fagyapotlemez Fagyapot és kötőanyag (cement, magnezit) felhasználásával előállított lemeztermékek, melyeknek jelentősebb szerkezeti alkalmazásai: – burkolólemezek, – álmennyezeti és akusztikai elemek, – szigetelőlemezek, – födémelemek, – „bentmaradó” zsaluzati elemek.
2.4. Nem faalapú szerkezeti anyagok A faszerkezetek kialakítása során nem fából vagy faalapú termékből gyártott különféle elemek – pl. kapcsoló- és kötőelemek – is beépítésre kerülnek, melyek a szerkezet szerves részét képezik és részt vesznek a terv szerinti funkciók ellátásában.
2.4.1. Fémek Gyakrabban alkalmazásra kerülnek: – acélok, – öntött vas, – alumínium, – réz. A teherviselő kapcsoló- és kötőelemek vonatkozásában a szabványok előírják a megkívánt anyagminőséget és a hozzá kapcsolódó méretezési szilárdságadatokat, az alkalmazható minimális anyagvastagságot (3–4 mm) és az esetleges korrózióvédelmet. Az alkalmazásra kerülő fontosabb acélféleségek: – normál acél (szénacél), – korrózióálló acél, – korell acél. Korrózióveszélyes helyen a normál acélt minden esetben védeni kell (kadmiumozás, tűzihorganyzás, festés). A korrózióálló acél az anyagában korrózióálló. A korrózióállóságnak az anyagminőséggel összefüggő fokozatai vannak. A korell acél felületén egy őzbarna színű nemesrozsda alakul ki a klimatikus behatásokra és ez a további korróziót megakadályozva, védőbevonatként funkcionál. Az öntöttvas alkalmazása ma már meglehetősen ritka, esetenként betétek (tárcsák) vagy más kapcsolóelemek formájában fordul elő. Ugyanez érvényes a réz és alumínium alkalmazására, melyek főként facsavar, ritkábban betét formájában fordulnak elő.
2.4.2. Műanyagok Egyes esetekben – főként kísérleti szerkezetekben – a különféle műanyagok és az üvegszálerősítésű műgyantaelemek is szóba jönnek, mint kapcsoló- vagy kötőelemek. Gyakorlati alkalmazásuk azonban korlátozott.
2.5. Egyéb anyagok Ebbe a kategóriába soroljuk azokat a nem faalapú termékeket, melyek a faszerkezetek gyártása és funkcionális működése szempontjából nélkülözhetetlenek (ragasztás, szigetelés, felületvédelem stb.). Ilyenek: – ragasztóanyagok, – favédő, égéskésleltető és felületi bevonóanyagok, – szigetelőanyagok, – gipszkarton elemek, – műanyagbázisú vakolatok, – egyéb anyagok.
2.5.1. Ragasztóanyagok A ragasztóanyagok felosztása, csoportosítása sokféle szempont alapján (alapanyag, kémiai sajátosságok, fizikai tulajdonságok, alkalmazási feltételek stb.) lehetséges ill. szokásos. Értelemszerűen ugyanez vonatkozik az ún. faipari ragasztóanyagokra is. A szerkezetgyártási technológiák követelményeit figyelembe véve az alábbi felosztás látszik célirányosnak: Faszerkezeti ragasztóanyagok
Az állati eredetű ragasztók inkább csak a hagyományos asztalosipari tevékenység során használatosak, a növényi eredetűek faipari alkalmazása pedig elenyésző jelentőségű. Az ásványi eredetű ragasztók (pl. bitumen) alkalmazása is korlátozott jelentőségű (pl. esetenként, különösen korábban, parkettafektetés). Fokozott jelentősége van ugyanakkor a szintetikus eredetű műgyantáknak. A polimerizációs termékek főként a bútor- és épületasztalos iparban kerülnek alkalmazásra. Teherviselő szerkezeti elemek ragasztása esetén ezek használata erősen korlátozott a „kúszási” tulajdonságaik miatt. A szerkezeti elemek gyártásában kiemelt szerepe van az ún. szerkezeti ragasztóknak. Ezek nagy része egyaránt alkalmas: – hideg, – hőpréses, – nagyfrekvenciás és – normál, valamint fugakitöltő ragasztás céljára is. Az utóbbi időszakban elterjedőben vannak az olyan ragasztók, melyek a két komponens előzetes összekeverése nélkül felhordhatók. Kikeményedésükhöz elegendő az öntőgépből váltakozó „csíkokban” felhordott ragasztókomponenseknek a préselés által biztosított „szétterülése” és ily módon való érintkezése. Karbamid alapú műgyanta Viszonylag olcsó. Vízállósága mérsékelt (fedett helyen), tiokarbamid hozzáadásával bizonyos mértékig javítható. 60 °C feletti hőmérsékletnél romlanak a szilárdsági tulajdonságai. Rideg, 0,1 mm fugavastagság felett töltőanyag alkalmazása szükséges. Gyenge a sav- és lúgállósága. Az említett okok miatt szerkezeti célra csak korlátozottan alkalmazható. Melamin alapú műgyanták A tiszta melamin gyanta edző adagolása nélkül is kikeményedik, de csak magasabb (65–110 fok) hőmérsékleten. A hosszú kötési idő miatt ebben a formában szerkezeti célú hideg ragasztásra alkalmatlan. Az ún. modifikált melamin gyanták azonban csarnoki klímán is használhatók szerkezeti
célra és kedvező a – kötési szilárdságuk, – a vízállóságuk, – a fugakitöltő tulajdonságuk, – a vegyi hatásokkal szembeni ellenálló képességük, – a neutrális, ill. világos színük, – a nagyfrekvenciás ragasztásra való egyidejű alkalmasságuk. Színük, hosszabb tárolás hatására kissé sötétedik. 0 Jellemzői: – hő és savkatalizátor hatására keményedik, – kötésszilárdsága és vízállósága jó, – hőmérsékletre kissé érzékeny, – az edző bekeverésekor intenzív a hőfejlődés, ezáltal rövidül a fazékidő, egyébként kiváló. Az említett sajátosságok miatt – különösen meleg időben ill. meleg helyiségben – a ragasztás során óvatosan kell eljárni. A már megkötött ragasztó szilárdsági és tartóssági tulajdonságai kedvezőek, közel egyenértékűek a rezorcin gyantáéval. Rezorcinformaldehid alapú műgyanta Jellemzői: – savkatalizátor hatására keményedik (17–25 fok hőmérsékleten), – nedvességnek, savaknak és lúgoknak jól ellenáll, – nagy szilárdságú kötést biztosít, – tartós, – megfelelő edzővel fugakitöltő tulajdonságú, – a ma ismert legjobb ragasztó, de drága. Keverék kondenzátumok A polikondenzációs csoport tagjainak keverékkondenzátumai a különböző tulajdonságok javítása, ill. igény szerinti módosítása, esetleg az árak csökkentése céljából kerülnek alkalmazásra pl. rezorcin–fenolformaldehid alapú műgyanta. Főként hideg ragasztásra használatos. Tulajdonságai jók, közel állnak a rezorcin gyantáéhoz. A karbamid–melamin– rezorcin keverék alkalmazásakor gyakori cél a ragasztó világosabb színének (kevésbé látható fuga) biztosítása (pl. beltéri használatra szánt WISAWOOD-lemezek ragasztása) stb. Epoxi gyanták Jellemzőik: – kétkomponensűek, – hideg és meleg ragasztás céljára egyaránt alkalmazhatók, – jó a víz- és a hőállóságuk, – nem elég rugalmasak (töltőanyag!), – zsugorodnak (vastag fuga!), – drágák. Főként a beépített ragasztott faszerkezetek utólagos javítása során nyernek alkalmazást, amikor előzetesen kialakított furatokon keresztül, túlnyomás alkalmazásával, a fa belső rétegeibe, elvált ragasztási fugáiba juttatják a ragasztót. A ragasztó kikeményedése általában
ún. hideg eljárás útján történik. Poliuretán ragasztók Szerkezeti alkalmazásuk ma még ritka, de az utóbbi időszakban a mikrohullámú ragasztástechnika faipari alkalmazásának terjedésével összefüggésben például a Kreuzbalken (beforgatott szelvényű üreges elemek) gyártásánál számolhatunk vele. Szélesebb körű alkalmazását illetően további tapasztalatok szükségesek. Esztétikai szempontból kedvező a fehér színe és az a körülmény, hogy felületkezelés után a ragasztási fuga alig észrevehető.
2.5.2. Favédő, égéskésleltető és felületi bevonóanyagok 2.5.2.1. Gomba- és rovarölő szerek A faanyagon alkalmazható gomba- és rovarölő szereket együttesen faanyagvédő szereknek nevezzük. Ezek olyan természetes, vagy mesterséges (szintetikus) eredetű anyagok, ill. készítmények, amelyek segítségével a faanyag felhasználhatóságának időtartama meghosszabbítható. Alkalmazásukkal a szerkezetekbe beépített faanyagnak a lebontó környezeti tényezőkkel szembeni ellenálló képességét növeljük meg. A faanyagvédő szerek alatt a gyakorlatban a biológiai lebontó szervezetek (baktérium, gomba, rovar és egyéb állat) ellen használt anyagokat és készítményeket értjük. A klasszikus égéskésleltető anyagokat nem soroljuk ide, mert azok biocid hatása csak csekély. A legújabb, korszerű égéskésleltetők már tartalmaznak a gombák és rovarok támadása elleni, megelőző hatású hatóanyagot is, így ezek kielégítik a faanyagvédő szerekkel szembeni követelményeket is. Minden faanyagvédő szer két lényeges, fő részből áll: hatóanyag, kiegészítő anyagok. A hatóanyag a faanyagvédő szernek az az összetevője, amely a célul kitűzött, kívánt megelőző vagy megszüntető védőhatást eredményezi. A kiegészítő vagy segédanyagok biztosítják a hatóanyagnak a fával való megfelelő fizikai kapcsolatát, elősegítik és fokozzák a hatóanyag védőhatásának az érvényesülését. Ide soroljuk a különböző oldószereket (víz, szerves oldószerek, hígítószerek, beszívódást és száradást fokozó anyagok, felületi feszültséget csökkentő anyagok stb.). A kémiai faanyagvédelemben használt vegyi anyagok és készítmények hatásosságuk alapján csoportosíthatók. Eszerint vannak: – abiotikus károsítást csökkentő anyagok, mint égéskésleltető, vízfelvételt gátló, fény káros hatását csökkentő, egyéb atmoszferikus hatásokat (pl. immissziók) csökkentő készítmények; – biotikus károsítók hatását csökkentő anyagok, mint baktériumok és gombák elleni szerek (baktericid és fungicid anyagok), rovarok elleni szerek (inszekticidek) és egyéb állatok elleni szerek (zoocidek). A faanyagvédő szereket az alkalmazott oldószer és a hatóanyaguk szerint lehet csoportosítani (Leisse,1992). Így vannak: – vízben oldott szervetlen (esetleg szerves) vegyületek, mint – fluorvegyületek, – arzénvegyületek, – bórvegyületek (más vegyületekkel keverve),
– szilikátvegyületek, – hidrogén-fluoridok, – bórvegyületek (tisztán, egymagukban), – rézvegyületek, – egyéb sók (új típusú, elszíneződést okozó és farontó gombák, valamint rovarok ellen igen hatásos vegyületek), – kőszénkátrány-olaj tartalmú szerek, – oldószer tartalmú védőszerek. Ezek ismertetése, valamint a Magyarországon engedélyezett és 1999-ben forgalomban lévő legfontosabb faanyagvédő szerek és égéskésleltető készítmények jegyzéke a Faipari Kézikönyv (2000) 6. fejezetében a rájuk vonatkozó legfontosabb adatokkal együtt megtalálható. Itt csak a legfontosabb, elsősorban a faszerkezeteken alkalmazható ilyen termékeket ismertetjük. A biocid szerek csoportosítása Gyarmati (1992) szerint a következő: – csak gombákkal szembeni készítmények: fungicid szerek, – főleg gombák ellen hatásos (fungicid), de rovarokkal szemben is hatásos (inszekticid) készítmények, – gombák és rovarok ellen egyaránt hatásos vegyületeken alapuló készítmények, – főleg rovarok ellen, de gombákkal szemben is védelmet biztosító szerek, – csak rovarok ellen hatásos készítmények. A csak gombákkal szembeni védelmet biztosító szerek közül kiemelkednek a faanyag elszíneződését (kékülés, elszíneződés, penészesedés) okozó, alacsonyabb rendű gombák elleni készítmények, amelyek ritkábban az általános fungicid hatást is biztosítják. Korábban a pentaklórfenol (PCP) és annak nátriumsója (PCP-Na) voltak az általánosan elterjedt XYLAMON-XYLADECOR, valamint egyes BASILIT készítmények hatóanyagai. A PCP mentesítés során a XYLAMON-ból kivonták ezt a hatóanyagot, így a mai XYLAMON készítmények inkább a második (2.5.2.2.) csoportba tartoznak. A fenyőfaanyag kékülése elleni mai, korszerű hatóanyag a dichlofluanid hatóanyagú BASILEUM B KONZENTRAT 400, valamint a dichlofluanid és fumecyclox tartalmú BASIMENT TAUCHGRUNDIERUNG készítmény, amelyek épületek faanyagának (pl. nyílászárók, gerendák) kékülése ellen javasolt. Esőnek, napsütésnek kitett faanyagot a tebuconazole és dichlofluanid hatóanyagú BASILEUM BLAUESCHUTZ alkalmazásával lehet eredményesen megvédeni, amely mint alapozó a kékülés mellett a korhasztó gombák ellen is védelmet biztosít. Ugyancsak a kékülés és penészesedés ellen ajánlott a quatenár-ammónium hatóanyagot tartalmazó BASILIT SAB és BASILIT SB, valamint a BASIMENT 540 és BASIMENT 560 márkanevű készítmény. A BIOFUNGICID kül- és beltérben fenyő- és lombosfaanyagon használható, az alkalmazott mennyiségtől függően átmeneti vagy tartós védelmet biztosító, a faanyaghoz jól kötődő készítmény. A főleg gombák ellen védelmet biztosító, de rovarok ellen is hatásos készítmények választéka a PCP mentesítési program során leszűkült. A gombák és rovarok ellen hatásos mai készítmények elsősorban különböző, vízben oldható bórvegyületeket (bórsav és/vagy bórax), rézszulfátot és ezek kioldódását gátló krómvegyületeket tartalmaznak. A szerves oldószerben oldódó hatóanyagok közül a tebuconazole és a dichlofluanid fungicid anyagokat, valamint a permethrin inszekticid anyagot alkalmazzák. Az ebbe a csoportba tartozó készítmények közül a bórsav, rézszulfát és káliumdikromát hatóanyagú BASILIT CKB-t szerkezeti (teherhordó épületszerkezetek, tetőszerkezetek és szabadban földdel, vízzel nem érintkező) faanyag telítésére, esetleg áztatásos kezelésére
lehet használni. A réz-hexafluoro-szilikát, cink-hexafluoro-szilikát és ammónium-dikromát hatóanyagokat tartalmazó BASILIT ZKF időjárásnak kitett, földdel, vízzel is érintkező faanyag telítésére használható. A BASILIT CCA-B jelzésű sókeverék réz-, arzén- és krómvegyületeket tartalmaz. Földdel, vízzel érintkező faanyag telítésére használják. Termeszek ellen is kiváló védelmet biztosít. Arzén tartalmánál fogva az egészségvédelmi előírások miatt csak korlátozott körülmények között alkalmazható. A PCP-mentes XYLAMON készítményekben hatóanyag a dichlofluanid, a tebuconazole és a permethrín, valamint a furmecyclox és a tributil-ón-naftenát. Földdel, vízzel nem érintkező, de időjárási hatásoknak kitett faanyag kezelésére javasolt. A BASILEUM HOLZBAU 150 NP szabadban, vagy fedett helyen lévő, statikailag igénybe vett, de földdel, vízzel nem érintkező épület-, tető- és csarnokszerkezetek faanyagának farontó gombák és rovarok elleni védelmére javasolt készítmény. A gombák és rovarok ellen egyaránt hatásos vegyületek közül a korábbi PCP és a PCP-Na tartalmú készítményeknek (pl. XYLAMON-XYLADECOR-rendszer) nagy szerepe volt. Ma már ebben a formájukban ezeket nem használjuk. A hidrogén-fluoridok és sziliko-fluoridok szintén a részben háttérbe szoruló készítmények hatóanyagai. Inkább épület-asztalosipari szerkezetek megelőző védelmére használják. Hatóanyaguk leginkább a magnézium-hexa-fluoro-szilikát. Ilyen készítmény a BASILIT SF és a BASILIT SP 80. Csak száraz környezetben használhatók, zárt lakótérben a hidrogén-fluorid leadás miatt alkalmazásuk nem engedélyezett. A bórsavat tartalmazó védőszerek fedett helyen lévő épületszerkezeti faanyag kezelésére alkalmazhatók. Jó védelmet biztosítanak mind a farontó gombák mind pedig a rovarok ellen. Kellő mennyiségben alkalmazva a faanyag figyelemre méltó égéskésleltetését is biztosítani lehet. Ilyen készítmények a BASILIT B FLÜSSIG, a BASILIT BOR-HOLZSCHUTZ és a BASILIT DREIFACH KD-P. Ez utóbbit épületszerkezeti faanyag telítéses kezelésére ajánlják. Faforgácslapok és rétegeltlemezek gyártásközi védőkezelésére a BASILIT B 85 vizes oldata javasolt. A korszerű, kettős (gomba-rovar) hatású hatóanyagok közül kiemelkedők a quaternärammónium (pl. benzalkon) vegyületek. A szabadban, de fedett helyen lévő földdel, vízzel nem érintkező épületszerkezeti, mezőgazdasági, fenyőfaanyag gombák és rovarok elleni megelőző védelmére alkalmas készítmény a BASILIT BAUHOLZ KD. Csak telítéssel való felhasználása javasolt. A BIONATUR és a BIOKOMPLEX, valamint a BIOKOMPLEX KONCENTRÁLT FAANYAGVÉDŐ SZER kül- és beltérbcn, fenyő- és lombosfaanyagon egyaránt használható, a faanyaghoz jól kötődő, nehezen kioldódó készítmények. Bórvegyület bázisú, megelőző védelemre szolgáló készítmény a DIFFUSIT S, amely figyelembe vehető égéskésleltető tulajdonsággal is rendelkezik. A DIFFUSIT HOLZBAU B szintén bórvegyület hatóanyagú, de csak fedett helyen használható védőszer. Hasonló készítmény a DIFFUSIT M, amely könnyező házigombával átszőtt tégla-, kő-, betonfalazatok fertőtlenítésére szolgál. Cementhabarcsba is bekeverhető. Megelőző védelemre alkalmas az EMBALIT CFBX, amely a fában való megkötődés után csapadék hatásának kitett helyen, teherhordó faszerkezetekhez is kiválóan alkalmazható. A faanyag vele elsősorban telítéssel és áztatással kezelhető. A KEMWOOD ACQ 21 vízzel keverhető, réz és quaternär-ammónium vegyületet tartalmazó készítmény. A fában jól megkötődik. Kültérben és vízi építményekben is használható, a faanyagba telítéssel vagy áztatással vihető be. Hasonló körülmények között és még tengervízzel érintkező faanyagon is alkalmazható a KEMWOOD CCA-C. Ez utóbbi
esetben a telítés után kb. 3 hét száradási és kötődési időt kell hagyni. A WOLMANOL BX bel- és kültérben található faanyag rovarkárosítói ellen megszüntető és egyben megelőző védelmet biztosít a további gomba- és rovarkárosítással szemben. A WOLMANOL HOLZBAU B oldószerbázisú, bel- és kültérben egyaránt alkalmazható, és a ragasztott szerkezetek védelmére is alkalmas készítmény. Nedves helyiségekben is alkalmazható megelőző védelemre a WOLMANIT CX-H sókeverék, amely a faanyagba telítéssel is bevihető. Foglalkozásszerű felhasználók számára engedélyezett szer. A főleg farontó rovarok ellen, de gombákkal szemben is hatásos készítmények között is voltak PCP-t tartalmazó XYLAMON változatok. Ezeket ma már nem alkalmazzuk, helyettük főleg rovarölő hatóanyagot tartalmazó készítmények állnak rendelkezésre. Összetételük ugyanakkor a fungicid hatást is biztosítja. A hatóanyaguk a lindán (utóbb permethrinnel helyettesítve), a xylasan Al, a dichlofluanid és a furmecyclox. Kimondottan épületek, csarnokok, tetőszerkezetek faanyaga rovar és gomba károsodása megelőzésére javasolt a BASILEUM FERTIGBAU 100 B készítmény. A faanyagban fellépett rovarkártétel megszüntetésére és az újrafertőzés megelőzésére alkalmas a BASILEUM HOLZWURM- UND PILZ-BV/P készítmény. Az előző 4 pontban leírtakon kívül vannak olyan faanyagvédő szerek, amelyek megelőző vagy megszüntető kezeléssel, csak farontó rovarok ellen alkalmazhatók. Ezekben a készítményekben a hatóanyag korábban szerves oldószerben oldott lindán, ritkábban PCP, vagy esetleg parathion volt. Ilyen termékek a XYLAMON és a BASIMENT védőszercsaládba tartozó készítmények voltak. A korszerűsítés során megváltoztatták a hatóanyagot, és a phoxin, utóbb a permethrin lett az inszekticid komponens. Az új típusú inszekticidet (permethrin) tartalmazó XYLAMON HOLZWURM TOD nevű készítmény, amelyet megelőző kezeléskor a faanyag felületére, megszüntető védekezéskor a rovarjáratokba kell bejuttatni. Időjárásnak kitett faszerkezeteken, valamint tetőszerkezeteken és muzeális tárgyak esetében is eredményesen alkalmazható. Hasonló módon használhatók az ugyanilyen hatással rendelkező BASIMENT 474 és a BASILEUM SI-84 termékek is. 2.5.2.2. Égéskésleltető szerek A vonatkozó szakirodalomban az égéskésleltető szereket általában a faanyagvédő szerektől elkülönítetten tárgyalják. Egyik oka ennek az, hogy a tűz kártétele a biotikus károsodástól alapvetően eltér: gyors lefolyású és a károsodás vissza nem fordítható, rendszerint a faanyag teljes pusztulásával lejátszódó folyamat. Ellene csak a megelőző védekezés alkalmazható, mert a megszüntető mód (tűzoltás) általában nem biztosítja a csak részleges tűzkárt szenvedett, megmaradó faanyag teljes értékű felhasználhatóságát. Az elkülönítés másik oka pedig az, hogy az égéskésleltető szerek bevezetésekor azok biocid hatásával nem lehetett számolni. Manapság a faszerkezetek égéskésleltető szerrel való kezelése mellett a gomba- és rovarkártevők elleni védettség is követelmény, ezért a védőszergyártók olyan készítményeket fejlesztettek ki, amelyek mind a három követelményt kielégítik. A faszerkezetekhez alkalmazott faanyag és azt helyettesítő termékek egymástól eltérő égési tulajdonságokkal rendelkeznek. Így pl. a közönséges farostlemez a „könnyen éghető”, a természetes faanyag, a rétegelt lemezek a „közepesen éghető”, az égéskésleltető adalékot tartalmazó faforgácslapok a „nehezen éghető”, a cementkötésű forgácslapok esetenként a „nem éghető” minősítést kapják (Szitányiné, 1993). A természetes faanyag éghetősége is fafajonként eltérő. Legellenállóbbak: az akác, a tölgy, a bükk; közepesen ellenállóak: a vörösfenyő, az erdeifenyő, a feketefenyő; nem
ellenállóak: a lucfenyő, a dió, a cseresznye; legkisebb ellenálló képességgel rendelkeznek: a jegenyefenyő, az éger, a hárs és a nyár (Kollmann, 1955). A faanyagszerkezet építőanyagként való felhasználása tűzállóság szempontjából sokkal kedvezőbb tulajdonsággal rendelkezik, mint a fémszerkezetek. Ez utóbbiak már kisebb hőhatásra rövid idő alatt is maradandó alakváltozást szenvednek, ami pl. csarnokok, raktárak esetében az anyagi károk erős növekedését vonja maga után. Faszerkezetű építményeknél a szerkezet összeomlása, leszakadása a tűz keletkezését követően lényegesen hosszabb idő után következik be, mint az ugyanolyan teherbírású fémszerkezeteknél. A megfelelő égéskésleltető anyagokkal a faanyagnak ez a kedvező tulajdonsága tovább növelhető. A faanyag égési tulajdonságait ismerve megállapítható, hogy minél nagyobb valamely vizsgált elem keresztmetszete, annál jobban ellenáll a hőhatás káros következményeinek. A keresztmetszetét tekintve a minél tömörebb, kevés élt, hornyot tartalmazó szerkezetek tűzálló képessége nagyobb, mint a tagolt, sok éllel, üreggel, esetleg vékony részletekkel rendelkező elemeknek. A faszerkezeti elemek égéskésleltetése többféleképpen biztosítható, éspedig vagy a faanyag és a hőforrás közé beiktatott burkolattal, vagy a megvédendő elem felületének éghetetlen, szervetlen anyaggal vakolatszerűen való kezelésével, vagy pedig erre a célra kialakított speciális kémiai égéskésleltető anyagokkal. Ezek a faanyag felületén hő hatására egy megolvadt bevonatot képeznek, amely mint hőszigetelő, lassítja a faanyag belső részeinek a felmelegedését, vagy pedig meggátolja az éghető gázoknak a faanyag felületére való kijutását, ill. az olvadt bevonat elzárja a faanyagot az égést tápláló oxigéntől. Rendszerint különböző műanyag származékokat, vagy más szerves vegyületeket, foszfátokat, pigmenteket hordanak fel a faanyag felületére, ahol hő hatására a fentiekben említett jelenségek játszódnak le, csökkentve a faanyag éghetőségi tulajdonságait. A legrégebbi és sokáig általános elterjedésű égéskésleltető anyagok az ammónium alapanyagú sóvegyületek, amelyek hő hatására könnyen bomlanak, és a bomlástermék vagy nem táplálja az égést, vagy pedig hígítja a faanyagból egyre intenzívebben előtörő éghető gázokat. Különösen az ammóniumsók bomlása jelentős hőelvonással is jár, így hűti a faanyag felületét. A foszfátsókat tartalmazó égéskésleltető készítmények a faanyag felületi elszenesedését idézik elő, ami mint hőszigetelő réteg lassítja a faanyag belső részeinek a felmelegedését, így a faanyag égését. Ezeknek a só típusú égéskésleltetőknek nagy hátránya, hogy vízben igen jól oldódnak, így a felhordott, vagy bevitt sók könnyen lemosódnak, ill. kilúgozódnak. Ezért ezek csak csapadék, vagy egyéb közvetlen vízhatástól mentes környezetben használhatók. Még az erős páralecsapódás is feloldja a faanyag felületén lévő sókat, az oldat onnan való lecsepegésével a kívánt égéskésleltető hatás lecsökken, vagy teljesen meg is szűnhet. A faszerkezetek méretezésekor, tervezésekor a tűzvédelmi előírásoknak megfelelő égéskésleltetésről is gondoskodni kell. Különösen fontos ennek biztosítása az olyan faszerkezeteknél, amelyek lakóterek kialakításában játszanak szerepet, mint pl. padlástérbeépítésnél a tetőszerkezet vastagabb keresztmetszetű elemei (pl. kötőgerendák, szarufák, székoszlopok stb.), vagy a faházak építése esetén. Közösségi létesítményekben, mint pl. színház, szórakozóhelyek, sportcsarnokok stb. faszerkezetei, faburkolatai égéskésleltetésének a biztosítása szintén tervezői feladat. Az égéskésleltetésnek különösen szigorú előírásai vannak a hajók, vasúti kocsik belső térségeinek a kiképzésében. Az égéskésleltető szereket vagy a fanyag felületére kell felhordani, vagy pedig telítéssel kell a vízben oldott sókeveréket bevinni. A különféle készítmények közös jellemzője, hogy valamennyit beltérben, vagy legalább fedett, csapadékhatástól mentes környezetben lehet alkalmazni. Ebből a szempontból különösen az ammóniumsókat tartalmazó szerek (pl. TETOL FB) felhasználása korlátozott, mert a vízben igen jól oldódó sókat a faanyagba
könnyű bevinni, de onnan a kimosódásuk ugyanígy könnyen és gyorsan lejátszódik. A kimosódás, felületről való leoldódás veszélyére jellemző adat, hogy még a korszerű égéskésleltető készítmények egy részénél is előírás, hogy védőfestékréteg nélkül csak 70– 75%-nál alacsonyabb páratartalmú környezetben alkalmazhatók. A szabadtéri, időjárási hatásoknak közvetlenül kitett faszerkezetek megfelelő hatású égéskésleltetése mind a mai napig megoldatlan. Jelenleg kereskedelmi forgalomban lévő égéskésleltető készítmények közül egyik legrégebbi a vízüveg alapanyagú IGNIS FKI, amely fedett, védett helyen alkalmazható. A készítménynek a farontó gombák és rovarok ellen is van mérsékelt védőhatása. A FLAMGARD csak beltéri viszonyok között használható, mechanikai igénybevétel nélküli felületeken. Hő hatására habréteget képez, amely megvédi az alatta lévő faanyagot a további felmelegedéstől, égéstől. A MULTIPROTEKT FEHÉR 100 és a MULTI PROTEKT KÉSKITT vizes diszperziós alapú, felhabosodó hőszigetelő adalékot tartalmazó készítmény. Belső térben, vagy vízhatástól védett kültérben alkalmazható. Védőfestékréteg nélkül 75%-nál magasabb légnedvességű környezetben nem használható. Csak tűzvédő hatása van. A PYROMORS készítmények mechanikai igénybevételtől mentes beltéri faszerkezetekhez javasoltak. Hő hatására egy mikroporózus hőszigetelő, éghetetlen réteg keletkezik a kezelt felületen, amely a fától elzárja a levegőt és így késlelteti az égést. Csak tűzvédő hatása van. A PYROPLAST HW beltéri faszerkezetek és különleges minőségű fa alapanyagú lapok kezelésére való vizes diszperziós készítmény. A PYRONATUR megelőző hatású, beltéri és fedett kültéri faanyagvédő és égésgátló szer, amely vízben oldódó szervetlen sók keveréke, és tartalmaz adalékokat a farontó rovarok, gombák és penészedés ellen is. A TETOL FB beltérben használható, vízben oldott ammónium- és bórvegyületeket tartalmazó készítmény, amelynek gomba- és rovarölő, távoltartó hatása is van. Beltérben használt falemezféleségek tűzvédelmére alkalmas a XYLOTHERM FEHÉR 100 jelzésű műgyanta-diszperzió alapú égésgátló, habképző adalékanyagokat tartalmazó festék. Az ALBI P8 egy a modem faszerkezeteknél gyakran alkalmazott, színtelen (a fa rajzolatát nem eltakaró), főként beltérre és erősebb mechanikai behatásoktól védett felületekre ajánlott égéskésleltető (habosodó) készítmény. Az égéskésleltető bevonat a legtöbb faanyagvédő szerrel együtt alkalmazható. A védőszer száradását követően – az ellenálló képesség és élettartam fokozása érdekében – egy speciális védőlakk is felhordásra kerül. 2.5.2.3. Felületi bevonóanyagok A felületi bevonóanyagok közül legismertebbek a favédő lazúrok. Ezek a faanyag természetes rajzolatát nem fedik le, és segítségükkel különböző színárnyalatok alakíthatók ki. Lehetnek víztaszító hatásúak, vagy pedig a napfény és egyéb más sugárzások, vegyi szennyezések ellen védelmet nyújtók. Legismertebbek a XYLADECOR készítmények, amelyek a biológiai károsítók ellen egymagukban nem nyújtanak védelmet. A közel légszáraz faanyag XYLADECOR-ral való felületkezelése előtt legalább két réteg XYLAMON alapozást kell alkalmazni, és 3–4 évenként a felületkezelést fel kell újítani. A felületkezelő rendszer csak kültérben használható. Biológiai hatóanyagot nem tartalmazó, főleg az időjárási tényezők ellen védelmet nyújtó készítmények közül a BASIMENT TAUCHLASUR alkalmazható eredményesen.
Vastagabb filmréteget képezve a különböző védőrendszerek lezárására szolgálnak a BASIMENT DICKSCHICHT-LASUR és a BASIMENT SPRITZLASUR. Hasonló víztaszító hatás érhető el a CONSOLAN WETTERSCHUTZ-LASUR alkalmazásával is. Faszerkezetek gyártásakor esetenként sor kerülhet valamely további (gyakran időszakosan ható) felületi bevonóanyag alkalmazására. Ilyenek például a paraffin és az olajfesték, melyeket főként a fa bütüfelületének védelme, a gyors vízvesztés és a repedések kialakulásának meggátlása érdekében alkalmazunk. A lakkok használatát általában célszerű mellőzni, ill. alkalmazásukra főként védelmi szempontból (pl. égéskésleltető réteg védelme) kerül sor. Ha ez valamilyen okból nem lehetséges, ajánlatos az ún. lélegző lakkok használata, melyek azonban drágák, és hazai beszerzésük nehézkes, ill. nehezen megoldható. Esetenként alkalmazásra kerülő további felületi bevonóanyagok: pácok, lenolajkence, bitumen ill. kátrányolaj termékek.
2.5.3. Szigetelőanyagok Faházak, faszerkezetes épületek esetében a szokásos szigetelési feladatok (talajvíz, felcsapódó nedvesség ellen stb.) mellett a térelhatároló szerkezetek kialakításával, ill. azok funkciójával összefüggésben, további szigetelőanyagokra és szigetelési megoldásokra lehet ill. van szükség. A gyakorlatban ilyen célra használatos anyagok: – párafékező fólia, – ásványi eredetű szigetelőanyagok, – polisztirol habanyagok, – szálas szerkezetű cellulóz stb. 2.5.3.1. Párafékező fólia A faszerkezetes térelhatároló elemek páraáteresztésének szabályozására ill. gátlására az épületfizikai számítások alapján megválasztott – a kívánt páraáteresztési ellenállással rendelkező – fóliát (pl. polietilén, PVC, alumínium) használunk. A fólia párazáró tulajdonságainak jellemzésére és a szükséges vastagság meghatározására az equivalens légrétegvastagság (Sd) szolgál alapul. Pl. .Sd = 10 m érték 0,1 mm vastag polietilén fólia alkalmazásával érhető el. Általában S ≥ 0,05 mm fóliavastagság praktikusan „párazárónak” minősül. Természetesen az „áttörések”, pontatlan illesztések miatt nem beszélhetünk egyértelműen párazárásról, ezért használatos a párafékező kifejezés. 2.5.3.2. Ásványi eredetű szigetelőanyagok A szilikátokból, különböző „szálazási” eljárásokkal előállított rendezetlen szálhalmaz szervetlen szálas szigetelőanyag, s gyűjtőnéven ásványgyapotnak nevezzük. A felhasznált alapanyagtól függően, az ásványgyapot lehet: – salakgyapot (salakkőből készül), – kőzetgyapot (természetes kőzetekből: bazalt, mészkő, dolomit stb.), – üveggyapot (üvegipari nyers keverék: homok, földpát, szóda, nátriumszulfát, bórax stb.). Az említett „szálas anyagokból” továbbfeldolgozás során, különböző termékeket állítanak elő: – ömlesztett szigetelőanyag (kötőanyag nélküli, rendezetlen szálhalmaz), – szigetelőmatrac (kötőanyag nélkül, hálóba tömve),
– szig. zsinór (kötőanyag nélkül hálóba tömve, vagy körbefonva), – szig. paplan (kötőanyaggal/vagy anélkül, filcesített, ill. tűzött szálhalmaz, hordozóanyagba vagy hordozóanyagra dolgozva), – szig. nemez (kötőanyaggal filcesített szálhalmaz, csupaszon vagy papír-, alufólia-, üvegfátyol-, vagy üvegszövet hordozóanyagra kasírozva), – szig. lemez (kötőanyaggal kötött szálhalmaz, csupasz vagy kasírozott kivitelben), – csőhéjszigetelés (kötőanyaggal kötött, csupasz vagy védőréteggel borított íves idom, csövek szigetelésére). A szigetelőanyag kémiai összetételét a savas és bázikus oxidok arányával az ún. savassági számmal (Mk) jellemzik:
A savas összetevők – számláló – magasabb aránya biztosítja a stabilitást, az öregedésállóságot. Az ásványi szigetelőanyagok testsűrűsége 8–200 kg/m3 között változik az alapanyagtól és az előállítás módjától (technológia) függően. A hővezető képesség, ill. szigetelési tulajdonság és az anyag páradiffúziós ellenállási értéke a sűrűség függvénye. Az ásványi szigetelőanyagok nem éghető besorolásúak, de problémát okozhat a tűz hatására bekövetkező „elcsepegésük”, mert megolvadásukat és elcsepegésüket követően a szigetelő hatásuk is természetszerűleg megszűnik. 2.5.3.3. Polisztirol szigetelőanyagok A polisztirol alapú műanyag habok főként hőszigetelési – esetleg hangszigetelési – célokra használatosak. Sűrűségük 17–24 kg/m3 általában, míg az ún. kemény haboké 30–35 kg/m3. Szilárdsága és szigetelőképessége a sűrűség függvénye. A szilárdság egyenes, a szigetelőképesség fordított arányban van a sűrűséggel. Tűzrendészeti szempontból nem éghető besorolású. Egyes vélemények szerint, szabad levegőn szublimál. A madarak és a darazsak is szívesen clhordják. Viszonylag könnyen oldódik az alábbi oldószerekben: benzol, xilol, ásványolaj, éter, észter, szerves halogén vegyületek stb. Nem oldódik a következőkben: nem illékony bitumen, híg savak és lúgok, mész, betonhabarcs, sók, alkohol, ammóniás víz, glicerin, tej, tejsav, hidrogén-peroxid (≤3%!), szilikon-olaj, cukor, vízüveg stb. Forgalmazása tábla, tekercs, vagy négyszögszelvényű rúd formájában történik.
2.5.4. Gipszkarton lemezek Normál és vízálló változatban kerülnek forgalomba, általános belsőtéri burkolóanyagként, ill. az utóbbi az ún. vizes helyiségek burkolásának céljára.
2.5.5. Műanyagbázisú vakolatok Több változatuk ismert. Magyarországon a DRYVIT-rendszer terjedt el. Falak külső felületének bevonására használják, ahol az esztétikai és védőhatás biztosítása mellett,
jelentősen javítja a falazat épületfizikai tulajdonságait. A DRYVIT-rendszer négy részből áll: – DRYVIT PRIMUSZ-ragasztó, melyet 350-es portland cementtel 1:1 arányban kevernek, majd kétszer 2,5–3,5 kg/m2 mennyiséget a falfelületre elsimítva felhordanak. – Az első réteggel 100/50 cm táblaméretű, 10–12 mm vastag polisztirol szigetelőlapokat ragasztanak a felületre úgy, hogy a lapok az alapréteg fugáit átfedjék. – Ezután egy a rendszerhez tartozó 5–6 mm lyukbőségű üvegszövet (háló) kerül felragasztásra, mellyel a fugákat átfedik és biztosítják a vakolat folyamatosságát, merevségét és repedésmentességét, maid felhordásra kerül a vakolat másik fele (2,0– 3,5 kg/m2). – Végül a felület végső kialakítására dryvit kvarcvakolat (dörzsvakolat) következik (2,8 kg/m2). A vakolat saját anyagában színezett ill. színezhető, tehát festést nem igényel.
2.5.6. Egyéb anyagok Itt említendők a különféle fugakitöltő és tömítőmasszák, impregnált filcanyagok, melyek a falazati elemek (panelek, lemezek) csatlakozási fugáit vannak hivatva kitölteni. Ilyenek: – bitumenes telítésű poliuretán hab (szalag), – vinil-habanyagcsíkok (szalagok), – ásványi habanyagcsíkok, – ásványi rostanyagok (tömítők). A különféle termékek – az anyagi tulajdonságaikkal összhangban – megfelelő célszerszámokkal, rendszerint megadott nyomásértékek mellett kerülnek elhelyezésre és rögzítésre. A faszerkezetes építés során is alkalmazásra kerülnek természetesen a hagyományos építkezésekről jól ismert egyéb szigetelőanyagok (pl. bitumen, kátrány, csupaszlemez, kátránypapír stb.) is.
3. Szerkezeti faanyagok szilárdsági kategorizálása
Szerkezeti célú alkalmazás esetén a faanyag megítélésének elsődleges szempontja, annak szilárdsága. Az alapanyag jobb hasznosítása és a tervezés megbízhatóságának növelése érdekében a fűrészárut ún. szilárdsági kategóriákba (osztályokba) sorolják. A szilárdsági kategóriába sorolás feltételeit szabványelőírások rögzítik. A „fahibák” megengedhető mértékének rögzítése mellett alapvető követelmény az előírt szilárdság elérése. Az e célra használt jellemző a minősítő szilárdság értéke, ill. fogalma. Ez általában szilárdsági kategóriánként, néha (pl. a ma érvényes MSZ előírások) a fafajra vagy fafajcsoportra vonatkoztatott egyetlen értékként ill. jellemzőként kerül meghatározásra. Korábban minősítő szilárdságként a nyomószilárdsági vizsgálatok adatait használták, míg újabban szinte kizárólag a hajlítószilárdság vizsgálata szolgál hozzá alapul. A minősítő szilárdság a hajlítószilárdság 5%-os kvantilise (u = 12% mellett).
Minden szilárdsági kategóriához a szabványban rögzített méretezési (megengedett vagy határ) feszültségérték is tartozik. A minősítő szilárdság értékét minden egyes próbatest szilárdsági értékének el kell érnie. Ellenkező esetben – a szabványban rögzített módon – a vizsgálati adatokból kell az új (a szabványosnál alacsonyabb) minősítő és méretezési feszültségértékeket meghatározni, ill. levezetni, s az adott alapanyagból készülő szerkezeteket ennek alapján lehet méretezni. A használatos méretezési feszültségadatok: – megengedett feszültség, – határfeszültség. Korábban kizárólag – de több országban még ma is – a megengedett feszültség képezte a faszerkezetek méretezésének alapját. Eleinte a számításokhoz az átlagértéket osztották egy biztonsági tényezővel ( n = 7–8):
Újabban az 5%-os kvantilis értékét osztják egy biztonsági tényezővel, melynek értéke 2,5–3 között van.
ahol: X0 a pillanatnyi törőszilárdság átlagértéke, X0.05 5%-os kvantilis, n biztonsági tényező, η a próbatestek méreteiből, ill. a fahibák jelenlétéből adódó szilárdságcsökkenés a 3.1. ábra szerinti értelmezésnek megfelelően. A gyakorlati alkalmazásoknál a fenti képlet szerint, a próbatestek méreteiből ill. a fahibák jelenlétéből adódó szilárdságcsökkenést ( η ) is számításba veszik, a 3.1. ábra értelmezése alapján.
3.1. ábra. A megengedett feszültség meghatározása és értelmezése
A határfeszültség meghatározásához – mely a hajlítószilárdság egyezrelékes kvantilise – az ún. tartós szilárdság nyújt alapot. Ennek pontos értékét azonban ritkán ismerjük, ezért egy szorzóval vesszük számításba (3.2. ábra): X = 0,55–0,65 X0, és X0,001 = X -t · s, ahol: X a tartós szilárdság átlaga, X0 a pillanatnyi szilárdság átlaga,
S az adatok szórása, T a Student-szám (táblázatból), Χ0,001 az egyezrelékes kvantilis (határfeszültség) értéke. A minősítő szilárdság és a méretezési feszültségadatok meghatározása tehát valószínűségi, ill. matematikai statisztikai alapon ún. fél-valószínűségi módszerek segítségével történik.
3.2. ábra. A pillanatnyi (1) és a tartós (2) szilárdság kapcsolata
3.3. ábra. A normális- és a Weibul eloszlás összehasonlítása
A szilárdsági adatok eloszlását általában „normálisnak” tekintjük. Azonban faanyagok
szilárdsági adatainak eloszlását illetően több esetben a három paraméteres Weibul eloszlást ítélik inkább jellemzőnek. A 3,3. ábra ugyanazon vizsgálatokból származó hajlítószilárdsági adatsorhoz illesztett normál- és Weibul eloszlás görbéjének összehasonlítását szemlélteti. Érzékelhető az ábrából az eloszlás típusának a kvantilisértékekre gyakorolt hatása. Látható, hogy a Weibul eloszlás alkalmazása esetenként, a magasabbnak adódó méretezési feszültségadatok miatt, méretezési szempontból előnyösebb lehet. A faanyag szilárdságát a fafaj jellemző sajátosságai mellett nagyon sok tényező befolyásolja (termőhely, állománynevelés, mikrokörnyezet stb.)·Különösen jelentős a termőhely, amely akár önmagában is egyfajta minősítést, ill. szilárdsági besorolást jelenthet. Példák a termőhelyi befolyás értékelésére: – a Trianon előtti időszakban Magyarországon a Kárpátok mint származási hely, különösen a fenyőfélék tekintetében, megkülönböztetett minősítést, jó építőfát jelentett; – az ún. északi fenyő (norvég, svéd, finn) Nyugat-Európában (a maximálisan megengedett évgyűrűszélesség megjelölése mellett, pl. 4 mm) kedvezőbb megítélés alá esik, mint más termőhelyek faanyagai; – egyes vidékek termőhelyei az USA-ban hasonló minősítést jelentenek; – az erdeifenyő hegyvidéki változata (borovi) jobb minőségű mint a síkvidéki változat (répafenyő). A méretezési szabványok a fafajokat rendszerint ún. fafajcsoportokba vonják össze, s ezeken belül különítenek el szilárdsági kategóriákat, melyekhez minősítő és méretezési feszültségértékeket rendelnek (pl. MSz 15025). MSz 15025: F 56 Luc-, jegenye-, erdei-, feketefenyő F 62 Vörösfenyő K 78 Tölgy, akác K 68 Bükk, kőris L 46 Eger, nyár, fűz. A betűjel a fafajcsoportra (fenyő, kemény és lágy lombos) utal, míg a szám a minősítő szilárdság értékét jelenti N/mm2-ben. A faanyag szilárdsági kategóriákba sorolása történhet vizuális alapon és gépi eszközök segítségével. A magyar szabványok (MSz 10144, MSz 10145, MSz 15025) négy szilárdsági kategóriát (0, I, II, III) különítenek el. Gépi eljárással lehetőség van a faanyagnak mind a négy kategóriába való besorolására. Vizuális eljárással 0 szilárdsági kategóriájú anyagot nem szabad elkülöníteni. A hazai szabványelőírások alapján, egy átmeneti időszakban lehetőség van – külön vizsgálat nélkül – az I. és II. kereskedelmi osztályú faanyagnak a II., ill. III. szilárdsági kategóriába történő besorolására, a kereskedelmi osztályozás alapulvételével, tehát külön osztályozási művelet végzése nélkül. Ennek célja a szilárdsági osztályozás hazai bevezetésének elősegítése. Egyes szabványelőírások (pl. DIN) egy betűjel mellé helyezett lábindexként jelölik a szilárdsági kategóriát (pl. S7 Sortierklasse, 7 N/mm2 szilárdsági osztály, vagy MS10 maschinelle Sortierklasse, 10 N/mm2 gépi úton meghatározott szilárdsági osztály stb. Általában négy szilárdsági kategóriát szokás kialakítani ill. használni, amikor is a legmagasabb minőséget rendszerint csak gépi úton szabad elkülöníteni.
3.1. Vizuális szilárdsági osztályozás (kategorizálás) Az eljárás használatos: – önmagában, – a gépi szilárdsági kategorizálás kiegészítő elemeként. Technológiai szempontból hasonlít a fűrészáru „kereskedelmi osztályozásához”, de nagytömegű fafeldolgozás ill. osztályozás esetén célszerű különféle gépi segédberendezések, esetleg „célgépek” üzembe állítása. Ilyenek: – görgős „vizsgálóasztal”, – hossz- és keresztirányú szállítópálya-elemek, melyek esetenként puffertárolóként is szolgálnak, – automatikus működésű szabászfűrész, esetleg optimalizációs körfűrész stb. Az alkalmazott segédberendezéseknek lehetővé kell tenniük: – a faanyag darabonkénti átvizsgálását és jelölését, – a minőségjavító manipulációt (hibakiejtés), – esetenként (pl. nagytömegű hossztoldás stb.) optimalizációs programok használatát. A szállítópályák a faiparban egyébként használatos görgős vagy láncos megoldások. Az optimalizációs körfűrészek ma már nagy választékban rendelkezésre állnak, melyek készülhetnek – hibafelismerő egységgel vagy nélküle, – kézi, fluoreszkáló hibajelölővel, – kamerás hibaérzékelővel, – optimalizációs programokkal stb. A vizuális szil. kategorizálás során vizsgált fontosabb tulajdonságok: – göcsösség, – ferdeszálúság, – csavart növés, – évgyűrűszélesség, – repedezettség, – fagömbösség, – alaki hibák, – keresztmetszeti hiányok. A „fahibák” mérése és értékelése a szabvány előírásai alapján történik. Alapvető ill. kiemelt jelentőségű a göcsösség megítélése, melyet külön el kell végezni a teljes keresztmetszetre és az elemméret 1/4-ének megfelelő szegélyzónákra vonatkozóan is úgy, hogy a képzeletbeli hossztengelyre merőleges keresztmetszeti területre vetítjük a göcsök metszeti területét és ebből arányszámot képezünk. Az említett arányértékek jelölése: – teljes GTA, – szegély GTA. A szilárdsági osztályba sorolás a teljes és szegély GTA együttes értékelése alapján történik (3.4. ábra). A két szegély GTA értékből természetszerűleg a kedvezőtlenebb a mértékadó.
3.4. ábra. A vizuális szilárdsági osztályozás elvi vázlata
Ajelenlegi magyar szabvány göcsterületi aránnyal (GTA) kapcsolatos előírásai: Szilárdsági kategória
I.
II.
III.
Szegély GTA Teljes GTA
≤ 1/4 ≤ 1/4
≤ 1/2 ≤ 1/4
≤ 1/2 vagy > 1/2 ≤ 1/2 de ≤ 1/3
Az ISO-szabvány esetében: Szegély GTA Teljes GTA
≤ 1/5 ≤ 1/5
≤ l/2 ≤ 1/3
≤ 1/2 ≤ 1/2
Az ISO-szabvány csak fenyőfafajokra, míg a magyar fenyő- és lombosfafajokra egyaránt értelmezi a fenti előírásokat, s ebből fakadóan a hazai előírások kevésbé látszanak egyértelműnek, főként a szegélyzóna megítélése tekintetében. Sajnos nem könnyű feladat egy valamennyi fafajra érvényes követelményrendszer kidolgozása. A GTA alapján meghatározott szilárdsági osztály (kategória) az egyéb fahibák mértékének függvényében módosulhat (lefele!) Az eljárást többen bírálják és nehézkesnek tartják a képzeletbeli vetítősíkok használata miatt. Tény, hogy megbízhatóságának alapfeltétele a magasan kvalifikált nagy gyakorlattal rendelkező szakember.
3.2. Gépi szilárdsági osztályozás (kategorizálás) A gépi szilárdsági osztályozás lényegében minden egyes darabra kiterjedő roncsolásmentes anyagvizsgálatot jelent, melynek alapját a faanyag különböző fizikai és mechanikai tulajdonságai között meglévő összefüggések jelentik. A vizsgált tulajdonságok közötti kapcsolat „szorossága” (r) különböző lehet. Mintegy 30–35 éve foglalkoztatja a kutatókat ez a problémakör, s annak ellenére sem tekinthető véglegesen megoldottnak, hogy ma már számos a gyakorlatban is alkalmazott megoldás létezik. A gépi szilárdsági osztályozást általában megelőzi egy előzetes vizuális osztályozás, vagy legalább egy válogatás, mert bizonyos jellemzőket az egyes gépi berendezések ma még nem érzékelnek vagy értékelnek megfelelő hatékonysággal. Fontosabb kategorizálási eljárások ill. módszerek: – a hajlítórugalmassági modulus (E), ill. a hajlítómerevség vizsgálata, – a dinamikus E-modulus vizsgálata,
– a sűrűség vizsgálatán (mérésén) alapuló eljárások, – optikai eljárás, – összetett, ill. kombinált megoldások.
3.2.1. A hajlítórugalmassági modulus (E) vizsgálatán alapuló eljárások Pillanatnyilag ez tekinthető a legelterjedtebb változatnak, különösen ha a legújabb kombinált eljárásokat is számításba vesszük. Az üzemi alkalmazás mértékét tekintve is ez az eljárás a legelterjedtebb. Maga az osztályozás történhet a faanyag nyugalmi (álló) és mozgó helyzetében, állapotában.
3.5. ábra. Az E-modulus vizsgálatán alapuló szilárdsági osztályozógép működési sémája, egy koncentrált terhelő erő alkalmazása esetén
Az álló helyzetű vizsgálat lényegében anyagvizsgáló gépen történik, termelékenysége alacsony. Főként laboratóriumi célokra használható. Az üzemi követelményeknek sokkal inkább megfelelnek a mozgó anyag vizsgálatán alapuló, a gyártási folyamatba beillesztett megoldások. Az ilyen berendezések működésének lényege, hogy a görgős pályán haladó, az alátámasztás jellegéből adódóan kéttámaszú tartóként funkcionáló elemeket görgős nyomófej(ek) segítségével megterheljük. A terhelés egy- vagy kétkomponensű. Két terhelőerő alkalmazása esetén az erők hatásának iránya azonos vagy ellenkező irányú lehet. A legegyszerűbb változat működési sémáját a 3.5. ábra szemlélteti.
ahol: P terhelőerő, f lehajlás, I keresztmetszet másodrendű nyomatéka, b szelvényszélesség, h szelvénymagasság, l támaszköz. A 3.6. ábra két ellentétes irányba ható terhelőerő alkalmazásának sémáját szemlélteti.
3.6. ábra. Szilárdsági osztályozógép működési sémája két ellenirányú koncentrált terhelő erő alkalmazása mellett
Ha l1 = l2 (tehát a terhek elhelyezkedése szimmetrikus jellegű):
Egyes berendezéseken állandó értékű terhelőerőt alkalmaznak, s mérik az előidézett lehajlás értékét. Más gépeken a lehajlás értéke állandó és mérik az előidézéséhez szükséges erő nagyságát. A gépek az adatokat automatikusan számítógépbe táplálják, melyek a gyors értékelést követően fúvókás rendszerű festékszóróval az elemek élfelületén megjelölik a különböző szilárdsági kategóriákba sorolt elemhosszakat. Általában 30–40 cm-es szakaszok már értékelhetőek ill. elkülöníthetők. A teljes elem a leggyengébb szakasz alapján kerül minősítésre, de a besorolás ill. alapanyag-felhasználás hibakiejtő manipuláció segítségével szükség esetén javítható. A szilárdsági kategóriák minősítő szilárdsági értékeit, vagy egyes géptípusok esetében közvetlenül a méretezési feszültségadatokat a gép hitelesítése és minősítő felülvizsgálata során programozzák be, ill. ellenőrzik. A két ellenőrzés közötti időszakban (3–6 hónap) a berendezés ezeknek az adatoknak megfelelően dolgozik. Hibás működés észlelésekor a hitelesítést soron kívül meg kell ismételni. A gépek rendszeres ellenőrzése és felülvizsgálata – melyet szakintézet végezhet – kötelező. Egyes berendezéseken a működés biztonságának növelése érdekében az alátámasztás és/vagy a teherátadás céljára görgők helyett görgőcsoportokat alkalmaznak. Néhány a gyakorlatban is alkalmazott géptípus kialakítási sémáját a 3.7. ábra, míg a hozzájuk tartozó paramétereket a 3.1. táblázat adatai szemléltetik.
3.7. ábra. Az E-modulus vizsgálatán alapuló gyakoribb szilárdsági osztályozógépek működési sémái
3.1. táblázat. Szilárdsági osztályozó gépek jellemző adatai Géptípus CLT Stress-O-Matik Computermatik Raute Timgrader Cook Bolinders TRU Timbergrader
Max. elemvastagság, mm 38 38 75 75 75 -
Max. előtolás m/min 300 200 152 135 94* 15**
Mért paraméter P f f P P f
* a lamellák kétszeri áteresztése szükséges; ** a manuális kiszolgálás miatt csak becsült adat; P hajlító erő; fa lehajlás mértéke.
Az eljárás előnyei: – jól beilleszthető a gyártástechnológiai folyamatba, – magas teljesítmény (50–300 m/min. előtolás), – viszonylag rövid (30–40 cm) elemszakaszokat képes elkülönítve minősíteni, – lehetőség van minőségjavító hibakiejtésre, manipulációra. Hátrányai: – az elemvégek 40–45 cm-es hosszon nem minősíthetők (kéttámaszúság hiánya), – érzékeny a vastagsági méretváltozásokra (rossz fűrészelés és gyalulás), – néhány fahibát (rovarrágás, hosszirányú repedések, fagömbösség stb.) nem képes érzékelni, – a vizsgálható keresztmetszeti szelvényméret viszonylag behatárolt (max. 70–80 mm vastag), – több géptípusnál a vékony elem vibrál, berezonál, – a berendezés drága.
3.2.2. A dinamikus E-modulus vizsgálatán alapuló eljárások Az ún. dinamikus E-modulus szoros korrelációt mutat a hajlító-rugalmassági modulussal és így a különböző szilárdsági tulajdonságokkal. Meghatározása, ill. vizsgálata és ellenőrzése többféle módszerrel is lehetséges. Egyik legrégibb megoldás, amikor a minősítendő elemeket a két végükön, ill. annak közelében alátámasztják, s középtájon az elem hosszára merőleges irányban egy alkalmasan „elhelyezett” ütéssel rezgésbe hozzák (3.8. ábra). A rezgési frekvenciából számítható a dinamikus E-modulus, majd a hajlítószilárdság.
ahol: Ed a dinamikus E-modulus, f a saját rezgés frekvenciája, m az elem tömege, l az elemhossz, ill. támaszköz, I másodrendű nyomaték, b elemvastagság.
3.8. ábra. A dinamikus E-modulus vizsgálatára alapozott eljárás sémája
A vizsgálat során betartandó tapasztalati feltétel: l2/b > 140 m. Ily módon a teljes hosszúságú elem átlagos minősítésére van lehetőség. Az értékeket természetszerűleg a nedvességtartalom is befolyásolja. Később – a szakaszonkénti értékelés lehetőségének biztosítására – az eljárást módosították. Az elem egyik végét hidraulikusan befogták, a másikat pedig szabadon alátámasztották és az elem előre meghatározott szakaszain érzékelőket helyeztek el. A szabad alátámasztású elemvégre mért lengő- vagy elektromágneses kalapácsütéssel hosszirányban terjedő hanghullámokat keltettek. Az érzékelők segítségével, a kalapácsütés végrehajtásától számított időtartam alapján meghatározható a hanghullámok terjedési sebessége (c). Az elem dimenzióinak ismeretében – egy beépített mérleg segítségével – súlymérés alapján az elem átlagos sűrűsége (ρ) is meghatározható. A mért adatok felhasználásával a dinamikus ^-modulus ( E d ) az alábbi összefüggésből számítható: E d = c 2 · ρ.
Ily módon az elem szakaszonkénti és átlagos – egyetlen szakaszként való – értékelése egyaránt megoldható és lehetőség kínálkozik a számítógép által működtetett kidobóosztályozó vagy (és) fúvókás festékjelölő működtetésére a korábbi berendezésekhez hasonló módon. Az eljárás előnyei: – viszonylag gyors, – alig tartalmaz „mozgó” elemet, – kisebb alaki és méreti eltérésekre kevésbé érzékeny, – aránylag olcsó. Hátrányai: – egy ütemben csak azonos dimenziójú anyag vizsgálatára alkalmas gazdaságosan, – az elemek áramlási iránya merőleges azok hossztengelyére, ill. a korábbi áramlási irányra, – működése a felépítéséből és működési jellemzőiből adódóan szakaszos jellegű. Jelenleg is folynak kísérletek az eljárás fejlesztésére, korszerűsítésére vonatkozóan, pl. – ultrahang alkalmazása a dinamikus f-modulus meghatározására, – kisméretű (hordozható) készülékek kialakítása stb.
3.2.3. A sűrűség „mérésén” alapuló szilárdsági kategorizáló eljárások Az eljárás a vizsgált elem érintése nélkül – rendszerint valamilyen sugárzás segítségével – tehát közvetett úton határozza meg az adott elem sűrűségét. Erre a célra leggyakrabban a γsugarat és a mikrohullámot alkalmazzák. A minősítendő faanyag egy sugármezőn halad át, s a sugárzás intenzitásának az anyag túloldalán észlelhető csökkenéséből (tehát a sugárelnyelés és visszaverődés mértékéből) következtetnek az elem sűrűségére, s ezzel összefüggésben a göcsösség mértékére. Az adatok számítógépes értékelése lehetővé teszi az elem, ill. egyes szakaszainak szilárdsági kategóriákba sorolását és a már említetthez hasonló módon jelölés céljából festékszóró fejek működtetésével az elemek élfelületén a szilárdsági kategória egyidejű jelölését. Ilyen elven működött az ISOGRECOMAT nevű berendezés (3.9. ábra), mely az eredeti formájában nem került tartós üzemi alkalmazásra. A fejlesztés kérdéseivel pedig a továbbiakban még foglalkozunk.
3.9. ábra. Az ISOGRECOMAT működési sémája
Az ISOGRECOMAT technikai jellemzői: – max. elemvastagság: 80 mm, – max. előtolási sebesség: 48 m/min, – mért jellemzők: a sűrűség, göcsösség és nedvességtartalom. Beépített szerkezeti egységek: – automatikus nedvességmérő, – γ-sugárforrás, – ionizációs kamra (érzékelő), – számítógép, – görgős előtoló egység. Elvi felépítését tekintve hasonlójellegű, a γ-sugár és a mikrohullám tulajdonságait hasznosító berendezés a FINNOGRADER II elnevezésű osztályozógép, mely annak ellenére sem tudott igazán elterjedni, hogy üzemi alkalmazására is sor került. Technikai jellemzők: – max. elemvastagság: 75 mm, – max. előtolási sebesség: 30 m/min, – mért jellemzők: sűrűség, göcsösség, ferdeszálúság, nedvességtartalom. Hőfok – göcs – sűrűség – göcs – szálferdeség + nedvesség mérése
3.10. ábra. A FINNOGREDER II. felépítési sémája
Beépített szerkezeti egységek (3.10. ábra): – infraérzékelős hőmérő, – mikrohullámú egység a göcsösség mérésére, – γ-sugárforrás és érzékelő a sűrűség mérésére, – mikrohullámú nedvesség- és ferdeszálúság-mérő,
– számítógép, – görgős anyagtovábbító. A közvetett sűrűségmérésen alapuló eljárás előnyei: – érintés nélküli anyagvizsgálat, – könnyű beilleszthetőség a technológiába, – viszonylag nagy teljesítmény, – az elemvégek is vizsgálhatók, – a szegélyzóna külön is értékelhető (három sugárforrás beállítása vagy a sugárnyaláb megosztása útján) és így biztosítható a szorosabb kapcsolat a vizuális eljárással. Hátrányai: – repedést, gyűrűs elválást nem érzékeli, – keskeny oldal ferdeszálúsága figyelmen kívül marad, – a sűrűség a hajlítószilárdsággal viszonylag alacsonyabb korrelációt mutat. A sűrűségmérésen alapuló eljárásoknak vannak a dimenzió- és tömegmérésen alapuló változatai is. Ezek csak a teljes hosszúságú elem átlagos sűrűségéről nyújtanak információt, így a szakaszonkénti vizsgálat ill. értékelés nem megoldható. Ilyen esetben a gyártó sorba digitális mérleg kerül beépítésre.
3.2.4. Optikai eljárások A vizuális osztályozáshoz kapcsolódóan kezdettől fogva fennáll a törekvés a gépi optikai eszközök és eljárások alkalmazására. Önálló alkalmazásukra ez ideig mégsem kerülhetett sor az elégtelen technikai színvonal miatt. Az optoelektronikus megoldások a legutóbbi időkig a szürke szín árnyalatainak érzékelésén és értékelésén alapultak. A faanyag esetében a sokféle összetevő következményeként e megoldások csak viszonylag szűk korlátok között alkalmazhatók. A 256 összetevő elemzésén alapuló szürkeképelemzés a színhatások fára jellemző gazdagságával, változatos árnyalataival sok esetben „nem tud mit kezdeni”. A színeskép-feldolgozás rohamos elterjedésével – párhuzamosan más iparági alkalmazásokkal – gyors és szinte beláthatatlan fejlődés várható e tekintetben, ha majd a megfelelő hardwerek, szoftwerek stb. már rendelkezésre állnak. Ennek első képviselői, megoldásai az optimalizációs körfűrészek és egyes új osztályozó berendezések esetében a gyakorlati alkalmazás szintjén is megjelentek. Az eljárás általában négy oldali megvilágítást és kameraállást igényel. Az adatok értékelése és a berendezés vezérlése számítógéppel történik. A fa többszörösen összetett felépítése következtében – más anyagokhoz viszonyítva – általában az értékelés bonyolultabb. Az optikai eljárás egyszerűsített sémáját a 3.11. ábra szemlélteti.
3.11. ábra. Az optoelektronikus eljárás sémája
3.3. Egyéb eljárások Az említett – talán leggyakoribb – megoldások mellett, melyeknek nem mindegyike jutott el a gyakorlati alkalmazás szintjére, számos egyéb megoldással is próbálkoztak és próbálkoznak a kutatók, melyek a kutatási eredmények alakulásának függvényében a későbbiekben akár meghatározó szerephez is juthatnak egy-egy területen, így a folyamatosan vizsgált témakörök közül feltétlenül említést érdemelnek a kismértékű roncsolást előidéző eljárások, melyek érdemben nem csökkentik a szerkezeti alkalmazás lehetőségét. Ilyenek például: – adott méretű, kialakítású és anyagminőségű acéltű vagy -szög bepréselése, a behatolás mélysége vagy annak előidézéséhez szükséges energia mennyisége és a sűrűség, ill. a szilárdsági tulajdonságok közötti összefüggés meghatározása és értékelése (pl. grafikon ill. nomogram segítségével), – adott méretű, kiképzésű és anyagú fúrószerszám behatolási ellenállásának vagy energiaigényének vizsgálata és értékelése, – egyéb (pl. felületi megmunkáló) szerszámok megmunkálási ellenállásának, a képződő faforgács alakjának, méretének és minőségének értékelése, – adott méretű, anyagú és kiképzésű facsavar behajtási ellenállásának esetleg energiaigényének mérése és értékelése stb. A kutatókat e területen jelenleg is foglalkoztató eljárások közül megemlíthető még: – a nukleármagnetikus rezonancia, – a holográfia, – a spektroszkópia stb.
3.4. A szilárdsági kategorizálás várható irányai és gyakorlati alkalmazásai Egyértelműen optimális módszerről ma még nem beszélhetünk. E tekintetben sok függ a folyamatban lévő és elkövetkező kutatások eredményeitől. Bármely alkalmazásra kerülő eljárás eredményessége alapvetően függ: – a vizsgált tulajdonságok és a minősítő szilárdság összefüggésétől, annak „szorosságától”, – az alkalmazott vizsgálati módszerek pontosságától, megbízhatóságától, – az adott eljárás „termelékenységétől”, technológiai paramétereitől és beilleszthetőségétől. Irodalmi adatok szerint a különböző tulajdonságok közötti összefüggések szorossága (r) a tényezők jellegétől függően, nagyon eltérő lehet (3.2. táblázat). 3.2. táblázat. A hajítószilárdság és a vizsgált tulajdonságok összefüggésének szorossága (r) Korreláció (r) Minősítő paraméter hajlítószilárdsággal húzószilárdsággal nyomószilárdsággal Vizuális osztályozás
0,5
0,6
0,4
Sűrűség Évgyűrűszélesség Göcsösség
0,5 0,4 0,5
0,5 0,5
0,5 0,5 0,4
Ferdeszálúság £-modulus
0,2 0,7–0,8
0,6 0,2 0,7–0,7
0,1 0,7–0,8
Sűrűség + göcsösség E-modulus + sűrűség E-modulus + göcsösség
0,7–0,8 0,7–0,8
0,7–0,8 0,7–0,8
0,7–0,8 0,7–0,8
0,8
0,8
0,8
Valamely eljárás gyakorlati alkalmazhatósága tekintetében alapkövetelménynek tekinthető a vizsgált tulajdonság és a hajlítószilárdság összefüggésére jellemző r ≥ 0,8 korrelációs koefficiens. A legkedvezőbb megoldás az összetett vagy kombinált eljárásoktól várható. Az E-modulus és a göcsösség együttes értékelése alapján például biztosítani lehet az r = 0,84–0,87 értéket, mely a tervezési biztonság és a gazdaságos anyagfelhasználás követelményeit egyaránt kielégíti. További előny, hogy több tekintetben (pl. szegélyzóna külön vizsgálati lehetősége) analógiát mutat az egyelőre nem mellőzhető vizuális szilárdsági kategorizáló eljárással. Jelenleg egyértelműnek mondható az e területen vezető kutatók és a gépgyártók álláspontja, mely szerint az összetett eljárások alkalmazása jelenti a végső megoldást. Az utóbbi időszakban két olyan berendezés jelent meg a piacon, melyek az összetett ill. együttes vizsgálati adatértékelésen alapszanak. Az egyik a GRECON cég berendezése az EUROGRECOMAT. A berendezés egy ütemben vizsgálja a – göcsösséget (γ-sugár), – sűrűséget (γ-sugár), – hajlítórugalmassági (E) modulust (70 cm-es támaszközű görgős hajlítás). Az előtolási sebesség 120 m/s. Értékelés 10 cm-es raszterben, mely a képernyőn is követhető, γ-sugár segítségével az elemvégek is vizsgálhatók, ill. értékelhetőek. A
vizsgálható max. elemvastagság 50 mm. Az alátámasztási köz 100 mm-re való emelésével tervezik a max. elemvastagságot 80 mm-re emelni. Az említett másik berendezés a DIMTER cég legújabb fejlesztése. A berendezés egyidejűleg vizsgálja és értékeli a – göcsösséget (optoelektronikus négy oldali szürkeképelemzés), – sűrűséget (súlymérés + dimenziómérés), – dinamikus E-modulust (elemvégre mért ütés és a hanghullámok terjedési sebességének mérése). Miután a göcsösség, a sűrűség vagy a Ed mérése független a dimenzióktól, viszonylag nagy szelvényméretű és nem csak szabályos négyszög-szelvényű anyagok (pl. hengeres építőfák) vizsgálatára és minősítésére is alkalmas a berendezés. Teljesítményadatai még nem pontosan ismertek. Engedélyezés alatt áll. Az említett két berendezés mellett további berendezések – gyakran hordozható, tehát kisméretű kivitelben – jelentek meg, melyek azonban nagyrészt még a minősítés előtti stádiumban vannak (pl. Silvatest). Ezek főként a beépített faanyagok (pl. födém, fedélszék stb.) utólagos minősítése vagy ellenőrzése, a gomba-, rovar-, és egyéb károk szilárdságcsökkentő hatásainak feltárása, élő fák szilárdságának és egészségi állapotának vizsgálata stb. céljára készültek. Elvi működtetés tekintetében különféle megoldások – ultrahang, behatolási ellenállás vizsgálata stb. – sorolhatók ebbe a kategóriába. Jelentős továbbfejlesztésükkel kell számolni.
4. Faszerkezetek kapcsolati megoldásai
A faszerkezeti kapcsolatok, jellegüknél fogva lehetnek: – belső, vagy szerkezeten belüli kapcsolatok (pl. rácsos tartó öv és rúdelemei közötti kapcsolat), – külső, vagy szerkezetek közötti kapcsolatok (pl. főtartók és szelemenek közötti kapcsolat). Az ún. külső és belső kapcsolatok gyakran ugyanazon eljárás (kapcsolati mód) segítségével megoldhatók. Ritka az olyan eset, amikor egy kapcsolati mód esetleg az egyik vagy másik (külső vagy belső) kapcsolati megoldáshoz kötődik. A használatos kapcsolatkialakítási megoldásokat két nagy csoportra oszthatjuk: – hagyományos vagy „ács jellegű” kapcsolati megoldások, – az ún. mérnöki kapcsolati megoldások. A faszerkezeti kapcsolatok kialakulásában és fejlődésében hosszú időn keresztül a kézműipar játszotta a meghatározó szerepet, de természetesen az építési szokások, az adott helyen rendelkezésre álló alapanyag, vagy a környezeti adottságok (pl. földrengésveszély) sem elhanyagolhatóak. Így azután a különböző földrészeken (pl. Japán, Európa) kialakult megoldások – a hasonló vonások mellett – jelentősen eltérnek egymástól. A kapcsolati megoldások fejlődése szoros összefüggést mutat a szerszámok, a megmunkálási eljárások (technológiák) fejlődésével. Alapvető változás következett be a 18. század során. Ez ideig a kapcsolatkialakítási megoldások sokszor a művészek és építészek igényeit, elképzeléseit szolgálták. A matematikai pontossággal definiált statikai követelmények és számítások bevezetése azonban ezt rövid idő alatt megváltoztatta. Így tűntek el például azok a korábbi íves szerkezeti megoldások, melyeknek a méretezéséhez még hiányoztak a statikai alapok. További változást jelentett az ipari háttér fejlődése, megjelent a sorozatgyártás, csökkent a kézügyesség meghatározó szerepe stb.
4.1. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok A hagyományos faszerkezeti kapcsolatok vagy ácskötések, eredetileg tapasztalat és hagyományok alapján – méretezés nélkül – készültek. Természetesen ma már – a jelentősebb szerkezetek esetében – ezeket is számításokra alapozva készítik. Az ács jellegű kapcsolatok megmunkálását, kialakítását illetően a korábbi időszakban jellemző volt az építés helyszíni kézi munka (a zsinórpad), míg az utóbbi időszakba az üzemi előregyártás és az építéshelyszíni szerelőtevékenység a meghatározó. A ma használatos fontosabb megmunkáló eszközök: – kézi működtetésű kisgépek,
– univerzális jellegű, beépített, ill. fix megmunkáló egységek, – esetenként komputer vezérlésű, kombinált munkaműveletek (szabás, marás, furatolás, felületi megmunkálás) nagy pontosságú végrehajtására alkalmas nagy teljesítményű cél gépek. Az adott üzem felszereltsége természetesen a gyártmányösszetétel, teljesítményigény, de nem utolsósorban a rendelkezésre álló financiális lehetőségek függvénye. Miután ezek a kapcsolati megoldások részben az ácsmunkák területére tartoznak, a nagyüzemi gyártásuk pedig erősen tipizáltnak tekinthető, a konkrét szerkezeti megoldásokkal – a vonatkozó szabványelőírások alapján – csak felsorolásszerűen foglalkozunk. Ide tartozó kapcsolati megoldások (4.1. ábra): – ütköztetés (egyenes, ferde), – lapolás (egyenes, ferde, sarok, bekötő), – fogas kapcsolat (egyenes, ferde, állócsapos, iszkába kötés, bekötő, fecskefarkú), – rovás (egyszerű, kettős, kereszt, fecskefarkú), – beeresztés (egyenes, ferde, ferde kettős, ferde csapos, ferde csonka), – csapozás (egyenes, ferde, ferde-csonka, vállcsap, bélcsap, ollós-csap), – horgolás (egyszerű, egyszerű éltompított, fészkes, csapos-fészkes), – különleges (pl. fogazott), – szélesítés. Az ilyen jellegű kapcsolatokhoz, kiegészítő jelleggel esetenként alkalmazást nyerhetnek a csavarok, hevederek, ácskapcsok, facsapok vagy szögek.
4.1. ábra. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok
4.1. ábra. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok
4.1. ábra. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok
4.1. ábra. Hagyományos faszerkezeti kapcsolatok
4.2. Mérnöki kapcsolati megoldások Jellemzi őket, hogy – minden esetben statikai számítások alapján készülnek, – a faanyagú szerkezeti elemek mellett gyakran más anyagú kötőelemeket is tartalmaznak, – a felhasznált anyagok és kötőelemek minőségét, alakját, méreteit, az elemek kiosztását stb. szabványelőírások, de legalább alkalmassági bizonyítványok szabályozzák, – elkészítésük gyakran célgépek segítségével, esetenként szabadalmi védettség mellett történik. Csoportosításuk: – mechanikus jellegű kapcsolati megoldások, – ragasztott kapcsolatok.
4.2.1. Mechanikus jellegű kapcsolati megoldások Ide sorolhatók: – szögezett kapcsolatok, – szögezett lemezkapcsolatok, – szöglemezes kapcsolatok, – facsavaros kapcsolat, – tűzött kapcsolat, – csavarkötések, – betétes kapcsolatok, – kapcsolószerelvényekkel kialakított kapcsolatok, – szélesítő toldások. A felsorolt kapcsolati megoldásokkal – az alkalmazott elemektől, a kivitel módjától stb. függően – készülhetnek – nyomatékátvitelre is alkalmas kapcsolati megoldások és – nyomatékátvitelre nem alkalmas kapcsolati megoldások. 4.2.1.1. Szögezett kapcsolatok Egyik legrégibb kapcsolatkialakítási megoldás. Egyszerű, gyors, könnyen automatizálható. A technikai fejlődés a mai napig biztosította fennmaradását és továbbfejlődését. A különböző előírások (szabványok), általában a hagyományos huzalszegekre vonatkoznak. A speciális szegek (csavart törzsű, gyűrűs, hosszú, rövid fejformák stb.) választéka ma már rendkívül nagyszámú (4.2. ábra). Alkalmazásukat az alkalmassági bizonyítvány alapján lehet megbízható módon biztosítani. A szabványok általában előírják:
4.2. ábra. Gyakoribb szegformák
– a szögméretválasztás feltételeit és követelményeit,
– a szögkiosztás távolságát (egymástól, elemek szélétől, bütüfelülettől), – az egy sorban elhelyezhető teherviselő szegek számát, – az anyag minőségét, – méreteket, – a korrózióvédelem jellegét, minőségét, – előfúrás szükségességét stb. A szegméret megválasztása, a szabvány adta lehetőségeken belül, függ: – a szegezendő elemek vastagságától, – a számított igénybevételek mértékétől, – a szegezendő felület nagyságától. Kialakítását ill. igénybevételét illetően, a szegezett kapcsolat lehet (4.3. ábra): – egynyírású, – kettő nyírású, – esetleg több nyírású.
4.3. ábra. Szegezett kapcsolatok lehetséges igénybevétele
A szegátmérő megválasztásakor – előfúrás nélküli szegezés esetén – a faanyag felhasadást veszélye miatt, az alábbi összefüggést figyelembe kell venni: a ≥ dn · (3 + 8dn) ≥ 2,4 mm, ahol: a minimális faelemvastagság, mm, dn névleges szegátmérő, mm. A felhasadás veszélye és a vékony szegek relatíve, ill. fajlagosan magasabb teherbírása miatt, nem célszerű a feltétlenül szükségesnél vastagabb szegek használata. Az ún. előfúrással összefüggő követelmények: – ha dn ≥ 4,2 mm, minden fafaj esetében ajánlatos a felhasadás elkerülése érdekében az előfúrás alkalmazása, – keménylombos faanyagok előfúrása minden esetben kötelező, – előfúráskor az alkalmazandó furatátmérő 0,80–0,85 dn,
– a furat mélysége legalább 0,4 · l (l a szögek hossza), – a szögezett elem vastagsága tekintetében követelmény az a ≥ 6dn elemvastagsági érték, – ha a < 6dn, a teherbírást a/6dn arányban redukáljuk. A szegezett kapcsolatban (4.4. ábra) a szegek „hatásos” hossza (s): – egynyírású szegek esetén s ≥ 12dn, – többnyírású szegek esetén s ≥ 8dn, – kihúzásra igénybe vett szegeknél s ≥ dn.
4.4. ábra. A szegek „hatásos” hossza
A „felnyílás” (összeszögezett elemek elválásának) elkerülése érdekében kétoldali (egymással szembeni) szegezést kell alkalmazni. A szegek távolságát a szabványelőírások a szegátmérő (dn) függvényében szabályozzák. Az előírások azt is megszabják, hogy az erő hatásvonalában egymás mellett hány darab szeg alkalmazható ill. vehető – teljes vagy redukált teherbírással – figyelembe. Az egészen egyszerű esetektől eltekintve, szögezősablon használata szükséges, melyet a szögkiosztás pontos előrajzolása vagy/és az előfúrás során alkalmazni kell. A sablont úgy kell kialakítani, hogy a szögtávolság – a másik oldal szögeinek kismértékű eltolásával oly módon legyen megnövelhető, hogy a szögcsúcsok ne találkozzanak, ill. a szomszédos szegek rostokra gyakorolt hasító hatása ne egy vonalban érvényesüljön (pl. a kartonból, műanyagból stb. készülő sablonlemez ovális áttörésével). Szegezett kapcsolatok létesítése során figyelembe veendő további tényezők: – korrózióveszélyes helyen megfelelő korrózióvédelmet kell biztosítani, – bütüfelületbe a rostokkal párhuzamosan bevert szeg nem teherbíró, – nagy vagy állandó terhek hordására a kihúzásra igénybe vett szeg alkalmatlan, – dinamikus igénybevételek hordására a szegezett kapcsolat alkalmatlan, – nedves fában vastagabb, száraz fában vékonyabb szeg szükséges ugyanazon teher hordásához, – a faanyag száradása során a szeg kilazulhat és veszíthet teherviselő képességéből, – szögkiosztás során az egész szegezendő felületet egyenletesen be kell hálózni, – szögkiosztásnál az esetleges göcsökre tekintettel kell lenni (kihagyás, előfűrás). A szegezés lehetséges eszközei: – kézi szerszámok (kalapács, fogó),
– kézi kisgépek (szögbelövők), – szögezőautomaták. 4.2.1.2. Szögezett Iemezkapcsolatok Lényegében a szögezett kapcsolatok speciális eseteként foghatók fel, amikor az igénybevételek továbbítására ill. átadására „segédeszközként” fémből, fából, vagy rétegelt falemezből készült lemezelemeket iktatunk az összekötendő faelemek közé és a kapcsolatokat szögezés útján hozzuk létre. A lemezelemek elhelyezése (4.5. ábra) történhet: – külső oldali felszögezéssel (rendszerint kétoldalt elhelyezve), – pontosan kimunkált résekbe elhelyezve, majd szögezve, – előfúrással, – előfúrás nélkül.
4.5. ábra. Szegezett lemezkapcsolat
Előfúrás alkalmazása esetén az alkalmazott fémlemezek vastagsága általában ≥ 2 mm. Az előfúrás nélkül alkalmazott lemezek általában speciális minőségűek és 1 mm körüli vastagságúak. Utóbbi esetben ugyanis a szögnek át kell ütnie a lemezt. A szög roncsoló hatásának következményeként a lemezeken képződő „kidudorodások” vagy deformálódások növelik a kapcsolat teherbírását (4.6. ábra).
4.6. ábra. Szegezett lemezkapcsolat szilárdságnövelő „deformációja”
Az összekapcsolandó elemek külső felületén elhelyezkedő kapcsolólemezek furatolása külön műveletként vagy az összekapcsolandó faelemekkel együtt történhet. A résekben elhelyezett kapcsolólemezek furatolását – a furatok „egytengelyűségének” biztosítása érdekében – a kapcsolandó faelemekkel együtt szokás kialakítani. A fémlemezek átfúrásához a névleges szögátmérőt vesszük alapul, míg a faelemek esetében – ha azok furatolása külön művelet keretében történik – célszerű a korábban említett 0,80–0,85 · dn furatátmérőt választani. Előfúrás nélküli (szabadalommal védett) megoldások: – GREIM-rendszer: legalább A–37 minőségű 1,0–1,75 mm vastag acéllemezekkel készül, melyeket fűrészeléssel kialakított résekbe helyeznek el és 2,5–4,2 mm átmérőjű szegekkel, kétoldalról szegeznek (3,1 mm szegátmérőig az egyoldali szegezés is megengedett). – PASLODE-rendszer: A–37 minőségű 2, 2,5 vagy 3,0 mm vastag acéllemez, fűrészelt résekbe helyezve, 3,8 mm vastag 1 = 80–120 mm hosszúságú speciális szegekkel szegezve (2 mm lemezvastagság és max. 2 db lemez alkalmazása esetén egyoldali szegezés is megengedett, míg nagyobb lemezvastagságnál ez csak 1 db lemez alkalmazása esetén engedhető meg). – SRT-rendszer: az acéllemez 1 mm vastag, mely rétegenként kerül a szerkezeti faelemek közé elhelyezésre, majd szegezősablon segítségével két irányból szegezésre. A faszerkezeti elemektől elkülönülő művelet során előfúrt kapcsolólemezek, a méretezési és korrózióvédelmi követelmények betartása mellett, egyedileg is előállíthatok. Külföldön ilyen lemezek a kereskedelmi forgalomban beszerezhetők. 4.2.1.3. Szöglemezes kapcsolatok Szöglemezek esetében a szögek ill. azokat helyettesítő elemek általában a lemez anyagából vannak kihajtogatva (stancolás), vagy a lemez anyagába be vannak ágyazva. A szöglemez – anyagát tekintve lehet acél, vagy műgyantába ágyazott szögek sorozata, – kivitelét tekintve lehet egyoldali és kétoldali. Az egyoldali szöglemezek általában 1–2 mm vastag, speciális tűzihorganyzott acélból készülnek úgy, hogy a szögelemeket a lemez saját anyagából – három oldalán körülvágva – a lemez síkjára merőlegesen kihajtogatják (4.7. ábra).
4.7. ábra. Egyoldali szeglemez
Sokféle változata ismert (GANG NAIL, WOLF, TWINAPLATTE stb.), melyek főként a fogak (szögek) alakját és „a kihajtogatás rajzolatát” illetően különböznek egymástól. Ugyanazon rendszeren belül, gyakran többféle fogméretet is alkalmaznak. A szöglemezek esetenként külön készülnek kemény fafajok kapcsolatkialakításához vagy korrózióveszélyes helyekre (korracélból). Ezeket a szöglemezeket két oldalról, szimmetrikusan préselik az összekapcsolandó faelemekbe (4.8. ábra). A kapcsolt faelemek tompa illesztésűek, ±1 mm vastagsági mérettűréssel és 20–25%-os maximális fanedvesség-tartalom mellett készülnek. Az ily módon kapcsolható faelemek maximális vastagsága 30–50 mm, a szöglemez típusától (foghossz, teherbírás) függően.
4.8. ábra. Egyoldali szeglemezek elhelyezése, illetve beépítése
A szöglemez méreteinek megválasztása az igénybevétel mértéke, ill. a fogak teherbírása és száma alapján történik. Csak alkalmassági bizonyítvánnyal rendelkező szöglemezek alkalmazhatók. Kétoldali szöglemezek használatosak például az MKD-rendszer esetében, ahol az alaplemez 10 mm vastag A–52 minőségű acél- vagy korracéllemez. A 3x4 mm szelvényméretű, mindkét oldalon 50 mm hosszúságú szögek úgy vannak az alaplemezbe rögzítve, hogy 20–20 vagy 12–12 mm távolságra helyezkednek cl egymástól. Préseléskor a szögeknek úgy kell elhelyezkedniök, hogy a hosszabb szelvényméretük (4 mm) a faanyag rostirányával párhuzamos helyzetű legyen. Az MKD-Iemezeket osztott szelvényű (2 és 3 elemből álló) faszerkezeti kapcsolatok kialakítása során alkalmazzák (4.9. ábra).
4.9. ábra. MKD kétoldali szeglemez
4.10. ábra. MENNIG-Iemez és elhelyezése
További kétoldali szöglemez a MENNIG-Iemcz (4.10. ábra). Ez esetben a kapcsolat kialakítására mindkét végükön kihegyezett, 25 mm hosszú huzalszegek szolgálnak, melyeket egy kétrétegű „tartólemezben” rögzítettek. A „tartólemez” rétegei: – 3 mm vastag habosított műanyag, – 2 mm vastag üvegszál erősítésű műgyanta. A habosított műanyag feladata a szöglemez gyártása során a szögek ideiglenes rögzítése (a műgyanta kikeményedéséig). Ez a réteg a szöglemez alkalmazása (bepréselése) során szinte teljesen összenyomódik. A műgyantaréteg feladata a „szögek hordása” és préselés során a kétoldalt azonos mélységű szögbehatolás biztosítása. Az adott esetben szükséges méretű lemezelemeket az 50x75 cm méretű standard lemezekből szabás útján állítják elő, ill. választják le. A toldható maximális faelemvastagság 8 cm. Kapcsolatkialakításkor az elemek préselése gyártó üzemben – esetleg az építés helyszínén – hidraulikus működésű présekben, 2 db planparalel nyomólap között történik. A kész kapcsolat erőjátékában csak a szögek vesznek részt, ezért erőátadás csak az elemek érintkezési síkjában lehetséges.
4.11. ábra. Facsavaros kapcsolat
4.2.1.4. Facsavaros kapcsolatok Teherviselő kapcsolatként ritkán alkalmazzuk. Leginkább a szögezett kapcsolatokhoz hasonlítható (4.11. ábra). Szokásos kapcsolatkialakítás, ill. igénybevételek: – egyszer nyírt facsavaros kapcsolat, – kihúzásra terhelt facsavaros kapcsolat. Kiosztás, méretválaszték a mindenkori szabvány előírásai alapján történhet. Csak előfúrás mellett alkalmazhatók. Előfúrási furatátmérő: – a facsavar menetes szakaszán 0,7 · ds, – a facsavar sima (menet nélküli) részén ds (ds a névleges csavarátmérő). Teherviselő kapcsolatok esetében a becsavarás minimálisan szükséges mélysége 4 · ds. Szükség esetén a megfelelő korrózióvédelemről gondoskodni kell (kadmium, korracél stb.). 4.2.1.5. Tűzött kapcsolatok A tűzött kapcsolatokat korábban főként a csomagolástechnikában alkalmazták, a szerkezetgyártásban pedig elsősorban a nem teherviselő kapcsolatok céljaira. Az időközben rendelkezésre álló – főként tűzhatás-vizsgálati, -kutatási eredmények alapján, ma már teherviselő kapcsolatok kialakítására is használatos. Így pl. – fal-, födém- vagy tetőelemek teherviselő borítórétegeinek rögzítésére, – egyszerűbb rácsos tartók (max. fesztáv 8 m, vagy max. hosszméret 12 m) csomóponti kapcsolatainak kialakítására. Nyírásra és kihúzásra is igénybe vehető. Hazai szabványelőírás pillanatnyilag nincs. Használatához alkalmassági bizonyítvány szükséges. „Beverésük” (tűzés) gépi úton (sűrített levegővel) történik. A tűzőkapocs beverését úgy kell végrehajtani, hogy az U szár határoló felülete egybe essen a rögzített elem külső síkjával vagy attól legfeljebb 2 mm-el mélyebben helyezkedjen el. A szögezésre vonatkozó szabványelőírások egyes szakaszai tűzés esetén is értelemszerűen alkalmazhatók. További jellemzők és követelmények:
4.12. ábra. A tűzőkapocs mint teherviselő kapcsolóelem
– A tűzőkapocs anyaga U alakban meghajlított 1,5–2,0 mm átmérőjű, körszelvényű vagy enyhén lapított horganyzott acél drót, melynek szárát (Lh hosszon) tapadásfokozás és „tárazás” céljából műgyantabevonattal látták el (4.12. ábra). – A tűzőkapocs további jellemzői: b ≤ 1,2 a, dn = 1,5–2,0 mm, br ≥ 6 dn, de ≤ 15 mm, Ln ≤ 50 · dn, Lh ≥ 0,5 · Ln (jelölések az ábra szerint). – Tűzéssel rögzíthető elemek minimális vastagsága fenyő fűrészárunál 24 mm, falemez termékeknél 12 mm, (falemeztermékeknél lapfelszínig belőtt kapcsok esetén az elemvastagság csökkenthető: síkpréselt faforgácslap 8 mm, rétegelt építőlemez 6 mm, kemény és középkemény farostlemez 6 mm, süllyesztett kapocsbelövés mellett a felsorolt méretek + 2 mm-rel növelendők). – A kapcsok megkívánt minimális behatolási mélysége egynyírású kapcsolatban 12 · dn, kétnyírású kapcsolatban 8 · dn. – Belövéskor a kapcsok kis vastagsága miatt a szemközti irányból behatoló kapcsok „eltolása” nem követelmény. – A belőtt kapcsok U-szára merőleges vagy 45° alatt hajlik a rostokhoz, de a hajlás szöge legfeljebb 30° lehet. – A kapcsok megengedett legkisebb kiosztása nyomó igénybevétel esetén 7 · dn, húzó igénybevétel esetén 15 · dn (egyébként rostokkal párhuzamosan 10 · dn és rostokra merőlegesen 5 · dn). – A megengedett legnagyobb kapocstávolság rostokkal párhuzamosan 80 dn, rostokra merőlegesen 40 dn. – Tűzött kapcsolatkialakítású szerkezetek faanyagának nedvességtartalma általában ≤ 20%, 20–30% fanedvesség-tartalom között a nedvességtartalom függvényében a kapcsolat teherbírását redukálni kell. A tűzött kapcsolat ≥ 30% fanedvesség-tartalom esetén az utólagos kiszáradás és kilazulás miatt nem alkalmazható.
4.2.1.6. Csavarkötések A csavarkötéseknek az alábbi változatai használatosak: – átmenő csavarkötés, – illesztett csavarkötések, – beragasztott csavarok, ill. csavarkötések, – fűzőcsavarok. Az átmenő csavarkötés az egyik legrégibb kapcsolatkialakítási megoldás (4.13. ábra). A vonatkozó szabvány megadja az anyagminőséget, kiosztást (egymástól, elemvégektől, elemek szélétől), az egy sorban alkalmazható teherviselő csavarok számát stb. A szokásos csavarméretek: M12–M30.
4.13. ábra. Átmenő csavarkötés
A csavarozott kapcsolat lehet fa-fa és fa-fém kapcsolat. Az átmenő csavarkötés céljára előzetesen kialakított furatátmérő a névleges csavarátmérő + 1 mm. A csavarkötéseknél a csavar „feje” és a csavaranya alá helyezendő alátét mérete nagyobb mint a gépészetben szokásos, a formája pedig rendszerint négyszög (alátét fakötésekhez). E kötési forma jellemzői, hogy – a bő furat miatt viszonylag nagy a „kotyogás”, ill. „játék” lehetősége (utólagos kilazulás veszélye), – a kapcsolati mozgások miatt „nyomatékátvitelre” alkalmatlan, – tömegéhez mérten kicsi a teherbírása és így sok esetben gazdaságtalan. Állandó jellegű létesítményekhez és nagy terhek hordására ritkán alkalmazzák. Az „illesztett csavarkötés” alkalmazásával az említett hiányosságok sok tekintetben javíthatók. Ez esetben a furatolás során alkalmazott furatátmérő 0,2–0,5 mm-rel kisebb a névleges csavarátmérőnél. A furatoláshoz oszlopos fúrógépet kell használni a pontos megvezetés érdekében. A csatlakozó elemeket összefogva - egy menetben - kell kifúrni, közvetlenül a csavarok elhelyezése előtt (kiszáradás és zsugorodás elkerülése). A csavarkötést „pihentetés” után újra meg kell húzni, s a későbbi esetleges utánhúzás lehetőségét is biztosítani szükséges. A kilazulást (visszaforgás) meg kell gátolni (kontra anya alkalmazása, alátét sarkának felhajtása stb.). Száraz faanyag esetében a csavarkötés alkalmazása megbízhatóbb. Fa-fa kötés esetén – megfelelő dimenziók mellett – mindkét csavarkötési változat a csavarfejek és csavaranyák süllyesztett elhelyezésével is készülhet, ha ezt esztétikai vagy egyéb követelmények indokolják. Fűzőcsavarok céljára általában M12-es csavarokat alkalmaznak átmenő csavar formájában. Ezek azonban a szerkezet erőjátékában nem vesznek részt. Feladatuk a szomszédos ill. csatlakozó elemek összetartása, egymáshoz szorítása. Gyakran más kapcsolóelemek (betétek, tárcsák) kiegészítését ill. azok megfelelő működésének biztosítását
szolgálják.
4.14. ábra. Beragasztott csavarkötés kialakítása
4.15. ábra. Beragasztott csavarok elhelyezése és terhelése
A beragasztott csavar (4.14. ábra) a csavarkötések legújabb változata M8–M30-as méretben használatos. Maga a kapcsolóelem egy teljes hosszában metrikus menettel és ragasztó-felvezető horonnyal (hornyokkal) ellátót csavar. A ragasztó-felvezető horony 3,5 mm széles és ≥ 7 mm2 keresztmetszetű. A beragasztáshoz szükséges furat: – mélysége a beragasztás hossza + 1 cm – átmérője 0,5 · (dm + dk) ahol: dm a magátmérő, dk a névleges átmérő. A beragasztás hossza, ill. mélysége: ≥ 10-szer a névleges átmérő, de ≤ 20-szor a névleges átmérő. A csavar behajtása előtt a furat fele mélységéig feltöltendő műgyantával. Alkalmazható ragasztó: kizárólag rezorcin alapú műgyanta. A kapcsolat 7 napi normál klímán való tárolás után terhelhető (4.15. ábra) húzásra, nyomásra és a csavar tengelyére merőlegesen (hajlításra).
A kötőelemek a faanyag bütü- és oldalfelületeibe egyaránt beragaszthatók. A csavarkiosztás az átmérő függvénye. A beragasztott csavarkötés alkalmazása az építéshelyszíni munkát nagymértékben megkönnyíti, ill. szerelő jellegűvé teszi. 4.2.1.7. Betétes kapcsolatok Betétes kapcsolatok esetén az igénybevételeket ún. betétek vagy tárcsák továbbítják az összekapcsolt elemek között. A betétek viszonylagosan nagy felületűek, ezért relatíve nagy erőhatások továbbítását teszik lehetővé. A betétek szakszerű és pontos elhelyezése, illesztése megfelelő – lehetőség szerint gépesített – technológiák alkalmazását feltételezi. Gyakori az ún. kisgépek alkalmazása, különösen az építés helyszínén, de sokszor üzemi körülmények között is. A betétekkel együtt, azok kiegészítőjeként általában „fűzőcsavarok” alkalmazására is szükség van. A betétek különböző szempontok alapján csoportosíthatók, így – alakjuk szerint lehetnek hasáb, tuskó, ék, T formájú, henger, kör, körgyűrű, négyszög stb. alakúak, – anyaguk lehet fa, fém, műanyag vagy ún. műfa, – kivitelük ill. működésük alapján lehetnek egy- és kétoldaliak, – igénybevétel és méretezés alapján lehetnek nyírásra, hajlításra, palástnyomásra igénybevettek, – megmunkálás, ill. kapcsolatkialakítás szempontjából készülhetnek „süllyesztett” vagy „préselt” kivitelben, ill. technológiai megoldással. Korábban főként a hasáb, tuskó, ék és T formájú elemeket használták (4.16. ábra), míg ma a modern mérnöki faszerkezeteknél főként a henger, kör és körgyűrű formák, esetleg a négyszög alakú megoldások kerülnek alkalmazásra (4.17. ábra).
4.16. ábra. Hagyományos betétek néhány alkalmazási példája
4.17. ábra. A gyakrabban alkalmazott tárcsák, illetve betétek
4.18. ábra. Sima és bordázott felületű hengerbetét
A henger alakú betétek furatolása azonos az illesztett csavarkötéseknél mondottakkal.
Palástfelületük sima vagy bordázott megmunkálással (4.18. ábra) készülhet. A kör, körgyűrű és négyszög alakú betéteket gyakran tárcsáknak is nevezik. Elhelyezésük kézi kis gépekkel célszerszámok segítségével, vagy nagy teljesítményű automata működésű berendezésekkel történhet. Külföldön az előregyártott tipizált megoldások széles választéka áll rendelkezésre a tervezés és gyártás, ill. kivitelezés számára. Kemény fából (tölgy) a hasáb, tuskó ék stb. alakú megoldások mellett főként tömör körtárcsa- és esetleg henger alakú betéteket készítenek. Fémből tömör tárcsák „zárt és nyitott gyűrűk” készülnek. Különösen a „nyitott gyűrűk” (a körgyűrű át van vágva, így nem merev hanem kismértékben elmozdulhat, de a stabilitását egy csúszó köldök biztosítja) alkalmazását tartják előnyösnek, mert ezeknél a körgyűrű által bezárt faanyag is részt vesz az erőjátékban, a terhek ill. igénybevételek hordásában és továbbításában. A fogazott kivitelű tárcsa, ill. betétváltozatok – ha megfelelően élesek – préselés útján kerülnek beépítésre. A betételemek elhelyezését és kiosztását (4.19. ábra) – mely lehet vonalas, hálózatos, egy vagy több körvonal menti – a statikai számítás mellett, a vonatkozó szabványelőírások is megszabják. Az elhelyezéshez szükséges „fészkek” kimunkálása (4.20. ábra) esetenként kézi kis gépek (fúrók, felső marók) segítségével történik, melyek üzemi és építéshelyszíni körülmények között egyaránt alkalmazhatók.
4.19. ábra. Betétek szokásos elhelyezése (kiosztása)
4.20. ábra. Betéteket befogadó „fészkek” kimunkálása
A betétek anyaga garantált szilárdságú és minőségű acél, megfelelő korrózióvédelemmel ellátva. Használatuk alkalmassági bizonyítványhoz kötött. A „mérnöki faszerkezetek” kialakulásával és elterjedésével párhuzamosan jelentős mértékben elterjedtek a fém anyagú megoldások. Időközben azonban bebizonyosodott, hogy a fémek előnyös sajátosságaik mellett, számos az építési tevékenység szempontjából kedvezőtlen tulajdonsággal is rendelkeznek. Így a fémből készült kapcsolóelemek – tűzállósági határértéke mindig rosszabb mint a faanyagé, így azok tűz esetén „idő előtt” tönkre mennek, – jó hővezető képességük következtében a tűz által keltett magas hőmérsékletet bevezetik a faanyag belső rétegeibe, ezáltal növelik a tűz káros hatásait (a fa 300–500 °C-on meggyullad és szenesedik), – „hőhidat” képeznek, s ezáltal lerontják a faszerkezet egyébként kedvező épületfizikai hatását, tulajdonságait, – páralecsapódást idéznek elő (a belső légtér harmatpontja alá hűlhet hőmérsékletük a kültéri hideg „bevezetésével”), melynek további káros következményei lehetnek (korrózió, gombásodás, elszíneződés, nedvesedés stb.), – esetenként jelentős súlytöbbletet jelentenek (gazdaságtalanok), – külön korrózióvédelmet igényelnek, mely körülmény jelentősen drágítja az alkalmazásukat. Ezért a legújabb kutatási törekvések a fa, esetenként a műanyag szélesebb körű kapcsolati alkalmazásának lehetőségeit vizsgálják és szorgalmazzák. 4.2.1.8. Kapcsolószerelvényekkel kialakított kapcsolatok A modernkori faszerkezetek fejlődésével párhuzamosan a különböző kapcsolószerelvények fejlődése és kialakulása is felgyorsult. Anyaguk leginkább fém. Ezek olyan szerkezeti elemek, melyeket két (vagy több) egymáshoz kapcsolódó faszerkezeti elem közé iktatunk. Önmagukban azonban nem biztosítják a kapcsolat létrejöttét. Rögzítésük a faelemek felületén vagy azok belsejében kialakított résekben, a tárgyalt mechanikus jellegű kapcsolóelemek valamelyikével, esetleg ragasztással történik. A kapcsolószerelvények készülhetnek: – egyedi tervezés és gyártás alapján,
– tipizáltan, – egy-egy gyártási, ill. megmunkálási rendszerhez kötötten. Az egyedi tervezésű elemek használata ma már visszaszorulóban van, de hazai viszonylatban a háttéripar hiánya vagy fejletlensége miatt még jelentősnek mondható. A tipizált elemek rendkívül széles választéka – csuklópontok, oszlop be- és megfogások, szelemen-csatlakozások, kiegészítő elemek stb. – alakult ki. Jellemzőjük a garantált anyagminőség, a pontos megmunkálás és korrózióvédelem. Alkalmassági bizonyítvány szükséges a használatukhoz. A választék a funkció szerint elkülönülő változatokon belül forma, méret, teherbírás stb. tekintetében is rendkívül változatos. Ma már külön e termékekre szakosodott gyártó és forgalmazó cégek ismeretesek (BMF, BVD, GH Baubeschläge stb.). Nagy számuk és változatosságuk miatt csak néhány jellegzetes példa bemutatására van lehetőség (4.21. ábra).
4.21. ábra. Néhány példa előregyártott kapcsolószerelvényekre és alkalmazásukra
4.21. ábra. Folytatása
Az ún. rendszerhez kötött kapcsolóelem-megoldások sok tekintetben az előzőhöz hasonlatosak, de jellemzőjük, hogy alkalmazásukat gyakran a „rendszergazda” által kifejlesztett és forgalmazott – rendszerint nagy teljesítményű – speciális berendezésekhez vagy technológiákhoz kötik. Ilyenek pl. – a BSB-rcndszer, – a JANEBO beakasztós kapcsolati szisztéma stb. A BSB-rendszer fűrészeléssel (célgépeken) kialakított résekbe speciális fémlemezek hengerbetétes rögzítésén alapszik (4.22. ábra). Az A 37 minőségű fémlemezek 5 mm vastagok. A hidegen húzott koracélból készült hengerbetétek átmérője 6,3 mm. A lemezek elhelyezkedése a csomópontokban szimmetrikus, a hengerbetétek kiosztása lehet soros és kör formájú. A csatlakozó elemek szelvénymérete – vonalas hengerbetét-kiosztás esetén min. 120 x 80 mm, – kör kiosztás mellett min. 120 x 160 mm, – a megengedett legnagyobb elemszélesség (8 db párhuzamos helyzetű lemez elhelyezése mellett) 360 mm.
4.22. ábra. BSB kapcsolóelemek alkalmazása
4.23. ábra. A JANEBO kapcsolati rendszer alkalmazása
A rendszerhez tartozó, komputer vezérlésű gépi egységek: – szabászgép (dönthető és állítható keményfémlapkás fűrészelő szerszámok), – oszlopos, ill. sorozatfúrógép, – réselő fűrészgép. A JANEBO beakasztós kapcsolati rendszert elsősorban oszlop – főtartó, főtartó – kereszttartó jellegű kapcsolatok céljára dolgozták ki. A különböző méretű és alakú lemezek rögzítése a pontos réseléssel előkészített elemvégekben, megfelelő méretű és darabszámú hengerbetéttel történik. A faszerkezeti elemek csatlakoztatása ezután a hengerbetétekkel előzetesen rögzített lemezek „egymásba akasztása” útján valósul meg (4.23. ábra). Az említetteken túlmenően számos további megoldás létezik, melyek rendszerint szabadalmi oltalom alatt állnak és gépi berendezések vásárlásához is kötöttek, s így csak megfelelő anyagi ráfordítás árán szerezhetők be, ill. alkalmazhatók.
4.2.1.9. Szélesítő toldások Az ún. szélesítő toldások készülhetnek – tompa illesztéssel (ferde vagy merőleges helyzetű), – csap-hornyos megoldással (saját vagy idegen csap), – köldökcsappal, – lapolással, – hevederes megerősítéssel. Ha a szélesítő toldás ragasztás nélkül történik, az elemek közötti kapcsolat nem merev, így erőátvitelre nem alkalmas (4.1. ábra). Ezeket főként burkolatok kialakítására, nem merev „táblák” összeállítására alkalmazzák. A ragasztott kivitelű szélesítő toldásokat a ragasztással összefüggő technológiai fejezetben tárgyaljuk.
4.2.2. Ragasztott kapcsolatok A ragasztott kapcsolatok technológiai vonatkozásait az adott fejezetekben megfelelő részletességgel tárgyaljuk. A teherviselő ragasztott kapcsolat merev, ahol a legkisebb mértékű elmozdulás sem lehetséges a kapcsolat károsodása nélkül. Ezért más (pl. mechanikus jellegű) kapcsolati megoldásokkal együtt alkalmazva, a két kapcsolat teherbírása nem összegezhető. Tipikus példa erre a szögezett-ragasztott kapcsolat, ahol a szögezés csak mint préshatás és nem mint teherviselő elem vehető figyelembe. Különös figyelmet igényelnek az ún. kis felületű ragasztott kötések (rácsos tartók öv- és rácsrúdjainak kapcsolata, gerinclemezes tartók öveinek és gerinclemezének ragasztott kapcsolata, Virendeel-rendszerű tartók ragasztott kapcsolatai, utólagosan felragasztott erősítő rátételemek, stb.). Ilyen esetekben a legkisebb ragasztási hiba is végzetes lehet a kis felületen koncentráltan jelentkező igénybevételek miatt. Ezért – ilyen jellegű ragasztást csak megfelelően kvalifikált (minősített) üzem (személy) végezhet, – a ragasztás csak rezorcin alapú műgyantával történhet, – csak olyan termék gyártható és olyan technológia alkalmazható ily módon, melyet szakintézet minősített és engedélyezett, – a gyártástechnológiai előírásokat fokozottan be kell tartani és a gyártásközi ellenőrzést folyamatosan fenn kell tartani. A ragasztott kapcsolattal szemben támasztott alapvető követelmény, hogy a ragasztott kötés szilárdsága egyenértékű legyen a természetes faanyag szilárdságával. Kivétel ez alól a hossztoldás, ahol megmunkálás-geometriai okokból – ha a toldás adott szelvényben a teljes keresztmetszetre kiterjed – az ún. gyengítési tényező figyelembevétele kötelező (lásd: az ékcsapos hossztoldás című fejezetet is). További követelmény, hogy a ragasztási szilárdság a szerkezet tervezett élettartama alatt ne csökkenjen. Tűzrendészeti szempontból követelmény, hogy a ragasztás szilárdsága legalább 80 °C hőmérséklet mellett is teljes értékű maradjon. Különösen fontos tényező a faanyag nedvességtartalmának megválasztása, melynek során a ragasztási technológiai előírásokat és a beépítési környezet által támasztott követelményeket egyidejűleg kell kielégíteni.
5. Faszerkezetek faanyagvédelme
A fából, mint természetes eredetű szervesanyagból készült különféle építményeket, szerkezeteket a lebontó tényezők hatása folyamatosan éri. Ez a lebontási folyamat a faanyag tőtől való elválasztásának pillanatától folyamatosan érvényesül, és szolgáltatja az új szervesanyag képzéséhez (esetünkben a faanyag) szükséges alapanyagokat. A faanyagvédelemmel a lebontó tényezők érvényesülését gátoljuk, így a faszerkezetek élettartamát (= felhasználhatóságát) növeljük meg. Ez a faanyag megtakarításán kívül annak idő előtti lebomlásának a megelőzésével a faszerkezetek, ezen keresztül az egész építmény elkészítéséhez (= újjáépítéséhez) szükséges költségeket is elkerülhetjük.
5.1. A faanyagot károsító tényezők A faanyag károsodását (= lebontását) élettelen (abiotikus) és élő (biotikus) tényezők végzik. Az élettelen lebontó tényezők elsősorban a szabadban, természetes körülmények között érvényesülnek. Hatásuk folyamatos, a mindenkori klimatikus és időjárási viszonyok függvényeként érvényesülnek. A tűz kártétele az általános élettelen tényezők hatásától jellegében és folyamatában is eltér, ezért elkülönítetten tárgyaljuk. Az élő tényezők a baktériumok, gombák, virágos növények, valamint az állatok (főleg rovarok) világából kerülnek ki. A faanyag lebontásában az élő tényezőknek meghatározó szerepe van, de fellépésük az élettelen környezettől erősen befolyásolt.
5.1.1. Élettelen tényezők A szabad környezetben lévő faanyagot az élettelen tényezők hatása folyamatosan éri. Az élettelen tényezők faanyagra gyakorolt lebontó hatása általában lassú, csak hoszzabb időn keresztül érvényesülve okozhatnak a faanyagon gyakorlati szempontból is figyelemre méltó elváltozásokat. Ennél fogva az okozott kár nem olyan szembetűnő, mint a élő lebontó tényezők által kiváltott elváltozások. Összességükben a faanyag természetes „öregedését” okozzák, ami egy bizonyos mértéket túllépve már a faanyag rendeltetésszerű használatát is akadályozhatja. Az élettelen tényezőknek sokkal jelentősebb az a szerepe, amellyel az élőlények életfeltételeit szabályozzák. Ez a falebontó szervezetek esetében is, mint ökológiai tényező, erősen érvényesül. Fellépésük a faanyagot előkészíti az élő szervezetek megtelepedéséhez, elősegíti azok elszaporodását és kártételét. Főleg mint klimatikus, ill. időjárási tényezők érvényesülnek. Közülük a legfontosabbak: – a hőmérsékleti változások,
– a nedvességviszonyok alakulása, – különböző kozmikus (és mesterséges) sugárzások hatása, – vegyi (immissziós) terhelések hatása. A hőmérsékleti változások egymagukban a faanyag tulajdonságait számottevően nem befolyásolják. Ismétlődő erős lehűlés, fagy hatására történő összehúzódás a faanyag felületén repedéseket okozhat, ami a farontó gombák megtelepedéséhez nyújt jó támadási helyet. A hőmérséklet környezeti tényezőnek szerepe leginkább a faanyag nedvességtartalmának az alakulásában, és az élő lebontó tényezők létfeltételeinek a szabályozásában jelentkezik. A nedvességviszonyok alakulása a rosttelítettségi határérték alatt a faanyag erős térfogatés alakváltozását okozzák, ami a felületi repedezésében is jelentkezik. Ezeken keresztül farontó gombák támadják meg a faanyagot (pl. fenyő lemezestapló-félék), vagy farontó rovarok petéinek a faanyagba való behelyezéséhez szolgálnak kedvező feltételeket (pl. cincér-félék). A faanyag mindenkori nedvességtartalma meghatározza a lebontásban résztvevő farontó gombák és rovarok faját, és azok tevékenységének az intenzitását. A védőszerrel kezelt faanyag esetében a nedvességviszonyok szélsőséges változásának a hatására a kilúgozódás, vagy a védőszernek a faanyag felületén való kikristályosodása léphet fel. A felületen kikristályosodott védőszer onnan már kisebb mechanikai hatásra is lepereghet. Ezek a jelenségek a faanyag védettségének a csökkenéséhez vezetnek, és környezetvédelmi, egészségügyi problémát is okozhatnak. A faanyagot körülvevő környezet nedvességviszonyainak a mindenkori állapota meghatározza a faanyagvédelem szükségességét és annak minőségét. Ennek figyelembevételével a DIN 68 800-ban kidolgozták a faanyag felhasználásának veszélyességi (kitettségi) osztályait, és az azokban alkalmazni szükséges megelőző védekezés szempontjait. Ennek összefoglalása található a 5.1. táblázatban. 5.1. táblázat. A faanyag kitettség szerinti veszélyeztetettsége és az alkalmazni szükséges védekezési mód
A táblázat szerinti környezeti hatások (A–D) értelmezése a következő: A belső, zárt tér, ahol a relatív légnedvesség 70%-nál nem nagyobb; B belső zárt tér, ahol a relatív légnedvesség 70%-nál nagyobb, vagy időjárási hatásoktól védett (fedett) kültér, a faanyag védőszerrel és víztaszító védőréteggel kezelt; C időjárási hatásoktól nem védett kültér, de a kezelt faanyag talajjal, vízzel nem kerül kapcsolatba, vagy belső, nedves tér, de állandó vízhatás a kezelt faanyagot nem éri; D a kezelt faanyag talajjal és édesvízzel való tartós kapcsolatban lehet.
Az egyes veszélyességi osztályokban szükséges védőszeres kezelés követelménye a táblázat utolsó oszlopában található meg. A különféle sugárzások közül a napsugárzás ultraibolya spektrumának van gyakorlati szempontból is figyelemre méltó káros hatása. Az UV-sugárzás hatására a faanyag felületi rétegeiben elsősorban a lignin számottevő fotodegradációja játszódik le. Ennek során vízoldékony vegyületek keletkeznek, amelyeket a csapadékhatás képes kimosni. így a szabadban lévő faanyag színe jellegezetes szürkévé, és különösen a korai pászta kioldódása következtében, a felülete finoman bordázottá válik (Tolvaj, 1991; Németh, 1998; Tolvaj– Papp, 1999). A fotodegradációval több éven át érintett, védelem nélküli fafelületek festése, mázolása nehéz, ill. annak festéktartó képessége rossz. A mesterségesen létrehozott sugárzások faanyagra gyakorolt hatását részleteiben még nem ismerjük. A röntgensugárzás, radioaktív sugárzás és egyéb ionizáló sugárzások hatással lehetnek a faanyagra is. Ezek legyenek bármilyen kis intenzitásúak is, a huzamos időn keresztül jelentkező hatásuk érvényesülhet. A vegyi anyagok okozta degradáció vagy mint általános immissziós hatás jelentkezik, vagy pedig a faanyag vegyipari, vagy vegyszerfelhasználói környezetben való alkalmazásakor léphetnek fel káros jelenségek. Az általános immissziós hatás elősorban a savasodás jelenségében mutatkozik meg, ami pl. a farontó gombák megtelepedéséhez kimondottan kedvező környezetet biztosít. A jelenséggel különösen a védőszerrel nem kezelt, szabad környezetben létesített faszerkezetek esetében kell számolni. A faanyagvédő szerek szakszerűtlen felhasználása (pl. a szükségesnél jóval nagyobb mennyiségben, oldatkoncentrációban való használata) szintén a kezelt faanyag vegyi degradációjához vezethet. Faszerkezetek tervezésekor és kialakításakor feltétlenül figyelembe kell venni a faanyag és a vele érintkező fémek kölcsönhatását. Ez egyes fafajoknál nemcsak színbeni elváltozást, de bizonyos szilárdság tulajdonságbeli károsodást is okozhat. Fokozottan jelentkezik ez a veszély az erősen nedves környezetben lévő fakötéseknél, ahol a fém (pl. közönséges acél, vas) kötőelemek korróziója rövid idő alatt a kötés állékonyságát veszélyeztető mértékű lehet.
5.1.2. Élő tényezők A faanyagvédelem fő feladatát a tűz elleni védekezésen kívül az élő tényezők okozta kártétel elleni védekezés jelenti. Az általuk okozott kártétel viszonylag gyorsan jelentkezik és szembetűnő. Máskor viszont évekig tartó folyamatként jelentkezik az esetenként katasztrófához is vezető kártételük, mint pl. épületek födém- és tetőszerkezetében a faanyag korhadása és rovar által történő erős roncsolása miatt fellépő leszakadások, összeomlások. Különösen a farontó gombák fellépése okoz a faanyag szöveti felépítésében olyan kémiai elváltozásokat, amelyek már kismértékű kártételük (lebontó tevékenységük) esetén is annak mechanikai, fizikai tulajdonságaiban és felhasználhatóságában figyelemre méltó negatív változásokat eredményez. Ezt a körülményt különösen a bontott, használt faanyag ismételt beépítése esetén kell nyomatékosan figyelembe venni. 5.1.2.1. A baktériumok okozta károk A faanyag lebontására képes baktériumok a talajjal érintkező és az erősen nedves környezetben léphetnek fel. Az általuk termelt enzimek segítségével a sejtfalak degradációját okozzák. A kártételük a sejtfalon keletkező kisebb üregek formájában jelentkezik, amelyek egybefolyva a sejtfalak „csövesedését” eredményezik. Elsősorban a
cellulózt bontják, a sejtfalak lignin tartalmát nem képesek feloldani (Schmidt et al„ 1987). Az elektronmikroszkópos vizsgálatok az udvaros gödörkék membránján, a gyantajáratok epithel sejtjei falában mutatták ki telepeiket és kártételüket. Védőszerrel kezelt faanyag sejtfalainak a baktériumok által történő lebontásáról is van szakirodalmi adat. Kártételüket a gyakorlati faanyagvédelem nem veszi figyelembe. A faanyagon élő baktériumok a lebontó tevékenységük során az aljzat savanyodását is kiváltják, ezzel a magasabb rendű farontó gombák megtelepedéséhez is kedvező feltételeket hoznak létre. Elsősorban a talajlakó Actinomycetales fajok, valamint a kimondottan faanyagon előforduló Bacillus és Cellulomonas fajok okoznak elváltozást a sejtfalakat felépítő cellulóz lebontásával. A vízben tárolt faanyag, különösen meleg nyári időben, már viszonylag rövid idő alatt baktériumfertőzött lesz, ami esetenként a teljes keresztmetszetre, de a szíjácsra mindenképpen kiterjed. 5.1.2.2. A gombák okozta károk A gombák a faszerkezetek anyagán való megtelepedésük és élettevékenységük során azon a felhasználásukat korlátozó elváltozásokat okoznak. Ezek lehetnek – színbeli és – mechanikai, fizikai tulajdonságbeli eltérések. A faanyag színbeli elváltozásai A gombák hatására az élő, vagy kitermelt (döntött) faanyagban színbeli elváltozások léphetnek fel. Ezek lombos és fenyő faanyagban egyaránt előforduló elváltozások, amelyek azonban a faanyag fizikai-mechanikai tulajdonságaira nem, vagy csak csekély hatást gyakorolnak. Az elszíneződés bekövetkezhet – pigmentképződés, – színes gombafonalak megjelenése és – enzimhatás nyomán. Az elszíneződés leggyakrabban a fenyő, ritkábban a lombos faanyag kékülésében jelentkezik.A fenyők közül a szijácsos erdei- és feketefenyőben, valamint a lucfenyőben lép fel. Fontos károsodási forma, mert a hazai erdeifenyő és feketefenyő törzsek keresztmetszetének nagy hányadát teszi ki a szijács rész, ami a kitermelést követően, különösen nyári időszakaszban, már néhány hét alatt teljesen bekékülhet. A kékülés mindig a fatest külső palástfelülete felől támad, és a bélsugarak mentén befelé haladva a rönk keresztmetszetén lángnyelvszerű foltokat okoz. Felfűrészelés után a fűrészáru rostirányú vágásfelületein, különösen kigyalulás után, a szijács részben szabálytalan hosszanti szürkés-kékes sávok, vékonyabb csíkok láthatók. A kitermelést követően az élőnedves víztartalom 15%-kal való csökkenése már lehetővé teszi a kékülést okozó gombák megtelepedését és elterjedését. Az elszíneződés a faanyag rosttelítettségi nedvesség állapotáig való szikkadásáig folytatódik, majd a további száradással a gomba nyugalmi állapotba kerül. Egy ismételt átnedvesedést követően a gomba folytatja terjeszkedését, és a károsodás kiújul. A kékülés, szemben a fülledéssel, nem jár tilliszképződéssel. A gyantázássai érintett törzsek gyantatükrén keresztül 2–3 év után már lábonálló, élő fán is felléphet. A fertőzés már +5 °C hőmérsékleten is bekövetkezhet, a gombaoptimum 22–27 °C között van. A kékülést okozó gombák csak a sejtek beltartalmi részével táplálkoznak, a sejtfalat nem támadják meg. A vizsgálatok csupán az ütő-hajlító szilárdsági értékekben mutattak ki mérsékelt csökkenést. Elsősorban esztétikai károsodást jelent, de a bekékült faanyagon a valódi farontó gombák könnyebben képesek megtelepedni. A kékült faanyag a bélsugarak és
gyantajáratok, valamint részben a trachcidák gombafonalakkal való eltömődése következtében rosszul telíthető és felületkezelhető. A kékülést leggyakrabban a tömlősgombákhoz tartozó Ceratocystis-fajok és a konídiumos gombák több faja váltja ki. A gombák terjesztésében a kéregben költő szúk (Ips- fajok) fontos szerepet játszanak. A gyakorlatban megkülönböztetünk primer (elsődleges) és szekunder (másodlagos) kékülést. Ez utóbbi a már feldolgozott, beépített, eredetileg kékülésmentes faanyag átnedvesedésekor lép fel. Az említett kékülésen kívül a bükk faanyag barna elszíneződését a Graphium album, a fenyőfélék sötét, kávébarna színeződését a Discula brunneo-tingens, világosbarna, foltos elszíneződését a Peniophora gigantea és a Schizophyllum commune okozza. A faanyag rózsaszín vagy piros elszíneződését a Penicillinum, Fusarium gombák idézhetik elő, míg a zöld színeződést a Chlorosplenium-fajok váltják ki. A bükk faanyag fatelepeken, rakodókon megjelenő fekete csíkoltságát a Bispora monilioides elszaporodása okozza. A faanyag penészek okozta felületi elszíneződését a Penicillium és Trichoderma genusba tartozó fajok okozzák. A gőzölt bükk faanyagot esetenként a Monilia sitophila vastag rózsaszínű micélium tömege borítja be. A penészek okozta elszíneződés általában nem hatol mélyre, a felületi elváltozás vegyszeres úton eltávolítható. A faanyag fülledése A fülledés a kitermelt lombos faanyagon fellépő, gombák által okozott olyan színbeli elváltozás, amely a későbbiek során a sejtfalak károsodásába megy át. A kitermelt faanyag szijácsában lép fel, a színes gesztet nem érinti. A szijácsfáknál a kártétel a teljes keresztmetszetben jelentkezik. A fülledés a rönk bütüfelületeiről kiindulva a rostokkal párhuzamos irányban haladva hatol a fatest belső részeibe. Mindig tilliszképződéssel jár együtt, amely tulajdonképpen a tövétől elválasztott, de még élő fa védekezési reakciója a vízvesztéssel szemben. A folyamat legelső szakaszában a fatesten belül biokémiai folyamatok (plazmaoxidáció, tilliszképződés stb.) játszódnak le, amelyben gombák még nem vesznek részt. Ezért ezt a szakaszt a faanyag fulladásának is nevezik. A következő szakaszban megjelenő gombák a sejtek beltartalmi részével táplálkoznak. A faanyagon erőteljes, szürkésbama foltos elszíneződés jelentkezik, amelyhez lilásbarna sávozódás is kapcsolódik. A fülledés harmadik szakaszában az előzőleg keletkezett színes foltok kifehérednek, majd azokat fekete izoláló sáv veszi körül. A faanyag tarka képet mutat, ezért ezt márványosodási szakasznak is nevezzük. Ez már a korhadás bevezető szakasza, mert ekkor a sejtfalak már olyan mértékben károsodnak, hogy a faanyag ipari célra csak nagyon korlátozott területen használható fel. Mivel a három szakasz egymást követően, de a rönk keresztmetszetében nem teljesen egyenletesen lép fel, így egy rönkben mind a három fülledési stádiumban lévő faanyag is megtalálható. A fülledés gyorsaságára jellemző, hogy a folyamat a rönk hossztengelye mentén, nyári időjárási viszonyok mellett, havonta 1–2 métert is előrehaladhat (Barlay, 1952). A gyakorlatban a bükk fülledése okoz gondot, azonkívül a gyertyán, a nyír, a cseresznye és a hárs teljes faanyaga, valamint a tölgyfélék szijácsa károsodhat. A trópusokról származó, különféle, nagy értéket képviselő faanyagok fülledése szintén ismert, veszélyes jelenség. A bükk fülledése, különösen a hámozási rönk alapanyagban, de a fűrészrönkökben is minőségrontó, kizáró tényező. A márványos fülledési stádiumban levő alapanyagból értékesíthető termék gyakorlatilag nem készíthető (Barlay, 1952). A védekezés leggyakoribb módja a bükk alapanyag téli kitermelése és azonnali feldolgozása, vagy a feldolgozásig a vízben való tárolás, ill. a rönkmáglyák vízzel való folyamatos permetezése. A rönkök bütüfelületeinek tapasszal való lezárása inkább csak
átmeneti védettséget ad, hazai körülmények között ritkán alkalmazzák. Fűrészáru esetében a gyors felvágás, azonnali hézaglécezés és a mesterséges szárítás a legmegfelelőbb védekezési mód. Szárítás nélkül a nyári időszakban, különösen a vastagabb keresztmetszetű késztermék szenved rövid időn belül fülledésből eredő károsodást. A faanyag álgesztesedése Élő, elsősorban lombos fákban előforduló, rendellenes elszíneződés, amely a gesztben lép fel. Az egészséges gesztnél sötétebb színű, az évgyűrű határt nem követő, szabálytalan alakú, belső elváltozás. Az álgesztesedés mindig erős tilliszképződéssel, és kristályos vagy szemcsés alakban megjelenő pigment anyagok kiválásával és berakodásával jár együtt. Az álgeszt keletkezését tekintve még sok kérdés tisztázatlan. Az előidéző okok között legtöbben az élő fákon előforduló, álgesztesítő farontó gombákat jelölik meg (Haracsi, 1957; Igmándy, 1955; Pagony, 1957), mások a fagy hatását hangsúlyozzák (fagygeszt), míg ismét mások a fa életműködésében bekövetkező zavarokat tekintik a kiváltó tényezőnek. Az álgesztesedés gyakori a bükkfában, ahol az elváltozás a rönk keresztmetszetben összefüggő foltként, vagy csillag alakban jelenik meg. Erősen álgesztesednek a hazai nyárak, de a nemesnyárak közül az óriásnyár is csaknem minden esetben álgesztes faanyagot ad (fagyérzékenység!). A cser álgesztesedése a kétalakú csertapló fertőzésével hozható összefüggésbe (Igmándy, 1955). A fontosabb álgesztesítő gombák: bükkfa tapló (Fomes fomentarius), kétalakú csertapló (Inonotus nidus-pici), nyárfa tőkegomba (Pholiota destruens). Az álgesztes faanyag több tulajdonságában eltér az egészségestől, így – sűrűsége valamivel nagyobb, – erősen repedékeny (cser, szürkenyár gyűrűs repedése, kártyásodása!), – száradás során erős alakváltozást szenved, – telítéskor az oldatot nem, vagy csak nehezen veszi fel, – az erős tilliszesedés miatt rosszul ragasztható és felületkezelhető. A faszerkezetekben az álgesztesedett faanyag, annak kedvezőtlen tulajdonságai miatt, csak ritkán kerül felhasználásra. A beltéri padlóburkolatok, lécek, falborítások esetében az álgesztes faanyag beépítése rövid idő elteltével javításra szoruló károsodás léphet fel. Ezért jelent gondot lombos faanyagnak nyílászáró szerkezetek készítésére való felhasználása. A faanyag korhadása Korhadásnak nevezzük a faanyag farontó gombák által okozott, a sejtfalak fő összetevőit is érintő károsodását. A farontó gombák fejlett enzimrendszerük segítségével a faanyag valamennyi összetevőjét képesek lebontani. Élő és elhalt fán, kitermelt, beépített faanyagban egyaránt fellépő jelenség. Épületek faanyagában, faszerkezetekben a leggyakoribb, legnagyobb károkat okozó lebontási folyamat. A korhadáskor a faanyag jelentős kémiai változásokon megy keresztül. Ennek oka, hogy a korhadást okozó gombák változatos enzimrendszerükkel a faanyag más-más összetevőjét bontják le. Ennek függvényében megkülönböztetünk – barna (vörös) korhadást, – fehér korhadást, – lágy korhadást. A barna (vörös, reves, destrukciós) korhadást azok a gombák okozzák, amelyek elsősorban a faanyag holocellulóz (cellulóz, fapoliózok) összetevőjének a lebontására képesek. A visszamaradó lignin a lejátszódó reakciók hatására sötétbarna, vöröses színt vesz fel. A károsodott faanyagban a száradási folyamat során feszültségek lépnek fel, amely a
cellulóz kioldásával jellegzetes hosszanti és harántrepedésekből keletkező feldarabolódást idéz elő. Ennek folytatásaként végül a faanyag teljesen felaprózódik, és porszerű anyaggá esik szét. A barna korhadással még csak gyengén érintett faanyag is már számottevő szilárdsági értékcsökkenést szenved. Az épületek és faszerkezetek legveszélyesebb farontó gombái barna korhadást okoznak. Ilyenek: könnyező házigomba (Serpula lacrymans), pincegomba (Coniophora puteana), házi kéreggomba (Poria vaporaria csoport), fenyő lemezestapló (Gloeophyllum abietinum), cifra lemezestapló (Gloeophyllum sepiarium), pikkelyes fagomba (Lentinus lepideus). Külső, szabadtéri viszonyok mellett a szegett tapló (Fomitopsis marginata), a gévagomba (Laetiporus sulphureus), a labirintustapló (Daedalea quercina), a fenyő és a cifra lemezestapló a leggyakoribb, vörös korhadást okozó fajok. A lágy korhadás szintén barna korhadás, de igen magas víztartalom mellett játszódik le. A faanyag felületén egy vékony, nyálkás, kenhető, könnyen lekaparható réteget képez a lebontott rész. Kiszáradva a barna korhadásra jellemző módon kockásán, köbösen repedezik, de a károsodás sohasem hatol mélyre. Hűtőtornyok, vízimalmok, fakádak, itatóvályúk, vízben levő, de levegővel is érintkező faanyaga a legjellemzőbb előfordulási helyei. A lágykorhadást a tömlős és konídiumos gombák több faja okozza, mint Chaetomium-, Paecilomyces- és Ceratocystis- stb. fajok, valamint a Trichoderma viridae. A fehér (maró, korróziós) korhadás során a gomba a faanyag összes alkotó elemét támadja, de a cellulózt csak mérsékeltebb arányban bontja le. Ezért a faanyag eredeti színe kivilágosodik. A cellulóz esetenként csomókba (lencsékbe) tömörülve marad vissza. A bontási kép leggyakrabban lemezes, rostos anyagszerkezetet mutat, de gyűrűs elválás is lehet. A faanyag végül rostos, szalmaszerű, erősen felpuhult, de nem porladó anyaggá változik. Különösen élő fákon gyakori a fehér korhasztó gombák okozta kiüregesedés, és a korhadt és ép faanyag között kialakult, sötét színű izoláló sáv. Több fehér korhasztó gombafaj kezdetben a faanyag fülledését okozza. Fontosabb, fehér korhadást okozó gombák a kitermelt és feldolgozott faanyagon: lilás réteggomba (Stereum purpureum), borostás réteggomba (Stereum hirsutum), lepketapló (Coriolus versicolor), borostás szívóstapló (Trametes hirsuta). A farontó gombák támadásával érintett faanyag tulajdonsága számos tekintetben eltér az egészségesétől. A gombák okozta lebontás hatására megváltoznak a faanyag mechanikaifizikai tulajdonságai, megmunkálhatósága, ragaszthatósága, telíthetősége, vízfelvevő képessége (J. Liese–Stamer, 1934). Ezek a változások különösen az épületekbe, faszerkezetekbe beépített faanyag esetében jelentenek számottevő veszteséget. Ott kárként nemcsak a faanyag értéke jelentkezik, hanem a feldolgozás, megmunkálás, az építési, fertőtlenítést stb. költségek is, amelyek sok esetben magasabbak, mint magának a faanyagnak az értéke. A beépített faanyag korhadása rendszerint a tartóelem (szerkezeti elem) egy-egy meghatározott szakaszát érinti, tehát a kedvezőtlen tulajdonságok sem fognak a tartó teljes hosszában egyenletesen jelentkezni. A mértékadó károsodást a legerősebben károsodott részek adják, tehát ezt kell figyelembe venni a korhadás okozta meggyengülés megállapításakor. Ennek gyakorlati jelentősége pl. az építőipari állványzatok faanyaga egészségi állapotának a vizsgálatánál van. A faanyag korhadási folyamata a környezeti tényezők függvényében lehet egy gyors, rövid idő alatt lejátszódó folyamat, vagy pedig egy lassú, több éven át tartó jelenség. A gombára nézve kedvezőtlen környezeti tényezők hatására (pl. lecsökkent nedvességtartalom, alacsony hőmérséklet stb.) a farontó gomba látens állapotba kerül, de nem pusztul el. A pesszimum megszűntével a gomba ismét folytatja életműködését, azaz folytatódik a faanyag
korhadása. Ez a körülmény különösen az épületekből, vagy egyéb más helyről kibontott, „használt” faanyag ismételt beépítése esetén követeli meg az alapos szakértői vizsgálatot és a kötelező faanyagvédőszeres kezelés elvégzését. Ennek elmulasztása a későbbiek során nagy költséggel és munkával járó szanálási munkát tehet szükségessé. Az épületekben, faszerkezetekben előforduló, leggyakoribb hazai farontó gombák: középeurópai viszonylatban legalább 150–200-ra tehető a gyakrabban előforduló, faanyagon élő gombafajok száma. Ezek, mint a természetes életközösségek tagjai fontos szerepet töltenek be az elpusztult faanyag lebontásában. Közülük legfeljebb 15–20 olyan, amely az emberi célokat szolgáló, kitermelt, feldolgozott és beépített faanyagon léphet fel, és ebből mindössze 6–8, amely lakott környezetünkben gyakorinak, és így súlyos kártevőnek minősíthető. Az 5.1. ábrán a kültérben gyakori fenyő lemezes tapló által erősen korhasztott fenyőgerenda látható.
5.1. ábra. Cifra lemezestapló kártétele
5.1.2.3. A farontó rovarok okozta károk Az állati szervezetek, leggyakrabban rovarok, mind az élő, mind pedig az elhalt, kitermelt, feldolgozott faanyagot képesek károsítani. Kártételük a faanyagban készített menetek, üregek formájában jelentkezik, vagy pedig az élő fák megsebzésével a kórokozók és más állati szervezeteknek a faanyagba való bejutását teszik lehetővé. Faanyagvédelmi szempontból különösen fontosak a faszerkezetek feldolgozott, beépített faanyagban élő rovarok. A farontó állati szervezetek (rovarok) a faanyagot vagy mint táplálékot és szaporodási helyet, vagy pedig mint tartózkodási helyet (lakást) hasznosítják. A faanyagot vagy közvetlenül elfogyasztják, vagy pedig azon gombát tenyésztve jutnak táplálékukhoz. A faanyaggal táplálkozók a fa összetevői közül csak a holocellulózt és a járulékos anyagokat, valamint a tartalék tápanyagokat képesek megemészteni. A lignin az állati szervezetek számára emészthetetlen, a bélcsatornájukból az ürülékkel távolítják el. A faanyagban megtalálható tartalék tápanyagok (keményítő, fehérjék, zsírok) a legtöbb farontó
rovar számára létfontosságúak. Előfordulásuk meghatározza a rovar táplálkozási, ill. életlehetőségét. A faanyagban kárt okozó állati szervezetek közül a rovarok előfordulása a leggyakoribb, de vannak egyéb más farontók is, mint pl. termeszek, kagylók, rákok. Az élő fákat károsító, a vad fogalmába tartozó állatok kártétele elsősorban a fa nyersanyagot előállító erdőgazda munkáját érinti, de faanyagvédelmi szempontból is jelentős. A kéreghántás sebzéseken át történő gombafertőzés, majd a kialakuló korhadás gyakran csak a fa kitermelésekor kerül felszínre. Az élő fákban károsító rovarok kezdetben élettani, majd műszaki kárt idéznek elő. A kitermelt és feldolgozott, beépített faanyagban élő rovarok műszaki kárt okoznak, amely szükségessé teszi az ellenük való megelőző, ill. megszüntető védekezést. A farontó rovarok által okozott kár nagyságát, így gazdasági jelentőségüket befolyásolja – a megtámadott fafaj, – a választék, – a faanyag megmunkáltság szintje, – a megtámadott tárgy eszmei értéke (muzeális tárgyak), – a faanyagban az érintett rész keresztmetszete (behatolási mélység), – a készített menetek hossza és mérete, – egyéb tényezők (pl. a rovar kifejlődésének időtartama). A farontó rovarok életmenetét, és így kártételét leginkább a hőmérsékleti és a nedvességviszonyok befolyásolják. Ez utóbbi gyakran összefüggésben van a faanyag egészségi állapotával. Az élőnedves és légszáraz faanyagban egyaránt találhatók farontó rovarok. Épületekben a faanyag tartós átnedvesedése a farontó gombákon kívül a farontó rovarok elszaporodását is előmozdíthatja. A farontó rovarok tömeges elszaporodását a környezeti tényezőkön kívül leginkább a rendelkezésre álló, nagy mennyiségű, a rovar számára megfelelő minőségű táplálék jelenléte befolyásolja. Hazai viszonyok között a farontó rovarok a bogarak, a hártyásszárnyúak és a lepkék közül kerülnek ki. Az összes farontó rovar közül a bogarak okozzák a leggyakoribb és legnagyobb károkat. A 5.2. ábrán a szijácsos faanyagot tartalmazó tetőszerkezeti elemeken gyakran károsító házi cincér által roncsolt gerenda látható.
5.2. ábra. Házicincér kártétele fenyőgerendában
5.1.3. A tűz kártétele A fa (lignum) az éghető anyagok közé tartozik. A faanyag égése a környezet hőmérsékletével szoros összefüggésben játszódik le. A bonyolult összetételű szerves anyag magas hőmérsékleten egyszerűbb, nem éghető és éghető gázokká és egyéb szerves anyaggá alakul át. A faanyagban a környezet hőmérsékletének emelkedésével jól nyomon követhető folyamatok játszódnak le. Ennek főbb szakaszai a következők (Szitányiné, 1993): – 100 °C-ig a faanyagban a kötött víz eltávozásán kívül jelentősebb változás nem történik, – 110–150 °C között megindul a faanyag elszíneződése és illóolajok szabadulnak fel, – 150–200 0C között az elszíneződés fokozódik, megindul a nem éghető, majd az éghető gázok felszabadulása, – 200–260 °C között zömmel éghető gázok keletkeznek, amelyek meggyújthatók (lobbanáspont), – 260–290 °C intenzív gázképződés és folyamatos égése játszódik le, – 330–370 °C között keletkező gázok önmagukban is meggyulladnak (öngyulladási pont), – 400–500 °C-on a gázképződés a legintenzívebb, az égés nagy hőfelszabadulással jár együtt, – 500 °C felett a gázképződés csökken, éghető szenek keletkeznek. Ez az utóizzás, amely végül hamuanyagot eredményez. Ezek az értékek fafaj, nedvességtartalom, a kérdéses fadarab (választék) méretei, a tömeg és a felület aránya függvényében eltérők lehetnek. Az égés folyamatában a felületi elszenesedés és a keletkező hamuréteg gátolja az égést és az éghető gázok felszínre való jutását. Ez a faszerkezetek égési sajátosságaiban kedvező jelenség. Pl. egy tetőszerkezet égésekor a főtartók, vastag szarufák elszenesedve sokáig ellenállnak a vékonyabb részek (lécezés, deszkák) égése során lejátszódó intenzív tűzhatásnak. 100 °C fölötti hőmérsékleten a szenesedés megindulása nélkül is az érintett faanyag szilárdsági, rugalmassági tulajdonságai károsodnak. Ezt a körülményt a tűzeset után megmaradó faszerkezeti elemek méretezésekor és ellenőrzésekor figyelembe kell venni. A 2.5.3. szakaszban az égéskésleltetésről és az égéskésleltető szerekről ismertetés található. Itt ezzel ismételten nem foglalkozunk.
5.2. A faanyagvédelem módszerei A faanyagvédelmi beavatkozások jellegüket tekintve lehetnek megelőző, megszüntető, vagy a két eljárást együttesen alkalmazó eljárások. A megelőző védekezési módszereknél teljesen egészséges, károsodástól mentes faanyagot kezelünk a kiválasztott védőszerrel, vagy pedig olyan építéstechnikai intézkedéseket foganatosítunk, amelyek kizárják, vagy legalább is erősen lecsökkentik a faanyag élettelen és élő tényezők általi károsodásának a lehetőségét. A megelőző jelleg érvényesítése érdekében új épületek, faszerkezetek létesítésekor a faanyag általános védőkezelését kell elvégezni. A megszüntető védekezési módszer alkalmazásával a faanyagban fellépett károk felszámolását és helyreállítását végezzük, és egyben a további károk megelőzéséről is
gondoskodunk. A megszüntető védekezés feladata továbbá a károsodás fellépését kiváltó, lehetővé tevő ok megszüntetése. Így a megszüntető védekezés egyúttal megelőző jellegű is. Régi épületek, faszerkezetek felújításakor fellépett, valamint eseti károk megszüntetése esetén alkalmazzuk. Az eredményes védekezés a károk alapos, gondos feltárását és pontos, lelkiismeretes kivitelezői munkát követel meg. A faanyagvédelem módszereinek alapvető típusai: a kémiai anyagok, eljárások alkalmazása, a technikai intézkedések, valamint e két módszer kombinációja.
5.2.1. A vegyszeres (kémiai) faanyagvédelem A kémiai anyagokkal történő, korszerű faanyagvédelmi eljárások során a faanyagvédő szert a gyakorlati védettséghez szükséges mennyiségben, gazdaságosan, a környezet károsodása nélkül hozzuk kapcsolatba a megvédeni kívánt faanyaggal. Védettnek tekinthető az a faanyag, ill. annak az a része, amely a kitettségi, veszélyeztetettség besorolásnak megfelelő mennyiségű és minőségű védőszert tartalmaz. A védőszereknek a faanyagba való bevitele történhet a természeti-fizikai törvények spontán érvényesülésével (belső erők segítségével), és történhet a felvételi folyamat meggyorsítása érdekében mesterséges beavatkozással (külső erők segítségével). A belső erőket a diffúzió és kapilláris erőhatáson alapuló eljárásoknál használjuk fel, így ennek változatai: – mázolás, – szórás (permetezés), – mártás, merítés, – fürösztés, áztatás. A külső erők lehetnek a légköri nyomás és a mesterségesen létesített túlnyomás. Ezeken belül megkülönböztethetők a – géppel történő légritkítás, – lyukon át történő bevitel, – nedvkiszorító eljárás, – telítési eljárások. Ezeket az eljárásokat és az alkalmazható technológiát a 5.3. szakaszban részletesen tárgyaljuk.
5.2.2. A technikai faanyagvédelem A technikai intézkedések során a károsító élettelen vagy élő tényezők érvényesüléséhez kedvezőtlen feltételeket hozunk létre, ill. az utóbbiakat fizikai ráhatással pusztítjuk el. Ilyen pl. a megfelelő minőségű és természetes ellenálló képességgel rendelkező faanyag (fafaj) felhasználása, a faanyag hőkezelése, de ilyennek tekinthetők a gázosítás, az építéstechnikai intézkedések, valamint a raktározási, tárolási (pl. máglyázás) előírások betartása. Ez utóbbival most nem foglalkozunk. 5.2.2.1. Fizikai hatáson alapuló eljárások Hőkezelés A faanyag hőkezelésével annak nedvességtartalma olyan szintre szállítható le, amely már a
fában élő, vagy ott megtelepedni esélyes élő szervezetek (gombák, rovarok) számára az élettani, ökológiai létminimum alatt van. A hőkezelés lehet megelőző és megszüntető jellegű. Megelőző hőkezelés a faanyag szárítási folyamata, amely a fűrésztelepi, vagy a további feldolgozási helyen jelentkező munkaművelet. Megszüntető jellegű hőkezelést elsősorban élő farontó rovart tartalmazó faanyagon végzünk. Pl. fából készült használati eszközök, múzeumi tárgyak. A hővel való kezelést a faanyag lassú, fokozatos, a teljes keresztmetszetet érintő felmelegítésével kell végezni. Az eredményes kezelés feltétele, hogy a hőhatás a megfelelő időtartamot is elérje. Az elégtelen hőkezelés eredményezi legtöbb esetben a beépített faanyagban utólagosan fellépő rovarkártételt. Pl. szijácsos tölgyparkettában a szijácsbogár fellépése, vagy a faszerkezetekbe beépített fenyő faanyagból hosszú kifejlődési idejű farontó rovar (házicincér, fadarázs) lakásban való kirepülése. A hőkezelést Nyugat-Európában újabban épületek tetőszerkezetében és fafödémjeiben fellépett házicincér és egyéb farontó rovartól való, a szerkezetek bontás nélküli mentesítésére is alkalmazzák. Ennek során az egész épületet műanyag fóliával fedik le, majd az ablakok és ajtók hermetikus lezárása után hőgenerátor segítségével forró levegőt fújatnak be. A hőkezelés időtartamát a fából készült szerkezeti elemek belsejében elhelyezett hőérzékelők által szolgáltatott adatok alapján határozzák meg. Ilyen módon régi, több száz éves, emeletes, favázas szerkezetű lakóépületeket mentesítenek a farontó rovarok és gombák kártételétől. Az épületek faszerkezeteinek hővel való fertőtlenítése után feltétlenül szükséges a károsítok ismételt megtelepedésének elkerülésére egy megelőző jellegű védőszeres kezelés végzése. Gázosítás A gázosítással való kártevő mentesítést farontó állati szervezeteknek (legtöbbször kopogóbogarak) rendszerint múzeumi tárgyakban való fellépése esetén alkalmazzák. Leggyakrabban a következő gázokat használják: tetraklór-metán, triklór-etilén, metilbromid, etilén-oxid, hidrogén-cianid. A kimondottan gázosításra használt rendkívül mérgező (és fokozatosan tiltásra kerülő) gázok mellett újabban a kevésbé veszélyes szén-dioxidot is alkalmazzák. A szén-dioxid, mint légzési méreg, a fában élő rovarokat elpusztítja, ugyanakkor egészség- és környezetvédelmi szempontból kevésbé veszélyes. A gyakorlatban is alkalmazott módszer szerint a farontó rovart tartalmazó tárgyat műanyag fóliába csomagolva, vagy hermetikusan lefedve szén-dioxiddal árasztják el, és ezt a kezelést legalább egy hétig folytatják. így más módszerrel nem védőkezelhető, fából készült oltárokat, nagyobb faszobrokat mentesítenek a kopogóbogaraktól (Binker, 1995). Ugyanezzel a módszerrel vakpadlóban fellépett házicincér kártételt számoltak fel egy nagyobb alap- területű tornacsarnokban. A felső parkettaborítást helyenként felbontották, majd az egész padlót fóliával letakarták. A felbontási helyeken keresztül a parketta alá nagyobb mennyiségű szárazjeget helyeztek el. A felszabaduló szén-dioxid 1 hét alatt a fenyő vakpadlóban lévő összes házicincérálcát elpusztította, a kártétel megszűnt.
5.2.3. Szerkezeti és építéstechnológiai faanyagvédelem Az építészet ősidőktől fogva alkalmazza a fát, mint építési alapanyagot. Történelmi adatok szerint az „ösztönös” faanyagvédelem a civilizáció kialakulásával egyidős. Az élővilág
szukcessziója során kialakultak az emberi létesítményekben található faanyagon élő farontó gombák és rovarok. Az építészetben alkalmazni szükséges faanyagvédelmi eljárások elsősorban attól függenek, hogy a kérdéses építmény új létesítmény-e, vagy pedig egy régi objektum helyreállításáról, felújításáról van szó. 5.2.3.1. Új épületek faanyagvédelme Az Erdőtörvény előírása szerint minden, beépítésre kerülő faanyagot faanyagvédő szerrel kell kezelni. Az új épületekben a védekezés megelőző jellegű. Legfontosabb alapelv, hogy az új épületekbe csak egészséges, lehetőleg légszáraz, faanyagvédő szerrel kezelt faanyag kerüljön beépítésre. A rosttelítettségi fokon lévő, vagy annál nedvesebb faanyag beépítése előbb-utóbb faanyagvédelmi problémát okoz. A védekezésnek két fő iránya, ill. módszere van: – építéstechnikai intézkedések, eljárások, – faanyagvédő szerek alkalmazása. Az építéstechnikai intézkedések fő célkitűzése és feladata a faanyag átnedvesedésének megelőzése, megakadályozása. Ennek fontosabb követelményei: – a felszivárgó talajnedvesség kizárása a falban, ill. a padló alatt szigetelés készítésével, – a falak csapadékvíztől való átnedvesedésének a megelőzésére megfelelő kinyúlású ereszt és arra vízszintes, összegyűjtő, ill. függőleges, levezető csatornát kell készíteni, a tetőről lefolyó vizet a falaktól el kell vezetni, – a padló alatti feltöltést szerves hulladéktól (fadarabok, papírdarabok stb.) mentes, száraz homokból, kavicsból, salakból kell elkészíteni, – a faanyagot tartalmazó padlót vizet át nem eresztő anyaggal (pl. PVC-szőnyeg, egyéb borítások) letakarni nem szabad, – a frissen lerakott parkettát nem szabad azonnal lakkozni, a padlószerkezet kiszáradásáig azzal legalább fél évet várni kell, – a vizes használatú helyiségekben fapadozatot és faanyagot tartalmazó födémszerkezetet nem szabad létesíteni, ill. a faelemeket megfelelően szigetelni kell, – a körülfalazásra kerülő, fallal, betonnal érintkező fa gerendavégek alá és köré szigetelőlemezt kell elhelyezni, – páralecsapódással érintett faanyagot fokozott védelemben kell részesíteni (pl. csatorna kiszellőző csöveknek a padlástérben való kivezetése), – faszerkezetek felületén és belsejében (faházpanelek) a páralecsapódást ki kell küszöbölni. A faanyagvédő szereket a használati utasításban megadottak pontos betartásával kell alkalmazni. Épületek tetőszerkezeti faanyagát elsősorban vízben oldott sókeverékekkel kell kezelni. Egyszerű bemártás, vagy egy mázolási menettel való kezelés nem biztosítja az elégséges védelmet, ahhoz az 5–8%-os töménységű sóoldatban való, legalább 36 órán át tartó áztatást, vagy telítést kell alkalmazni. A kezelést a felhasználást jóval megelőzően kell elvégezni, mert a faanyagot csak ismét kiszáradt állapotban szabad beépíteni. Bontott faanyag felhasználása esetén a védőszeres kezelést feltétlenül és igen alaposan, gondosan kell elvégezni. A nyílászárók esetében minden olyan fafelületet (ajtó- és ablaktok belső felülete), amelyik fallal, kővel, betonnal érintkezik, védőszerrel kell kezelni. A páralecsapódásnak és átnedvesedésnek kitett helyeken csak nem kimosódó faanyagvédő szert szabad használni.
A faanyagvédő szerek használatakor a vonatkozó munkavédelmi és környezetvédelmi rendszabályokat szigorúan be kell tartani! 5.2.3.2. Régi épületek felújítása (műemlékek) A régi, esetleg több száz éves épületek felújítása és a műemléki érték megőrzése a faanyagvédelemnek fontos feladata. Itt éppen a műemlék fennmaradása érdekében a legmesszebbmenőkig meg kell őrizni az eredeti faszerkezeteket, ill. a korszerű faanyagvédelem széles körű alkalmazásával biztosítani kell azok további fennmaradását. A régi (nemcsak műemlék) épületek felújításának a tervezésekor minden esetben faanyagvédelmi szakértői vizsgálatot kell tartani, amely részletesen felméri a faanyag egészségi állapotát és meghatározza az alkalmazni szükséges faanyagvédelmi eljárásokat. Az 5.3. ábra egy fából épült kilátótorony főtartójának erős korhadását mutatja.
5.3. ábra. Erős korhadás egy faszerkezet főtartóján (Sopron, Várhely kilátó)
5.3. A faanyagvédelem technológiai eljárásai A betervezett és kiválasztott faanyagvédő szert különböző faanyagvédelmi eljárásokkal lehet a faanyag felületére felhordani, vagy abba bevinni. A technológia eldöntése leginkább a beépítésre kerülő faanyag veszélyeztettségi fokától, a kezelés céljától, a tervezett védettség fokától és a faanyagvédő szer megválasztásától függ. A technológiai eljárásoknak alapvetően két fő irányzata van, éspedig – felületkezelési eljárások, – mélyvédelmet biztosító eljárások.
5.3.1. Felületkezeléssel történő faanyagvédelem A felületkezelési eljárások során a védőszert arra megfelelő állapotban (hígítás, hőmérséklet stb.) a faanyaggal egyszerű módszerrel hozzuk kapcsolatba. Célja a faanyag felületén összefüggő, védőszerrel kezelt réteg kialakítása. Fokozatai szerint eltérő, de minden esetben 10 mm-nél kisebb a behatolás mélysége. A felületkezelés fokozatai: – Fedőréteg: a faanyag felületén megtapadt védőszer vagy egyéb készítmény rétege, behatolás nem szükséges; pl. felhabzó, festékszerűen felhordott égéskésleltető készítmény, bütűtapaszok stb. – Felületi védelmet adó réteg: a védőszer behatol a faanyagba, de annak mélysége csak mm nagyságrend alatti. Az átmeneti védelem biztosításához szükséges kezelési mód. – Határréteg-védelem: mm nagyságrendű behatolás, de annak mélysége a 10 mm-t nem haladja meg. A felületkezeléssel védett faanyagon száradáskor repedések keletkezhetnek, amelyek áthatolva a védett rétegen védőkezelés nélküli faanyagot hoznak a felszínre. Ilyenkor fennáll a gombafertőzés veszélye. Felületkezelést vizes sóoldatokkal és szerves oldószeres védőszerekkel végezhetünk. Ezek a védettségi fokozatok a következő kezelési eljárásokkal, technológiákkal érhetők el: 5.3.1.1. Diffúzión és kapilláris erőhatáson alapuló eljárások Mázolás A mázolás a legegyszerűbb faanyagvédőszer-felhordási mód. Házilagos kivitelezésnél és kisüzemben egyaránt jól alkalmazható. Eszközigénye alacsony, az élőmunka ráfordítása viszont magas. A behatolási mélység messze 10 mm alatt marad, általában, fafajtól és védőszertől függően 1–6 mm. Az egy mázolási menetben felhordható védőszeroldat vízben oldott sók esetében 160–200 ml/m2, oldószeres készítményeknél 180–220 ml/m2. A felvétel erősen függ a felületmegmunkáltság fokától, a gyalult felületek kezelési menetenként általában 30–40%-kal vesznek fel kevesebb oldatot, mint a durvább, fűrészelt felületek. A mázoláskor az elcsepegésből származó veszteség a munkadarab bonyolultságától, valamint a ferde és függőleges helyzetű felületek mennyiségétől függően 10–20% lehet. A mázolási munkát el lehet végezni hengerléssel is. A teddy- vagy szivacshenger nagyobb mennyiségű védőszeroldatot képes magába szívni, amelyet a hengerre gyakorolt nyomás függvényében ad le. Az elcsepegési veszteség nagyobb, mint az ecsettel történő mázolásnál. Vannak faanyagvédő gépberendezések, amelyek a faanyag felületére hengerléssel hordják fel a kész védőszerkészítményt, vagy oldatot. A védettség eléréséhez a mázolást általában 2-5 menetben kell elvégezni, a nagyobb kezelési szám a gyalult felületen szükséges. Gondos munkával a szükséges védettség biztosítható Szórás, permetezés Ezzel a kezelési módszerrel a folyékony faanyagvédő szert apró cseppek formájában juttatjuk a faanyag felületére. A szórással történő kijuttatás csak zárt kezelő térben (pl. szóróalagút) engedhető meg, vagy esetleg bonyolult ácsszerkezetekben egy szükségessé váló utólagos megszüntető kezelésnél, de csak igen szigorú és ellenőrzött munkavédelmi feltételek teljesítése esetén. Krómtartalmú sókeverékek vizes oldata a levegőbe kerülő mikrocseppek miatt szórással nem hordható fel. Oldószertartalmú készítményeket (pl. XYLAMON, XYLADECOR) szórással,
permetezéssel semmilyen körülmény között kijuttatni nem szabad, kimondottan tilos! A finom porlasztású oldószer a levegővel robbanó elegyet képez, és egy elektromos feltöltődésből származó szikra a keveréket felrobbanthatja! A szerves oldószeres készítmények porlasztód állapotban belélegezve súlyos egészségkárosodást is okoznak! A zárt térben történő szórást épületasztalos-ipari üzemekben alkalmazzák. Mártás, merítés A mártásos kezelésnél a faanyag rövid időre a védőszerfolyadék felszíne alá kerül, majd onnan kiemelve a felületén megtapadt oldat kapilláris úton hatol be. A kezeléskor a faanyag összes oldalának érintkeznie kell a védőszerfolyadékkal. A mártás időtartama pontosan nem meghatározott, általában másodperc, esetleg perc nagyságrendű. A krómtartalmú védőszerek esetében a nyugat-európai szabványok a mártást nem engedik meg. A mártásos kezeléshez szükséges eszköz a kezelendő fa méreténél valamivel hosszabb és megfelelő mélységű kád, vagy vályú. A felvihető védőszermennyiséget a faanyag nedvességtartalma erősen befolyásolja. A szabadvíztartalom gátolja a felvételt. Általában egy menetet kell alkalmazni, mert a többszöri bemártás sem visz fel lényegesen nagyobb mennyiségű oldatot. A mártással felvitt oldatmennyiség nem éri el a gondos mázolással felvihető mennyiséget, ezért nem alkalmazható faszerkezetek faanyagának beépítés előtti végleges kezelésére. Ez a kezelési módszer igen alkalmas a fűrészgépről lekerülő anyag átmeneti védelmének a biztosításához.
5.3.2. Mélyvédelemmel történő faanyagvédelem A mélyvédelemmel elérhetjük a faanyag végleges, tartós védettségét. Legalább 10 mm-es behatolást követelünk meg, de korszerű telítési technológiával a teljes keresztmetszet védettsége is biztosítható. A mélyvédelemmel ellátott faanyag belsejében maradhat kezeletlen rész (pl. álgesztes, nehezen telíthető mag, telítési technológiai hiba), amit belülről meginduló korhadás teljesen lebonthat. Ilyen szokott előfordulni vasúti talpfán, vezetékoszlopon. A mélyvédelmet biztosító kezelés vizes sóoldatokkal, kőszénkátrány olajokkal és szerves oldószeres készítményekkel végezhető. Technológiai változatai: Lyukon át való diffúzió A nagy keresztmetszetű faszerkezeti elemekbe fúrt lyukakba helyezett védőszerkoncentrátum, vagy nagy töménységű oldata a faanyag nedvességtartalmának a hatására feloldódik, felhígul, és a belsőbb részekbe vándorol. Ilyen kezelési mód a Cobra-eljárás, így fejti ki hatását az IMPRO DUGÓ. Fürösztés és áztatás A kezelési folyamatban a faanyag hosszabb ideig a védőszerfolyadék felszíne alatt helyezkedik el. A kezelés időtartama alatt a faanyag folyamatosan veszi fel az oldatot. Ügyelni kell arra, hogy a faanyag még rövid ideig se emelkedhessen a folyadék felszíne fölé. A fürösztés és áztatás időtartama néhány órától több napig tartó kezelést jelent. A módszerrel elsősorban a jó diffúzió képességű vizes sóoldatokat lehet a faanyagba bevinni. A behatolási mélység jóval meghaladhatja a 10 mm-t is. Ez függ a fafajtól, a védőszertípustól és a faanyag kezdeti nedvességtartalmától. Az áztatóberendezés részei: áztatómedence, az áztatóoldat tárolására (elkészítésére)
szolgáló tartály, csepegtető tartály vagy tálca, szivattyú a folyadék mozgatásához, csővezetékek szelepekkel felszerelve, esetleg fűtőberendezés az oldat megfelelő hőmérsékletének a biztosítására, a faanyag behelyezéséhez és kiemeléséhez szükséges szerkezet (daru). Az áztatáshoz a faanyagot az üres áztatómedencébe hézaglécek alkalmazásával kell elhelyezni, majd leszorítani. Az így előkészített faanyagra kell ráengedni a védőszeroldatot. Mivel esetenként többnapos kezelési időre van szükség, a kádban az áztatóoldat nívóját és az oldat védőszertöménységét folyamatosan ellenőrizni, és szükség esetén a pótlásról gondoskodni kell. Aztatással való védőkezeléshez szükséges berendezést mutat az 5.4. ábra.
5.4. ábra. Áztatóberendezés vázlatos rajza (1 daru, 2 csepegtetőtartály, 3 áztatómedence, 4 áztatóoldat-tároló tartály, 5 szivattyú)
Az áztatással, kedvező feltételek mellett, a telítéssel megvalósítható felvételt is el lehet érni. Ezzel a módszerrel épületekbe beépítésre kerülő új, de különösen a használt, bontott faanyagot lehet igen eredményesen kezelni. A beépítés előtt a faanyagnak ismét ki kell száradnia. Légritkításon és légköri nyomáson alapuló eljárások Az eljárások alapja, hogy a faanyag belsejében a létesített vákuumot követően a külső légnyomás juttatja be a védőszeroldatot. A belső légnyomás csökkentésének több módszere ismert: – a faanyag felmelegítése után a védőszerben való lehűtés (Európában ma már nem alkalmazzák), – géppel történő légritkításos eljárás. A géppel történő légritkítással nagyobb vákuumot lehet létesíteni. A külső légnyomás által a sejtüregekbe bepréselt oldat egy részét a folyamat végén létesített nagyobb légritkítással vissza lehet nyerni. Nedvkiszorító eljárások Az élőnedves állapotban lévő faanyag vízszállító rendszerében a „fanedv” védőszeroldattal cserélhető ki. A módszerrel a még nehezen telíthető faanyag is eredményesen, jól kezelhető. A kezelés történhet még élő, lábon álló fában és frissen kitermelt faanyagban. Ez utóbbi a Boucherie-eljárás, amely erdei rakodón, fatelepen is kivitelezhető. Környezetvédelmi szempontból érzékeny eljárás, Magyarországon jelenleg már nem alkalmazzák.
Telítéssel történő védőkezelés A faanyagvédelmi eljárások közül a legnagyobb mennyiségű faanyagvédő szert telítéssel lehet bevinni. Megfelelő technológia és védőszeroldat alkalmazásával a választék teljes keresztmetszete is telíthető, ami nagyfokú, teljes védettséget eredményez. A telítési eljárás lényege, hogy a telítésre kerülő választékot zárt telítőhengerben (kazánban) védőszerfolyadék veszi körül, amelyet nagy nyomással a fatestbe préselnek be. Jelenleg a legelterjedtebb nagyüzemi faanyagvédelmi módszer. Az 1830 óta alkalmazott alapvető technológiának az idők folyamán számos, egyre korszerűbb és tökéletesített változata jelent meg. Az egyes fafajok telíthetősége elsősorban azok anatómiai felépítésétől függően eltérő, de a termőhelyi viszonyok is eredményezhetnek változó szöveti felépítést és kezelhetőséget. Általában minél több a nyitott, átjárható sejt egy faanyagban, annál könnyebben veszi fel a telítőoldatot. Ennek következtében a lombos fafajok a fenyőknél általában könnyebben telíthetők. Az erősen tilliszesedett, eltömődött geszt rész, vagy az álgesztes rész a lombos faanyagban is nem, vagy csak igen nehezen veszi fel az oldatokat (pl. az akác gesztje, a cser, a bükk álgesztje). A szijács faanyag általában jól telíthető. A 5.2. táblázatban a fontosabb faanyagok telíthetőségi tulajdonságait tüntettük fel. A fatesten a rostirányú behatolás és átjárhatóság a legnagyobb, a bélsugarak áteresztőképessége is jó. A rostirányra merőleges felületek nagysága emeli a felvehető telítőoldat mennyiségét. A választék méretei és állapota, mint a felület és térfogat aránya, a felület tisztasága, a fatestben található szabad víz mennyisége és a telítő oldat felvételét elősegítő előkészítő munkák a felvevőképességet erősen befolyásolják. Az előkészítés lehet fizikai (a faanyag szurdalása, résnyitás, telítő fúrás), és lehet kémiai a sejtfaláttörések záróhártyáinak a feltépésére. A telítési technológia 3 alapműveletből (telítőszernyomás, légritkítás és légnyomás) és egy-két segédműveletből (pl. melegítés, gőzölés) áll. A telítőszemyomás általában 1,2 MPa nagyságú, a 2,0 MPa értéken felül a faanyag már szerkezetileg károsodik. A hirtelen, lökésszerűen alkalmazott nyomásváltoztatást a felvételt akadályozó hártyák átszakításra is alkalmazzák (pl. lucfenyőnél). A légritkítás célja a sejtüregekben levő levegő eltávolítása, majd a telítési folyamat végén az üregekben levő felesleges mennyiségű telítőszer visszanyerése, az alacsonyabb forráspont segítségével a víz elpárologtatása a faanyagból és az olajos telítőoldatból, a telítőszerek mozgatása a telítőberendezés csőrendszerében. A légnyomás a légpárna létesítésével az egyenletes telítőszerfelvételt, majd a vákuumos telítőszer-visszanyerést teszi lehetővé, elősegíti a telítőszernek a faanyagban való további mozgását, valamint a telítőberendezés csőrendszerében a folyadékok mozgatásához is felhasználható.
5.2. táblázat. A fontosabb hazai felhasználású faanyagok telíthetősége
sz = szijács g = geszt
A melegítés csökkenti a folyadékok viszkozitását, így a faanyagon belüli súrlódását, és csökkenti a telítendő faanyag nedvességtartalmát, és a faanyagban található biológiai károsítók pusztulását is okozza. A gőzölés célja fatelítésnél a faanyag felmelegítése és szárítása, a sejtfalelzárások áttörése, a telítőszer felmelegítése és a faanyag felületének a megtisztítása. A felvett telítőszer-mennyiséget kifejezik bruttó (összes felvett szer) és nettó (a „visszarúgás” után bennmaradó szer) tömegben. A fatelítés gyakorlatban alkalmazott módszerei: 1. Telítés légritkítással és folyadéknyomással Munkaműveletei: légritkítás, folyadéknyomás, majd utóvákuum-szakaszok (Bethell-, Rütgers- és Bubla-eljárás). A teljes telítés nagy mennyiségű telítőszer bevitelét teszi lehetővé. Kezdetben kőszénkátrány-olajos, majd módosítva vizes sóoldatos telítésre használták. A későbbiekben a takarékos eljárások részben kiszorították, de még manapság is alkalmazzák. Az egyes telítési eljárások az idő- és nyomásviszonyok feltüntetésével megrajzolt folyamatábrával jellemezhetők. A telítőberendezés elvi vázlatát az 5.5. ábra mutatja, a teljes telítés folyamatábrája az 5.6. ábrán látható.
5.5. ábra. Telítőberendezés elvi vázlata (1 mérőhenger, 2 folyadékszivattyú, 3 légsűrítő és vákuumszivattyú, 4 telítőoldat-előmelegítő, 5 telítőhenger)
5.6. ábra. Teljes telítési technológia folyamatábrája
2. Takarékos eljárások A takarékos eljárások lényege, hogy a telítőszer nem tölti ki a sejtek belső térfogatát, hanem csupán azok belső falán képez filmszerű réteget, tehát az előzőnél lényegesen kisebb bevitt védőszermennyiséggel éri el a védettséget. Két változata ismert: A Heisse-módszer az első menetben bevitt védőszermennyiséget egy második és harmadik, védőszer nélküli nyomással tovább viszi a faanyag belső részeibe.
A Lowry-módszernél a könnyen telíthető választékba nagy mennyiségű védőszert visznek be a faanyagba, majd annak egy részét vákuum alkalmazásával visszanyerik. Folyamatábráját az 5.7. ábra mutatja.
5.7. ábra. Folyadéknyomás és légritkítás telítési eljárás folyamatábrája (1–3 folyadéknyomás, 3–4 a nyomás megszüntetése, 4–6 légritkítás és annak megszüntetése, 6–7 a telítőhenger felnyitása)
Ugyancsak a takarékos eljárásokhoz sorolható a Rüping-eljárás, amely egy kezdeti magas légnyomást alkalmazva a folyamat végén az utóvákuummal nagyobb mennyiségben nyeri vissza a bevitt védőszeroldatot. A telítőberendezés vázlatát az 5.8. ábra, a folyamatábráját az 5.9. ábra mutatja. 3. Többszöri folyadéknyomással történő telítés A legismertebb a kettős Rüping-eljárás, amely az egyszerű takarékos eljárást megismétli, de a második menetben nagyobb folyadéknyomást alkalmaz. Bükk vasúti talpfák telítésére alkalmazzák. Az eljárással a bükk talpfák élettartamát 40–45 évre sikerült felemelni. A kettős Rüping-eljárásnak további változata a többciklusos és a sokciklusos telítés, amelyek viszonylag rövid ideig tartó nyomás- és vákuumszakaszokból tevődik össze. A periódusok száma, a telítendő választék szerint, 150 és 500 között változhat. Vannak úgynevezett kombinált telítési eljárások is, amelyek során először egy vizes sós oldatos telítést, majd szárítást és végül olajos telítést végeznek.
5.8. ábra. A Rüping-eljárás telítő berendezésének vázlatos ábrázolása (1 telítőhenger, 2 előmelegítő henger, 3 mérőhenger, 4 védőszeroldat-tartály, 5 légsűrítő, 6 folyadékszivattyú)
5.9. ábra. A Rüping-eljárás folyamatábrája (1–2 légnyomás létesítése, 2–4 légnyomás alatt a telítőolaj betöltése, 4–6 folyadéknyomás létesítése és fenntartása, 6–7 a telítőolaj eltávolítása, a légnyomás megszüntetése, 8–9 vákuum létesítése és megtartása, a légritkítás megszüntetése, a telítőhenger felnyitása és a telített anyag kihúzása)
Vezetékoszlopok telítésére szolgált a tőtelítéses eljárás, amely az oszlopnak csak a talajjal érintkező részét telítette be. Ma már nem alkalmazzák, a fából készült vezetékoszlopokat vasbetongyámra szerelik, a faanyag a talajjal nem érintkezik. További telítési módok a szárítással összekötött telítés és a lyukon át, folyadéknyomással végzett impregnálás. Ez utóbbit vastag keresztmetszetű választékok (pl. beépített talpfa) utólagos, helyszíni kezeléséhez dolgozták ki.
6. Faszerkezetek osztályozása (csoportosítása)
A faszerkezet kifejezést kissé szűkebben értelmezve, olyan fából készült szerkezeteket vagy szerkezeti elemeket értünk alatta, melyeknek az elsődleges rendeltetése a szerkezetekre ható terhek hordása vagy épületek, ill. építmények térelhatárolása. Az alábbi csoportosításban tárgyaljuk őket: – Faanyagú tartószerkezetek. – Faházak, faházelemek. – Faanyagú padlóburkolatok. – Kiegészítő faszerkezetek és faszerkezeti elemek. – Provizóriumok (állványok). – Egyéb faszerkezetek.
6.1. Faanyagú tartószerkezetek Csoportosításuk többféle szempont alapján lehetséges. A szerkezetkialakítási és gyártástechnológiai követelmények figyelembevétele alapján az alábbi csoportosítás látszik célszerűnek: – Egyszerű hagyományos tartók. – Ragasztott tartók. – Mechanikus kapcsolóelemekkel gyártott rácsos tartók. – Faanyagú felületszerkezetek.
6.1.1. Egyszerű hagyományos tartók Ide sorolhatók a tömör fa tartók, az ún. alacsony és magas gerincű tartók. 6.1.1.1. Tömör fa tartók A természetes faanyag méreteit általában nem meghaladó – vagy esetleg hossztoldott anyagból előállított – tömör fa elemek. Önálló szerkezetként való alkalmazásuk az erdőkben kitermelt faanyag méreteinek folyamatos és egyértelmű csökkenésével, a minőségi arányok romlásával, az árak emelkedésével továbbá a megmunkálás, ill. továbbfeldolgozás technológiai színvonalának fejlődésével összefüggésben mindinkább csökken. Ennek ellenére, a mai napig jelentős szerepük van az egyszerűbb épületek és építmények, ill. a kisebb fesztávolságú szerkezetek (pl. fedélszékek) esetében, valamint egyes összetett szerkezeti megoldások (pl. rácsos tartók) kialakításánál. Alkalmazásra kerülhetnek:
– hengeres alakban, – bárdolt vagy fűrészelt faválaszték (léc, heveder, palló, gerenda) formájában, – gyalult kivitelben, – profiba munkált állapotban. Az elemméretek rendszerint szabványosak, ill. a szükséges megmunkálással a szabványméretekből kialakíthatók (pl. gyalulási túlméret). Hosszméretük ritkán > 6 m. Hengeres formában – természetesen kérgezett állapotban, esetleg körmarón történt megmunkálás után – használatosak: – tetőszéki elemek (főként szarufa), – oszlopok, – állványok tartozékai (ún. provizóriumok), – falelemek (pl. boronafal) stb. céljára. Bárdolt elemek (gerenda) alkalmazása ma már eléggé ritka. Esetenként tetőszéki elemek, födém tartók vagy falelemek céljára – különösen régi épületek felújításakor – előfordul. A fűrészelt választékok (gerenda, palló, deszka, heveder, léc) alkalmazása a leggyakoribb. Egyszerűbb szerkezetek és alacsonyabb esztétikai igény esetén „szőrös” (fűrészelt) felülettel is alkalmazásra kerülnek. Magasabb műszaki és esztétikai követelmények mellett gyalult, esetleg profira munkált és felületkezelt kivitelben használatosak. A természetes tömör faanyagú szerkezeti elemek beépítésekor esetenként a kapcsolóelemek c. fejezetben tárgyalt megoldások is alkalmazásra kerülnek. Ez főként „oldható” kapcsolatot jelent és nem azonos a dimenziónöveléssel. Átmeneti vagy köztes megoldásnak tekinthető a tömör és ragasztott elemek között, az elem teljes keresztmetszeti szelvényére kiterjedő hossztoldással előállított szerkezeti elemek beépítése. Ez esetben az elemek hosszméretét megnöveljük, míg a szelvényméret nem haladja meg a természetes faanyagét.
6.1.1.2. Alacsony gerincű tartók Több szelvényelemből épülnek fel (6.1. ábra). Kivitelük lehet – T-szelvényű, – I-szelvényű, – összetett, ill. kazattás vagy szekrényes felépítésű. A hajlításra igénybe vett tartók megkívánt jellemzői, ha h a tartómagasság: az övmagasság, – b ≤ 2 h\, a övelemszélesség, – δ ≥ 24 mm, a gerinclemez-vastagság (tömör fa esetén) és δ a 6 mm (rétegelt falemez esetén)
6.1. ábra. Alacsony gerincű tartók
A kész tartó alkotóelemei közötti kapcsolat lehet: – szögezett, – szögezett-ragasztott, – ragasztott. Általában fűrészelt felületű elemekből készülnek, bár esztétikai követelmények esetenként a gyalult anyag alkalmazását is indokolhatják. Külföldi szabványokban vagy a gyakorlati alkalmazásban számos további változat előfordulhat. 6.1.1.3. Magas gerincű tartók Készülhetnek I-tartóként és kazettás vagy szekrényes kivitelben (6.2. ábra). Az övelemek alapanyaga I-IL szilárdsági kategóriájú fűrészáru. A gerinclemez anyaga lehet (6.2a ábra): – egymást keresztező kétrétegű szögezett kapcsolatú palló vagy deszkázat, – rétegelt falemez.
6.2. ábra. Magas gerincű tartók
Szögezett deszkagerinc esetén a gerinc vastagsága:
A gerinclemezt alkotó deszkaelemek hajlásszöge a kész tartó tengelyéhez: 40° ≤ α ≤ 50°. A tekrtóövek magassága: h/4 ≤ h1 ≤ h/20. (A betűk jelentése megfelel az előző fejezetek alkalmazásainak, ill. a 6/2. ábrának.) Az övelemek szélessége: b ≤ h1. A támaszok felett alkalmazott „erősítő” gerincmerevítők vastagsága (m): δ ≤ m ≤ b, szélessége (a1): a1 ≥ h1. A merevítő oszlopelemek tengelytávolsága (l1): l1 = 1,5 · h. Ha a gerinc rétegelt falemez: δ ≥ h/40 de minimum 6 mm! A merevítő oszlopelemek minimális szelvénymérete 40 mm. A gerinclemez elemeit csak a tartó tengelyére merőleges irányú csatlakozással – rétegelt falemez ill. heveder rálapolással ragasztva – szabad toldani. A toldás helyét a maximális igénybevételi zónán kívül kell megválasztani. A kazettás (szekrényes) változat csak rétegelt falemez gerinccel készülhet. Az övelemek szélessége (vastagság): b ≤ 2 h1.
6.1.2. Ragasztott tartók Ragasztott tartók ma már sokféle változatban készülnek. A gyakoribb megoldások: – Rétegelt-ragasztott tartók. – Üreges, beforgatott szelvényű tartók, ill. elemek. – Gerinclemezes ragasztott tartók. – Rácsos ragasztott tartók. – Szögezett-ragasztott kivitelű tartók. 6.1.2.1. Tömör rétegelt-ragasztott fa tartók és elemek A rétegelt-ragasztott fa tartó annyiban különbözik a hasonló kategóriájú ragasztott (rétegelt, tömbösített) alapanyagtól, hogy az utóbbinak pontosan ismerjük a felhasználását, rendeltetését, majdani terhelési viszonyait stb. A rétegelt-ragasztott tartók készülhetnek (6.3. ábra): – tömör négyszög-szelvénnyel (határt szabnak az alkalmazott anyagok, technológiai eljárások, és az ún. stabilitási problémák), – I-szelvénnyel, ahol vízszintes rétegelés esetén a tartógerinc szélességi mérete (vastagsága) > 60 mm, – kazettás (szekrényes) vagy összetett szelvényű kivitelben (alkalmazását indokolhatják tűzrendészeti követelmények, az inercia-viszonyok javításának igénye stb.), – körszelvényű (a rétegelést követően körmarón megmunkálva) kialakítással.
6.3. ábra. Rétegelt-ragasztott tartók gyakoribb szelvénykialakítása
A vízszintes rétegfelépítés tekinthető dominánsnak, de esetenként függőleges rétegfelépítésű elemek is készülnek. Ilyenek voltak a rétegelt-ragasztott tartógyártás kezdeti időszakában gyártott I-szelvényű tartók is. A rétegelt-ragasztott tartó vagy tartóelem legalább három párhuzamos rostirányú rétegből (lamellából) épül fel. A beépítés helyén uralkodó klímaviszonyok függvényében – a szabvány előírások alapján – három alkalmazási vagy igénybevételi osztályt (1., 2., 3.) különböztetünk meg, melyek a ragasztott tartószelvénnyel szemben többé-kevésbé eltérő követelményeket jelentenek (6.1. táblázat). 6.1. táblázat. Rétegelt-ragasztott tartók igénybevételi osztályaihoz tartozó, „megengedett maximális” lamella méretei
A táblázatban „t” a megengedhető maximális lamellavastagság „A” a megengedett maximális szelvényterület.
Használati (igénybevételi) osztályok: – 1. Olyan klíma ahol a légtéri hőmérséklet 20 °C és a levegő relatív páratartalma évente legfeljebb néhány héten át haladja meg a 65%-ot. A várható kiegyenlítő fanedvesség 12%. – 2. Olyan klíma ahol a légtéri hőmérséklet 20 °C és a levegő relatív páratartalma évente legfeljebb néhány héten át haladja meg a 85%-ot. A várható kiegyenlítő fanedvesség 20%. – 3. Olyan klíma ahol a klímajellemzők értékei alapján a várható kiegyenlítő fanedvesség 20% fölött van (pl. kültér).
6.4. ábra. Feszültségmentesítő horony és a szélességi toldás kialakítása
Ha A > 7500 mm2, a szabvány ajánlja a feszültségmentesítő horony alkalmazását, vagy az egyes rétegek 2 db-ból való összeállítását (szélesítő toldás alkalmazása). A feszültségmentesítő horony szélességi irányban középtájon helyezkedik el és a szomszédos rétegekben – egymáshoz viszonyítva – kötelező a legalább egy lamellavastagságnak megfelelő „eltolásuk” (6.4a ábra). A feszültségmentesítő hornyok ajánlott mérete: szélesség 4 mm, mélység a lamellavastagság 1/3-a. Szélességi toldás alkalmazásakor, vízszintes rétegelés esetén – a fedőréteg élcsatlakozásait is ragasztani kell, – a nem ragasztott éleket (illesztési fúgákat) a szomszédos rétegekben legalább egy lamellavastagsággal el kell tolni (6.4b ábra), – a 3. igénybevételi osztályban, legalább a külső 4-4 rétegben, az élcsatlakozásokat (szélesítő toldásokat) is ragasztani kell. Függőleges irányú rétegelés esetén – mellőzhető a csatlakozó élek ragasztása, de a szomszédos rétegekben legalább 1/3 lamellaszélességnek megfelelő értékkel el kell tolni azokat (6.4c ábra), – a 3. igénybevételi osztályban a szélső (fedő) rétegekben a csatlakozó éleket is ragasztani kell. Miután egyes megrendelések esetén ma még a korábbi előírásoknak megfelelő kikötés is elképzelhető, tájékoztató jelleggel az alábbiakban foglaljuk össze azokat: – a megengedett maximális lamellavastagság, íves tartóknál 33 mm, egyenes tartóknál 40 mm volt, – 22 cm lamellaszélesség felett követelmény volt a feszültségmentesítő horony (≤ 4 mm szélesség és legalább 0,25 · lamella-vastagságnyi mélység), melynek eltolása a szomszédos rétegekben nem volt kötelező (6.4d ábra), vagy alkalmazható volt a szélesítő toldás, melyet a szomszédos rétegekben egy lamellavastagságnyi értékkel (de minimum 25 mm-rel) kellett eltolni, ahol azonban a csatlakozó élek ragasztása nem volt kötelező.
6.5. ábra. A lamellák „összeforgatása” a ragasztott szelvényen belül
A lamellák szelvényen belüli „összeforgatására” vonatkozóan az új szabály előírja, hogy – az 1. és 2. igénybevételi osztályban a szomszédos elemek „jobb és bal oldalát” kell egymáshoz ragasztani (6.5a ábra), – a 3. igénybevételi osztályban hasonlóan kell eljárni, de a „záró lamellát” hossztengelye mentén meg kell fordítani, miáltal a kész ragasztott szelvény „kezdő és záró lamelláinak” a „jobb oldala” (a bél felé eső oldal) kerül kívülre, ill. a szabad tér irányába (6.5b ábra). A korábbi előírások alapkövetelménynek tekintették a zárólamella megfordítását, igénybevételtől függetlenül, s ez a követelmény gyártástechnológiai szempontból is sokkal inkább megfelelt, mint a mostani! (A dolgozók egyértelműen megtanulták, hogy a zárólamellát meg kell fordítani). Íves kialakítású tartók esetén a különböző szabványok a hajlítás megengedett legkisebb sugara és az alkalmazható lamellavastagság maximális értéke közötti összefüggésekre vonatkozóan is előírásokat tartalmaznak. Így: – a legújabb EURONORM előírás szerint a t ≤ r/205 · (1 + fmk/80) formula irányadó; – az eddigi DIN-szabvány szerint rmin =150·t, ha t ≤ 13 + 0,4· (r/t – 150) – a ma érvényes MSZ-előírások szerint rmin = 200 · t. A képletekben t lamellavastagság, mm r a legkisebb hajlítási sugár fmk a felhasznált faanyagra vonatkozó hajlítószilárdsági minősítő érték, N/mm2. Gyártáskor, ill. a prések töltésekor, a lamellák egyenkénti hajlítása során fellépő feszültség nagysága a hajlítási sugár ( R 1 ) , a lamellavastagság (t) és a rostokkal párhuzamos irányú hajlítórugalmassági modulus ( E ) figyelembevételével:
6.6. ábra. A lamellák hossztoldásának eloszlása a rétegelt-ragasztott tartókban
σ1 értéke jelentős lehet, ami azonban később általában relaxálódik. Pl. ha E = 11 000 N/mm2 R 1 = 200 t esetén σ i = 27,5, N/mm2, R 1 = 150 · t esetén pedig σ 1 = 36,7, N/mm2. A hosszabb idő elteltével sem relaxálódó feszültségek ún. belső feszültségként jelentkeznek, s összegeződnek a külső igénybevételek – terhek – által keltett feszültségekkel. Azaz ilyenkor csökken a szerkezet teherbírása. Egyes szabályzatok, ill. szabványok – így például az MSZ is – megengedik egyenes tengelyű, hajlításra igénybe vett tartók esetében hossztoldás helyett a lamellák egy részének „tompa, ill. bütüs illesztését” (6.6. ábra), de – a húzott és nyomott övek szélső mezőiben (legalább 20-20%-nyi szelvénymagasságig) kötelező az ékcsapos (esetleg ferde lapolásos) hossztoldás alkalmazása, – a szomszédos lamellákban elhelyezkedő hossztoldásokat legalább 30 cm-rel, a tompa illesztéseket minimum 50 cm-rel el kell tolni egymáshoz viszonyítva. „Egyenszilárdságú” tartók esetében az elemek húzott oldalán – különösen ha az kültéri környezetben helyezkedik el – kerülendő a lamellák „kifuttatása” és a ragasztási fugák átvágása. A „kifuttatott” lamellák átvágási rézsűjére vonatkozó követelmények (6.7. ábra): t 1 , – húzott oldalon, legalább I. szilárdsági kategóriájú faanyag esetében l 10 (t lamellavastagság, l a rézsű hossza), t 1 , – húzott oldalon, II. szilárdsági kategóriájú faanyag esetén l 14 – nyomott igénybevételi oldalon szabadon választható. A „kifuttatási felületeket” ajánlatos – a keresztmetszetbe teherviselésre be nem számított – további, folyamatos kiképzésű lamellák ráragasztásával lezárni (6.8. ábra).
6.7. ábra. A „kifutó lamellák” rézsűkialakítása
Ragasztási paraméterek: – fa nedvességtartalom a tervező által meghatározott funkcionális fanedvesség mínusz 1–2%, ill. a ragasztókra megadott 8–15% figyelembebételével határozandó meg (6.2. táblázat), – egy szelvényen belül megengedett nedvességeltérés ± 2%, – ragasztási klímaadatok: 20 °C hőmérséklet és 65% relatív páratartalom (14 °C-on a térhálósodás gyakorlatilag megszűnik), – présnyomás fenyő és lágy lombos fafajoknál 0,4–0,8 N/mm2, kemény lombosaknál 1,0–1,6 N/mm2, – felhordandó ragasztó mennyisége, a receptúra szerint, általában 200–500 g/m2,
– préselési idő előírás szerint a klímaadatok függvényében, kb. 6–8 óra.
6.8. ábra. A kifutó lamellák ajánlott lezárása 6.2. táblázat. Irányértékek a beépítési és ragasztási fa-nedvességtartalomhoz Ragasztási Beépítési kiegyenlítő Beépítés jellege fa-nedvességtartalom fanedvességtartalom (irányérték) Fedett, fűtött, zárt, szellőztethető 9±3% 7% Fedett, fűtetlen, zárt, szellőztethető 12±3% 10% Fedett, oldalt nyitott 15±3% 13% Időjárási behatásoknak közvetlenül kitett ≥ 18% 15% Talajban, vízben ≥ 30% 15%
A kész tartók felületi kezelésére, esetenként ideiglenes védelmére használatos anyagok: – favédőszerek, – lazúrok, – égéskésleltetők, – lakkok (speciális, pl. „lélegző”), – lenolajkence, – parafin (főként bütüvédelem), – olajfesték (felület- vagy bütüvédelem), – kátrányolaj (víz, föld, kültér) stb. Rétegelt-ragasztott tartók és szerkezeti elemek kialakításának szokásos formai megoldásai (6.9. ábra):
– párhuzamos övű, egyenes tartó, – változó szelvényméretű egyenes (egyenszilárdságú) tartók (trapéz, háromszög, egyik oldalon íves forma), – „tört tengelyű” tartó, – „tört tengelyű” ékcsaposan toldott keret (6.10. ábra), – enyhén íves, változó szelvényű tartó, – részben íves keret („sarkos vállkiegészítés”), – részben íves keret, – íves keret, – kétirányban íves (hajlított kivitelű) tartó.
6.9. ábra. Rétegelt-ragasztott tartók szokásos formai megoldásai
6.10. ábra. Ékcsaposan toldott keretvállak
A külöféle alakú tartószerkezeti elemek felhasználásával számos összetett szerkezeti megoldás alakítható ki, az egyszerű kéttámaszú tartótól a felületszerkezetek peremtartóival
bezárólag. Rétegelt-ragasztott tartók hosszúsági és magassági méreteinek megválasztása elvileg tetszőleges, de e tekintetben határt szabnak egyes technikai-, technológiai- és bizonyos méretezési (pl. stabilitási) problémák. A hosszméreteket illetően korlátot jelentenek – a technológiai terület méretei, – a hossztoldón toldható lamellahossz, – a préságy hossza, – az anyagmozgatási és szállítási lehetőségek, – a ragasztási paraméterek, a ragasztóanyag tulajdonságai. A keresztmetszeti, ill. magassági tartóméretek megválasztását behatárolja – a prések befogadóképessége (mérete), – az ún. nagy gyalugép átbocsátóképessége, – a ragasztóanyag és ragasztási paraméterek (nyílt-, zárt- és fazékidő), – „megfogási”, anyagmozgatási és szállítási adottságok, – a méretezés során adódó esetleges stabilitási problémák. Ily módon a tartók dimenzióinak felső határa csak tájékoztató jelleggel határozható meg, hiszen kisebb mértékű változtatás szinte minden esetben lehetséges. A rétegelt-ragasztott elemek a már tárgyalt tartószerkezeti formákon, ill. megoldásokon és az önálló alkalmazásokon túlmenően számos egyéb alakban is szerkezeti alkalmazást nyernek. Így például – nagy fesztávú rácsos tartók és térrácsszerkezetek elemeiként, – az ún. tartórácsok céljaira, – a felületszerkezetek (függő tetők, héjak, redős tartók stb.) teherviselő elemeiként, – faházak alkotóelemeiként, – mezőgazdasági épületek és építmények (pl. silók, speciális tárolók), továbbá más különleges szerkezetek vagy létesítmények céljára. A gyakoribb rétegelt-ragasztott tartótípusok szokásos, ill. ajánlott méreteit – a gyártó üzemek felkészültségének figyelembevételével – a 6.11. ábra szemlélteti. Ezeket az adatokat nem célszerű mereven kezelni, pl. a háromcsuklós szerkezetű rétegelt-ragasztott tartók eddig kivitelezett maximális fesztávolsága 160 m felett van.
6.11. ábra. A gyakoribb rétegelt-ragasztott tartótípusok szokásos méretei
6.1.2.2. Beforgatott rész-szelvényekből összeragasztott négyszögszelvényű, üreges tartók (Kreuzbalken) vagy elemek Kialakításuk lényegében egy hengeres faelem – hosszirányú, egymásra merőleges négyoldali (az élek mentén részlegesen íves határoló felületet biztosító) fűrészelésével, – majd a csonka élű elemek hosszirányú negyedelésével és a negyedelő vágások mentén végzett gyalulásával, – és a negyed szegmensek 180°-os „beforgatást” követő ragasztásával történik.
6.12. ábra. Beforgatott rész-szelvényekből ragasztott tartó felépítése
Az így kialakított négyszögszelvényű elemek közepén – teherviselési szempontból a semleges szál környezetében – egy az elem hosszában végighúzódó rombuszra emlékeztető üreg helyezkedik el (6.12. ábra). De az alapanyag sudarlósságának függvényében készülhetnek üreg nélküli, vagy csak a hosszirány egy bizonyos szakaszán elhelyezkedő üreggel rendelkező elemek is. Elemdimenziókra vonatkozó irányértékek: – keresztmetszet minimális mérete: 80 x 80 (100 x 100) mm, maximális mérete 240 x 480 mm, – hosszméret 3–6 m (12 m). Az így kialakított elemek szükség esetén utólag ékcsaposan hossztoldhatók. A szelvényközépen elhelyezkedő üreg maximális mérete az elemszélesség 0,4-szerese, tehát a beforgatott ragasztott felület – elemenként – legalább az elemszélesség 0,3-szorosa. Egyes termékeknél (pl. faházelemek) igény lehet a kialakuló új (ép) élek „letörésére”. Szükség esetén az elemvégek üregei dugózással lezárhatók (6.12. ábra). Több elem összeragasztásával tábla jellegű termékek (pl. födémelemek) gyártására is sor kerülhet (kb. 120 cm-es szélességgel). A födémelemeket az elemmagasság harmadáig terjedő csap hornyos csatlakozással is készítik. Lehetőség van a beforgatott üreges szelvény rétegeltragasztott elemekkel történő kiegészítésére, kombinálására is (6.12. ábra). Ragasztóanyagként a mikrohullámú ragasztás céljaira alkalmas ragasztók – főként a poliuretán alapúak – használatosak. A poliuretán néhány előnyös sajátossága: természetbarát, fehér (alig látható fuga), a ragasztási fuga gyalulás után jól felületkezelhető, lakkozható. A szelvényt alkotó elemek az ún. álló évgyűrű-elhelyezkedés következtében stabilabbak, alig „mozognak”. A fahibák (pl. göcsök) egy része a „beforgatás következtében eltűnik”. A
kevésbé tartós szijács az elemek belsejében, a tartósabb gesztrész az elemek felületi rétegeiben helyezkedik el. A termék minősítéssel és alkalmassági bizonyítvánnyal rendelkezik. 6.1.2.3. Gerinclemezes ragasztott tartók Olyan tartószerkezeti megoldásokat sorolunk ide, melyek rendkívül szigorú gyártástechnológiai eljárás során készülnek, általában úgy, hogy az övelemek és gerinclemez kapcsolata ragasztott megoldású. A különleges gyártástechnológiai követelményeket az öv és gerinclemez csatlakoztatását biztosító kis felületű ragasztott kapcsolat indokolja. WELLSTEG vagy hullámlemez-gerincű tartók Különleges kialakítású tartók, melyek előállításához speciális rétegelt falemez és speciális gyártó berendezés szükséges (6.13. ábra). A tartó készülhet: – I-tartóként, – duplagerincű változatban és – szekrényes (kazettás) kivitelben.
6.13. ábra. Hullámlemez gerincű (WELLSTEG) tartó szelvénykialakítása
Az övelemek alapanyaga legalább II. szilárdsági kategóriájú fűrészelt vagy gyalult megmunkáltságú tömör fa, mely ékcsaposan hossztoldott is lehet. Az övelemek szelvénymérete: vastagság 3,5–6,0 cm, szélesség 8–14 (kazettás változatnál 12–16) cm. A gerinclemez bükk vagy nyír anyagú, speciális felépítésű, három rétegű, víz- és főzésálló rétegelt falemez, melynek középső rétegében a rostirány a tartó tengelyével
azonos, míg a borítórétegekben arra merőleges. A rétegelt falemez vastagsága: – I-tartóknál 0,5–0,8 cm, – a kazettás változatnál 0,7–0,8 cm. A lemezelemek szükség szerinti toldása, 1 : 1 0 hajlású rézsű mellett, ferde lapolá- sos ragasztással történik. A kész tartó méreti jellemzői: – I-tartó magassága: 24–50 cm, – kazettás tartó magassága: 46–60 cm, – a tartók hossza elvileg tetszőleges, de tapasztalati adatok alapján maximálisan 20 m Természetesen a pontos méretek a statikai számítások alapján kerülnek meghatározásra. A tartóövek és a gerinclemez kapcsolata színuszvonal törvényszerűségei szerint vezetett, az „önzárás biztosítása” érdekében enyhén kónikus keresztmetszetű, horony és lemez-él ragasztásával készül. A színus-hullám jellemzője, hogy a hullám-magasság és hullámhossz aránya 1 : 8 ~ 1 : 1 4 között változhat. A horony mélysége méretezéstől függően változik, de legalább a lemezvastagság 2,5-szerese. Ragasztóanyagként kizárólag rezorcin alapú műgyanta alkalmazható. A „kisfelületű” ragasztás általában ún. hideg ragasztási eljárással készül. A tartók méretezése speciális előírások alapján történik. A tartórendszer kidolgozásának indoka az anyagtakarékosság és a jó „stabilitás” volt. Az utóbbit többen vitatják, mert nagyobb terhek hatására a gerinclemez „igyekszik kinyúlni”. Gyakoribb alkalmazási területei főként a kisebb fesztávtartományokban födém, tetőszékek, merevítők, zsaluzati elemek stb. Nem használható szabadban, vizes helyiségekben, 500 kg/fm terhelés fölött és dinamikus igénybevételek esetén. Szellőzés, vezetékek és szerelvények elhelyezése céljából a gerinclemezen kör alakú „áttörések” alakíthatók ki a semleges szál környezetében. A tartóvégek a támaszok felett szükség szerint megerősíthetek (pl. kétoldali rátétlemezek alkalmazásával). A nedvességtartalmi követelmények azonosak a rétegelt-ragasztott tartóéval. NORDEX-tartó rendszer Tartó rendszerről beszélünk, mert eredetileg vázas építésű faházak tartószerkezeti elemeinek céljára dolgozták ki a három alkotóelemből álló I-profilú elemeket, melyek önálló tartószerkezeti elemek, tetőszékek stb. céljára ugyanúgy használhatók mint faházak céljára. A rendszerhez tartozó elemek: tartó, oszlop, merevítő vagy szegélytartó. Valamennyi elem gerinclemezes kivitelben készül. Az övelemek alapanyaga I–II. szilárdsági kategóriájú lucfenyő, szükség esetén ékcsaposan hossztoldva. A tartók és oszlopelemek öveinek szelvénymérete 45 x 45 mm, a merevítő tartóké 70 x 45 mm. A gerinclemez anyaga speciális hosszú rostú farostlemez (MAZONITE-lemez), melynek vastagsága tartó és merevítő elemek esetében 8 mm, oszlopelemeknél 6 mm. A MAZONITE-lemez szilárdsági és klímaállósági tulajdonságai kiemelkedőek. A tartó- és oszlopelemek keresztmetszeti felépítése követi a klasszikus I-tartó szelvénykialakítását. A gerinclemez és az övelemek kapcsolata – tartó- és oszlopelemeknél – a kónikusan kimart horony és az ugyancsak kónikusan megmunkált lemezszegély rezorcin alapú műgyantával ragasztva (6.14. ábra). A gerinclemez elemei, a MAZONITE-lemez méreteit meghaladó hossz esetén, kétoldali ragasztott rálapolással szükség szerint toldhatók. A támaszok felett a reakcióerők felvétele céljából kétoldali rátét-megerősítés alkalmazható. Szellőzés, vezeték-elhelyezés, szerelvények céljára a gerinclemezen – a semleges zóna környezetében – kör alakú áttörések kiala kíthatók. Szegélytartóknál a gerinclemez az övelemek oldalfelületéhez ragasztással kapcsolódik. Így a gerinclemez magassága azonos a tartómagassággal és a tartó a magassági irányú tengelyét tekintve aszimmetrikus felépítésű.
Elemméretek:
6.14. ábra. NORDEX-tartó szelvénykialakítása
– I-tartó, ill. gerenda, 20–40 cm tartómagasság és 12 m maximális hosszúság, – I-profilú oszlopelem, 17– 30 cm tartómagasság és 4– 5 m hosszúság, – merevítő vagy szegélygerenda 17–24 cm magasság és 4–5 m maximális hosszúság. Alkalmazások főként faházszerkezetek, fedélszékek vagy kisebb fesztávolságú tartószerkezetek céljára. Szabadtéren vagy vizes helyiségekben nem alkalmazhatók. Méretezésnél a beépítési klímaadatokat külön figyelembe veszik. A szokásos klímaváltozatok: – a várható kiegyenlítő fanedvesség < 13%, – a várható kiegyenlítő fanedvesség 13–15%, – a várható kiegyenlítő fanedvesség 15–17%. I-profilú zsaluzótartók Esetenként a már tárgyalt vagy a továbbiakban tárgyalásra kerülő tartótípusok egy része is számításba vehető zsaluzati célra, de vannak kifejezetten célra orientált speciális megoldások, melyek – egy adott szerkezeti és méretrendszert alkotnak, – speciális (a rendszerhez tartozó) a szerelést megkönnyítő kapcsolati megoldásokkal készülnek, – rendszerint többszöri felhasználásúak (pl. kölcsönzés). Olyan speciális zsaluzati rendszereket dolgoztak ki, melyek együttesen tartalmazzák – a zsaluzó táblákat (különleges tömör fa vagy rétegelt falemez), – tipizált zsaluzó-tartókat és a – kapcsoló szerelvényeket. Az ily módon kialakított zsaluzati elemek, ill. tartók előnyei: – alacsony (5–9 kg/fm) önsúly, – nagy merevség, – jó mérettartás, – hosszú élettartam.
A tartóelemek teherbírását rendszeres próbaterheléssel ellenőrzik. A továbbiakban néhány olyan rendszert, ill. tartótípust említünk meg, melyek a hazai piac számára is hozzáférhetőek: DÓKA – Az övelem I–II. szilárdsági kategóriájú négyszög szelvényű fenyőfaanyag. A gerinclemez három rétegű rétegelt falemez, ahol a külső rétegek száliránya párhuzamos a tartók tengelyével. Az övelemek és a gerinclemez kapcsolata speciális, az övelemek hosszában végig futó ékcsapos, ragasztott megoldás (6.15a ábra). HÖRDENER-féle tartók hasonlítanak az előzőhöz, a tartók gerinclemeze 9-rétegű speciális rétegelt falemez. PERI cég „MAXIDUR” nevű zsaluzó tartója esetében a gerinclemez 27 mm vastag, nagy tömörségű, magas gyantatartalmú (a vízfelvétel meggátlására) speciális faforgácslap (6.15b ábra). HÜNNEBECK-RüRo olyan I-szelvényű tartó, melynek a gerincrésze is rétegeltragasztott fenyő faanyagból készül, tehát nem igazi gerinclemezes tartó (6.15c ábra).
6.15. ábra. Gerinclemezes zsaluzó tartók szelvénykialakítása
Egyéb ragasztott, gerinclemezes tartószerkezeti megoldások A tárgyalt szerkezeteken kívül számos további gerinclemezes tartószerkezeti megoldás lehetséges. Ezek övelemeinek anyaga tömör fa, rétegelt-ragasztott fa, vagy más nagy szilárdságú fatermék (pl. LVL, PARALLAM stb.) lehet. Az egyedi szerkezeti megoldások teljes körű áttekintése – azok nagy száma és változékonysága miatt – szinte lehetetlen. Tervezésük és gyártásuk során az általános előírásokból és a hasonló jellegű szerkezetek követelményeiből kell kiindulni. Feltétlenül indokolt azonban azoknak a legújabb szerkezeti megoldásoknak a rövid tárgyalása melyeknek kialakulását az utóbbi időszak technikai fejlődése, különböző új típusú anyagok megjelenése stb. „hozta magával”. Említést érdemelnek az LVL-tartók és a TJI-tartók.
Az LVL-lemezek több formában is használatosak tartószerkezetek céljára (6.16. ábra). A leggyakoribb alkalmazások esetén a gyártott tartók négyszög vagy I-szelvényűek, melyeket (vagy melyeknek alkotóelemeit) a szokásos LVL-lemezek feldarabolása útján állítanak elő. Tehát a kész tartók méreteit – a méretezési előírások mellett – a lemezek gyártási lehetőségei, ill. a lemezméretek alapvetően behatárolják. A szokásos lemezméretek: – lemezvastagság: 19–75 mm, – lemezszélesség: 1230 mm, – lemezhossz: 12 (22) m, de egyedi igényt kielégítő gyártósor is lehetséges.
6.16. ábra. Az LVL-termékek tartószerkezeti alkalmazásai
Különleges esetben több lemezelem utólagos összeragasztásával a vastagsági méret elvileg növelhető, de az ilyen alkalmazás ritka. A méretekből adódóan az LVL- lemezből kialakított tartók elsősorban kisebb fesztávtartományokban (födém, fedélszék, szelemen stb.) nem túlságosan magas tarhelés mellett kerülnek alkalmazásra, bár a fajlagos szilárdságuk magasnak mondható. Ritkán előfordul, hogy egyes rétegelt-ragasztott tartók „húzott övének” teherbírását LVL-anyagú lamellák felragasztásával növelik meg, hogy ily módon elkerülhető legyen a szelvényméret növelése (6.16. ábra). Az I-szelvényű változat esetében a gerinclemez minden esetben LVL-anyagból készül, az övelemek anyaga viszont az LVL mellett, tömör fa is lehet. A TJI-tartók – övelemeit 38 mm vastag, 45–89 mm széles LVL- vagy MIKROLLAM-elemek alkotják, – a gerinclemeze 10 vagy 11 mm vastag, speciális OSB-lemezből készül, – öveinek és gerinclemezének csatlakozása, a NORDEX-tartóéhoz hasonló, enyhén kónikus kiképzésű ragasztott csap-hornyos kapcsolat (fenol-rezorcin ragasztóval). A kész tartók maximális hossza 20 m, szokásos szerkezeti magassága pedig 241, 302, 356, vagy 406 mm. Gyakoribb alkalmazási területek: födémek, tetőszerkezeti elemek. A tartókra jellemző, hogy – szilárdságuk viszonylag magas, – súlyuk alacsony, – tűzállóságuk minimális, – faanyagvédelmük csak felületi jellegű, – vizes környezetre érzékenyek,
– gyártásuk „rendszeren belül” történik, s ily módon folyamatosan ellenőrzött. 6.1.2.4. Rácsos és virendeel rendszerű ragasztott tartók Kialakulásuk a faanyaggal való takarékosság igényére és a rendelkezésre álló alapanyagok korlátozott és csökkenő tendenciát mutató méreti adottságaira vezethető vissza. Valamennyi megoldás tárgyalása ez esetben sem lehetséges. Kissé részletesebben tárgyaljuk az alábbiakat: – DSB-tartók, – TRIGONIT-tartók, – rácsos kialakítású zsaluzó tartók, – egyéb rácsos tartók, – virendeel rendszerű tartók. DSB-tartók A DSB-tartó olyan speciális rácsos tartó, melynek rácsrúdjai ragasztott csapos kapcsolattal csatlakoznak a tartóövekhez. A rácsrudak és tartóövek csatlakozása lehet: 2-csapos, 3-csapos és 2 x 2-csapos (6.17. ábra). A rácsrudak hajlásszöge: 45°, 50°, 55°, vagy 60°. A tartóövek szélessége 6–16 cm, magassága 4–14 cm. A rácsrudak szélessége 4–9 cm, vastagsága (magassága) 4–12 cm. A kész rácsos tartókat a támaszerők felvétele céljából, a támaszok felett szükség szerint rátételemekkel meg kell erősíteni, ill. alkalmasan kell kialakítani (6.18. ábra). A tartók céljára felhasznált alapanyag legalább II. szilárdsági kategóriájú fenyő, de a rácsrudak csatlakozási zónáiban a követelmények azonosak az I. szilárdsági kategória előírásaival. A ragasztott csapos kapcsolat a kis felületű teherviselő ragasztások szigorú követelményei alapján csak rezorcin alapú műgyantával készülhet. A szokásos tartóformák: – párhuzamos övű (2 vagy többtámaszú, esetleg konzolos túlnyúlással), – háromszög formájú, – trapéz alakú, – kivételesen tört tengelyű (pl. keret), – ritkán, ill. elvileg íves kivitel.
6.17. ábra. DSB-tartó felépítése
6.18. ábra. Példa a tartóvégek megerősítésére
Maximálisan megengedett fesztávolság: – párhuzamos övű változat 20 m, – háromszög formájú változat 30 (2 x 15) m, de a két szimmetrikus kialakítású
„féltető” nem kapcsolható egymáshoz ragasztással, hanem csupán mechanikus kapcsolóelemekkel, – trapéz alakú vagy íves kivitelű változatok 20 m. A tartók leginkább párhuzamos övűek, melyeken belül ún. tipizált alaptípusokat alakítottak ki az alábbi mérettartományokban: – tartómagasság 30–105 cm, – tartóhossz, ill. fesztáv ≤ 18 m, – folyóméterenkénti terhelés 0,75–2,25 kN/m, – méretezés egyszerűsített eljárással, táblázatok segítségével történik. A DSB-tartók tűzállósági határértéke, a kis szelvényméretek következtében nulla. Gyakoribb alkalmazások: – fedélszékek (komplett módon is), – födémek, – szelemenek (csarnokrendszereknél), – ritkán önálló vázszerkezet (pl. mezőgazdasági építészet), – és esetenként zsaluzó tartóként. A tartók leginkább fűrészelt kivitelben készülnek, de magasabb esztétikai követelmények, ill. a beltéri láthatóság esetleges kielégítése céljából gyalult kivitel is lehetséges. TRIGONIT-tartók A TRIGONIT-tartó olyan speciális rácsos tartó (6.19. ábra), melynek rácsrúdjai ragasztott ékcsapos (50 mm hosszú) kapcsolattal csatlakoznak egymáshoz, míg a rácsrudak és övelemek kapcsolata szögezett kivitelben készül. A tartók alapanyaga legalább II. szilárdsági kategóriájú fenyő, fűrészelt felülettel.
6.19. ábra. A TRIGONIT-tartó felépítése
Az ún. Alaptípus párhuzamos övű, de kivételesen háromszög, és trapéz formájú változat is előfordul. Az alaptípus méretezése – segédtáblák alkalmazásával – egyszerűsített formában történhet. Az alaptípus jellemző méretei:
– tartómagasság 24–60 cm, – max. tartóhossz, ill. fesztáv 12 m, – övelemek vastagsága 2,4–6,0 cm, – övelemek magassága (szélesség) 6–12 cm, – rácsrudak vastagsága 2 cm, – rácsrudak szélessége 6–12 cm, – rácsrudak hajlásszöge 45–60°. A tartóvégek, kiváltó elemek csatlakozásai stb. megerősítendők (kétoldalt rátételemek alkalmazása). Gyakoribb alkalmazások: – fedélszék, – födém, – szelemen, – esetleg önálló vázszerkezet (pl. mezőgazdasági építmények, színek, tárolók). Ragasztott kivitelű, rácsos kiképzésű zsaluzó tartók A gerinclemezes tartókkal kapcsolatosan már említett zsaluzati rendszerek tartóelemei sok esetben rácsos tartóként készülnek. Jellemzőik és tulajdonságaik hasonlóak a gerinclemezes változatnál említettekhez. Kialakításuk sok tekintetben hasonlatos a DSB-tartókhoz, de meghatározott méretekkel, teherbírással, formával, csapmérettel stb. készülnek. Rendkívüli előnyük a könnyűségük. Néhány említést érdemlő rendszer, ill. típus: – a PERI cég rácsos kivitelű zsaluzó tartói, 240 és 360 mm-es tartómagassággal készülnek (6.20. ábra), – méretben és kivitelben hasonlóak a Steidle cég zsaluzati rendszerének tartóelemei.
6.20. ábra. Példa a PERI cég rácsos zsaluzó tartójára
Számos más megoldás ill. rendszer is működik. Az alkalmazás feltétele általában a minősítés ill. az alkalmassági bizonyítvány megléte.
Egyéb ragasztott rácsos és virendeel rendszerű tartók Ilyen jellegű egyedi szerkezetek kialakításának és gyártásának elvileg meg van a lehetősége, de a gyártás nehézkessége miatt ritkán kerül sor az alkalmazásukra. Inkább a szögezettragasztott megoldások között találkozunk velük. 6.1.2.5. Szögezett-ragasztott kivitelű tartók Ritkán gerinclemezes vagy rácsos tartószerkezetek, melyek gyártásakor a ragasztó kikeményedéséhez szükséges présnyomást szögezéssel biztosítjuk. Teherviselés céljára a szögezett kapcsolat ilyen esetben nem vehető figyelembe. A szögezett-ragasztott kapcsolat lényegesen gyakoribb egyes virendeel rendszerű tartószerkezeti megoldások esetében. A virendeel rendszerű tartók övelemeit nem összefüggő gerinclemez, hanem a tartó tengelyére merőleges elrendezésű elemek (virendeelek) kötik össze oly módon, mintha a gerinclemez vagy a kétoldali lemezborítás szakaszos (hézagos) kialakítású lenne (6.21. ábra). A virendeelek készülhetnek fából (deszka) vagy rétegelt falemezből. Rétegelt falemez alkalmazása esetén a borítóréteg száliránya merőleges az övelemek rostirányára. Az ily módon kialakított elemek – funkciójuk alapján – lehetnek – tartók, – oszlopok (osztott szelvényű, ill. több részes), – keretszerkezetek.
6.21. ábra. Virendeel rendszerű szegezett-ragasztott tartó
Hazai viszonylatban az akác faanyag tartószerkezeti alkalmazásának bővítése címén készült több mezőgazdasági és néhány közösségi épület vagy építmény ilyen jellegű tartószerkezeti megoldással. Az övelemek és virendeelek közötti kapcsolat kialakítása szempontjából lehetnek a tartók – szögezett,
– betétes, – szögezett-ragasztott, – ragasztott kivitelűek. Tervezésük és gyártásuk egyedi jellegű, az esetleges gyártást a szokásos faipari gépek alkalmazásával, ill. célszerű megválasztásával kell megoldani.
6.1.3. Mechanikus kapcsolóelemekkel gyártott fatartók 6.1.3.1. Hagyományos rácsos tartók A rácsos tartók fő alkotóelemei a tartóövek és a rácsrudak. Az övelemek és a rácsrudak kapcsolatkialakítása általában tompa illesztésű – esetleg átlapolt vagy rálapolt megoldású – mechanikus jellegű (ritkán ragasztott) kapcsolóelemekkel készül. A gyakoribb, ill. szokásos kapcsolatkialakítási módok: – szögezés, – szögezett lemezkapcsolat, – csavarozás, – betétes vagy tárcsás, – speciális szerelvényekkel kialakított. Tisztán szögezett kapcsolatok általában átlapolt vagy rálapolt kivitelben készülnek. A szögezés kivitelét illetően a szögezett kapcsolatoknál mondottak érvényesek. Fentieken túlmenően – egyedi tervek alapján – számos további megoldás kialakítására és alkalmazására van lehetőség. A csavarozott kapcsolatok közül az átmenő csavarok alkalmazása a mérnöki gyakorlatban ma már meglehetősen ritka a gazdaságtalansága következtében. Az illesztett csavarkötés – különösen nagy fesztávolságú, ill. nagyméretű elemek esetében elterjedőben van. A beragasztott csavarkötés, mint kapcsolati megoldás, meglehetősen „fiatalnak” számít. A rácsos tartószerkezetek esetében szélesebb körű elterjedésére lehet számítani. A betétes vagy tárcsás kapcsolati megoldások főként a nagyobb fesztávtartományokban, a viszonylag nagy szelvényméretű alkotóelemek kapcsolatkialakításainál nyernek alkalmazást. A különböző speciális kapcsolószerelvények a rácsos tartók területén is terjedőben vannak, de „védettségük” miatt sokszor nehezen hozzáférhetők, s így – különösen alacsonyabb szériaszám mellett – nem mindig gazdaságosak. A szögezett-ragasztott, de különösen a ragasztott kapcsolati megoldások alkalmazása rácsos tartók esetében meglehetősen ritka, mert a merev kapcsolati megoldás következtében ezek a szerkezetek statikailag határozatlanná válnak, s így a tervezésük is bonyolultabb lesz. Ugyanakkor az itt kialakítandó kis felületű ragasztások technológiai nehézségekkel, ill. követelményekkel társulnak. A rácsos tartók anyaga lehet: – hengeres fa, – fűrészáru, – rétegelt-ragasztott fa, – LVL, – PARALLAM, INTRALLAM, esetleg MIKROLLAM, – fa-fém vegyesen. A rácsos tartók alkalmazása általában takarékos anyagfelhasználást jelent, ha azt egyéb
szempontok – pl. esztétikai igények, beépíthető szerkezeti magasság stb. – nem zárják ki. Alakjuk, ill. formájuk szerint a rácsos tartók lehetnek (6.22. ábra): – párhuzamos övűek, – háromszög alakúak (a tetősík egyirányú vagy kétirányú lejtésével), – trapéz alakúak (egy- vagy kétirányú tetőlejtéssel), – részben íves megoldásúak (az egyik övelem íves formájú), – két- és háromcsuklós keretek.
6.22. ábra. A hagyományos rácsos tartók szokásos kialakítási formái
Szokásos fesztávolságok: – párhuzamos övű, természetes tömör-fa elemekből kialakított rácsos tartó, fesztávolság l = 7,5–30 m, tartómagasság h ≥ l/12, – párhuzamos övű, rétegelt-ragasztott fa elemekből kialakított rácsos tartó, l = 15–60 m, tartómagasság h ≥ l/15, – háromszög alakú tartó, egyirányú tetőlejtéssel, l = 7,5–20 m, hm ≥ l/10 és α = 12°– 30°, ahol hm a közepes (átlagos) tartómagasság, – háromszög alakú tartó, kétirányú tetőlejtéssel, l = 7,5–30 m, h = l/10, α = 12°–30°, – trapéz alakú tartó, l = 7,5–30 m, hm ≥ //12, α = 3°–8°,
– részben íves (főként kör vagy parabola) rácsos tartó, l = 8–26 m, – rácsos keretszerkezetek l = 20–30 m. A betűk jelentése: h tartómagasság, hm közepes tartómagasság, / tartóhossz, ill. fesztáv, a tetősík lejtésszöge. 6.1.3.2. Szöglemezes rácsos tartók A szöglemezes rácsos tartók esetében a hagyományos rácsos tartókhoz viszonyítva eltérést jelent, hogy – a felhasználható alapanyag (fűrészáru) mérete és minősége pontosan meghatározott, ill. behatárolt, – a kapcsolatok kialakítását és erőátadását szöglemez biztosítja, – a gyártás meghatározott technológiai előírások alapján történik, rendszeres ellenőrzés, ill. felülvizsgálat mellett. A szöglemez általában speciális tűzihorganyzott acél felhasználásával készül úgy, hogy a „szögeket három oldalról körbe vágják” és a negyedik oldal mentén a lemez síkjából, arra merőlegesen „kihajtogatják”. Kivételesen készülhet a szöglemez korrózióálló acélból is, esetenként pedig műgyantába ágyazott kétoldali szöglemez alkalmazására is sor kerülhet (pl. MENIG-lemez). Sokféle szöglemezes rendszer használatos, a legismertebbek: GANG NAIL, TTS, Hydronail, Structo-nail, Bauplatte, Twinaplatte, Wolf, Finn stb. Nálunk leginkább a GANG NAILT és esetenként annak utánzatait használják. A szöglemez alkalmas húzó, nyomó, és nyíró igénybevételek felvételére, ill. átvitelére. Szöglemezzel csak azonos vastagságú elemek csatlakoztathatók. A csatlakoztatás egyoldali szöglemezek esetén tompa illesztéssel, kétoldali lemezek esetében átfedéssel történik. Csak ellenőrzött, ill. minősített szöglemezt szabad alkalmazni! A szöglemezes rácsos tartóknál szokásos fesztávolságok: 6–30 m. A szöglemezes tartók „alakgazdagsága” elmarad a hagyományos rácsos tartók mögött. Általában a párhuzamos övű, a háromszög és trapéz alakú változatok kerülnek alkalmazásra. A faházak fedélszerkezeteihez kifejlesztettek egy speciális szerkezeti megoldást, mely lehetővé teszi a tetőtér beépítését. Ezeket a tartókat gyakran két fél darab formájában gyártják le (az egyszerűbb szállítás miatt) és a féldarabok összekötését biztosító kapcsolatokat csak az építés helyszínén alakítják ki. Gyakoribb alkalmazások: – fedélszékek, – födémtartók, – szelemenek (csarnoképítésben, főként rétegelt-ragasztott főtartók kiegészítő elemeiként), – faházak panelkereteinek sarokcsatlakozásai, – esetleg önálló tartó, ill. vázszerkezeti elemek kapcsolati megoldásai. Szöglemezes kapcsolatokhoz a faelemeket általában fenyő alapanyagból, fűrészelt kivitelben készítik. Egyes rendszerek (pl. GANG NAIL) a kemény lombos faanyagú kapcsolatokhoz különleges minőségű szöglemezeket is gyártanak és az erős korróziónak kitett szerkezetekhez (pl. istállók tartószerkezete) a szöglemezeket korracélból készítik. 6.1.3.3. SRT-tartó Az SRT-tartó szögezett lemezkapcsolatokkal kialakított rácsos tartó. A rácsos tartó öv- és rácsrúdelemeinek felépítése „réteges”, ahol a rétegek közé a csomópontokban speciális fémlemezeket helyeznek (egy-egy kapcsolatba többet is, az igénybevétel és a különleges
szerkesztési szabályok figyelembevételével), majd a számításokban meghatározott kiosztás szerint előfúrás nélkül szögezik azokat. Lásd a mechanikus kapcsolóelemekről szóló fejezetet is. 6.1.3.4. GREIM-rendszerű rácsos tartó Sok tekintetben hasonlít az előző megoldáshoz, de itt a fém anyagú kapcsoló lemezeket előzetesen pontosan kimunkált résekben helyezik el, majd a terv szerinti szögkiosztás mellett szögezik őket. (Lásd a kapcsolóelemekről szóló fejezetet is). 6.1.3.5. Térrácsszerkezetek A térrácsszerkezetek nagy terek lefedésére alkalmas olyan rácsos szerkezeti megoldások, melyeknek csomópontjaiban a tér különböző irányaiba hajló rácsrúdelemek találkoznak (6.23. ábra). Az ilyen szerkezeti megoldás összetett tartórácsként is felfogható. Alkatelemei tömör vagy rétegelt-ragasztott fa rúdelemek, melyek csomóponti kapcsolatait speciális vasalatok segítségével vagy beragasztott csavarelemekkel lehet kialakítani. Olyan egymást keresztező rácsos tartóknak tekinthetők, ahol a rúdelemek és csomópontok méretezése szempontjából mértékadó hajlítónyomatékok – az alsó és felső övékben – húzó és nyomó igénybevétellé alakulnak. E szerkezeti megoldások részben már a fa felületszerkezetek csoportjába is sorolhatók.
6.23. ábra. Faanyagú térrácsszerkezet
6.1.3.6. NAIL-WEB-tartó Vegyes – fa és acél – anyagú tartószerkezet (6.24. ábra). Az övelemek anyaga legalább II. szilárdsági kategóriájú, ékcsaposan hossztoldott, fűrészelt felületű fűrészáru, melynek szélessége 80–120 mm, vastagsága 40–80 mm. A gerinclemez speciális minőségű és kivitelű tűzihorganyzott acéllemez (6.24. ábra), melynek fogazott éle egy „S” vonal mentén 20–20 mm mélyen behatol a fába. A szükségesnél nagyobb mélységű behatolást „T”-formályú mélységhatárolók gátolják, melyek a préselés hatására elhajlanak (90°) és az övelem felületére fekszenek (simulnak) fel. A lemezgerinc anyagának vastagsága 0,5 mm. A gerinclemez „S” vonalú kialakításának célja: – az övelemek hosszirányú felrepedésének meggátlása (a fába behatoló fogak az „S”
vonalnak a fa rostjaival szöget bezáró szakaszán helyezkednek el), – a tartó merevségének és „stabilitásának” fokozása.
6.24. ábra. NAIL-WEB-tartó és gerinclemezének kialakítása
A tartók egy- és duplagerincű változatban készíthetők. Méretezésük speciális előírások alapján, segédtáblázatokkal, viszonylag egyszerűen végezhető. Az övelemeket terhelő, a tartó tengelyére merőleges irányú nyomóerő – a préselt kapcsolat jellegéből következően – korlátozott. A tartóvégek felfekvési zónáiban a reakcióerők felvétele érdekében a tartóvégek megerősítése – kétoldali fa vagy rétegelt falemez rátétek – indokolt és szokásos. Kész tartók magassági méretei, a statikai számítások függvényében 210–410 mm között változnak a maximális tartóhossz, ill. fesztávolság pedig 12 m. Szokásos alkalmazások: födémgerenda, tetőelem, szelemen, esetleg önálló fedélszék stb.
6.1.4. Faanyagú felületszerkezetek Ebbe a kategóriába olyan szerkezeti megoldásokat tárgyalunk, melyek sem statikai sem gyártástechnológiai szempontból nem tekinthetők egységesnek. Közös jellemzőjük azonban, hogy – általában nagy tér lefedésekre alkalmasak, ill. használatosak, – rendszerint nem állíthatók elő egy gyártóüzem technológiai folyamatában, mint kész termék, – a gyártási és építési műveletek gyakran keverednek, összefonódnak. A gyártási szempontokat és követelményeket is figyelembe véve, e szerkezeteket az alábbi csoportosításban tárgyaljuk: – sík felületű héjak és lemezművek, – dongahéjak, – hiperbolikus paraboloidok, – konoid héjak, – függőtetők és bordás héjak,
– rácsos felületszerkezetek, – egyéb felületszerkezetek. A héjszerkezet saját síkjában képes húzó, nyomó és nyíró igénybevételeket felvenni (nyíró merevsége van). A függőtető csak „kötélirányú” húzást vesz fel. Már korlátozott mértékű nyomó igénybevételre is megváltozik az alakja. Ilyen esetben nem „számítható” az eredeti geometria alapján. 6.1.4.1. Sík felületű héjak és lemezművek Ide sorolhatók a tartórácsok és a redős tartók, ill. lemezművek. A tartórácsok sík felületű fedések, melyeknek teherviselő vázát egymáshoz 90°, 60° vagy 45° alatt „hajlító-merev” kapcsolattal csatlakozó tömör vagy rétegelt-ragasztott (nagy fesztávon esetleg rácsos kiképzésű) elemek alkotják (6.25. ábra). Ily módon magas fokú statikai határozatlansággal jellemezhető szerkezet alakul ki. A teherviselő elemek kapcsolószerelvényei általában speciális kialakítású fémszerelvények, esetenként betonkiöntéssel kombinálva. A továbbiakban a gerendarács az épületfizikai és funkcionális követelmények alapján kialakítandó többrétegű – rendszerint deszka – borítást kap, majd héjalással látják el. Az elemeket célszerű a szállíthatóság mértékéig előregyártva szállítani, majd az építés helyszínén a szereléshez kapcsolódóan tovább építeni. A redős tartók vagy egyirányú lemezművek rácsos vagy tömör szelvényű tartóelemekkel merevített sík, de tört felületű szerkezetek. Az elemek közötti kapcsolatot rendszerint valamely mechanikus jellegű kapcsolóelem (csavar, betét, esetleg szögezés) alkotja, míg a héjazat csap-hornyos csatlakozású deszkázat, vízzáró (fém, műanyag stb.) fedőréteggel kombinálva. Hátránya, hogy felülete egy sík lap „hajtogatá sa” útján állítható elő (6.26. ábra), s ezt megfordítva, a felület könnyen síkba fejthető. Ennek bekövetkezését, az épület szélein a támasztófalazat megfelelő kialakításával megakadályozhatjuk. A lemezműveknek több változata ismeretes.
6.25. ábra. Példa tartórács kialakítására
6.26. ábra. Faanyagú redős tartó
6.1.4.2. Dongahéjak A dongahéj egy irányban görbült felület. Kialakítása – a görbület irányától függően – lehet konvex vagy konkáv (6.27. ábra). A dongahéj alkotóelemei (6.28. ábra): – merevítő bordázat, – héjazat, – esetlegesen „szegélytartók”. A merevítő bordázat tömör fa vagy/és rétegelt falemez (íves elemek) felhasználásával készül.
6.27. ábra. Dongahéjak kialakítási formái
6.28. ábra. Dongahéj szerkezeti felépítése (1 hosszirányú borda; 2 keresztirányú borda; 3 szegélyborda; 4 rétegelt falemez; 5 acél támaszlemez; 6 húzott acélszelvény)
A héjazat készülhet: – a hosszirányú bordázathoz 45° alatt hajló deszkázattal, – rétegelt falemez felhasználásával. Az ún. egylemezes héjaknál csak a bordázat külső (felső) oldalára, míg kétlemezes megoldás esetén annak alsó és felső oldalára is deszka ill. lemezborítás kerül. Egylemezes héjat rétegelt falemezből nem célszerű építeni. Szegezett deszkalemezzel gyártott héjaknál a különböző deszkarétegek a merevítő bordákhoz viszonyítva, ellenkező irányban hajlanak. Dongahéj-fedés keresztmetszeti felépítését szemlélteti a 6.29. ábra. Dongahéj készülhet szegélytartóval vagy a nélkül. A szegélytartó nélküli elemek kisebb fesztávolságok áthidalására alkalmasak.
6.29. ábra. Dongahéj-fedés keresztmetszete
Irányértékek rétegelt falemez-borítású, szegélytartó nélküli dongahéjak jellemző méreteinek megválasztásához, jelölések a 6.27. ábra szerint: – alátámasztási köz: l = 5–30 m, – héjszélesség: b ≈ l/5 – l/10, – ívmagasság: f ≈ l/20 – l/40, – a hosszirányú bordák kiosztása: b/5 ≤ 0,5 m, – a keresztirányú bordák kiosztása: l/10 ≤ 1,25 m. Szegélytartós dongahéjak – a méretezési eredmények alapján – jelentősen nagyobb fesztávolságok áthidalására alkalmasak. A dongahéjak leggyakoribb formái: félkör, fél-ellipszis, ciklois stb. 6.1.4.3. Hiperbolikus paraboloidok A faanyagú héj szerkezetek területén a hiperbolikus paraboloidok a leggyakoribbak. A hiperbolikus paraboloid vagy nyeregfelület jellemzője, hogy egymást keresztező egyenesseregből és egyidejűleg egy konkáv és egy konvex parabolarendszerből épül fel. Jellegzetes pontja az ún. nyeregpont. Hiperbolikus paraboloidot úgy állíthatunk elő legegyszerűbben, hogy egy négyszög egyik vagy két szemközti sarkát megemeljük (6.30. ábra). A hiperbolikus paraboloid, a négyszög eredeti alakjától függően, lehet szimmetrikus és aszimmetrikus formájú. Gyakorlati kivitelezési szempontból nagy előnye ennek az alakzatnak, hogy egyenes vonalak rendszeréből áll (a szemközti oldalai tetszőleges számú, egymással párhuzamos egyenessel oszthatók). A beépített szerkezet terheit a parabola-alkotók viselik, amikor is a „függő” parabolák húzásra, az „állóak” nyomásra vannak igénybe véve. A parabolaelemek a bennük ébredő normálerőket a peremtartókra továbbítják, melyek azokat – főként normál igénybevételek formájában – a támasztóelemekre továbbítják.
6.30. ábra. Hiperbolikus paraboloid előállítása
6.31. ábra. Héjszerkezet építése
Ún. féloldali terhelés hatására – a húzott parabolákban nyomás, – a nyomott parabolákban húzás, – a szegélytartókban pedig hajlító és nyíró (csúsztató) igénybevétel léphet fel. A héjszerkezet egymást keresztező deszkaelemekből (6.31. ábra), a peremtartók tömör fából, ill. rétegelt-ragasztott elemekből készülhetnek (6.32. ábra). A héj maga 2-, 3-, 4- vagy 5-rétegű lehet, a peremtartók rendszerint két részelemből – alsó és felső – állnak. A héjrétegek közötti kapcsolat lehet: – szögezett, – szögezett-ragasztott, – ragasztott.
6.32. ábra. Peremtartók és a héjszerkezet csatlakozása
Kétrétegű héjak csak kis méretekkel készülhetnek. Ilyen esetben a rétegeket alkotó elemek száliránya megegyezik a maximális húzó- és nyomóerők tehát a függő és álló parabolák irányával, ezért merőlegesek egymásra. Annak érdekében, hogy a szerkezeten kihajlás ne forduljon elő, a héjszerkezet hajlítási merevségét a nyomóerők – álló parabolák – irányával kell összhangba hozni. A kétrétegű szerkezetek az alkotó parabolák irányától eltérő irányú erőhatásokra rendkívül érzékenyek, ezért ragasztott kivitelben készítendők. Háromrétegű héjfelépítés esetén az alkotóelemek rostiránya megegyezik a parabolák irányával, vagy három egymástól eltérő irányban halad. Első esetben – az álló parabolák irányát két réteg követi – a szerkezet hajlítószilárdsága a nyomóerők (álló parabolák) irányában nagyobb, de kisebb a csúsztató rugalmassága. Utóbbi esetben a lamellairányok (rétegirányok) háromszöget alkotnak – 75°, ill. 30° alatt hajlanak egymáshoz – s így a húzási és nyomási irányoktól eltérő erőhatásokkal szemben nagyobb csúsztató-ellenállást tanúsítanak, de a szerkezet nyomó és hajlító rugalmassága kisebb lesz. A három rétegű változat célszerű alkalmazási területe a közepes (7–15 m) fesztávtartományokban van. Négyrétegű héjfelépítés mellett a szokásos lamella-, ill. rétegelrendezés: – 2-2 réteg, egymással váltakozva, az álló és függő parabolák irányát követi, – az alsó és felső réteg az egyik, a két középső réteg a másik parabola irányában fut, – az egymást követő rétegek váltakozva, egymással 30° és 60°-os szöget zárnak be, – az egymást követő rétegek lamellái 45° alatt hajlanak egymáshoz. Hasonló meggondolások alapján készülhetnek az 5-rétegű szerkezetek is. A nagy fesztávolságú szerkezetek mindig 4- vagy 5-rétegűek, s a rétegek között mindig van a két parabolasereg irányát követő réteg is. Kisebb szerkezetek (5–8 m lamellahosszig) toldatlan „természetes méretű” anyagból készülhetnek, de nagyobb fesztávolságok esetén hossztoldott anyagot kell alkalmazni. 30 m lamellahosszúság felett – szállítási okokból – rendszerint a homlokillesztés részleges alkalmazása sem mellőzhető, de csak 3–5 rétegű héjak esetében. További feltétel, hogy a szomszédos elemek homlokillesztésű toldásait 2–3 m-es eltolással kell kialakítani. A héjszerkezet és a peremtartók kapcsolata lehet: szegezett, szeglemezes, betétes, csavaros, vagy ragasztott. A hiperbolikus paraboloidok „alapformáinak” összeépítésével a legkülönbözőbb összetett felületszerkezeti megoldások alakíthatók ki (6.33. ábra).
6.33. ábra. Hiperbolikus paraboloidokból összetett tetőforma
6.1.4.4. Konoid héjak A konoid héj a hiperbolikus paraboloidokhoz hasonló, előnyös tulajdonságokkal rendelkező héjforma. A konoid úgy származtatható, hogy két párhuzamos helyzetű görbén keresztül vezetjük az egyenes alkotókat. A vezérgörbék: parabola, kör, vagy ellipszis alakúak, de az egyik oldalon egyenes is lehet. A konoid héj alátámasztását gyakran rácsos tartókkal biztosítják. Ilyenkor a héjat alkotó deszkaréteg 60° alatt hajlik a rácsos tartó felső övéhez. Gyakran alkalmazzák ipari csarnokok esetében ún. séd-tető céljára a felső (tető felőli) bevilágítás biztosítása érdekében. 6.1.4.5. Függőtetők és bordás héjak Nem igazi héjszerkezetek, de sok hasonlóságot mutatnak azokkal. Fő teherviselő elemeiket fa – főként rétegelt-ragasztott – tartókból kialakított „kötélzet” ill. bordázat alkotja, s erre rögzítik a két- vagy háromrétegű héjazatot, rendszerint szögezéssel. Itt is gyakori forma a hiperbolikus paraboloid. A szerkezetben hiányoznak a szokásos hierarchikus elemek: főtartó, szelemen, hagyományos héjazat, van viszont: „kötélzet”, peremtartó és a héj szerkezetekével rokon megoldású héjalás. Függőtetők (6.34. ábra) esetén a teherviselő vázszerkezeti elemek főként húzásra vannak igénybe véve. Féloldali terhek (hó, szél) hatására, külön stabilizálás nélkül azonban ezek a szerkezetek instabillá válhatnak. Ilyenkor, egyes elemekben húzás helyett nyomóigénybevétel lép fel. Egyúttal megváltozik a szerkezet alakja is. A stabilizálás lehetséges módjai: – az önsúly növelése a szél szívó hatásának ellensúlyozására, – ellenkező hajlású „kötélzettel” a szerkezet „lekötése” a talajhoz, a húzott szerkezeti elemek „előfeszítése” keresztirányú (domború futású) „kötelekkel”,
ill. tartóelemekkel, melyek eleve húzó igénybevételt ébresztenek a „negatív hajlású” tartószerkezeti elemekben.
6.34. ábra. Függőtető
Ha az adott szerkezetben valamilyen okból a hajlító igénybevétel mértékadó – pl. konzolszerű kialakítás esetén – akkor az ilyen igénybevételek felvételét merevítő bordázattal biztosítjuk. A héjat alkotó lamellarétegeket pedig erre a bordázatra rögzítjük (a nyíróigénybevételek felvételére alkalmas szögezés). 6.1.4.6. Rácsos felületszerkezetek A rácsos felületszerkezetek is változatos megoldások. Egyik legismertebb, talán legrégibb változat a Zollinger-féle lamellarács – egyes északi országokban Oykos-szerkezetként is ismert – melynek rúdelemeit (méreteiktől függően) tömör, ill. rétegeltragasztott faanyag alkotja (6.35. ábra). Az építmény végeit lezáró peremtartó célszerűen rétegelt-ragasztott kivitelű íves (hajlított) megoldás. Az elemi rudak közötti kapcsolatot pedig mechanikus kötőelemek – csavar, tárcs, ill. betét – biztosítják.
6.35. ábra. Zollinger-féle lamellarács
6.1.4.7. Egyéb felületszerkezetek Számtalan egyéb – az említett csoportokba egyértelműen nem besorolható – szerkezeti megoldás lehetséges, melyek nagyon gyakran egyedi megoldásokat jelentenek. Néhány
ilyen, a faszerkezetek körében gyakoribb megoldás: – kupolák és gömbfelületek, – rotációs és szabad szerkezeti formák. Az említett megoldások közül az ún. geodetikus kupolák és a gömbfelületek húzott és nyomott rúdszerkezetekből épülnek fel, vagy az említett bordás héjakból vezethetők le.
6.2. Faházak, faházelemek A ma használatos faházak kialakulása egy hosszú történelmi folyamat eredménye. E fejlődés során rendkívül sokféle faház alakult ki, melyeket a jó áttekinthetőség érdekében célszerű rendszerbe foglalni.
6.2.1. Faházépítési rendszerek A faházépítési módok fejlődése a felhasznált anyagok, a gyártási eljárások és szerelési technológiák, a statikai és épületfizikai követelmények, a helyi történelmi és kulturális hatások stb. összhatásaként következett be és ennek következményeként alakultak ki a ma ismeretes és használatos faházépítési rendszerek. A faházépítési rendszer fontosabb meghatározó eleme a felhasznált alapanyag mellett, a kész építőelemek jellege, továbbá az alkalmazott gyártási és építési technológia. Előfordul, hogy a különböző rendszerekbe sorolt kész építmények látszatra alig különböznek egymástól. A jellegzetes rendszermegoldások vagy építési módok: – gerendaelemes (boronafalas) építés, – vázszerkezetes megoldások, – táblás vagy paneles építés, – építőcellák alkalmazása, – egyéb építési eljárások. 6.2.1.1. Gerendaelemes építés Ide sorolhatók a cölöp- vagy oszlopszerű (rendszerint hengeres) elemekből készülő faházak és a boronafalas házak, ill. épületek. A cölöp- vagy oszlopszerű – tehát függőleges vonalvezetésű kör vagy négyszögszelvényű – elemekből készülő faszerkezetek alkalmazása ma már meglehetősen ritka a faházépítés területén (6.36. ábra). Ugyanakkor helyenként ma is szívesen alkalmazzák ezt az eljárást a mezőgazdasági építészetben (tárolók, istállók, silók stb.)
6.36. ábra. Függőleges helyzetű gerenda- és pallóelemes építés
6.37. ábra. Boronafal típusok
Az ún. boronafalas megoldás esetén a kör-, négyszög-, vagy részlegesen körszelvényű, ill. tompa élű, vízszintes helyzetű gerendaelemek – melyek esetenként több darabból vagy rétegből összetéve ill. ragasztva is készülhetnek – alkotják az épület falszerkezetét (6.37. ábra). A sarokcsatlakozásokban gyakori a boronafalakra jellemző átfedés vagy túlnyúlás alkalmazása. Ma Magyarországon eléggé ritka az alkalmazása, bár az ország egykori hegyvidékein meglehetősen elterjedt építési módnak számított. Építés során, az egymásra helyezett gerendaelemek „együttdolgozását” vagyis azok elcsúszásmentes kapcsolatát (tárcsahatás) biztosítani kell. Hasonlóan meg kell oldani a hézagok kielégítő tömítését is. A fa felületi szürkülésének meggátlására, továbbá faanyagvédelmi (gomba, rovar) esetleg égéskésleltetési szempontból különböző védőszerek, felületi bevonóanyagok (főként lazúrok) kerülnek alkalmazásra. 6.2.1.2. Vázszerkezetes megoldások A vázszerkezetes faházépítési mód lényege, hogy az előre gyártott vázszerkezeti elemekből az építés helyszínén összeállítják a teherviselő vázat (6.38. ábra), majd kü lönböző falazóanyagok vagy -elemek segítségével a helyszínen elkészítik a falazatot, melynek
szokásos anyagai: – hagyományos falazóelemek (pl. tégla), – különféle külső és belső burkoló lemezek, szigetelőanyagok, felületi bevonatok, vakolatok, – többrétegű hőszigetelő (termopan) üveg stb.
6.38. ábra. A vázas faházépítési módra jellemző „önálló vázszerkezet”
A tető-, födém- és fedélszéki elemek általában egységes (összeépített) vázszerkezetet alkotnak a többi teherviselő szerkezeti elemmel. Gyakori eset, hogy a különféle burkolati elemek – pl. lemeztermékek – is részt vesznek az épületi terhek hordásában (együtt dolgozó burkolat). Különösen a szélterhek felvételében és továbbításában. A favázas építési mód fejlődése a kézműves megoldásoktól az ipari szériagyártásig szinte töretlennek mondható. A fejlődés azonban nem volt folyamatos és azonos intenzitású. „Meg kellett küzdeni” az ún. masszív építési módok alapanyagaival (tégla, kő, beton, vasbeton, acél, üveg). Különböző megoldások sorolhatók ebbe a csoportba. A megoldások közötti eltérést leginkább a teherviselő szerkezeti elemek elrendezése és kapcsolatkialakítása, tehát az elemek mérete és a csomópontok kialakítási módja jellemzi. A függőleges és vízszintes fekvésű teherviselő elemek helyzete és a csomópontkialakítás figyelembevételével az alábbi felosztás, ill. csoportosítás látszik célszerűnek: – Fachwerk. – Egyszelvényű, oszlopgerendás, egyszintes változat. – Kétszintes oszlopgerendás változat. – Folyamatos oszlopkiképzésű többszintes változat. – Fogófás (osztott szelvényű tartó) megoldás. – Osztott szelvényű oszlopmegoldás. – Baloon (amerikai) vázszerkezet. – Platform vázszerkezet (amerikai). – Keretszerkezetes megoldás. – Különleges megoldások. Európában a legrégibb vázas szerkezeti megoldás a Fachwerk, de Amerikában sőt Japánban is ismert. Különösen a hegyvidéki környezetben volt használatos. Korábbi időkben a vázelemek közeit kifalazták, ma előfordul helyenként az újabb építőanyagok
(lemeztermékek, szigetelőanyagok, termopan üvegezés stb.) ilyen célú alkalmazása is (6.39. ábra.). Ezt az építési módot jellemzi a hagyományos ács jellegű kapcsolatok használata valamint az épület merevítését biztosító ferde helyzetű rúdelemek alkalmazása.
6.39. ábra. A FACHWERK jellegzetes megjelenése
Az Európában kialakult, kicsit későbbi, számos építési változat közül az egyszelvényű tömör elemekből készülő oszlop-gerendás változat lényege, hogy a vázszerkezeti elemek négyszögszelvényű tömör fából készülnek, a folyamatos kiképzésű (megszakítás nélküli) főtartók az oszlopelemek bütüfelületén fekszenek fel míg a keresztirányú melléktartók a főtartókra támaszkodnak (6.40. ábra). A főtartók teherbírása a kis felületű rostirányra merőleges nyomó igénybevétel miatt erősen korlátozott. Egyszintes házak építése során alkalmazzák.
6.40. ábra. Oszlop-gerendás vázszerkezet csomóponti kialakítása
Az előző megoldáshoz sok tekintetben hasonlatos – a kétszintes házaknál alkalmazott – változat esetében is tömör szelvényű elemeket alkalmaznak és az ún. főtartók folyamatos (megszakítás nélküli) kialakításúak. A többtámaszú főtartók „befogadása” érdekében az oszlopelemek végeit (a födémszinten) „áttörik”, vagy megszakítják (utóbbi esetben villaszerűen kimunkálják, tehát az oszlopok elemvégei körülfogják a főtartókat (6.41. ábra). Innét ered a német elnevezés Gabel-System). Így ilyen esetekben is gyakran válik mértékadóvá a főtartók rostokra merőleges – viszonylag alacsony – nyomószilárdsága, melyet kiegészítő fém kapcsolóelemek alkalmazásával részben – vagy teljes mértékben –
kompenzálni lehet. A főtartókra merőleges helyzetű melléktartók (pl. födémgerendák) itt is a főtartókra támaszkodnak.
6.41. ábra. Oszlop-gerendás kétszintes változat csomóponti kialakítása
A megszakítás nélküli, tehát folyamatos kiképzésű oszlopelemekkel készülő kettő vagy több szintes vázszerkezeti megoldás esetén a tartóelemek tompa illesztésűek (6.42. ábra). A különböző irányú tartóelemek rendszerint „rejtett elhelyezésű” fém-szerelvényekkel (pl. résekben elhelyezve) kapcsolódnak egymáshoz és az oszlopelemekhez. Előnye a megoldásnak, hogy az egy szinten (pl. födémszint) egymáshoz csatlakozó tartóelemek (főés melléktartók) azonos falmagasságot eredményeznek az épület hossz- és keresztirányú oldalán (a főtartókon támaszkodó melléktartók esetében, például az előző két megoldásnál, az említett falmagasságok eltérőek). Hátrány, hogy az épület kültéri oldalán túlnyúlások, konzolok (pl. eresz céljára) kialakítása nem biztosítható. A módszernek, főként nagy szériaszámú gyártás esetén jelentkeznek az előnyei.
6.42. ábra. Folyamatos oszlopkialakítású többszintes változat
A több, ill. osztott szelvényű tartó (fogófás) vagy/és oszlopelemek alkalmazásával készülő változatok csomóponti kapcsolatai (6.43a és b ábra) – a rálapolás következményeként – nagyon gyakran betétes megoldásúak. Az osztott szelvényű elemek keresztmetszeti méretei természetesen kisebbek (két fél elem) ezért magasabb tűzállósági határérték kielégítésére csak a nagyobb szelvényméretekkel rendelkező, tehát nagyobb
fesztáv-tartományú szerkezetek esetében van lehetőség, ill. ilyen esetekben lesz a szerkezet alkalmazása gazdaságos. Ugyanakkor előnynek tekinthető a könnyebben és olcsóbban beszerezhető kisebb szelvényméret.
6.43. ábra. Osztott szelvényű tartó-, illetve oszlopelemek alkalmazása
Az Észak-Amerikában honos Baloon változat jellegzetessége, hogy a 60 cm kiosztású függőleges bordázat elmei a falazat teljes magasságában végig futnak, s a vízszintes „merevítőkhöz beeresztéssel” csatlakoznak (6.44. ábra). A vízszintes merevítőelemekre felfekvő keresztirányú melléktartók a függőleges bordaelemek oldalfelületeihez szögezett kapcsolattal csatlakoznak. A vázszerkezeti elemek 5 x 1 0 cm-es szelvényméretűek.
6.44. ábra. Baloon frame vázszerkezet
Az ugyancsak észak-amerikai eredetű Platform változat esetében az egy szintmagasságú falazati bordaelemek felső bütüfelületére teherviselő pallóelemeket fektetnek és rögzítenek, ezekre fekszenek fel a melléktartók elemei, melyekre a következő szint padlózatát rögzítik (6.45. ábra). Ily módon az építés szintenként „újra kezdődik”, ahol a deszkázattal borított belső tér munkaterületként hasznosítható.
6.45. ábra. Platform frame vázszerkezet
Az ún. keretszerkezetes megoldás Észak-Amerikában (timber frame) és Európa északi államaiban honos. Az utóbbi időszakban Németországban a DIN előírásai alapján átdolgozták és továbbfejlesztették. Jellegzetessége, hogy mind a keretelemek, mind a burkolóelemek messzemenően standardizáltak és a terhek hordásában is résztvesznek. Maguk a teherviselő keretelemek kis szelvényméretű (60/120 mm) tömörfa elemekből kialakított szerkezetek. „Az együtt dolgozó burkolat” falemez vagy csap-hornyos csatlakozású deszkaborítás. A függőleges helyzetű keretelemek kiosztása 62,5 cm, esetleg 81,5 cm. A szerkezetek részlegesen üzemben előre gyárthatók (pl. keretelemek, esetenként
egyoldali lemezborítással), de az építés helyszínén is készülhetnek. A falazat végleges kialakítása minden esetben az építés helyszínén történik. A keret jellegű elemeket azonban üzemben „előre gyártják”, esetenként egyoldali lemezburkolattal is ellátják (6.46. ábra). Hasonló meggondolások érvényesek a födémelemek kialakítására is.
6.46. ábra. Keretszerkezetes faházelemek
Az egyéb vagy különleges kategóriába sorolható a Japán és kínai vázas jellegű faszerkezetek csoportja. Végül itt említjük az Észak-Európából származó NORDEX faházépítési rendszert, ahol a faházak vázszerkezetét külön erre a célra kialakított I profilú tartó- és oszlopelemek (részletesebben a tartószerkezeteknél) alkotják, míg a szigetelés valamint a külső-belső burkolat kialakítása azonos a többi vázas szerkezeti módnál tárgyaltakkal.
6.2.1.3. Táblás vagy paneles rendszer A faházgyártás területén viszonylag újkeletű megoldások. Készülhetnek a vázszerkezetes megoldásoknál szokásos többrétegű falkialakítással és ragasztott tömörfa változatban. Az előbbit tekinthetjük hagyományos jellegűnek, míg az utóbbi főként a legutolsó évtizedben kezd elterjedni. A „hagyományos” jellegű paneles megoldás lehet – kispaneles, – és nagypaneles változat. A panelek magassági mérete mindkét változat esetében 250–300 cm. Az ún. kispaneles rendszer falelemeit 100 vagy 125 cm széles (az épület alaprajzi vetületének hossz- vagy szélességi irányában) panelelemek alkotják. Az ún. nagypanelek maximális hosszmérete ≈ 10 m a szállítási korlátok miatt. Mindkét rendszerben lehetnek a panelek – külső vagy belső falelemek, – teherviselő vagy nem teherviselő (főként válaszfal) elemek. A panel fő statikai eleme a keretváz, melynek szokásos szelvényméretei 8–12 cm között változnak mindkét irányban. Kiosztásuk pedig megfelel a kispanel, ill. a borításra alkalmazott lemeztermékek fél-szélességének, s így leginkább 62,5 cm (kivételesen 50 cm). A keretváz elemeinek egymáshoz való csatlakozása ritkán ollós csappal, leginkább azonban tompaillesztéssel szögezett (esetleg tűzött) vagy szöglemezes kapcsolattal történik (6.47. ábra). A ragasztás meglehetősen ritka. A keretelemekkel „együtt dolgozó” burkolati elemek rögzítése a keretvázon történhet: szögezéssel, tűzéssel, facsavarral, ragasztással. A panelek gyártása különböző készültségi fokon történhet az üzemekben, így – a keretelemekre rögzített egyoldali lemezborítással, – szigetelés és kétoldali lemezborítás elhelyezésével, – lemezborítások és nyílászáró szerkezetek (ajtó, ablak) beépítésével, – a fentieken túl, vakolattal ellátva.
6.47. ábra. Panelek vázszerkezeti elemeinek kapcsolatkialakítása
Esetenként mindkét rendszerhez födém – kivételesen tetőelemek is tartozhatnak, de gyakori megoldás, hogy a födém alkotóelemeit méretre szabva szállítják az építés
helyszínére és ott kerülnek beépítésre. Tetőszerkezeti célra pedig hagyományos vagy leginkább szeglemezes kapcsolatkialakítású fedélszéki tartóelemeket – különös tekintettel az esetleges tetőtérbeépítési követelményekre – alkalmaznak. Ha mégis előre gyártott födémpanel alkalmazására kerül sor, annak szokásos szélessége 125–250 cm és a maximális hossza = 10 m. Az utóbbi időszak terjedőben lévő tömör ragasztott fa panelmegoldásai közül a gyakoribbak: – Rétegelt-ragasztott tömör fa panelek. – Egymást keresztező száliránnyal ragasztott táblák. – Egymást keresztező szálirányú elemekből, szakaszosan légréssel kombinálva ragasztott panelelemek. – Szigetelőanyag befogadására alkalmas üregekkel kombinált módon ragasztott paneleleme stb. Az ilyen panelelemek méretválasztéka rendkívül gazdag, a kisméretű „építőelemektől” egészen a 10 métert meghaladó – a kész épület falhosszúságának megfelelő – panelméretig szinte minden előfordul. Hasonló kivitelben födém- és tetőelemek is készülnek. 6.2.1.4. Építőcellák A cellás építés a nagypaneles építési mód továbbfejlesztett változataként fogható fel. Egyszerűbb esetben az épület egyetlen cellából áll (6.48. ábra), míg máskor több célszerűen kialakított, egy vagy több oldalon nyitott „cella” egymás mellé vagy egymás fölé helyezésével és összeépítésével alakul ki az épület (6.49. ábra). Az elemek szélességi méreteit főként a szállítási feltételek szabják meg: – 2,5 m szélességig a szállítás nincs korlátozva, – 2,5-3,0 m között a szállításhoz útvonalengedély szükséges, – 3,0 m felett az útvonalengedély mellett, kísérő (felvezető és biztosító) kocsikkal biztosítva, megszabott időpontban (általában éjjel) lehet szállítani.
6.48. ábra. Építőcella
6.49. ábra. Építőcellák épületté történő összeszerelésének sémája
Az építőcellák vázszerkezete általában vegyes (fa és acél) anyagú. A tisztán fából készülő szerkezetek hossza 4,80–7,50 m lehet, míg a vegyes szerkezetűek 8,40–10,00 m között vannak. Ennek oka a szerkezet súlyában és a már említett szállítási lehetőségekben keresendő. A hosszméret célszerűen a szélesség többszöröse (1 : 2–1 : 5). A szokásos magassági méret 2,5–3,0 m. Az építőcellák alkalmazásának speciális esete a „konténer ház”, amikor a cellák mérete a szabványos konténerméretekhez igazodik. Szokásos méretek: hossz 2991, 6058, 7500, 8000 mm, szélesség 2438 vagy 3000 mm, magasság 2800 mm. Cellás jellegű építési mód esetén az üzemi előregyártás mértéke elérheti a 90%-os készültségi fokot. 6.2.1.5. Egyéb megoldások Ide sorolható lényegében minden olyan megoldás, mely az előzőekbe nem illeszthető be, vagy európai alkalmazása nem vehető számításba. De ide soroljuk azokat az egyedi megoldásokat is melyek az ismertetett „rendszer-jellemzőket” nem tartalmazzák vagy azoktól jelentős mértékben eltérnek, esetleg azok kombinációjaként kerülnek kialakításra.
6.2.2. Épületfizikai alapfogalmak és követelmények Az épületfizika tárgykörébe tartozik az épületszerkezetek hő- és nedvességtechnikája, a szellőzés, a csapadék elleni védelem, a természetes világítás, valamint az épületakusztika, zaj elleni védelem. A felsoroltak közül a könyv e fejezete a faszerkezetű épületek kapcsán a hő- és nedvességtechnika, valamint az épületakusztika és zaj elleni védelem kérdéseivel foglalkozik. Bár az épületszerkezetek hő- és nedvességtechnikája egybetartozó kérdéscsoport, és a vonatkozó tervezési követelményeket is ugyanaz a szabvány adja meg, célszerű előbb csak a hőtechnikával, majd a páratechnikával megismerkedni.
6.2.2.1. Hőtechnika Általános előírások, követelmények, a hőtechnikai méretezés célja Az épületek – köztük faházak – hőtechnikai követelményeit jelenleg az MSZ–04–140–2:1991 „Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai. Hőtechnikai méretezés” című építésügyi ágazati szabvány adja meg, amelynek alkalmazását a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium kötelezően előírta. Ennek megfelelően az épületeket és azok határoló szerkezeteit úgy kell kialakítani, hogy minden helyiségben a rendeltetésszerű használatnak megfelelő hőérzet és légállapot a használat akadályoztatása vagy zavarása nélkül biztosítható legyen. A rendeltetésszerű használatból következő hatások (hőmérséklet, páranyomás, nedvességtartalom eloszlások) a rendeltetésszerű használatot akadályozó vagy zavaró elváltozásokat nem okozhatnak. A szabványban előírt módon számított fajlagos energiaigény ne legyen nagyobb a szabványban megadott értéknél. A hőtechnikai követelmények (1) az épület helyiségeiben tartózkodók téli és nyári hőérzetére, (2) a szerkezetek állagvédelmére, valamint (3) az épület energiaigényére terjednek ki. így követelményt támaszt a szabvány a helyiségek rendeltetés szerinti belső hőmérsékletének figyelembevételével a hőmérsékletviszonyokra, azaz a határoló szerkezetek téli hőmérsékletére és a padlók hőelnyelésére, a helyiségek nyári hőmérsékletének szabályozására, valamint az épület egységnyi fűtött térfogatára vonatkozó fajlagos hőáramra. Fogalmak, adatok, összefüggések A hőtechnikai számítások során a szerkezetekben várhatóan fellépő hőmérsékleteloszlást, a felületek hőmérsékletét, valamint a szerkezeteken keresztüli hőáramok nagyságát kívánjuk meghatározni. A számításokhoz mértékadó belső és külső hőmérsékleteket (méretezési peremfeltételeket) alkalmazunk. Az épületszerkezetek téli hőtechnikai méretezéséhez a helyiség belső hőmérsékletét (ti) a szabvány különféle funkciójú épületek különböző helyiségeire adja meg. Így például lakószobára 20 °C, előszobára 16 °C, és így tovább. A külső levegő méretezési hőmérsékletei (te) téli időszakra: a hőérzeti ellenőrzéshez, valamint a hőszükséglet-számításhoz az éghajlati területtől függően –15 °C, –13 °C és –11 °C; a felületeken kialakuló nedvességviszonyok szempontjából mérvadó felületi hőmérséklet számításához –5 °C. Nyári időszakra a külső levegőhőmérséklet és a napsugárzás napi menete szolgál méretezési adatként. A külső hőmérséklet napi legmagasabb tervezési értéke Magyarországon 30 °C. A napsugárzás nyári tervezési értékeit a szabvány vízszintes, és különböző tájolású függőleges felületekre adja meg, direkt, diffúz és összes sugárzási intenzitás értékekkel. A helyiségek belső hőmérsékletére előírt értékeket az ún. hőérzeti jellemzők alapján határozzák meg. A kellemes hőérzeti állapot feltétele az, hogy az emberi testnek a folytatott
tevékenységtől függő hőtermelése az általánosan elfogadott, egészségre nem káros test- és bőrfelületi hőmérséklet mellett jusson a környezetbe. A hőátszármaztatási folyamat négy összetevője, a száraz hőleadás a környező levegőbe, a sugárzásos hőleadás, a légzés útján történő hőleadás és az elpárologtatás útján történő hőleadás. E négy összetevő nagyságát, egymás közötti arányát a levegő hőmérsékletén kívül a levegő páratartalma, a légmozgás sebessége, valamint a környező felületek hőmérséklete, az emberi test és a felületek közötti hősugárzási viszonyok befolyásolják. A megfelelő hőérzet feltételéhez emiatt a helyiség relatív légnedvessége is hozzátartozik, a helyiség előírt belső hőmérséklete pedig a belső burkoló felületek hőmérsékletét is figyelembe vevő eredő hőmérséklet. Az eredő hőmérséklet a léghőmérséklet és a közepes sugárzási hőmérséklet számtani átlaga, mely utóbbi a környező felületek nagyságukkal súlyozott átlagos hőmérséklete. A követelmények kielégítése a határoló szerkezeteken keresztüli időben állandósult hőtranszport, többdimenziós hőáramok (hőhídak), időben nem állandósult hőtranszport, hőtárolás, benapozás, periodikus hőhatások vizsgálatát teszi szükségessé. A következőkben a tárgykör fontosabb ismereteit foglaljuk össze. Időben állandósult hőtranszport tömör (sugárzást át nem bocsátó, „opaque”) szerkezeteken keresztül. Adott hőmérsékletkülönbség következtében a szerkezeten keresztül fellépő hőáram (q, W/m2K) a szerkezet rétegterve által meghatározott hővezetési ellenállástól, valamint a felületi hőátadási körülményektől függ. Adott rendeltetésű és elhelyezkedésű határolószerkezet esetén ezek együttesen a hőátbocsátási tényezőt (k, W/m2K) határozzák meg, ami a szerkezeten keresztüli transzmissziós hőveszteség (nyáron esetleg hőnyereség) mértéke. A hőáram nagysága, ill. a hőátbocsátási tényező az alábbi összefüggésekkel számítható:
amelyben
ahol: α i a felület belső oldali hőátadási tényezője, W/m2K, αe a felület külső oldali hőátadási tényezője, W/m2K, d az egyes rétegek vastagsága, m, λ az egyes rétegek hővezetési tényezője, W/mK, d/λ az egyes rétegek hővezetési ellenállása, m2K/W. A hőátadási tényező tervezési értékeit előírások adják meg, példaként a külső fal esetében: 2 α i = 8 W/m K, 2 αe = 24 W/m K. Az építőanyagok hővezetési tényezője több jellemzőtől függ, melyek közül a testsűrűség, levegőtartalom, pórusméret, póruselrendezés, nedvességtartalom, valamint a szál (rost)
elrendezés a legfontosabbak. Értéke emiatt anyagról anyagra tág határok között változik, az alumínium 198 W/mK értékétől a kis sűrűségű polisztirolhab 0,041 W/mK-os értékéig. A fa és faalapú anyagok jobb hőszigetelők, mint a szilikát alapú építőanyagok. Míg a vasbeton 1,55 W/mK hővezetésű, és a különféle salakbeton termékek tényezője is általában 0,5 W/mK felett van, a tömör faanyagok hővezetési tényezője rostirányra merőlegesen, valamint a faforgácslapok tényezője 0,2 W/mK körüli, ill. ez alatti érték. A faanyagok rostirányú hővezetési tényezője nagyobb, a rostirányra merőleges értéknek nem egészen kétszerese. A hővezetési ellenállás értéke közrezárt légrétegre nem értelmezhető a vastagság és a levegő hővezetési tényezőjének hányadosaként, mivel a légréteg két határoló rétege között a hőátszármaztatás nemcsak vezetéses, hanem konvektív és sugárzásos úton is végbemegy, így az eredő hőáramot nem csökkenti arányosan a vastagság. Ezért itt egyenértékű hővezetési ellenállásról beszélünk, értékét pedig kézikönyvek, illetőleg a vonatkozó szabványok adják meg a légréteg vastagságának, elhelyezkedésének, szellőztetettsége mértékének, határoló felületei sugárzási jellemzőinek függvényében. A szerkezeti rétegek hővezetési ellenállása valamint a belső és külső oldali hőátadási ellenállások adott belső és külső környezeti hőmérséklet mellett a szerkezeten keresztüli hőmérséklet-eloszlást is meghatározzák, amit az ún. hőfokesési diagrammal szokás ábrázolni. Példaképpen bemutatjuk egy faszerkezetű épület határoló szerkezetének hőfokesési diagramját téli mértékadó légállapotok mellett, azaz a belső helyiség hőmérséklete 20 °C, a külső levegőhőmérséklet –15 °C (6.50. ábra). A hőmérséklet-eloszlás, azaz a hőfokesési diagram értékei a hőáramot meghatározó összefüggésből azon meggondolás alapján számíthatók, hogy az egyes rétegek határai között fellépő hőmérsékletkülönbség (hőfokesés) arányos a réteg hővezetési ellenállásával, azaz bármely i-ik réteg két határfelülete között a hőmérséklet-különbség, Δti = q Ri. A példaképpen választott szerkezet számításának a részleteit a 6.3. táblázat mutatja. 6.3. táblázat. A hőmérsékleteloszlás számítása faszerkezetű épület külső falában d mm
λ δ MK/W Kg·10–9/m2sPa
α W/m2s
Δt °C
t °C
0,042
0,37
0,024
0,00345
0,03
–15 –14 63 –14,60
Külső levegő
24 0,87
R m2s/W
Ásványi nemes vakolat
3
Polisztirol keményhab
30
0.04
0.011
0.75
6.60
–8,0
Cementkötésű forgácslap
12,5
0.36
0,04
0,0347
0.30
–7,7
1.51
–6,19
Légréteg
20
–
1,9
0,17
Ásványi gyapot
100
0,046
0,14
2,71
Forgácslap
13
0,16
0,036
0,0813
0,72
18,38
Gipszkarton
12,5
0,056
0,0595
0,52
18,9
1,10
20,0
Belső levegő
Σ
0,21
8
0.125 3,976
23.85
35,00
17,66
6.50. ábra. Favázas épület külső falszerkezetének hőfokesési diagramja
A hőmérséklet eloszlásának ismerete három szempontból fontos: – a belső felületek hőmérséklete a helyiségben tartózkodók hőérzetét befolyásolja, valamint felületi páralecsapódást eredményezhet; – a szerkezeten belüli hőmérséklet-eloszlás meghatározza a fagyzóna határát, ami nem nyúlhat fagyra érzékeny anyagú rétegbe; – a szerkezeten belüli hőmérséklet-eloszlás a vízgőz-kondenzáció feltételeinek létrejöttében is meghatározó. Az ismertetett modell időben állandósult állapotokat tételez fel. A valóságban azonban mindig időben változó hatásokkal találkozunk, és így a belső felületi hőmérséklet mértékadó értéke a szerkezet csillapító hatásától függő mértékben eltérhet az így számított értéktől. Ezért a hőérzeti és állagvédelmi ellenőrzés céljaira egy ξ korrekciós tényezővel vesszük figyelembe a belső felületi hőátadásnál fellépő hőfokesést, így a belső felületi hőmérséklet mértékadó értéke:
ahol a ξ értéke például külső fal és lapostetők esetében 100 kg/m2 alatti felülettömeg esetén 1,35, és 700 kg/m2 feletti felülettömegű szerkezeteknél 0,85-re csökken.
Időben állandósult többdimenziós hőtranszport A hőmérséklet-eloszlás a fentebb leírt módon az épülethatároló szerkezeteknek csak olyan részére határozható meg, ahol az egydimenziós hőáram feltételei jó közelítéssel adottak. Ilyenek a síkban nagy kiterjedésű, párhuzamos réteghatárokkal kialakított szerkezetek, felületükön homogén hőátadási feltételekkel, amelyekben egy-egy rétegen belül anyagváltás nem fordul elő. Az épülethatároló szerkezeteknek azonban mindig vannak részei, melyek mentén az egydimenziós hővezetés még közelítő modellként sem fogadható el. A többdimenziós hőáram, más néven hőhíd kialakulásának okai: – a geometriai forma (sarok, épületszerkezetek csatlakozása, falpillér, síkból kinyúló szerkezet, ablak-ajtókáva); – az eltérő hővezetésű anyagok nem párhuzamos rétegrendű együttes alkalmazása; – a felületi hőátadás egyenlőtlen eloszlása; – a felsorolt hatások kombinációi (például ablak csatlakozása). A hőhíd két hatása: többlet hőáram, és alacsonyabb belső felületi hőmérséklet. E hatások figyelembevételére ún. hőhíd katalógusok szolgálnak. Ezek megadják a hőhidas csomópont hőmérséklet-eloszlását szemléltető izotermákat, vagy a hőhíd legalacsonyabb belső felületi hőmérsékletét, az ún. hidegpont hőmérsékletet. Mindkét esetben célszerűen saját léptékben mért hőmérséklettel jellemzik a hőhidat. E dimenzió nélküli mennyiségnél a skála kezdőpontja a külső hőmérséklet, a viszonyítási alap a belső és külső hőmérséklet különbsége:
A hőhidak okozta többlet-hőveszteség figyelembevételére szolgáló jellemző a vonalmenti hőátbocsátási tényező, kl W/mK. Azt fejezi ki, hogy a hőhíd egy méternyi hossza mentén mekkora többlet hőáram alakul ki. Favázas, könnyűszerkezetű épület hőhíd katalógusából mutat be jellemző csomópontokat a 6.51. ábra. A 6.52. ábra azt szemlélteti, hogy a faszerkezetű épület külső fal-ablak csatlakozásánál kialakuló hőhíd jellemzőit hogyan befolyásolja az ablak elhelyezési síkjának a megválasztása. Az ábrából nyilvánvaló hogy az adott rétegrendű fal esetében a fal belső síkja felé eltolt elhelyezés mind a vonalmenti hőátbocsátás, mind a belső felületi hőmérséklet szempontjából kedvezőtlenebb, mint a fal középsíkjához közeli elhelyezés. Ha egy hőhidakat tartalmazó mező hőtechnikai viselkedését a mezőn át távozó összes hőárammal akarjuk jellemezni, az ún. eredő hőátbocsátási tényezőt használjuk:
ahol: A a mező felülete, m2, L a mezőhöz tartozó hőhíd szakasz hossza, m, kl a hőhíd szakasz vonalmenti hőátbocsátási tényezője, W/mK. Az eredő hőátbocsátási tényezővel számított hőáram magában foglalja a hőhidak okozta többlet hőveszteséget is. Ez a többlet egy épület burkoló felületeire akár 25–30% is lehet,
érdemes tehát a mérséklésére erőfeszítéséket tenni.
6.51. ábra. Faszerkezetű épület jellegzetes hőhidas csomópontjai
6.52. ábra. Az ablak elhelyezési síkjától függő hőhídhatás
6.53. ábra. Hőhídhatás mérséklése kiegészítő hőszigetelés beépítésével
A valóságban hőhídmentes szerkezet nincs, a hőhíd hatását azonban mérsékelni lehet, és kell is, mind állagvédelmi, mind hőérzeti, mind pedig energetikai okokból. A 6.53. ábra mutat néhány lehetőséget kiegészítő hőszigetelés beépítésével. Hőtárolás Az épülethatároló szerkezet egyes rétegei a külső hőmérséklettől általában eltérő (télen magasabb) hőmérsékletűek. A réteget alkotó anyag fajhőjének, a réteg tömegének és a külső hőmérséklethez viszonyított hőmérsékletkülönbségének a szorzata a rétegben feltárolódott hőmennyiséget adja meg. Az épülethatároló szerkezetben kialakuló hőfokeloszlás hosszú időn keresztül fennálló belső és külső hőmérséklet mellett állandósul. Ha az épülethatároló szerkezet külső vagy belső oldalán a környező hőmérséklet (vagy a beeső hősugárzás intenzitása) megváltozik, akkor időben nem állandósult hőáramlás lép fel, és tart mindaddig, amíg a megváltozott peremfeltételeknek megfelelő új hőfokeloszlás ki nem alakul. Egyidejűleg a szerkezetben tárolt hő is megváltozik. Az épülethatároló szerkezet hőtároló képessége mind a téli, mind a nyári hővédelem szempontjából fontos jellemző. A külső hőmérséklethez viszonyított tárolt hőmennyiség a
szélsőségesebben hideg időszakokra vagy a szakaszos fűtés szüneteire képez tartalékot. A 6.54. ábra érzékelteti a rétegrend hatását a feltárolt hőmennyi ségre, ami a hőmérsékleteloszlási diagramok alatti területek nagyságával arányosítható. A hőtároló képesség mértéke azonos fajhő esetében az egy négyzetméter falfelületre eső tömeg. A nem szilikátbázisú anyagok esetében a figyelembe vehető hőtároló tömeg mérőszáma a c/0,8 hányadossal szorzandó, ahol c az anyag fajhője kJ/kgK mértékegységben.
6.54. ábra. A tárolt hő különböző rétegtervű szerkezetekben, a rétegsorrend hatása
A 6.54. ábra falszerkezetei közül három azonos hőátbocsátású, csupán a hőszigetelő réteg beépítési helye változó. Ugyanakkor a hőtároló képesség tekintetében jelentősen különböznek. A külső oldali hőszigetelés a szakaszos fűtésnek kedvez, mivel itt a nehéz szerkezeti réteg a külső hőmérséklethez viszonyított nagyobb hőfokkülönbsége miatt több hőt akkumulál, ami a fűtések szünetében késlelteti a belső tér lehűlését, emellett csökkenti és késlelteti a külső hőingadozások belső térbe jutó hatását. Az elmondottak fordítottja igaz, ha a hőszigetelés a belső oldalon van, ugyanakkor az előbbi megoldással szemben a belső tér gyorsan felfűthető, ami az időszakosan fűtött épületek esetében lehet előnyös. Folyamatos fűtésű üzemmód esetében a külső oldali hőszigetelés hőtechnikai előnye a „csúcselkenő” hatásában rejlik, ami kisebb fűtésteljesítmény tartalékot enged meg. Az időben periodikusan változó hatások esetén a belső szerkezeteknek csak egy bizonyos vastagságú zónája vesz részt aktívan a hőtárolási folyamatban. A periódus egyik felében befelé folyik a hőáram, és a fél periódusidő alatt adott mélységig képes létrehozni számottevő hőmérsékletemelkedést, majd a melegebb szerkezetből indul meg a hőáram visszafelé. Gyakorlati szabály szerint a napi periódusú hőtárolási folyamatban a szerkezetnek az a zónája vesz részt, amelynek a hővezetési ellenállása a felszíntől számítva R ≥ 0,15 m2K/W. A belső határoló szerkezet ilyen mélységű, de legfeljebb a szerkezet fele vastagságáig terjedő rétegének 1 m2 felületre eső tömegét (fajhő szerinti korrekcióval figyelembe véve) fajlagos hőtároló tömegnek (mt, kg/m2) nevezzük. Általában előnyös, ha a belső szerkezetek a napi periódusú hőfelvétel és hőleadás folyamatában aktívan részt vesznek. Ekkor ugyanis a helyiséget érő hőhatások következtében kialakuló hőmérséklet-ingadozások szűkebb határok között maradnak. Emellett a téli benapozás sugárzási energiájának hasznosulása is lehetővé válik. Egy helyiség hőstabilitása és a téli napsugárzási energiát hasznosító képessége függ a helyiség hőtároló tömegétől, (M, kg) ami alatt a rétegtervvel jellemezhető, tömör külső és belső határoló-szerkezetek hőtároló tömegeinek összegét értjük:
ahol: Aj az egyes tömör határoló-szerkezetek felülete, m2, mtj az egyes felületek fajlagos hőtároló tömege, kg/m2. A periodikus hőhatásokkal kapcsolatos fogalmak a csillapítás és a késleltetés. Amikor egy periódus első felében hőáram hatol a szerkezetbe, az útjába eső rétegeket felmelegíti és így azokban tárolódik. Minél nagyobb a hőáram útjába eső rétegek hőtároló képessége, a hőáramnak annál kisebb hányada ér el a periódus első felében a belső felületre, másrészt minél nagyobb e rétegek hővezetési ellenállása, annál nagyobb hőfokesés alakul ki. A periódus második felében a külső hőhatás megszűnik, a szerkezetből indul meg kifelé az első fél-periódusban feltárolt hő visszaáramlása. Ez a folyamat a szerkezet belső síkján is hőmérsékletlengést okoz. Ennek amplitúdója (Atbf) azonban az említett okok miatt kisebb lesz, mint a külső környezet hőmérsékletlengésének amplitúdója (Ate). Megállapodás szerint e két amplitúdó hányadosát nevezzük csillapítási tényezőnek:
A csillapítási tényező annál nagyobb, minél nagyobb a szerkezet hőtároló képessége továbbá minél nagyobb a rétegek hővezetési ellenállása, de a rétegsorrend hatása is lényeges. A csillapítási tényező azonban mindig nagyobb, mint a belső oldali hőátadási tényező és a hőátbocsátási tényező hányadosa, azaz v > αi/k.
6.55. ábra. A hőmérséklet hely szerinti (a) és idő szerinti (b) változása periodikus a falszerkezet külső síkját érő hőhatás következtében. Csillapítás és késleltetés
Ahhoz, hogy a hőáram az útjába eső rétegeket felmelegítve a belső síkot elérje, időre van szükség. Ezért a belső síkon lejátszódó hőmérsékletlengés a környezet hőmérsékletének lengését késve követi. A késleltetés (ε) az az időtartam, ami a környezetben és a belső síkon lejátszódó hőmérsékletlengések azonos fázisú állapota (például maximuma) között mérhető
(lásd a 6.55. ábrát). A késleltetés függ a szerkezet hővezetési ellenállásától ezen felül a rétegek anyagának a hőelnyelési tényezőjétől. Egy anyag hőelnyelési tényezője (s, W/m2K) azt fejezi ki, hogy az adott anyagból készített végtelen vastag fal felületén milyen a hőáramingadozás és a hőmérséklet-ingadozás kapcsolata.
ahol: λ hővezetési tényező, W/mK ρ sűrűség, kg/m3, c fajhő, kJ/kgK, tc periódusidő, s. és ezzel a késleltetés:
ahol: R = d/λ
a hővezetési ellenállás, m2K/W.
Általában előnyös, ha a külső határoló szerkezet csillapítása és késleltetése nagy. Ekkor a helyiségekbe a külső hatásokból kevesebb zavar jut be, továbbá biztosítható, hogy az elnyelt napsugárzási energia az éjszakai órákra érje el a helyiséget. Példaképpen kiszámítjuk a tömör fenyőfa falszerkezet szükséges falvastagságát (λ = 0,19 W/mK, p = 550 kg/m3, c = 2,51 kJ/kg, s = 4,367 W/m2K) a nyolcórás késleltetés eléréséhez:
ε = d · 223 500 = 8 · 3600, ebből d = 0,129 m = 12,9 cm! Az időben nem állandósult folyamatokkal kapcsolatos a padlók hőelnyelése. A hőérzeti követelmények kielégítéséhez tartozik, hogy a padló és a vele érintkező emberi talp ún. közös hőmérséklete elég magas legyen, és a kialakuló, a talpból a padlóba folyó hőáram ne haladjon meg egy eltűrhető értéket. A megítélés alapja a 12 perces érintkezés után kialakuló állapot, amit a padló hőelnyelési tényezője
c kJ/s1/2m2K határoz meg. Ennek alapján a padlók besorolása: b= „meleg” padló: b < 0,700, „félmeleg” padló: 0,700 < b = 0,840, „hideg” padló: b > 0,840. Átlátszó (transzparens) szerkezetek A sugárzást átbocsátó, üvegezett szerkezeteken keresztül a vezetéses, és a légrétegekben kialakuló konvektív hőáram mellett a látható fény és a közeli (3–4 μm-nél rövidebb
hullámhosszúságú) infravörös sugárzás átbocsátása útján is végbemegy hőátszármaztatás. A 6.56a ábra a föld felszínére érkező napsugárzás spektrális eloszlását szemlélteti, az energiahozam a görbe alatti területtel arányos. Egy üvegtábla által közvetlenül átbocsátott sugárzás intenzitása a hullámhossz függvényében a 6.56b ábrának megfelelően változik. A közvetlenül, változatlan hullámhosszúságú sugárzás formájában áteresztett energiahányad mellett a felületre érkező napsugárzás egy része visszaverődik, egy másik része elnyelődik, és a szerkezetet felmelegíti. A felmelegedett szerkezet ennek következtében mindkét oldalán konvektív hőátadással, ill. sugárzással hőt bocsát ki a környezetnek. Ily módon a belső helyiség felé kibocsátott hőáram hozzáadódik a közvetlenül átbocsátott napsugárzás intenzitásához (hőáram egyenértékéhez). Az átbocsátott sugárzás intenzitás az üveg optikai jellemzőinek szelektív megváltoztatásával lényegesen csökkenthető. A 6.56b ábra a normál üveg áteresztőképessége mellett bemutatja egy reflektív felületképzésű és egy abszorbens üveg áteresztési görbéjét.
6.56a ábra. A napsugárzás spektrális eloszlása (hullámhosszra vonatkoztatott intenzitása) a világűrben és a Föld felületén
6.56b ábra. Különféle üvegek sugárzásáteresztő képessége 1 6 mm vastag normál ablaküveg; 2 abszorpciós üveg; 3 reflexiós üveg
A transzparens szerkezet viselkedését a beeső, direkt és szórt napsugárzásból közvetlenül és közvetve átjutó energiaáram együttes összege határozza meg. Ennek jellemzésére használjuk a naptényező (N) fogalmát, ami az adott transzparens szerkezeten keresztül bejutó (q, w/m2K), valamint egy etalonszerkezeten át ugyanolyan sugárzási körülmények mellett bejutó energiaáram (ISRG, W/m2K) hányadosa. Az etalonszerkezet 3 mm vastagságú húzott síküveg. A naptényező ismeretében az üvegezett szerkezet egységnyi felületén a napsugárzásból a helyiségbe jutó energiaáram: q = N ISRG. A helyiségbe sugárzással jutó energiahányad valamely belső felületre esik, ahol nagyobb része azonnal, másik része pedig gyakorlatilag néhány visszaverődés után elnyelődik. Az elnyelt energiától felmelegedő felületek hőátadással melegítik a velük érintkező levegőt, ill. a saját hőmérsékletüknek megfelelő hullámhosszon sugárzást bocsátanak ki. Ez utóbbi – a Wien-törvénynek megfelelően – hosszúhullámú infrasugárzás, amire az üvegezés átlátszatlan. Emiatt a helyiségbe az üvegezésen keresztül sugárzással bejutó energia sugárzás formájában nem tud távozni, és a belső hőmérséklet megemelkedését okozza. Ez a jelenség az üvegházhatás, ami nyáron a helyiség túlzott felmelegedéséhez vezet, télen a napenergia fűtési célú hasznosítását segíti. Az üvegezett szerkezeten keresztül a teljes fűtési idény során a környezetbe hőátbocsátással távozó hőmennyiség: Qv = küG, J, ahol: kü az üvegezett szerkezet (ablak, üvegfal) átlagos hőátbocsátási tényezője, G fűtési hőfokhíd, s · fokban. Az üvegezett szerkezet átlagos hőátbocsátási tényezője az átlátszó felület és a tömör rész (keret) hőátbocsátási tényezőjének felületarányosan súlyozott átlaga. Mozgatható hőszigetelő árnyékoló szerkezet alkalmazása esetén kü a „nappali” (kün) és az „éjszakai” (küé) érték átlaga. A fűtési hőfokhíd az előírt belső hőmérséklet, és a várható külső hőmérséklet különbségének az integrálja az idő függvényében a fűtési idő tartamára, azaz az X.15. és IV. 15. közötti időszakra e hőmérséklet-különbséget ábrázoló görbe alatti terület nagysága. Budapest hőfokhídja például 3090 nap · fok, vagy 266 976 s · fok.
Ugyanezen időtartam alatt a napsugárzásból származhat hőnyereség (ún. szoláris nyereség), aminek nagysága:
Qn = ΝΣΙΑt/Αü ahol: N naptényező, ΣΙ a fűtési idény során az adott tájolású és adott hajlásszögű egységnyi felületre jutó napsugárzási energia, Ws/m2, At az átlátszó felület nagysága, m2, Aü az üvegezett szerkezet teljes felülete, m2. A hőmérleg így:
Q = Qv – Qn = küG – NΣIAt/Aü
és a hőveszteség formálisan egy ks egyenértékű hőátbocsátási tényező és a hőfokhíd szorzataként is értelmezhető. Ezzel: Q = kc G = kü G – NΣIAt/Aü, amiből ke = kü – NΣIAt/GAü = kü – NSAt/Aa amely kifejezésben a ΣI/G = S az ún. nyereségtényező, melynek számértéke az adott földrajzi helyre jellemző klímától és a tájolástól függ. A szoláris nyereség hasznosulásának feltétele, hogy a helyiség elegendő hőtárolóképességgel rendelkezzék. A feltétel a helyiség fajlagos hőtároló tömegére: mh > 2000 kg/m2. A helyiség fajlagos, azaz egységnyi átlátszó felületre eső hőtároló tömegének értelmezése:
ahol a nevezőben levő összeg a helyiség egyes külső üvegezett szerkezetei átlátszó felületének és naptényezőjének szorzataiból tevődik össze. A helyiség fajlagos hőtároló tömege a túlzott nyári felmelegedés elleni védelem szempontjából is jelentőséggel bír. A követelmények teljesülésének igazolása Hőérzeti ellenőrzés télre. A huzamos emberi tartózkodásra szolgáló helyiség esetében a külső határoló és nyílászáró szerkezeteket úgy kell kialakítani, hogy a helyiséget burkoló összfelület súlyozott átlagos hőmérséklete (közepes sugárzási hőmérséklete) legfeljebb 2,5 K-nel, ill. több lehűlő felület vagy nagy üvegezési arány esetén a vonatkozó szabványban megadott értékkel lehet alacsonyabb a helyiség előírt belső hőmérsékleténél. A szerkezeti egységeknek átlagos felületi hőmérsékletét a hőhidak hatását is tükröző eredő hőátbocsátási tényező figyelembevételével, valamint a hőszükséglet számításánál alkalmazott belső és külső hőmérséklet mellet kell kiszámítani. Az eredő hőátbocsátási tényező számítása ekkor az alábbi:
ahol a már korábban említett ξ korrekciós tényező a határolószerkezet csillapító képességét veszi figyelembe a felülettömeg függvényében, értéke a szabványban adott. Transzparens szerkezet átlagos felületi hőmérsékletének meghatározásához annak „nappali” transzmissziós hőátbocsátási tényezőjét (kün) kell figyelembe venni. A külső levegővel alulról érintkező födémek esetén a padlóra külön is vonatkozik a felületi hőmérséklet követelménye. A padlókra vonatkozó hőérzeti követelményként a szabvány a padlók minőségére a helyiség funkciójának megfelelően ír elő követelményeket a padlók hőelnyelési besorolásával. Így lakóhelyiségek követelménye a „meleg” padló. A padló legfelső rétegének b, m2/s, hőelnyelési tényezője meghatározza a padló hőelnyelését, ha a réteg vastagsága eléri a d1 = (2160 a1)1/2 értéket. Az a1, m2/s, a hőfokvezetési tényező (a = λ/ρc). Ha a feltétel nem teljesül, az alsóbb rétegek hatása is érvényesül. A hőérzet szempontjából megfelelő padlóburkolat fajlagos hőtároló tömege kedvezőtlenül alacsony lehet. Például alátétes szőnyegpadló esetében mt = 2 kg/m2, vagy filcalátétes szalagparketta alkalmazásával mt = 30 kg/m2. Ha viszont beton aljzatra ragasztott keményfa lécparkettát alkalmazunk, akkor a födém feletti helyiségre a fajlagos hőtároló tömeg mt > 240 kg is lehet. Ekkor d1 > 15 mm-es burkolatvastagság esetén a faanyag hőelnyelése b1 = 0,67 kJ/m2 Ks1/2 lesz a meghatározó (a1 = 0,109 10–6 m2/s), míg 15 mm-nél kisebb padlóburkolat vastagság esetén a beton aljzat hőelnyelésének hatása is érvényesül. Nedvességviszonyok a felületeken. A határoló szerkezetek belső felületi hőmérséklete a felületi nedvességviszonyokkal is összefügg. A követelmény és ellenőrzés kérdésével a „Nedvességtechnika” címszó alatt foglalkozunk. Hőérzeti ellenőrzés nyárra. A huzamos emberi tartózkodásra szolgáló helyiségekben a nyári hőérzeti viszonyok akkor elfogadhatók, ha a helyiség fajlagos hőtároló tömege a tájolás és a szellőzési lehetőségek függvényében differenciált kritériumértéket (MSZ-04140-2 szabvány) eléri. Egységnyi térfogatra jutó fajlagos hőáram Qm, W/m3K
6.57. ábra. Épület energetikai ellenőrzése a fajlagos fűtésigény alapján
A fajlagos hőtároló tömeg összefüggésében az N naptényezővel a napközben csukott állapotú árnyékoló szerkezet naptényezője figyelembe vehető. A helyiség akkor tekinthető intenzíven szellőztetettnek, ha az ablaka éjszaka és hajnalban is nyitva tartható, vagy az n > 3 légcsereszám egyéb úton biztosítható. Energetikai számítás. Az energetikai követelményt a mértékadó külföldi szabványokhoz igazodó magyarországi előírás az egységnyi fűtött térfogatra vonatkozó fajlagos hőigény korlátozásaként adja meg. A fajlagos hőigénybe a transzmissziós veszteségek (beleértve a hőhidak többletveszteségeit) és a sugárzási nyereségek számítanak bele. A követelmény a tervezett épület funkciójától és geometriai arányától függ. A funkció a folyamatos és a szakaszos használatú épületek megkülönböztetését jelenti, az utóbbiakra a szakaszos fűtési üzem és a megvilágítási igény miatti nagyobb üvegfelületek is jellemzők. A geometriai arány alatt a lehűlő felület (ΣΑ) és a fűtött épülettérfogat (V) arányát értjük. A követelményérték tehát adott épületre vonatkozik, nagysága épületenként eltérő, és a ΣΑ/V hányados kiszámítása után a szabványban közölt diagramról leolvasható, vagy az azon közölt összefüggés segítségével kiszámítható (6.57. ábra). Az energetikai számítás lényege a fajlagos hőigény, Qm kiszámítása, és az adott épületre
megállapított követelményértékkel (Qmf) való összehasonlítása. Qm nem lehet nagyobb, mint a követelményérték. A tömör határolószerkezetekre a transzmissziós hőáram a ξ korrekciós tényező nélküli eredő hőátbocsátási tényezővel értendő. Ha a szerkezet fűtött teret fűtetlen helyiségtől választ el, a hőátbocsátási tényező a C = (ti – ti)/ (ti – te) hányadossal szorzandó, ahol tx a fűtetlen tér, ti a fűtött tér hőmérséklete, és te a méretezási külső léghőmérséklet. Az üvegezett szerkezetekre a szoláris nyereséget is figyelembe vevő egyenértékű hőátbocsátási tényezőt alkalmazzuk, ha a mögöttes helyiség fajlagos hőtároló tömege (mh) nem kisebb, mint 2000 kg/m2. Ha ez a feltétel nem teljesül, az egyes üvegezett szerkezetek An = mh Aü/2000 nagyságú felületére a ks egyenértékű hőátbocsátási tényezőt, a fennmaradó A = Aü – An felületre pedig az üvegezett szerkezet kü eredeti transzmissziós hőátbocsátási tényezőjét alkalmazzuk. A fajlagos hőigény ezek után a következő összefüggéssel számítható:
ahol: kt a tömör épülethatároló szerkezetek rétegtervi hőátbocsátási tényezője, W/m2K, At a tömör épülethatároló szerkezetek felülete a belső oldalon, m2, K1 a hőhidak vonalmenti átbocsátási tényezője, W/mK, L a hőhidak hossza, m, kp a talajon fekvő padló egyenértékű hőátbocsátási tényezője, W/m2K, Ap a talajon fekvő padló felülete, m2. Amennyiben az energetikai ellenőrzés negatív eredményt hoz, az épület javítása szükséges. Ezt azonban már nem az építészeti elképzelések módosításával, hanem épületszerkezeti eszközökkel kell elvégezni. A tömör épülethatároló szerkezetek hőszigetelésének mértékét növelhetjük, hatékonyabb nyílászáró szerkezetek (pl. 3-rétegű üvegezés, különleges bevonatú hőszigetelő üvegezés) beépítését tervezhetjük, növelhetjük a fajlagos hőtároló tömegeket stb. 6.2.2.2. Nedvességtechnika Általános előírások, követelmények, a nedvességtechnikai méretezés célja A nedvességtechnika, vagy páravédelem az épületfizikának az az ága, amely az épületekkel kapcsolatba kerülő gőz- és folyadék formájú nedvesség hatásaival foglalkozik. Az épületek – köztük faházak – nedvességtechnikai követelményeit is az MSZ-04-140-2:1991 „Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai. Hőtechnikai méretezés” című építésügyi ágazati szabvány adja meg. Követelmény, hogy a rendeltetésszerű használatból következő páranyomás és nedvességtartalom eloszlás a rendeltetésszerű használatot akadályozó vagy zavaró elváltozásokat nem okozhat. Ilyen elváltozás a hővezető képesség növekedése, valamint az építőanyag fizikai károsodása. A nedvességtechnikai követelmények (1) a szerkezetekben fellépő nedvességviszonyokra, valamint (2) a határoló szerkezetek belső felületein fellépő
nedvesség viszonyokra vonatkoznak. Fogalmak, adatok, összefüggések Az építő- és szigetelőanyagok többsége pórusos szerkezetű. A nedvesség felvétele történhet kapilláris úton, a folyékony nedvességgel való közvetlen érintkezés révén (építési nedvesség, talajvíz, meteorológiai nedvesség), illetőleg szorpciós úton. Ez utóbbi esetben a felvett nedvesség ún. kötött víz formájában van jelen, a kialakuló nedvességtartalom pedig a légállapotoktól függő egyensúlyi nedvességtartalom. Értékéről az anyag szorpciós izotermái adnak tájékoztatást. A 100%-os relatív légnedvességhez tartozó nedvességtartalom az anyag telítési nedvességtartalma. Ennek elérése után a diffúzió útján bejutott pára a továbbiakban kondenzálódik, és a bevitt nedvesség folyékony halmazállapotú, ún. szabad víz formájában gyűlik fel az anyagban. A legtöbb anyag izotermáin van egy inflexiós pont, ahol a görbe meredeksége hirtelen megnő. Ez a pont jelzi a kapilláris kondenzáció kezdetét, amikor a 10–5 cm-nél kisebb átmérőjű pórusok teljes keresztmetszetét kezdi kitölteni a szabad víz. Ez a szokványos építőanyagok esetében φ = 75%-os relatív légnedvesség mellett alakul ki. A szerkezeti anyagok megengedhető nedvességtartalma alatt azt a maximális nedvességtartalmat értjük, amely mellett a fellépő fizikai-kémiai hatások a rendeltetésszerű használatot még nem zavarják (nem vezetnek korhadáshoz, korrózióhoz), és amely mellett az anyagok hővezetési tényezője még nem nő meg elfogadhatatlan mértékben. Ez utóbbi tekintetében a megengedhető érték a szorpciós telítettséghez tartozó nedvességtartalom, vagy annál valamelyest nagyobb érték is lehet. Állagvédelmi szempontból a megengedhető nedvességtartalom egyes anyagoknál a kapilláris kondenzációhoz tartozó érték. Ilyen anyag a fa és a szigetelőanyagok, ezek a nedvességtartalomra különösen érzékenyek. A nedvességviszonyok ellenőrzése során szerepet játszik a kezdeti nedvességtartalom. Ez alatt a használatbavétel utáni első fűtési idény kezdetén fennálló nedvességtartalmat értjük, ami egyes építőanyagoknál a szorpciós telítettség felett is lehet. A szerkezetbe kerülő nedvesség mozgása főként gőz alakban, páradiffúzió útján megy végbe. A nedvességtechnikai számítások során a szerkezetekben várhatóan fellépő páranyomás eloszlást, nedvességtartalom eloszlást, valamint a felületek hőmérsékletét kívánjuk meghatározni. A számításokhoz mértékadó belső és külső légállapotokat (méretezési peremfeltételeket) alkalmazunk. Fűtött helyiségek határoló szerkezeteinek ellenőrzésekor a szerkezetben kialakuló nedvességviszonyok számításához a külső légállapot jellemzők: te = –2 °C, φe = 90%. Pince feletti födém esetén te = +5 °C, φe = 75%, hűtött helyiségek határoló szerkezeteiben kialakuló nyári páradiffúzió esetében tc = 22 °C, φe = 60%. A felületeken kialakuló nedvességviszonyok számításához te = –5 °C, φe = 70%–85%. A belső légállapot jellemzők (ti tim φi) értékét a szabvány különféle funkciójú épületek különböző helyiségeire adja meg. Így például lakószobára a helyiség előírt belső eredő hőmérséklete ti = 20 °C, a belső léghőmérséklet tim = ti +2 °C = 22 °C, φi = 65%. Felületi lecsapódás A nedves levegő a száraz levegő és vízgőz (pára) elegyének tekinthető. Ily módon össznyomása a száraz levegő résznyomásából és a vízgőz résznyomásából tevődik össze. A vízgőz résznyomása (röviden: páranyomás) az adott hőmérséklethez tartozó határértéknél nagyobb nem lehet, ezt az értéket telítési páranyomásnak nevezzük. A telített levegő adott hőmérsékleten a benne levőnél több nedvességet pára formájában nem tud felvenni. A tényleges páratartalom (g, g/m3) és a telítési páratartalom páratartalom (gs, g/m3) hányadosa, vagy másképpen a tényleges páranyomás (pr, Pa) és a telítési páranyomás (ps. Pa) hányadosa
a relatív páratartalom (φ), amit százalékosan szoktunk megadni. A melegebb levegő több vízgőzt képes megtartani légnemű nedvesség formájában, mint a hidegebb, azaz nagyobb a telítési páranyomása és telítési nedvességtartalma. Felületi lecsapódás következik be, ha a hidegebb felülettel érintkező levegő határrétege annyira lehűl, hogy abban a vízgőz túltelítetté válik, azaz a telítési páranyomása kisebb lesz, mint amekkora a nedvességtartalmából adódó tényleges páranyomása volt. Azt a hőmérsékletet, amelyen az adott hőfokú és nedvességtartalmú levegő éppen telítetté válik, harmatponti hőmérsékletnek nevezzük, jele ts. Példaképpen a 20 °C hőmérsékletű levegő 17,3 g/m3 nedvességet képes felvenni pára formájában. Telítési páranyomása 2338 Pa. 65%-os telítettség mellett a páratartalma 11,24 g/m3, páranyomása 1520 Pa. A 13,2 °C hőmérséklethez tartozó telítési páranyomás (1517 Pa) ennél már éppen kisebb, ezen a hőmérsékleten a páralecsapódás kezdetét veszi. Páradiffúzió – egydimenziós vízgőzáram Az eltérő hőmérsékletű és nedvességtartalmú külső és belső térben eltérő páranyomás uralkodik. A páranyomás-különbség hatására a magasabb páranyomású hely felől az alacsonyabb páranyomású hely felé irányuló páradiffúzió lép fel. A diffúzió a porózus építőanyagokból készített határoló szerkezeten keresztül megy végbe. A szerkezet rétegeinek anyagára jellemző a páradiffúziós tényező (δ, kg · 10–9/ms Pa), ami megmutatja, hogy az egységnyi vastagságú anyag egységnyi felületén mekkora páramennyiség diffundálódik át időegység alatt, ha a két oldalán a páranyomás különbsége egységnyi. (A 10–9 szorzót a kicsi számértékek miatt használjuk. Ez a mértékegység egyenértékű a g/ms MPa mértékegységgel.) A páravándorlás áramsűrűségét a szerkezet rétegeinek páradiffúziós ellenállása határozza meg. A páradiffúziós ellenállás az adott (d) vastagságú réteg párazáró képességére utal:
Többrétegű szerkezet egyes rétegeinek páradiffúziós ellenállása összeadódik, és a páraáramsűrűség:
Néhány építőanyag páradiffúziós tényezőjét, ill. szerkezeti réteg páradiffúziós ellenállását a 6.4. táblázatban adjuk meg. 6.4. táblázat. Néhány építőanyag páradiffúziós tényezője, párazáró rétegek páradiffúziós ellenállása Építőanyag
Vasbeton Kőzetgyapot Polisztirol hab Téglafal
Sűrűség ρ, kg/m3 2400 80 20 1780
Rétegvastagság d, m 0,15 0,15 0,15 0,15
Páradiffúziós tényező
Páradiffúziós ellenállás
δ, 10–9 kg/msPa 0,008 0,120 0,002 0,028
R, m2sPa/10–9kg 18,75 1,25 75,00 5,35
Fenyőfa Fenyőfa Tölgyfa Alumínium fólia Bituminos papír
400 550 750
0,020 0,028 0,016 200–4000 10
A fenti összefüggésekből is kitűnik, hogy a hőátbocsátás és a páradiffúzió analóg jelenségek. A szerkezeti rétegek páradiffúziós ellenállása adott belső és külső páranyomás mellett a szerkezeten keresztüli páranyomás-eloszlást is meghatározza, amit ugyancsak diagrammal szokás ábrázolni. A hőmérséklet-eloszlás számításától eltérően azonban a külső és belső felületi átadási ellenállást, nagyságrendje miatt nem vesszük figyelembe. A páranyomás-eloszlás, azaz a részpáranyomás görbe értékei a páraáramot meghatározó összefüggésből azon meggondolás alapján számíthatók, hogy az egyes rétegek határai között fellépő páranyomás különbség (nyomásesés) arányos a réteg páradiffúziós ellenállásával. A továbbiakban példaképpen bemutatjuk a már vizsgált határoló szerkezet páranyomás diagramjának meghatározását téli mértékadó légállapotok mellett, azaz a belső helyiség hőmérséklete 20 °C, relatív páratartalma φi = 65%, a külső levegőhőmérséklet –2 °C, relatív páratartalma φe = 90%. A szerkezet számításának a részleteit a 6.5. táblázat tartalmazza. A 6.58. ábra páranyomás diagramjának vízszintes tengelyén távolság helyett hőmérséklet szerepel, azaz a szerkezet rétegtervét geometriai lépték helyett hőmérséklet-léptékben ábrázoljuk. A vízgőz telítési rész nyomásának diagramja a hőmérséklet függvényeként szintén berajzolható, az értékeket az MSZ-04-140-2 szabvány vonatkozó táblázatából is vehetjük. Mivel a hőmérséklet és telítési páranyomás összefüggése magasabbrendű polinom, a telítési görbe nem egyenes. 6.5. táblázat. A páranyomás eloszlás számítása faszerkezetű épület külső falában párafékező réteggel és anélkül d λ δ α R Rajz mm
Tábl. mK/W
Tábl. –1
2
Kg · 10 /m SPa
Külső levegő Ásványi nemes vakolat Polisztirol keménylap Cementkötésű forgácslap Légréteg
Tábl. 2
d/λ
W/m s
W/m2s
24
0,024
3
0,78
0,024
0,00345
30 12,5
0,04 0,36 –
0,011 0,04
0,75 0,0347
1,9
0,17
20
Ásványi gyapot
100
Polietilén párazáró fólia
0,03
0,046 –
0,14 –
2,71 –
Forgácslap
13
0,16
0,036
0,0813
Gipszkarton
12,5
0,21
0,056
0,0595
Belső levegő Σ
8
0,125 3,976
Rv
Δt
Δp
Δp
d/λ
Szám.
Szám.
Szám.
Szám.
Tábl.
°C 0,23
Pa
Pa
°C -2 -1,77
0,125
0,02
26
4
2,727 0,3125
4,15 0,19
569 66
90 10
0,0105
0,94
0,714
15,00 -
m2sPa/Kg · 109
24
t
Ps
Pr
φ’
Pr
φ”
Szám.
PjPs
Szám.
PJPs
Pa 516 524
Pa 469 469
% 90,0 90,3
Pa 469 469
% 90 89,5
-1,75
524
495
94,4
473
90,2
2,4 2,59
726 740
1064 1130
146,5 152,7
563 573
77,5 77,3
2
1
3,53
775
1132
146,1
574
74,0
149 -
23
18,53
2130
1281
60,1
587
28,0
787
18,53
2130
1281
60,1
1384
69,6
0,361
0,45
75
12
18,98
2197
1356
61,7
1396
63,5
0,2232
0,33
47
7
19,31
2333
1403
60,1
1403
60,0
20,00
2338
1403
60,0
1403
60,0
0,69 4,4732
22
934
934
28,4732*
Ha a számított tényleges páranyomás (pt) a szerkezet valamely pontján, mint példánkban is, nagyobb, mint a telítési résznyomás (ps), vagyis a két görbe metszi egymást, a szerkezeten belüli lecsapódásra kell számítani. A tényleges páranyomás természetesen nem lehet nagyobb a telítési értéknél, azaz a páranyomásgörbe nem metszheti, csupán érintheti a telítési görbét. Ezért ilyen esetben a pt görbéje korrekcióra szorul, ennek részleteit az említett szabvány tartalmazza. A tényleges és a telítési részpáranyomás érték hányadosa a szerkezet minden szelvényében megadja a relatív légnedvességet (pt/ps = φ). A relatív légnedvesség pedig meghatározza az anyag egyensúlyi nedvességtartalmát, ami a szorpciós izotermájáról leolvasható. Így a keresztmetszeten a nedvességtartalom eloszlása is feltüntethető.
6.58. ábra. Favázas épület külső falszerkezetének páranyomás diagramja párafékező fóliával és anélkül
A követelmények teljesülésének igazolása Nedvességviszonyok a szerkezetekben. Az épületek határolószerkezeteit úgy kell kialakítani, hogy a szerkezetet alkotó anyagok nedvességtartalma (ω) üzemszerű viszonyok mellett a megengedett nedvességtartalom (ωm) értéke alatt maradjon. A méretezés egyszerűsítése érdekében a páradiffúziót állandósult állapotban vizsgáljuk, feltételezve, hogy a nedvesség kizárólag diffúzióval mozog és a páramennyiségből a szerkezet nem nyel el semmit. Azokban az esetekben, amikor az egydimenziós vízgőzáram tekinthető jellemzőnek, az MSZ-04-140-2 szabványban közölt ellenőrzési mód alkalmazható. Az ellenőrzési eljárás első szakaszának célja az egyensúlyi nedvességtartalom meghatározása. Ezt szerkesztéssel kombinálva célszerű végezni. Megfelelő a szerkezet, ha – a parciális nyomás mindenhol kisebb, mint a telítési érték, és – a relatív légnedvesség egyetlen rétegben sem haladja meg a megengedhető nedvességtartalomhoz tartozó értéket, valamint – a kezdeti nedvességtartalom (ωk) kisebb a szorpciós telítettségi nedvességtartalomnál (ωs). Ha a felsorolt feltételek valamelyike nem teljesül, a szerkezet alkalmasságát további számítási eljárással lehet megítélni. Az esetek egy jelentős részében a szerkezet állagvédelmi szempontból akkor is megfelelő lehet, ha a páradiffúziós ellenőrzés kondenzációra utal, vagy valamely rétegben a megengedett nedvességtartalomnál magasabb egyensúlyi nedvességtartalmat mutat ki. A nedvességtartalom meghatározása ugyanis állandósult mértékadó állapoton alapul. Ahhoz azonban, hogy a szerkezetben ez az állapot kialakuljon, a
szerkezetnek a diffúziós időszakban (fűtési idény, Td) először nedvességgel fel kell töltődnie, a kezdeti ωk értékről az állandósult állapotra jellemző ωe nedvességtartalmi értékre. Ez az időtartam az ún. töltési idő (T), ami a vízgőzárammal a szerkezetbe belépő pára mennyisége alapján számítható az alábbi összefüggéssel:
ahol: mi az i-edik réteg felülettömege, kg/m2, ωei az i-edik réteg egyensúlyi nedvességtartalma, %, ωki az i-edik réteg kezdeti nedvességtartalma, %, gv az állandósult állapotban számolt vízgőzáram sűrűség, kg/m2h. Amennyiben a töltési idő kisebb, mint a diffúziós időszak, azaz Td–T=Tst> 0, van idő a stacioner állapot kialakulására, amelyre a megengedett nedvességtartalom túllépése jellemző. Emiatt a szerkezet nem felel meg. Ha viszont a töltési idő nagyobb, mint a fűtési idény hossza, és így Tst < 0, a számított egyensúlyi nedvességtartalom nem alakul ki, és a szerkezet megfelelhet, ha valamennyi rétegére – ahol ωm < ωe – fennáll az alábbi egyenlőtlenség:
Nedvességviszonyok a felületeken. Szokványos használatú helyiségekben a rendeltetésszerű használatnak megfelelő belső léghőmérséklet, nedvességfejlődés és légcsere mellett a határolószerkezet legkedvezőtlenebb szakaszán a belső felületi hőmérséklethez tartozó relatív levegő nedvességtartalomnak alacsonyabbnak kell lennie, mint a kapilláris kondenzáció figyelembevételével megengedett érték (φkk). A rendeltetésszerű használatnak megfelelő nedvességfejlődés értékére (W, g/h) szabvány ad tájékoztató adatokat. Ezzel a helyiségből szellőzéssel távozó és szellőző levegővel behozott nedvesség tömegárama tart egyensúlyt: W = mt – mb. Az egységnyi szellőző levegő térfogatárammal (L, m3/h) elszállított nedvességmennyiség W/L = Δc g/m3, ami a belépő és a távozó levegő egységnyi térfogatában levő vízgőz mennyiségének a különbsége (ct – cb), más szóval fajlagos nedvességfelvétel. A belépő levegő cb vízgőz-koncentráció értéke a külső levegő állapotától függ. Állagvédelmi szempontból a távozó levegő ct vízgőzkoncentrációja a meghatározó, amit a belső felületek Θ hőfoka felülről korlátoz: a levegő nedvességtartalma Θ hőfok mellett nem érheti el a φkk = relatív légnedvességet. A felületek állagvédelmi ellenőrzéséhez a belső, ill. külső levegő állapotjelzőinek, a belső felületek hőmérsékletének és a Δc fajlagos nedvességfelvételnek a bonyolult összefüggését görbesereggel foglalják össze (6.59. ábra). Az ábra arra az esetre vonatkozik, amikor a külső levegő hőfoka te = –5 °C, relatív páratartalma φe = 85%, valamint φkk = 75%.
6.59. ábra. Felületek állagvédelmi ellenőrzésére szolgáló diagram
Az ellenőrzés során kereshetjük az adott ti és Θ értékhez megengedhető Δc fajlagos nedvességfelvétel értéket, abból W ismeretében a szükséges szellőző levegőáram adódik. Új szerkezet tervezése esetén adott szellőzés, nedvességfejlődés és belső léghőmérséklet mellett a határoló szerkezetek minőségét jelző, csomópontokra vonatkozó Θ belső felületi hőmérséklet értéket határozhatjuk meg. Az ábrán látható, hogy minél jobbak a csomópontok, azaz minél magasabb azok belső felületi hőmérséklete, annál nagyobb lehet a fajlagos nedvességfelvétel értéke, mert annál magasabb nedvességtartalom engedhető meg a helyiség levegőjében. Ez azt is jelenti, hogy kevesebb szellőző levegő szükséges ugyanazon nedvességterhelés elszállításához, így kisebb a beáramló levegő felmelegítéséhez szükséges szellőzési hőigény is. A csomópontok minősége tehát nemcsak állagvédelmi, hanem energiatakarékossági okokból is fontos! A kondenzáció feltételeinek elkerülése Az olyan szerkezeteknél, amelyeknél fennáll a belső kondenzáció veszélye, a kondenzáció feltételeinek megszüntetése szükséges. Hasonlóan kell eljárni akkor is, ha a feladat az egyensúlyi nedvességtartalom csökkentése (a pórusokat kitöltő levegő relatív páratartalmának csökkentésén keresztül), amikor nedvességre érzékeny anyag van a szerkezetben. A kondenzáció feltételei, ill. a relatív nedvességtartalom a rétegrend változtatásával befolyásolhatók. A kedvező rétegrend a belső oldal felől egyre csökkenő páradiffúziós ellenállás elvét követi, ekkor ugyanis a tényleges páranyomás görbe megfelelő meredekséggel ereszkedik ahhoz, hogy a telítési görbe alatt maradjon. A belső oldali
hőszigetelés páradiffúziós szempontból kedvezőtlen és kerülendő, mivel a szerkezet jelentős vastagságénak alacsonyabb hőmérsékletét és így a telítési görbe kezdeti nagy meredekségű esését eredményezi. Egyes zártsejtű szigetelőanyagok jó párazáró képességgel is rendelkeznek, így a problémát mérsékelhetik. Az említett elvek azonban nem mindig tarthatók be. A javítási lehetőségeket az alábbiakban tekintjük át. Párafékező réteg beépítése. Bitumenes lemez, kenés, műanyag fólia, alumínium fólia alkalmazható ilyen célra. A páranyomás ugrásszerű csökkenését eredményezi a beépítés helyén, a telítési görbe menetét gyakorlatilag nem befolyásolja. Emiatt a szerkezet belső térhez minél közelebb eső síkjában – réteg felületére vagy rétegek közé – kell elhelyezni. Hőszigetelő rétegnek csak a „meleg” oldalára szabad párafékező réteget beépíteni, ellenkező esetben a hideg oldalig magasan tartott páranyomás nagy valószínűséggel a telítési görbe átmetszését eredményezi. A párafékező réteg szükséges ellenállása számítással, ill. grafikus eljárással is meghatározható. A grafikus méretezéshez a páranyomás görbéket nem a falvastagság, hanem az ellenállás függvényében ábrázoljuk. Favázas épületek szerkezeten belüli kondenzációjának meggátlására polietilén fólia alkalmazható, amit a szigetelő réteg belső oldalán külön rétegként, vagy egy gipszlemez bevonataként építhetünk be. Hatékonysága a fólia folytonosságától függ, ami a kivitelezés gondosságán múlik. A gyakorlatban elkerülhetetlenül lesznek hézagok a szerkezetek csatlakozásánál, csomópontoknál, szerelvények elhelyezésére kialakított perforációknál. Az itt fellépő koncentrált diffúziós páraáram és konvektív nedvességtranszport kondenzációhoz vezet. Ezért, ahol lehet, el kell kerülni a perforálást, az elkerülhetetlen hézagokat pedig jól tömíteni kell. A hőszigetelő anyaggal való kitöltés nem jó megoldás, mert meggátolja az esetleg bejutott nedvesség szétdiffundálását. A meglévő rétegrend egy vagy több rétegének cseréje. A kondenzációs zónát tartalmazó rétegre nyomás-hőmérséklet koordinátarendszerben számítással meghatározható a parciális vízgőznyomás görbéjének megkövetelt Δp/Δt meredeksége. Az új réteg ennek megfelelően választandó. A méretezés az említett koordinátarendszerben, t – p diagramban való ábrázolással, grafikusan is elvégezhető. A meglévő rétegrend adott rétegeinek egymás közötti cseréje. Nagyobb párazáró képességű réteg befelé, nagyobb hőszigetelésű réteg kifelé való áthelyezése eredményezhet javulást. A méretezés t – p diagramban való ábrázolással grafikusan végezhető. A meglévő rétegrend kiegészítése páraszellőző réteggel. Ez a réteg a gyakorlatban a szerkezetbe beépített és a külső környezettel kapcsolatban levő légréteg. Rendszerint a külső felülethez közel építjük be a szellőző légréteget, melyben – a külső térrel való összeköttetése révén – a parciális vízgőznyomás a külső térben uralkodó résznyomással azonos. Így a szerkezet befelé eső részén biztosítja a tényleges páranyomás görbe megfelelő meredekségét, kifelé pedig eleve a telítésinél alacsonyabb vízgőznyomás uralkodik. A szellőző légréteg helyének megválasztásához a következőkre kell figyelemmel lenni: – a meleg oldalon, azaz a kondenzációs sík és a belső felület közé beépített légréteg kifelé szellőztetése hatékonyan csökkenti a kondenzáció veszélyét, azonban jelentősebben csökkentheti a szerkezet hőszigetelését; – a hideg oldalon, azaz a kondenzációs sík és a külső felület közé beépített légréteg kifelé szellőztetése növelheti is a kondenzáció veszélyét, mivel a kondenzációs sík a vízgőznyomás kisebb mértékű csökkenése mellett hűl le jelentősebben. Lapostetők páradiffúziós problémái A lapostetőknek a mechanikai teherhordó képességen és a hőveszteség alacsony szinten tartásán túl biztosítaniuk kell a vízzárást, szerkezetükkel meg kell előzni a páralecsapódást és lehetővé kell tenni a bejutó nedvesség eltávozását. Ezek a követelmények meghatározzák
a lehetséges rétegterveket, melyek alapvető típusai a következők: – Egyhéjú („meleg”) tetők, melyek valamennyi funkcióját a többrétegű szerkezet látja el; a teherhordó héj a meleg oldalon van. Ez a tetőtípus általában párakiegyenlítő réteg beépítését igényli a hőszigetelő és a teherhordó réteg közé. A párakiegyenlítő réteget pont- vagy vonalszerűén ki kell szellőztetni a külső légtér felé, ami többdimenziós páravezetést eredményez. Hagyományos kiegyenlítő réteggel készült (salakfeltöltéses) szerkezetek számításánál ezt nem kell figyelembe venni, de korszerű páraelvezető rétegek alkalmazásánál nem hagyható figyelmen kívül. – Kéthéjú („hideg”) tetők, amelyekben a vízszigetelést a külső héj látja el, a többi követelményt pedig egy többrétegű szerkezet elégíti ki; a teherhordó héj a hideg oldalon van. A páradiffúziós problémák megelőzésére a két héj közé, a hőszigetelő réteg hideg oldalára kiszellőztetett légréteget kell beépíteni. Az egyhéjú tetők kategóriáján belül megkülönböztetünk egyenes rétegrendűeket, melyekben a vízszigetelés a hőszigetelés fölött, és fordított rétegrendűeket, melyekben a vízszigetelés a hőszigetelés alatt van. Favázas épületekre jellemző egyhéjú és kéthéjú lapostető megoldást mutat a 6.60. ábra.
6.61. ábra. Lapostető megoldások a) egyhéjú, fordított rétegrendű melegtető; b) a szigetelés megoldása lapostető és teherhordó fal csatlakozásánál
A kéthéjú, hidegtetős megoldásnál (6.60a ábra) a vízzáró bitumenlemez közvetlenül a teherhordó héjra (alul bordázott rétegeltlemez) van helyezve. A hőszigetelő réteg a héj
bordái között helyezkedik el. Páratechnikailag alapjában gyenge megoldás, mivel a rétegeltlemez és hőszigetelés közötti légrés kiszellőztetése tökéletlen, és a helyiségből a szerkezetbe hatoló páraáram a hideg rétegekben lecsapódást okozhat. Ennek mérséklésére polietilén párazáró fóliát célszerű a bordázat alsó élére erősíteni a gipszlemez belső héj felerősítése előtt. A fólia sértetlenségének megőrzése kritikus. Az egyhéjú, melegtetős megoldásnál a vízzáró lemez helyezhető a hőszigetelő réteg tetejére, a párazáró réteg pedig közvetlenül a hőszigetelés meleg oldalára (6.60b ábra). Az egyenes rétegrendű tetőknek ezt a változatát emiatt meleghéjú szendvicstetőnek nevezik. Az ilyen konstrukció előnye az előbbi, hidegtetős megoldáshoz képest, hogy a párazáró réteg integritását könnyebb biztosítani, és az hatékonyan megelőzi a kondenzációt. További előnye, hogy nem igényel kiszellőztetett párakiegyenlítő réteget A vízzáró réteg alá, ugyanúgy, mint a kéthéjú tetőnél is, gőznyomás-levezető réteget kell beépíteni (általában kavicsszórat), hogy a vízszigetelőn átjutott vízgőzzé válva kifelé eltávozhasson. Az egyhéjú, fordított rétegrendű tetők egy változatát mutatja a 6.61. ábra a) részlete. A vízzáró réteg közvetlenül a teherhordó héjra van fektetve. Párazáró és gőznyomáslevezető rétegre nincs szükség. Hőszigetelőként minimális vízfelvételű, megfelelő nyomószilárdságú szigetelőanyag alkalmazandó, amit leterheléssel rögzítünk. Ez a tetőtípus emiatt könnyűszerkezetű épületekhez korlátozottan alkalmazható. Nedvességtechnikai okokból is fontos a fal-tető csatlakozás korrekt megoldása és kivitele. A 6.61b ábra mutat egy példát egyhéjú melegtető és faszerkezetű fal csatlakozási csomópontjára. 6.2.2.3. Akusztika, hangszigetelés Az építészeti akusztika két fő területe a zaj elleni védelem, valamint az optimális hangzás biztosítása. Akusztikai mennyiségek és fogalmak Hangnyomás, p: a hangjelenséghez tartozó nyomásingadozás, N/m2-ben, melynek effektív értéke arányos a hangjelenség teljesítményével. A hallható tartomány kezdete közelítőleg a p0 = 5 · 10–5 N/m2 hangnyomásérték, amit vonatkoztatási szintként használunk. Léghangteljesítmény W, (mértékegysége watt): adott S felületen időegység alatt áthaladó hangenergia: W = p2eff S/ρoc, W, ahol: ρo a levegő nyugalmi sűrűsége, kg/m3, c a hang terjedési sebessége levegőben, m/s. Hangnyomásszint, Lp, dB: definíció szerint Lp = 10 lg (p2eff/p2o) dB. A hangnyomásszint, LA, dBA: az emberi fül tulajdonságait részben követő módosított hangnyomásszint, melyet az A jelű súlyozó szűrővel sávonként módosított sávhangnyomás szintek összegzésével kapunk. Egyenértékű hangnyomásszint, Leq, egyenértékű A-hangnyomásszint, LeqA: a hangjelenség időbeli átlagos hangnyomásszintje. Külső zaj mértékadó A-hangnyomásszintje, LHAM: a meglévő vagy tervezett épület homlokzatára beeső A-hangnyomásszint, a homlokzatról visszaverődő energiahányad
nélkül, a homlokzat síkjától 2 m távolságban mérve. Az épület előtti út forgalmának nagysága határozza meg. Megengedett mértékadó A-hangnyomásszint, LAM: épületek helyiségeiben, a helyiség funkciójától függően megengedett zajszint nappali, ill. éjszakai értéke. Az értékek az MSZ 18.151/1–83. szabványban adottak. Hangelnyelési tényező, α: A határoló felületre beeső hangenergia egy hányada visszaverődik. A hangelnyelési tényező a vissza nem verődő hányad (We) és a beeső energia (Wbe) energia viszonya, azaz α = We/Wbe. Értéke vakolat, kő- vagy műanyag burkolat esetén 0,01–0,05; szigetelőanyagok, nyitott pórusú anyagok hangelnyelési tényezője elérheti a 0,6– 0,8 értéket, de erősen frekvenciafüggő. Egyenértékű hangelnyelési felület, A, m2: megmutatja, hogy S nagyságú, α hangelnyelési tényezőjű határoló felület milyen nagyságú α = 1 hangelnyelésű szerkezettel („nyitott ablakkal)” azonos hatású a hangvisszaverődés szempontjából. A = S α.
6.62. ábra. A hang terjedésének lehetséges útjai egy épületen belül
Utózengési idő, T, s: egy helyiségben a hangforrás kikapcsolásának pillanatától 60 dB-es hangnyomásszint csökkenéshez szükséges idő. Helyes beállítása zenei és beszédcélú előadótermek tervezésének fontos feladata. Nagyságát az alábbi formula szerint meghatározza a helyiség nagysága és egyenértékű hangelnyelési felülete, amibe a helyiségben levő tárgyak, személyek hangelnyelése is beleszámít: T = 0,163 A/V, s ahol: A a helyiség egyenértékű hangelnyelési felülete, m2, V a helyiség térfogata, m3. Léghanggátlási szám, R dB: a határoló szerkezetre a zajos külső térből vagy helyiségből beeső léghangteljesítmény (Wbe) és a zaj ellen védendő helyiségbe lesugárzott léghangteljesítmény (WS) viszonyából képezett mérőszám. Laboratóriumi mérési körülmények között meghatározható csak a vizsgált szerkezeten keresztül átvezetett hangteljesítmény (WS = W1). Ekkor az ún. laboratóriumi léghanggátlási számot meghatározó kifejezés: R = 10 l g (Wbe /W1), dB. Helyszíni körülmények között a hangterjedésben a csatlakozó szerkezetek is részt
vesznek, a WS értéke e szerkezetek által besugárzott hangteljesítményt is tartalmazza. Így a helyszíni léghanggátlási szám: R = 10 lg [Wbe/(W1 + W2 + W3 +...)], dB. A 6.62. ábra egy épületen belüli lehetséges, közvetlen, kerülőutas és szerkezeti réseken, nyílásokon keresztüli hangterjedési utakat szemlélteti. A léghanggátlási szám értékét 100 Hz és 3150 Hz közötti tercsávokban kell meghatározni. A nagyobb számérték a jobb minőséget fejezi ki. Súlyozott léghanggátlási szám, Rw, ill. R’w: A tercsávokra meghatározott léghanggátlási értékek vonatkozási görbe segítségével súlyozott átlagértéke. A vonatkozási görbét a 6.63a ábra mutatja. A súlyozott léghanggátlási szám az illeszkedésig eltolt helyzetű vonatkozási görbe 500 Hz-es értéke.
6.63a ábra. A súlyozott léghanggátlási szám vonatkoztatási görbéje, a súlyozott léghanggátlási szám meghatározásának módja
Hosszirányú kerülőutas hanggátlás, RL, súlyozott kerülőutas hanggátlás, RLw: egy vonatkozási válaszfal felület és peremhossz esetén a a válaszfalat szegélyező szerkezeteken keresztüli hangátvitellel szembeni hanggátlás mértéke. Hatása a válaszfal helyszíni eredő léghanggátlásában nyilvánul meg. Szabványos lépéshangnyomásszint, Ln: födémek mechanikai igénybevétel (lépések,
bútormozgatás stb.) keltette hanghatás elleni szigetelésére jellemző. Képlete: Ln = L + 10 lg (A2/A0), dB, ahol: L a vizsgálandó födémen a szabványos kopogógép által keltett hangnyomásszintje a födém alatti helyiségben, A2 a helyiség egyenértékű elnyelési felülete, A0 vonatkozási egyenértékű elnyelési felület, lakóhelyiségekre A0 =10 m2.
zaj
A szabványos lépéshangnyomásszintet 100 Hz és 3150 Hz között tercsávokban kell mérni. A nagyobb számérték a rosszabb minőséget fejezi ki.
6.63b ábra. A súlyozott lépéshangnyomásszint vonatkoztatási görbéje, a súlyozott lépéshangnyomásszint meghatározásának módja
Súlyozott lépéshangnyomásszint, Lnw: A tercsávokra meghatározott lépéshangnyomásszint értékek vonatkozási görbe segítségével súlyozott átlagértéke. A vonatkozási görbét a 6.63b ábra mutatja. A súlyozott lépéshangnyomásszint az illeszkedésig eltolt helyzetű vonatkozási görbe 500 Hz-es értéke. Zaj elleni védelem A tervezés célja az elfogadható zajszint biztosítása. Abból indulunk ki, hogy az épületen kívüli és belüli zajforrások adottak, helyükre kerültek a zaj ellen védendő helyiségek mind a
külső, mind a belső zajforráshoz képest, valamint meghatároztuk a helyiségek fő méretét, térfogatát. A hanggátlás további tervezése a szerkezetválasztással, szerkezettervezéssel történik. Az épületek helyiségeinek zajterhelése származhat: – az épület külső környezetéből, ipari zajforrásoktól közúti, vasúti, légi közlekedéstől; – az épületben folyó rendeltetésszerű, vagy eredeti funkciótól eltérő tevékenységtől, technikai berendezésektől. Az épület megfelel az akusztikai komfort követelményeinek, ha a helyiségekben tartózkodó embereket érő zajhatások mértéke a megengedett érték alatt marad. Szerkezetválasztás szintjén a követelmények épületen belüli hangszigetelési követelményekként, valamint külső határolószerkezetek hangszigetelési követelményeiként jelentkeznek Épületen belüli hangszigetelési követelmények. A zajhatások ellen a térelhatároló szerkezetek hangszigetelésével kell védekezni. A zajkeltő tevékenységek részben léghang, részben testhang eredetű zajokat okoznak. A vonatkozó szabvány (MSZ–04–601/2–88) a többlakásos lakóépületen belüli, valamint a családiház, sorház, ikerház épületen belüli hangszigetelési követelményeket a függőleges határolószerkezetek léghangszigetelési, a vízszintes határolószerkezetek léghang- és lépéshangszigetelési követelményeként adja meg. A követelményértékek a súlyozott léghanggátlási szám minimális, ill. a súlyozott lépéshanggátlási szám maximális értékét írják elő, azonban a helyiségekben megengedett zajszintek betartását célozzák. A jól definiálható terek közötti léghangszigetelés követelményértékét a helyszíni súlyozott léghanggátlási szám értékével adják meg, amit a kész épületen elvégzett hangszigetelési vizsgálat eredményével kell összevetni. A helyszínen nem vizsgálható térelhatárolások hangszigetelési követelményeit a szerkezetek laboratóriumi súlyozott léghanggátlási számával adjuk meg. Ez vonatkozik az épületen belüli ajtókra is. Az előírt hangszigetelési követelmények a szomszédos helyiségek közötti megfelelelő akusztikai védelmet csak akkor biztosítják, ha helyiségekben a szabványosított értékű, ún. használati zajszintek keletkeznek. Amennyiben ennél nagyobb zajhatással járó tevékenységre számíthatunk, a szükséges hangszigetelési értéket egyedi akusztikai tervezés alapján kell meghatározni. Külső határolószerkezetek (homlokzati szerkezetek) hangszigetelési követelményei. A szerkezetek léghangszigetelésének szükséges mértékét a külső zaj mértékadó Ahangnyomásszintje (LHAM), a helyiségben megengedett zajszint, a helyiség hangelnyelése, és a szerkezetek méretei határozzák meg. A vonatkozó szabvány (MSZ–04–601/5–88) a hangszigetelés szükséges mértékét a gerjesztő és a megengedett mértékadó Ahangnyomásszint függvényében a helyszíni súlyozott léghanggátlási számmal ( R ’ w ) adja meg. A szerkezet laboratóriumban meghatározott súlyozott léghanggátlási száma ( R w ) 2 dBlel nagyobb legyen, mint az elvárt hanggátlási érték. A homlokzati szerkezetek leggyakrabban nyílászárót is tartalmazó szerkezetek, melyek eredő hanggátlását a nyílászáró viszonylag kis hanggátlása nagymértékben meghatározza. Emiatt a követelményértékek a nyílászáró szerkezetekre – ablakokra, ajtókra, erkélyajtókra – vonatkoznak. A homlokzati falak súlyozott léghanggátlási számának legalább 10 dB-lel nagyobbnak kell lennie a követelmény értéknél. Ha ez nem teljesíthető, a homlokzati fal és a nyílászáró eredő hanggátlásának kell a követelményértéket kielégítenie. Épületszerkezetek hangszigetelési sajátosságai Egyrétegű falak léghanggátlása. Akusztikai szempontból egyrétegű a szerkezet, ha rétegei
között olyan mérvű mechanikai kapcsolat áll fenn, hogy gerjesztés hatására azok együtt rezegnek egyrétegű lemezek, falak léghanggátlási szám – frekvencia függvényét általános alakban a 6.64a ábra szemlélteti, míg a b) ábrarészlet a léghanggátlás frekvenciafüggvényének törtvonalas közelítését mutatja.
6.64a ábra. Egyrétegű fal rezgéstartományai
6.64b ábra. Egyrétegű fal hanggátlási görbéjének törtvonalas közelítése
A 6.64a ábra görbéjén a két bemélyedés közötti szakasz, ill. a 6.64b ábra diagramjának az ún. „plató” előtti része a tömegtörvény szakasza. Ebben a frekvenciatartományban a léghanggátlási szám mind a tömeg, mind a frekvencia növekedésével egyenletesen nő, mégpedig kétszeres tömegnövekedéshez, vagy kétszeres frekvencianövekedéshez 6 dB hanggátlás-növekedés tartozik. Ebben a tartományban a léghanggátlási számot az alábbi összefüggéssel számíthatjuk ki:
R = 20 lg(f m) – 49 dB ahol: f frekvencia Hz, m felülettömeg, kg/m2. A hanggátlási görbén az alsó, sajátfrekvenciához tartozó bemélyedés valóságos falszerkezetekre nem jellemző. A második bemélyedés, ill. a plató az ún. kritikus határfrekvencia felett lép fel, ami a lemezekben fellépő hajlítási hullámokkal kapcsolatos. Ez az a frekvencia, amelyen a lemez saját hajlítási hullámhossza és a ferdén beeső léghang vetületi hullámhossza egybeesik, „hullámilleszkedés” lép fel, és így a hanggátlás jelentősen lecsökken. A csökkenés a határfrekvencia helyétől függően a súlyozott léghanggátlási számban is tükröződhet. Egyenletes tömegeloszlású lemezekre a határfrekvencia értékét 60°os átlagos hangbeesési szög feltételezésével a következő összefüggésből számíthatjuk:
ahol: d a lemez vastagsága, m, ρ a lemez anyagának sűrűsége, kg/m3, E a lemez anyagának rugalmassági modulusza, Mpa. Előnyös, ha ez a frekvencia minél nagyobb, és az épületakusztikai vizsgálatok tartománya (100 Hz–3150 Hz) fölé esik. A 6.64.b ábra azt is megmutatja, hogy egyes, különböző anyagú és vastagságú szerkezetek hanggátlási függvényének a vizsgálati tartományba eső szakasza a törtvonalas közelítés mely részére esik. Az akusztikailag egyrétegű lemezek, falak súlyozott léghanggátlási számának értéke, ha a teljes vizsgálati tartományban a tömegtörvény érvényesülne, a következő összefüggéssel lenne becsülhető: Rw = 20 lg m + 12 dB. A valóságos szerkezetek súlyozott léghanggátlási száma azonban nem éri el ezt az értéket. A hajlításlágy szerkezeteké jobban megközelíti, a merev, nehéz szerkezeteké jelentősebben alatta marad a tömegtörvény alapján számítható ideális értéknek. Két- és többrétegű falak léghanggátlása. Az akusztikailag többrétegű szerkezetek egyes rétegei nem mereven kapcsolódnak egymáshoz, hanem szigetelőréteg vagy légréteg közvetítésével, azzal tömeg-rugó-tömeg rezgőrendszert alkotva. A kétrétegű rendszerek hanggátlási görbéjén az első jellemző pont e rezgőrendszer rezonancia frekvenciája. Ez alatt a két réteg együtt dolgozik a tömegtörvény szerint. A rezonancia frekvencia környezetében hanggátlás csökkenés lép fel, majd a frekvencia növelésével a léghanggátlási szám ideális esetben – ha a két réteg egymástól független. 18 dB/oktáv meredekséggel növekszik, lásd a 6.65. ábrát. Ez a hanggátlás felső határa, amit a szerkezet a két réteg közötti kapcsolat milyenségétől (pl. bordák), valamint a héjak és a csatolóréteg tömegarányától függő mértékben közelítenek meg. A hanggátlás emelkedés meredekségének alsó határa az egyrétegű szerkezetekre jellemző 6 dB/oktáv.
A rezonancia frekvencia értéke légréteg esetén, ha a két héj azonos tömegű:
ahol: m1, ill. m2 a héjak felülettömege, kg/m2, d a légréteg vastagsága, cm.
6.65. ábra. Kétrétegű fal elvi hanggátlási görbéje
Ha a héjakat szigetelőanyag kapcsolja össze, a rezonanciafrekvencia:
ahol: s' a kapcsolóréteg dinamikus merevsége E/d, N/m3. Előnyös, ha az f0 rezonancia frekvencia a vizsgálati tartomány alatt van, ez az s'max = 0,013 · m · 106, N/m3, korlát betartásával biztosítható. A 6.66. ábra a DIN 4109 szabvány nyomán bemutat néhány, faszerkezetű épületekben használatos falszerkezetet, az elérhető súlyozott léghanggátlási érték feltüntetésével. Födémek hangszigetelése. A kétféle akusztikai terhelésnek megfelelően két mennyiséggel jellemezzük a hangszigetelést, a léghanggátlási számmal és a szabványos lépéshangnyomásszinttel. A födémek hangszigetelési jellemzői jelentősen függenek a padlóburkolatok hanszigetelést javító hatásától. Megkülönböztetünk:
– keményburkolatokat, – lágyburkolatokat, – hajlékony burkolatokat, valamint – úsztatott padlókat. Ez utóbbiaknál a burkolatot ún. úsztató réteg választja el a teherhordó szerkezettől, így akusztikailag kétrétegű hatás lép fel. Ezért az úszópadlók mind a léghanggátlást, mind a lépéshanggátlást javítják. A hajlékony és a lágy padlók hatása elsősorban a lépéshanggátlásra kedvező. A 6.67. ábra egy faszerkezetű épület úsztatott padlójának felépítését mutatja.
6.66. ábra. Faépületek külső falszerkezetei és léghanggátlásuk 1 ásványi gyapot; 2, 3, 4 forgácslap v. rétegeltlemez m' ≥ 10 kg/m2; 5 élőhéj m' ≥ 10 kg/m2; 6 keményhab lemez; 7 párafékező réteg; 8 nem kiszellőztetett légrés; 10 köztes lécezet; 11 rost-cementlap d ≥ 4 mm; 12 fagyapot lemez; 13 ásványi vakolat; 14 kőműves előhéj
6.67. ábra. Példa faszerkezetű épületek úszópadló megoldására
Válaszfalak kerülőutas hanggátlása. A 6.68. ábra a DIN 4109 szabvány nyomán bemutat néhány, faszerkezetű épületekben használatos, válaszfal szerkezet csatlakozást, az elérhető hosszirányú kerülőutas léghanggátlási érték feltüntetésével.
6.68. ábra. Faszerkezetű épület válaszfalához csatlakozó szerkezetek hosszirányú kerülőutas hanggátlása
Ablakok, ajtók léghanggátlása. Az ablakok, ajtók hangszigetelési szempontból általában többrétegű, hajlékony lemezekből álló szerkezetek, viselkedésük az egyrétegű és ideálisan kétrétegű szerkezetek között helyezkedik el, fontos szerepe van a rezonancia frekvenciának. A szerkezeteken keresztüli léghang-terjedésben azonban a tömítetlen illeszkedési hézagokon keresztüli hangáthatolásnak is jelentős része lehet. A hangszigetelést az alábbiak határozzák meg: – felülettömeg (össz üvegvastagság), – héjak (üvegrétegek) távolsága, – szárny és tok közötti tömítés, – tok és falnyílás közötti tömítés. A vizsgálati frekvenciatartomány alsó szélén elhelyezkedő rezonancia frekvencia hatása a legkedvezőtlenebb, ezért ablakoknál a 20 mm és 50 mm közötti üvegtávolságok gyengébb hanggátlást eredményeznek. Belső ajtók nagy hanggátlási igénye esetén a szárny megfelelő, nagy felülettömegű, és
kétrétegű kivitelezése mellett elengedhetetlen a fokozottan záró tömítések, köztük a küszöbtömítés vagy átmenő padló tömítés felszerelése. Az optimális hangzás biztosítása (teremakusztika) Beszédcélú, ill. zenei előadótermekben a jó hangzás, beszédérthetőség feltétele a hangforrástól származó közvetlen hang és a határfelületekről érkező hangvisszaverődések megfelelő időbeli viszonyainak és mennyiségi arányainak biztosítása. Ezek a viszonyok térformálással, visszaverő felületek irányításával befolyásolhatók, emellett az utózengési idő szabályozását igénylik. A helyiség utózengési ideje a határoló felületek és tárgyak, személyek hangelnyelésétől függ, ha csökkentése az igény, a határoló felületek hangelnyelési tényezőjét növelni kell. A hangelnyelési tényező frekvenciafüggő, ezért frekvencia szerinti korrigálásra is szükség lehet. Előadótermekben jellemző, hogy a helyiségben tartózkodó személyek ruházata, haja a magasabb frekvenciájú hangokat jobban elnyeli, mint az alacsonyabb frekvenciájúakat, ezért ún. mélyelnyelő korrigáló elemeket, hangelnyelő burkolatokat kell alkalmazni. A korrigáló elemek: akusztikai lemezek, lemez rezonátorok stb. meghatározott hangelnyelési karakterisztikával rendelkeznek, ami bizonyos határok között tervezhető. Kialakításukra és jellemzőikre néhány példát mutat a 6.69. ábra.
6.69. ábra. Akusztikai korrigáló elemek típusai, hangelnyelési karakterisztikájuk
6.2.3. Közérzeti és egészségügyi jellemzők Az épületeknek a benn tartózkodók közérzetére és egészségre gyakorolt hatásával az épületbiológia foglalkozik. Két fő témacsoportot különíthetünk el: – az épület helyszínének és belső elrendezésének megválasztása adott építési rendszer mellett, geobiológiai szempontok, azaz a földi sugárzás, kozmikus sugárzás és elektromos erőterek hatásának szempontjai alapján; – az építőanyagból a belső térnek átadott anyagok, gázok és sugárzás hatása. A jelenlegi építéstechnika mellett ezeket a szempontokat még általában nem veszik figyelembe, ide vonatkozó előírások még nem léteznek, jóllehet több építőanyag az emberi egészségre káros hatást fejthet ki. Emiatt csak egy rövid áttekintést tudunk adni a faszerkezetű épületeket is érintő főbb épületbiológiai szempontokról, az eddigi kutatások megállapításairól és a faszerkezetű épületek megítélésére vonatkozó álláspontokról. A faszerkezetű épületekhez az alábbi közérzeti és egészségügyi kérdések kapcsolódnak: Az építőanyag pszichikai hatása: az anyag tapintása, látványa által kiváltott hatás; Az építőanyag egészségre káros anyag tartalma, pl. védőszer bevonat; A belső klíma higiéniája: – por- és aeroszolszennyeződés (rostformájú részecskék, védőszer alkotók), – gázszennyeződés, pl. formaldehid, – frisslevegő-elhasználódás – páratartalom; Hőmérsékleti viszonyok; Nedvességviszonyok, penészképződés, gombásodás; Zajvédelem; Rádióaktivitás; Villamos és mágneses erőterek; Kozmikus sugárzás. A felsorolt kérdésekkel kapcsolatosan faszerkezetű épületekre az alábbi megállapítások születtek ill. az alábbi álláspontok alakultak ki: A fa mint építőanyag egészséges és kellemes „lakóklímát” teremt, védettséget sugall. A fa tapintása is kellemes, meghitt érzést vált ki, kedvezően stimulálja az ideg- rendszert és az immunrendszert. Faépületben leggyakoribb légszennyező anyagok a tüzeléskor fejlődő gázok, párolgó tisztító- és fertőtlenítő szerek, ragasztók-, festékek oldószerei, por, berendezési tárgyak és építőanyagok által kibocsátott anyagok, emberi kipárolgás, vírusok, gombák és nem utolsó sorban dohányfüst. A higiéniai okokból kielégítő mértékű szellőztetés a 0,8–1,0 szeres óránkénti légcsere. A kezeletlen faanyag relatív magas vízpára abszorpciós képessége kiegyenlítőleg hat a légtér nedvességingadozásaira. Faszerkezetű épületek majdnem mindig nagyon jó hőszigeteléssel rendelkeznek. Ez káros anyag kibocsátás tekintetében is előnyös. A téli hőérzet szempontjából a fa alkalmazása előnyös: – a fa kis hőelnyelő képességű, így a fa padló- és falburkolatok meleg tapintásúak, – a falburkolatok elősegítik a belső tér gyors felmelegedését, különösen vastag szigetelőréteggel ellátott faházak esetén. A kellemes belső klíma a faszerkezetű lakóépületek átlagosnál jobb hőszigetelése miatt könnyebben biztosítható, a különböző fűtési módok alig befolyásolják a komfortérzetet.
Nyáron a belső hőmérséklet építészetileg kialakított ill. természetes árnyékolással normális értéken tartható. A fa és fatermékek a gombakárosítás elkerülésére nedvesség ellen védendők. A megfelelő helyre tervezett párazáró réteg meggátolja a nedvesség okozta károsítást az épületszerkezetben, anyaga egészségügyi szempontból semleges. Fontos a nedvesség elleni védekezés építkezés közben. Ha a szigetelőanyagokat is száraz állapotban építik be, akkor elkerülhető az építési nedvesség. A meteorológiai nedvesség elleni védekezés jól bevált módjai a túlnyúló tetőszerkezet ill. a külső faburkolat. Elégtelen szellőzéskor hideg falfelületeken hőhidaknál párakicsapódás és penészedés léphet fel. Az általában jó hőszigetelésű faépületeknél ez alig fordul elő. Faszerkezetű építkezés esetén is lehetséges magas hanggátlási értékek elérése a helyes konstrukció megválasztásával. Organizmusok (farontó gombák, rovarok) faanyaggal szembeni támadása építészeti és kémiai módszerekkel előzhető meg. A kémiai favédelem hatékonysága csak mérgező anyagok használatával biztosítható. Napjainkban az ellenőrzött favédőszerek nagy választéka áll rendelkezésre. Mivel nincs univerzális hatású készítmény, az erősen szelektív hatású favédőszerek célzott kiválasztását bízzuk szakemberre. Egészségügyi kockázatok kizárhatók, ha – olyan favédőszert alkalmaznak, amelyet akkreditált vizsgáló intézet bevizsgált, annak tanúsítványával rendelkezik, – a szer csak a megengedett területen kerül alkalmazásra, – a felhasználás során az előírt óvintézkedéseket betartják. Favédőszereknek belső terekben történő felhasználásakor gondoskodni kell a megfelelő szellőzésről az oldószer teljes elpárolgásáig. Ez érvényes oldószeres festékek alkalmazásakor is. A formaldehid széleskörűen felhasznált anyag. Nemcsak a vegyipar fontos alapanyaga, hanem a természetben is előfordul. Néhány építőanyag is tartalmaz formaldehidet. Törekedni kell a „formaldehidszegény építkezésre”. Ez ma sikerrel valósítható meg olyan fatermékekkel és szigetelőanyagokkal amelyek formaldehid emissziója az egészségre ártalmatlan. Lakóterekben származhat formaldehid terhelés bútorokból, szőnyegekből, dohányfüstből stb. Ez szellőztetéssel csökkenthető. A földből származó radioaktív sugárzásnak – elsősorban radon – az ember mindig ki volt téve. Az erősen változó koncentráció elsősorban a geológiai viszonyoktól függ. Nem zárható ki egészségügyi kockázat (elsősorban földből származó erősebb sugárzási koncentráció miatt), bár ez nagyon csekély. A faépületek alapjául szolgáló beton lemez geológiailag erősebben terhelt területen is elegendő védelmet nyújt. A faépítészetben alkalmazott anyagok gyakorlatilag nem mutatnak radon kisugárzást, míg más építőanyagoknál (pl. a gránit) ez kimutatható. Elektromos, mágneses vagy elektromágneses környezeti hatásoknak egészségügyi szempontból nincs jelentősége. Ugyanez vonatkozik elektrosztatikus feltöltődésre. Utólagos „elektroklimatizálás” felesleges és értelmetlen. A „Földsugárzás”-t amelyet bizonyos „vízerek” és „kereszteződések” okoznak, eddig a legfinomabb fizikai módszerekkel sem sikerült kimutatni. Így a más építési rendszerekben ezek leárnyékolására kínált megoldások értéktelenek.
6.2.4. Faházak szerkezeti elemei A faházak funkcionálisan is elkülöníthető alkotóelemei – lényegében az alkalmazott
faházépítési rendszertől függetlenül – az alábbiak szerint csoportosíthatók: – falak, – födém- és tetőelemek, – tetőszerkezetek, – kiegészítő faszerkezetek, – egyéb szerkezetek. 6.2.4.1. Falak A falak kialakítása sokféle lehet. Felépítésük szorosan összefügg az alkalmazott anyagokkal, gyártási és építési (szerelési) technológiákkal, de különböző technológiai eljárások is eredményezhetnek – küllemi és funkcionális szempontból – közel azonos végterméket (pl. a vázas és paneles építésű faházak hasonlósága). Funkcionális szempontból a falak és falelemek lehetnek: – külső falak, – belső falak, – teherviselő falak, – nem teherviselő, főként válaszfalak, – különleges falak. A külső falak kialakítása – melyek rendszerint teherviselő funkciót is ellátnak – az épület rendeltetésének (lakóház, hétvégi ház stb.) figyelembevételével, statikai és épületfizikai számítások alapján történik. A belső falak – ha nincs teherviselő funkciójuk – az ún. válaszfalak, melyek az önsúlyuk mellett csak kisebb igénybevételeknek (pl. bútor – terhek) vannak kitéve, főként hangszigetelő feladatokat látnak el. Ennek ellenére, gyártástechnológiai okokból, e falak vázszerkezete rendszerint a teherviselő falak vázszerkezetével azonos szelvénymérettel készül. A különleges falak közé sorolhatjuk az ún. vizes helyiségek falszerkezeteit vagy az ún. tűzgátló falakat, mely utóbbiak faszerkezetes épületek esetében is nem éghető anyagokból, speciális előírások alapján kialakított szerkezetek. Különleges falak például a favázas üvegfalak is. Kialakításuk alapján a falszerkezetek készülhetnek – tömör fából vagy ragasztott elemekből, – különböző anyagok felhasználásával többrétegű ún. szendvicsszerkezetű kivitelben. Eltérő építési rendszerek eredményezhetnek hasonló ill. közel azonos falszerkezeteket. Tömör fából vagy ragasztott gerendaelemekből készülő falak A gerendafalak alkalmazása az egyik legrégibb faházépítési magoldás, melyet az ún. boronafalas építési eljárás során alkalmaznak. A gerendaelemek készülhetnek: – tömör fa, – rétegelt-ragasztott, vagy más ragasztott (de jellegében tömör) és – vegyes anyagú kivitelben. A tömör fából készült gerendák lehetnek kör ill. csonka kör szelvényűek, vagy négyszögkeresztmetszetűek szabályos vagy lekerekített élű, a külső oldalon vízorral ellátott elemekkel (6.70. ábra).
6.70. ábra. Boronafalas faház tömör gerendaelemei
A rétegelt-ragasztott kivitelű elemek általában az előzőhöz hasonló, szabályos négyszögszelvénnyel készülnek, a külsőoldali (kültéri) felső gerendaél vízelvezetési okokból gyakran lesarkított, a gerendaelemek alsó felületének külső szélébe pedig vízorr kialakítása szokásos. Mindkét megoldás arra hivatott, hogy meggátolja, ill. csökkentse a csapadékvíznek a gerendaelemek közötti illesztési hézagokba való bejutását. A gerendaelemek, az előzőekhez hasonló módon, beforgatott szelvényű üreges elemekből – Kreuzbalken – is előállíthatok (lásd ragasztott alapanyagok és tartók). A vegyes anyagú rétegelt-ragasztott elemek szigetelőanyaggal – leginkább polisztirollal – kombinált kivitelben készülnek úgy, hogy a szigetelőanyag az elemek belsejébe kerül, tehát a külső és belső falfelületeken nem érzékelhető a jelenléte (6.71. ábra). Faanyag-takarékossági okokból és az épületfizikai tulajdonságok javítása érdekében manapság gyakori az olyan megoldás amikor a falat alkotó „alapelemek” szelvényméreteit a szilárdsági szempontból megkövetelt minimálértéken tartják és az épületfizikai követelményeket az építés helyszínén alkalmazott további rétegek beépítésével igyekszenek kielégíteni (6.72. ábra). Az egyik vagy mindkét oldalon például légrés közbeiktatásával, vagy anélkül faburkolatot alkalmaznak, melynek szélességi mérete – a faházjelleg megtartása érdekében – célszerűen megegyezik a gerendaelemek szélességével. A burkolóelemek a víz behatolását megakadályozó kapcsolattal csatlakoznak egymáshoz (különleges kiképzésű csaphornyos kapcsolat). Természetesen a faház jelleg elfedésére is van lehetőség, más burkolati megoldások alkalmazásával. Az „alapelemek”, ill. a fal belső oldalán is van lehetőség – az épületfizikai számítások függvényében – további rétegek (szigetelőanyag, párafékező fólia, légrés, faburkolat vagy valamilyen lemeztermék – faforgácslap és tapéta, gipsz-kartonlemez stb.) beépítésére. Így a beltérben ugyancsak megoldható a boronafalas hatás megtartása, vagy igény szerinti elfedése.
6.71. ábra. Szigetelőanyaggal kombinált boronafal metszete
6.72. ábra. Kombinált anyagú falrészlet
6.73. ábra. Gerendafalak gyakoribb sarokkapcsolatai
Boronafalas építés során az egymásra felfekvő szomszédos elemek kapcsolata lehet sima, csaphornyos, vályúszerű (finn), elasztikus masszával, filccel stb. tömített (6.70. ábra). Az elemek elcsúszásmentes együttdolgozását (a falban fellépő nyíróerők felvételét) csavar, szög, facsap stb. biztosíthatja (pl. 6.70. ábra). Esetenként az alaphoz csatlakozó külön lekötőcsavarok alkalmazása is szokásos a szél „emelő hatásának” ellensúlyozására. A szokásos „sarokkapcsolatok” (6.73. ábra): – az egymást keresztező elemvégek kivágása (vállazása) és a keresztirányú fal síkján túlnyúló 30–40 centiméteres nyúlványok alkalmazása (gerezdéit sarokkapcsolat), – csapos rögzítésű toldalékelemek (nyúlványok) alkalmazása, – fecskefarkszerű csapos kapcsolat kialakítása (főként főfalak és válaszfalak csatlakozásainál, de sarokkapcsolatban is előfordul a fiókoknál szokásoshoz hasonló,
természetesen nagyobb méretű változat), – ún. sarokoszlop alkalmazása, amikor a két irányból „érkező” falelemek bütüfelületeit egy függőleges helyzetű oszlopelemhez ütköztetik úgy, hogy a vízszintes helyzetű gerendaelemek bütüjébe mart hornyokba csatlakoznak a függőleges helyzetű sarokoszlopon végigfutó csapok (zsilipelt sarokkapcsolat) stb. A falszerkezet tulajdonképpeni vastagsága a terhelés, a merevítés és az alkalmazott falmagasság, valamint az épületfizikai követelmények függvénye. Boronafalas faházak szilárdsági szempontok alapján megkívánt minimális falvastagságának értékeire vonatkozóan – az említett tényezők alakulásának függvényében – a 6.6. táblázat adatai mértékadóak. 6.6. táblázat. Boronafalas faházak szilárdsági szempontból megkövetelt minimális falvastagsági értékei
A szilárdsági szempontból szükséges, táblázat szerinti falvastagsági méretek az épületfizikai követelmények, például a hőátbocsátási tényező (k) függvényében a 6.7. táblázat adatainak figyelembevételével növelendők. 6.7. táblázat. A falvastagság illetve falkeresztmetszet felépítése az épületfizikai követelmények függvényében
Régi boronafalas épület látható a 6.74. ábrán és szigetelőanyaggal kombinált gerendaelemekből épített mai boronafalas ház látható a 6.75. ábrán.
6.74. ábra. Régi boronafalas épület
6.75. ábra. Mai boronafalas faház
Táblásított tömör fa falak Készülhetnek: – tömör rétegelt-ragasztott kivitelben, – tömör faanyagból, légréssel kombinált, ragasztott kivitelben, – tömör fa és szigetelőanyag kombinációjában, ragasztott kivitelben. Tömör tömbösített, ill. táblásított faházelemek (panelek) készülnek rétegelt-ragasztott kivitelben is (pl. Isernhagen Haus). Szokásos falvastagság 7–12 cm. Az elemek hosszméretét a szállítás és szerelési technológiai adottságok határozzák meg. Egymást keresztező száliránnyal ragasztott táblaelemeket gyárt a MERK-Dick-holz
(MDH) cég. Táblaméretek: – vastagság: 100–200 mm, – hossz: 17,0 m-ig, – magasság: 3,60 m-ig. A fedőréteg fa vagy védőszerrel telített falemeztermék is lehet. Légréssel kombinált, tömör fából ragasztott táblaelemek például a LIGNO-TREND termékek (6.76. ábra). Méreteik: – vastagság: 45–240 mm, – szélesség: 60–1260 mm, – hossz maximum: 160 000 mm.
6.76. ábra. Légréssel kombinált tömör jellegű fa panelelemek
Kombinálható tömör (ragasztott) profilelemekkel, melyeket megfelelő választékban ugyanez a cég állít elő. Szigetelőanyaggal kombinált ragasztott táblaelemeket készít a STARLG cég üreges beforgatott szelvényű ragasztott elemek (Kreuzbalken) és tömör faelemek kombinálásával (6.77. ábra). Méretek: – vastagság: 80–260 mm, – szélesség: 120 cm-ig, – hossz: 12,0 m-ig. Az említett kétféle anyag felhasználásával kialakított táblaelemek üregeit szigetelőanyaggal (polisztirol, üveg-, kőzet-, ill. salakgyapot stb.) töltik ki az építés helyszínén, az épületfizikai tulajdonságok javítása érdekében. A tömör vagy tömör jellegű elemekkel épített faházak általában a „valódi faház” benyomását keltik. Természetesen – esetleges igény esetén – külső és belső burkolati elemek alkalmazásával a faház jelleg elfedhető.
6.77. ábra. Szigetelőanyaggal kombinált tömör jellegű, üreges falelem
Vegyes anyagú, többrétegű falak, vagy panelek Jellemzőjük a tömör fából (esetleg rétegelt-ragasztott elemekből, LVL-anyagból, Parallamból vagy üreges beforgatott szelvényű ragasztott elemekből) kialakított teherhordó vázszerkezet vagy a panelkeret és a többrétegű falfelépítés. A külső határoló falak készülhetnek légrés nélkül és légréssel (6.78. ábra). A légrés maga lehet zárt és kiszellőzött megoldású (6.79. ábra). A kiszellőzött légrés alkalmazása a legkedvezőbb, mert minimálisra csökkenti a gombásodás veszélyét. Kiszellőzött légrésű falak átszellőzése akkor zavarmentes és folyamatos, ha alul a fal lábazati részén és fölül (az eresz alatti területen) az áttört felületek összterülete eléri, ill. meghaladja a teljes falfelület 0,2%-át. Az áttört felületeken rovarháló alkalmazása szükséges! Zárt légrés esetén a fal keretelemei körülhatárolják a légrést, s így nincs lehetőség a légcserére. Légrés hiányában a keretelemek által körülhatárolt mező teljes keresztmetszetében ki van töltve (pl. szigetelőanyaggal) és a külső és belső oldali burkolati elemek „rásimulnak” a váz (keret) szerkezeti elemek felületére (6.78. ábra). Átszellőzött légrés esetén, az átszellőzés biztosítására a keretelemek külső felületére rögzített távtartó léceket alkalmaznak (6.80. ábra).
6.78. ábra. Légrés nélküli határolófal keresztmetszeti felépítése (1 12 mm gipszkarton; 2 12 mm betonyp lemez; 3 0,5 mm polietilén fólia; 4 100 mm therwoolin; 5 100 (x60) mm R-R fenyőborda; 6 12 mm betonyp lemez; 7 dryvit vakolatrendszer)
6.79. ábra. Zárt- és átszellőzött légréssel készült határolófal keresztmetszete
6.80. ábra. Átszellőzést biztosító távtartó lécek kialakítása és elhelyezése
Légréssel épült falszerkezet szokásos szerkezeti felépítése, az épület belsejéből kifelé haladva: – belső burkolat (tapaszolt gipszkarton, falemeztermék vagy a kettő együtt) festett vagy tapétázott beltéri felülettel, esetleg belső faburkolat (szintén légréssel elhelyezve!), – párafékező fólia (közvetlenül a váz vagy keretelemekre rögzítve), – a váz, ill. keretelemek által határolt térben szigetelőanyag (pl. 80 mm vastag ≥30 kg/m3 sűrűségű kőzetgyapot stb., – légrés (átszellőzött vagy a keretelemek által körülhatárolt, ill. zárt), – „együtt dolgozó” falemez-burkolat (cement kötésű faforgácslap, vízálló forgácslap vagy fagyapotlemez, stb.), – külső burkolat (műanyagbázisú vakolat, fa vagy egyéb burkolati elemek). Újabban gyakran építenek a külső falemezburkolat elé – átszellőzött légrés közbeiktatásával – 6 cm vastag klinkertéglából falat. Ilyen esetben a faház jelleg teljesen eltűnik. Ha az illesztési hézagok a homlokzati felületeken megjelennek (napjainkban egyre ritkább megoldás), a külső burkolat tartozéka a lemeztermékek csatlakozási hézagainak tömítése, lezárása (6.81. ábra ), mely történhet fém-, fa-, vagy műanyag profilelemekkel,
tömítőmasszával és a már említett műanyagbázisú vakolattal (a szerkezet jellegétől függően).
6.81. ábra. Lemezcsatlakozások szokásos fugalezárása (1 külső borítás; 2 átszellőzés; 3 külső falelem; 4 tömítő kitt; 5 vízálló borítás; 6 habanyagú tömítés; 7 fugatömítés; 8 tömítőszalag; 9 műanyag profil)
Az említett falszerkezetek merevítését és teherviselését alapvetően a váz, ill. keretelemek biztosítják, melyeknek a szokásos szelvénymérete 8–12 cm. A mai faházaknál az egyik vagy mindkét oldali lemezborítás (faforgácslap, CK-lemez) a keretelemekkel „együtt dolgozva” részt vesz a terhek viselésében, főként az épület megfelelő merevségének biztosításában. A nem teherviselő belső falak, melyeknek fő feladata a térelhatárolás és hangszigetelés, célszerűségi okokból az előbbiekkel azonos szelvényméretű teherviselő ill. merevítő elemekkel (keret, váz) rendelkeznek. Keresztmetszeti felépítésük pedig a követelmények függvénye. Fő feladatuk, a térelhetárolás mellett, a hangszigetelés. Így például: – a keretelemek kétoldali lemezborításával cca. 30 dB, – mintegy 100 mm vastag, 10 kg/m3 sűrűségű kőzetgyapot egyidejű alkalmazásával 45–50 dB, – és kiegészítő gipsz-kartonlemez borítás felhelyezésével > 50 dB hanggátlás érhető el. A váz, ill. keretelemek és az „együtt dolgozó” lemezborítás közötti kapcsolat lehet: – szögezett, – tűzött, – facsavaros, – ragasztott. A táblás jellegű, ill. panelszerkezetű falak készülhetnek kis (100–125 cm széles) – és nagy paneles (max. 10 m) kivitelben. Panelmagasság 250–300 cm. A függőleges helyzetű „fő merevítőelemek” szokásos kiosztása 100–125 cm, mely távolságot megfelezve, további – rendszerint kisebb szelvényméretű – merevítő elemeket helyeznek el a panelkeretben (50– 62,5 cm kiosztás). A konkrét alaprajzi követelményeknek megfelelően – főként kiegészítő jelleggel – eltérő panelméret is alkalmazható. Az ajtók, ablakok elhelyezése alkalmasan kialakított – az ebből adódó terhek felvételére
alkalmas merevítőelemekkel és „áttörésekkel” rendelkező – panelekben történik. Az ún. nyílászárókkal kapcsolatosan, hasonló követelményeket kell kielégíteni a „vázas építési mód” esetében. A panelek keretelemeinek sarokponti csatlakozása lehet ollós csappal vagy tompa illesztéssel megoldott. Napjainkban az utóbbi gyakoribb. A tompa illesztésű kapcsolat lehet: – szögezett, – szöglemezes, – tűzött, – esetleg ragasztott. Az ún. vázas építési módnál a ma alkalmazott technológiák során a szögezés és a szöglemez használata dominál. A cellás építési mód technológiai szempontból a paneles megoldáshoz áll közel. Itt a teherviselő elemek nagy része rendszerint acélszerelvényből készül. Fából ilyen esetekben inkább csak az ún. másodlagos teherviselő elemek (pl. bordák) készülnek. Az elemméretek rendszerint a konténerméretekhez igazodnak. Az ún. különleges falak – akár paneles akár más rendszer esetén – speciális követelmények kielégítése céljából készülnek (pl. az ún. vizes helyiségek falai, nagy felületű üvegfalak stb.). Vizes helyiségekben (pl. fürdőszoba): – ki kell zárni a faszerkezeti elemek közvetlen nedvesedésének lehetőségét (szigetelés), – szükség esetén a felületi védelmet elasztikus fedőréteggel (pl. műanyag) kell biztosítani, – a fa- és falemeztermékek nedvességtartalmát közel állandó értéken kell tartani, – faszerkezetes épületben az alkalmazható maximális csempeméret 150 x 150 mm, – a csempefelület alatt kizárt a falat alkotó lemezelemek csatlakoztatása, – különösen figyelni kell a fa és falemeztermékek helyes vastagsági méretének megválasztására és az alátámasztásuk megfelelő kialakítására (sl50 mm). A belső felületek burkolásához ma már vízálló gipszkarton-lemezek is rendelkezésre állnak. Különösen fontos a körültekintő munkával, jó anyagokkal kialakított megbízható szigetelés. Vizes helyiségkialakítására, ill. szigetelési problémáinak megoldására láthatunk példát a 6.82. ábrán.
6.82. ábra. Példa „vizes helyiség” szigetelésére (1 tömörfa; 2 gipszkarton; 3 alapozott felület; 4 szigetelés; 5 szigetelő lemez; 6 szigetelés; 7 ragasztószalag; 8 kenhető bevonat; 9 elasztikus tömítőmassza)
6.83. ábra. Eső elleni „árnyékolás”
Ún. üvegfalak esetén – az üvegezés nem viselhet terhet, – az üvegtáblák keretekben való megfelelő rögzítését kemény fából készült fa lapkák ékként való alkalmazásával biztosítjuk, – az épületek merevítését (szélterhek felvétele) külön szerkezetekkel (pl. kettős feszítőanyával ellátott körszelvényű acél „andráskereszt”) kell megoldani, mert az üveg nem alkalmas a keretelemekkel való „együttdolgozásra”. Különösen fontos szerepe van az ún. konstrukciós faanyagvédelemnek, melynek része – a fal felületén és belsejében a páralecsapódás elkerülése, – az eső elleni „árnyékolás” (6.83. ábra), – vízelvezetés a felületekről, – „vízorr” szükség szerinti kialakítása, – a lábazati részek eső és felcsapódó csapadék elleni védelme stb. 6.2.4.2. Födém- és tetőelemek Tetőelemek alkalmazása viszonylag ritka. Főként lapos tetők esetében fordul inkább elő, amikor az ún. zárófödém az épület tetőzetét alkotja. Ilyenkor a záró födémet – épületfizikai szempontból – a külső határoló falak követelménye szerint kell felépíteni, de megoldandó a hó- és szélteher viselése, a vízzáró tetőburkolat kialakítása, stb. is. Az ún. magas tetős megoldásoknál – ferde síkú tetőelemek – csak elvétve találkozunk előregyártott tetőelemek alkalmazásával. Ilyen esetekben inkább a hagyományos tetőfedési módok szokásosak. A tetőelemek üzemi kialakítása történhet
– méretre szabott elemek alkalmazásával, melyeket az építés helyszínén hagyományos módon összeépítenek és – készre gyártott elemek (panelek) formájában. Faházak esetén számításba vehető, ill. szokásos födém-megoldások: – egyszerű gerendafödém (6.84. ábra), – borított gerenda- vagy pallófödém (6.85. ábra), – táblásított gerendafödém tömör-, rétegelt-ragasztott-, vagy üreges gerendaelemekkel (6.86. ábra).
6.84. ábra. Egyszerű gerendafödém
6.85. ábra. Borított gerendafödém
6.86. ábra. Táblásított tömör rétegelt-ragasztott, üreges gerendafödém
A födém kialakításában jelentős szerepet játszik a tetőtér esetleges hasznosítása (beépítése). Manapság, a lakóházak tetőterének egykor hagyományos tárolási funkciója erősen visszaszorult, melynek helyét mind szélesebb körben a tetőterek lakáscélú beépítése veszi át. A falakhoz hasonlóan itt is alapvető szerepe van a szilárdsági és épületfizikai követelményeknek. Szilárdsági követelmények tekintetében jelentős különbséget jelent, hogy az adott födém „járható” vagy „nem járható”, közbenső vagy záró födém stb. Épületfizikai követelmények tekintetében sem mindegy, hogy egy födém lakóterek között, lakótér és padlás között, vagy lakótér és külső tér között helyezkedik-e el. A födémek keresztmetszeti felépítése sok hasonlatosságot mutat a falakéval. Egyszerű gerendafödém esetén a födémet alátámasztó gerendák a lakótérben láthatók, s a gerendázat fölött a födém rétegfelépítése a funkció függvényében eltérő lehet (egy- vagy többrétegű deszkázet, szigetelőanyagok, párafékező fólia stb. alkalmazása, ill. beépítése). Tömör jellegű gerendafödém készülhet egymáshoz szorosan (esetleg csap-hornyosan) illesztett tömör-, rétegelt-ragasztott-, szigetelőanyaggal kombinált (pl. ISOX), vagy beforgatott szelvényű üreges ragasztott gerendákból. Hasonló benyomást keltenek a pallóból üregesen kialakított „kazettás” kialakítású megoldások. Nagyobb fesztávolságok (4–5 m) áthidalásakor szükség lehet alátámasztó gerendázat alkalmazására is, mely rendszerint a lakótérben látható. Néhány esetben ún. álgerendázat alkalmazása is előfordul, amikor statikai szempontból szükségtelen az alátámasztó gerendák alkalmazása, de esztétikai követelmények alapján (takarékossági okokból fűrészáruból kialakítva) a gerendák látványának hatását igyekszenek kelteni. Ha a gerendaelemek „táblásítása” már a gyártó üzemben megtörténik, akkor a szerkezet
panel jellegűvé válik. A beépítése is ilyen formában történik. Panel jellegű födémeket főként a borított gerenda- vagy pallófödémekre emlékeztető megoldások esetében alkalmaznak. Faházaknál ezeket gyakran alkatelemek formájában juttatják az építés helyszínére és ott építik (hagyományos módon) össze. Üzemben gyártott kész táblák esetén a födémpanelek szokásos szélessége 1,25–2,50 m, a maximális hosszúságuk pedig 10 m körül van (elsősorban szállítási és szerelési okokból). Szerkezeti felépítésüket illetően sok tekintetben hasonlítanak a falpanelekre. Konkrét felépítésük azonban rendeltetésük függvényében változik. Teherviselő elemeik leginkább tömör vagy rétegelt-ragasztott fából (gerenda, palló) készülnek, de rácsos, I, vagy kazettás tartók alkalmazása is előfordul. Lakott tereket elválasztó födémekben – a teherviselés mellett – a fő hangsúly a hangszigetelésen és hanggátláson van, míg zárófödémek esetén a hőszigetelés biztosítása és a páralecsapódás (párafékező fólia, átszellőzés stb.) elkerülése elsődleges jelentőségű. Készülhetnek különleges rendeltetésű födémelemek – pl. a padlófűtés szerkezeti elemeivel egybeépített megoldások – is. Az ún. közbenső födémek elemei esetenként a padlóburkolattal összeépítve is szállíthatók, de a „járófelület” rendszerint az építés helyszínén kerül végleges kialakításra. Összeszerelve előregyártott földszinti padlóelemek alkalmazása viszonylag ritka. Esetenként előfordulhat az alápincézett faházaknál. Ez lényegében egy speciális, a pinceklíma figyelembevételével kialakított közbenső födémnek felel meg. Ezeknél a födémeknél a párazárást és a szigetelőanyag feletti tér (légrés) kiszellőzését minden esetben biztosítani kell az utólagos gombásodás elkerülése érdekében! Az említett födémmegoldásoknál padlózat céljaira lényegében valamennyi szokásos fa padlóburkolat számításba vehető. Természetesen a vizes helyiségek (konyha, fürdőszoba) itt is célszerű az egyéb épületekben erre a célra használatos anyagokat és termékeket alkalmazni. 6.2.4.3. Tetőszerkezetek A már említett és viszonylag ritkán alkalmazott tetőelemektől (zárófödém) eltekintve – de néha akár azokkal együtt is – a hagyományos vagy azokhoz több tekintetben hasonló, ill. közel álló tetőszerkezeti megoldások használatosak. Elvileg a családi házépítésben alkalmazott tetőszerkezeti megoldások bármelyike használható faházak esetében is. A gyakorlatban dominál az ún. szöglemezes tartók, ill. az azok felhasználásával kialakított fedélszéki megoldások alkalmazása, de – különösen a nagyobb fesztáv-tartományokban – nem ritka a tartószerkezeteknél tárgyalt különféle I-tartók (WELLSTEG, Nordex, ITJ) és rácsos tartók (DSB, TRIGONIT) sajátos fedélszéki megoldásainak alkalmazása sem (6.87. ábra). Ezekkel ugyanis előnyösen lehet biz tosítani a beépített tetőtér kedvező épületfizikai sajátosságait. A kis tetőhajlású és a tetőteret nem hasznosító épületek esetében általános a trapéz- vagy háromszög alakú szöglemezes tartók alkalmazása (6.88. ábra). Beépített tetőtér esetén a szükséges „szabad űrszelvény” kialakítását biztosító megoldások vehetők számításba.
6.87. ábra. Gyakoribb fedélszéki megoldások
6.88. ábra. Gyakoribb szöglemezes tetőszerkezeti megoldások
A tetőszerkezet teherviselő elemeinek találkoznia kell a panelek – vagy vázas megoldásnál a függőleges irányú vázszerkezet – teherviselő elemeivel. így a szaruállások kiosztása és távolsága minden esetben igazodik a teherviselő vázszerkezeti elemek (oszlopvagy panelborda) kiosztásához. A tetőszerkezeti elemek általában valamely mechanikus – leggyakrabban szöglemezes – kapcsolattal csatlakoznak a többi vázszerkezeti, ill. teherviselő elemhez.
Nagyobb fesztáv-tartományokban faházak fedélszékeinek kialakításához a már említett Itartókból és rácsos tartókból gyártott speciális tetőszéki megoldások mellett előnyösen alkalmazhatók a beragasztott csavarkötésű tömör elemekből gyártott fedélszékek is, amikor a szerkezetek szerelő jellege miatt az ún. ácsmunka leegyszerűsödik és minimálisra csökken. Boronafalas, ill. tömör vagy ragasztott fa falazattal épülő házak esetében nem ritka, hogy a födém és tetőfedés térelhatároló elemei azonosak a falszerkezeti elemekkel, melyek természetszerűleg a héjalással is kiegészülnek. Természetesen bármely fedélszéki megoldás alkalmazása ez esetben is számításba vehető. Héjalóanyágként – faházak esetében is – használhatók a szokásos fedőanyagok, de célszerű törekedni a könnyebb héjaló-anyagok használatára. A héjazat keresztmetszeti felépítése – a külső határoló falak szerkezeti megoldásaihoz hasonlóan – kialakítható légréssel vagy légrés nélkül. A légrés nélküli megoldást „meleg tetőnek”, a kiszellőzött légrésű változatot kiszellőzött kétrétegű „hideg tetőnek” hívjuk (6.89. ábra). Mindkettő készülhet lapos- és nyeregtetős változatban is.
6.89. ábra. Példa meleg és átszellőzött hideg tető kialakítására (1 kúpcserép; 2 cserép; 3 cserépléc; 4 kontraléc; 5 fólia; 6 deszkázat; 7 szarufa; 8 szigetelés; 9 forgácslap; 10 gipszkarton)
A lakóteret határoló tetőzet (beépített padlástér) keresztmetszeti, ill. réteg felépítésének követelményei azonosak a térelhatároló falakra vonatkozó követelményekkel. Átszellőzött hideg tető esetén az eresz- és gerincvonal mentén biztosítani kell a tetőfelület 0,2%-ának megfelelő levegő be-, ill. kivezető felületet úgy, hogy a beázás veszélye kizárt legyen. Egyes cseréptípusok ezt megkönnyíthetik (áttört idomelemek közbeiktatása), de a gerinctájon elhelyezett egyéb kiszellőzést biztosító szerkezetekkel (pl. zsalus kiszellőzők) is megoldható a probléma. Kivitelezési szempontból különös gondosságot igényel a rendszerint nem mellőzhető gyakori „tetőáttörések” (ablak, bevilágító) kialakítása (bádogozás) a beázás kiküszöbölése szempontjából. 6.2.4.4. Egyéb szerkezetek A faházak építésével és üzemeltetésével közvetlen összefüggésben megemlíthetők – az előregyártott kéményelemek, – a kandallók, – a különböző szerelési anyagok és
– az épületfizikai tulajdonságok, ill. a közérzet javítását szolgáló szerelvények. Ezek a szerkezetek ill. megoldások, ma már nagy választékban, szabványos és tűzbiztos kivitelben állnak rendelkezésre. Természetesen a vonatkozó tűzrendészed előírások betartása mellett, erre a célra a hagyományos építőanyagok és berendezések a továbbiakban is felhasználhatók. Ha a térelhatároló szerkezet – felépítése folytán – nem biztosít lehetőséget az épületgépészeti szerelvények és vezetékek „elrejtésére”, újabban szokásos egy az elrejtést biztosító belső burkolóréteg, ill. a burkolat alatt egy 5–6 cm vastag további légrés kialakítása. Így a kedvező esztétikai hatás mellett ki lehet küszöbölni, hogy a szigetelőanyagban elhelyezett csövek vagy vezetékek azt elmozdítva vagy „összegyűrve”, lerontsák a szigetelés hatékonyságát. A többrétegű, viszonylag vékony falazattal készülő faházak falazati anyagainak viszonylag kis tömege miatt azok hőtároló-képessége alatta marad a hagyományos építőanyagból készülő házakénak. Az ilyen falak nem képesek a hőmérséklet ingadozásának kiegyenlítésére. Ezt a hátrányt gyakoribb szellőztetéssel esetleg klímaberendezés alkalmazásával szokták ellensúlyozni. Ezeknek az egészségre – különösen arra érzékeny személyek esetében – káros következményei lehetnek. Újabban terjedőben van egy új fűtőhűtő módszer (BioClina), melynek lényege, hogy közvetlenül a padló-, fal- és tetőtér belső burkolata alatt egy (rendszerint kék színű) polipropilénből készült, 15 mm kiosztású, 3,4 mm átmérőjű kapillár-csőhálózatot helyeznek el (6.90. ábra), melyet téli időszakban napelemekről vagy hőtárolóról 26–30 °C hőmérsékletű vízzel fűtenek, míg a nyári szezonban közönséges csapvíz keringtetésével hűtési célokra alkalmaznak. A rendszer rendkívül gyors reagálású, az alacsony fűtési hőmérséklet miatt takarékos, hűtés esetén is olcsó üzemű és egészségkímélő megoldás.
6.90. ábra. BioClina fűtő-hűtő rendszer a falazati és padlózati burkolat alatt
Itt említhető a hagyományos épületek utólagos tetőtér-beépítése vagy belső felújítása is (ha ennek során faszerkezeti megoldások kerülnek beépítésre). Ilyenkor annak ellenére, hogy lényegében nem faházakról van szó, a munkálatok jellege, az alkalmazott anyagok és szerkezetek nagyrészt azonosak és a követelmények is azonosnak vehetők, mint a faházak esetében.
6.3. Faházak kiegészítő faszerkezetei Olyan szerkezetek, vagy szerkezeti elemek tartoznak ide, melyek gyakran a faházak tartozékát képezik, bár nagyon sok esetben a hagyományos anyagokból készülő házakban is alkalmazást nyernek. Ilyenek: – fa padlóburkolatok, – fa burkolóelemek, – falépcsők.
6.3.1. Padlóburkolatok A fa padlóburkolatok alkalmazásának kezdetei a fűrészáru termelésének kezdeti időszakára tehetők. A padlóburkolatok rendszerint több rétegből épülnek fel: – hőszigetelő réteg, – úsztató vagy esztrich réteg, – kiegyenlítő réteg, – járófelületi réteg. Faanyag alkalmazására leggyakrabban a járófelületi réteg esetében kerül sor. Alsóbb rétegek viszonylag ritkán, vagy csak különleges esetben készülnek fából. A járófelülettel szemben támasztott követelmények lehetnek – mechanikai, – hőtechnikai, – akusztikai, – és esztétikai jellegűek. Mechanikai igénybevételek tekintetében különösen fontos a nyomószilárdság és a kopásállóság. A fa padlóburkolatok kopásállóságát jónak minősíthetjük, melyet a ma használatos felületkezelő anyagokkal (lakkok) jelentősen fokozni lehet. Nyomószilárdság tekintetében követelmény, hogy a bútorok terheinek hatására ne keletkezzenek maradó alakváltozások (benyomódások) a padló felületén. A különböző rendeltetésű helyiségek padlóburkolatainak igénybevétele eltérő. Az ezzel kapcsolatos követelményértékek, melyeket a padlóburkolatnak ki kell elégítenie: – hálószoba 0,10–0,35 N/mrn2, – lakószoba 0,15–0,75 N/mm2, – előszoba 0,20–1,00 N/mm2, – tanterem 0,50–1,50 N/mm2, – áruház, szálloda, lépcső 0,50–2,50 N/mm2, – sportcsarnok 2,00-5,00 N/mm2. Hőtechnikai szempontból fontos követelmény, hogy a padló hőmérséklete minél közelebb legyen az emberi test hőmérsékletéhez („hideg érzet”). A padlók jellemzésére a hőelnyelési tényező (b) használatos:
ahol: λ hővezetési tényező, W/m · K,
c fajhő, kJ/kg · K, ρ faanyag sűrűsége, kg/m3. A hőelnyelési tényező jellemző értékei: – ún. hideg padló esetén: <10 W/m2, – félmeleg padló esetén: 10–12 W/m2, – hideg padló esetén: >12 W/m2. Akusztikai szempontból nem vizsgáljuk külön csak a padlót, hanem az egész födémszerkezetet együtt kell vizsgálni, ill. értékelni. Vizsgálandó a hangelnyelés és a hanggátlás mértéke. A hangelnyelés mértékét a hangelnyelési fokkal (α) jellemezzük, melyet úgy kapunk meg, hogy az elnyelt hangenergiát osztjuk az összes hangenergiával, α ≤ 1. A hangelnyelő képességet (A) pedig az A = α · F összefüggés jellemzi, melynek dimenziója m2. α a már említett hangelnyelési tényező, F pedig a vizsgált felület m2-ben. A hanggátlás a léghangoknak az épületből való kizárását, ill. a kizárás mértékét jelenti (ugyanúgy a szintek között is). A fa padlóburkolatok hátrányos tulajdonságai: – érzékenyek a nedvességtartalom változására, – fennáll a gombafertőzés veszélye, – egyes rosszul illeszkedő (záró) típusoknál érvényesül a „porhatás”. Igényesebb padlóburkolatok kialakításakor – különösen a korábbi időszakokban – a padlóburkolat alátámasztására ún. párnafát és vakpadlót is alkalmaznak. A párnafa – szelvénymérete 50 x 75 mm vagy 75 x 75 mm, – fektetés közbeni toldása kétoldali heveder rászögezésével történik, – fektetés közbeni tengelykiosztása 80–100 cm. A vakpadló 18–24 mm vastag gyalulatlan fenyő deszka, melyet 1,05–2,0 cm-es (újabban takarékossági okokból 5–10 cm) hézagos kiosztás mellett szögezéssel erősítenek a párnafák felső, vízszintes felületére. A párnafák és a vakpadló anyagát, továbbá a fa járóréteg alsó felületét favédőszerrel kell kezelni. Az ún. sportpadlók – a rugalmasság fokozása érdekében – többrétegű hézagos alátételemekkel kerülnek „lefektetésre”. Faanyagú padlóburkolati megoldások: – közönséges deszkapadló, – hajópadló, – svédpadló, – kapucínuspadló, – parketták, – egyéb padlóburkolatok.
6.3.1.1. Közönséges deszkapadló Legalább 24 mm vastag gyalult lucfenyő deszka, melyet homokfeltöltésbe ágyazott párnafákra szögeznek. A szomszédos elemek csatlakoztatása tompa illesztéssel történik. Fektetés során a falak mentén a hézagok takarására ún. szegélyléceket alkalmaznak. Régebben egyszerűbb épületekben gyakori volt az alkalmazása, ma legfeljebb korhű rekonstrukciók vagy provizórikus létesítmények építése során számolhatunk vele. Utóbbi esetben pedig túlságosan drágának bizonyulhat. Szokásos felületkezelési megoldások – olajfesték, – sárgító festék alkalmazása, – viaszbevonat,
– vagy egyszerű „súrolt” felület. A padlóelemek tompaillesztésű csatlakoztatása miatt gyakori probléma a „porhatás” ami az illesztési résekben rendszeresen felszínre kerülő por megjelenésére és szennyező hatására utal. A közönséges deszkapadlóval rokon az ún. raktárpadló, mely annyiban tér el az előzőtől, hogy felépítése kétrétegű és a két réteg illesztési hézagai fél elemszélességgel eltolva helyezkednek el. Ily módon például terményraktárakban meggátolják a szemes terménynek a padló alá vagy a födémbe kerülését. 6.3.1.2. Hajópadló Nevét a régi hajók padlózatához hasonló kialakítása, ill. megjelenése alapján nyerte. Lényegében gyalult, csaphornyos csatlakoztatású deszkapadló párnafákra – újabban sokszor közvetlenül a födémgerendákra – rögzítve. Méretek: – vastagság: legalább 22 mm, – szélesség: 8–15 cm, – hosszúság: 3–6 m (0,25 m-es fokozatokkal).
6.91. ábra. Egyszerűbb padlóburkolatok fektetési sémája
Rögzítése látható vagy (igényesebb esetben) rejtett szögezéssel történik. A falak mentén a fektetés során 10–15 mm dagadási hézagot kell hagyni, melyet szegélyléc vagy lábazati deszkázat alkalmazásával takarnak le. Az elemek hosszirányú toldása – szükség esetén – a párnafák fölötti felfekvési felületeken történhet, tompa illesztéssel. A szomszédos elemek
csatlakoztatását egymáshoz viszonyítva eltolt helyzetben kell kialakítani (6.91a ábra). Szokásos fafaj: fenyő. Alkalmazandó minőség a vonatkozó szabványelőírás szerint. 6.3.1.3. Svédpadló Rokon természetű a hajópadlóval, rövid hajópadlónak is nevezik. Tetszetősebb és értékesebb annál. Elemeinek méretei: – vastagság: 22 mm, gyalulva, – szélesség: 60–120 (50–80) mm, – hosszúság: 100 cm. Anyaga borovi vagy vörösfenyő. Fektetése rejtett szögezéssel, az 50 cm kiosztású párnafákra „kötésben” – váltakozva eltolt helyzetű homlokillesztéssel – elhelyezve és rögzítve történik (6.91b ábra). 6.3.1.4. Kapucinuspadló Elemméretek tekintetében közel áll az előzőhöz: – vastagság: 22 mm gyalulva, – szélesség: 8–10 cm, – hosszúság: 80–100 cm. Anyaga tölgy és fenyő vegyesen. Fektetése során a tölgy elemeket 80–100 cm-es kiosztásban, négyszöghálóban helyezik el, míg a köztes felületeket azonos méretű fenyő elemekkel töltik ki. A szomszédos elemek, oldaléleik mentén csaphornyos csatlakozásnak, míg a keményfa elemek keresztirányban futó darabjai a bütüvégeket rálapolással szorítják az alattuk elhelyezkedő párnafákhoz (6.91c ábra). A rögzítés minden esetben rejtett szögezéssel történik. Régen viszonylag gyakran alkalmazták könyvtárak, kolostorok stb. burkolataként. A nevét is innen kapta. Érdekes és értékes padlóburkolati megoldás. Felületét viaszbevonattal kezelték. Rekonstrukciós feladatok során, esetenként ma is szerepe lehet. 6.3.1.5. Parketták A parketta vagy lécpadló, gyűjtőfogalomnak tekinthető, s több fokozatosan kifejlesztett megoldás sorolható ebbe a csoportba, melyeknek továbbfejlődése napjainkban is nyomon követhető. Fontosabb parkettatípusok, ill. megoldások: – hagyományos (csaphornyos) parketta, – lamellaparketta, – kettő- vagy háromrétegű, felületkezelt, csaphornyos parketta, – mozaikparketta, – kész- vagy táblásított parketták, – bütüparketta, – egyéb parketták. Hagyományos parketta Az ún. hagyományos vagy csaphornyos parkettát a „nyers parkettléc vagy fríz” tovább feldolgozásával alakítják ki. „Jobbos és balos” kialakítású elemekből készül, melyeknek egymáshoz való csatlakoztatását csaphornyos kapcsolat teszi lehetővé (6.92. ábra). A jobbos
vagy balos kialakítást a csap, ill. horony „színfelülethez” viszonyított helyzete alapján értelmezzük. Jobbos a parketta, ha színfelülete felső helyzetében a hosszabbik oldalán lévő csap a szemlélő felől, a bütüfelületen lévő csap pedig jobb oldalon helyezkedik el. A balos elemnél a bütün elhelyezkedő csappal fordított a helyzet. Általában „rejtett szögezéssel” fektetik, bár az aljzathoz való ragasztása (bitumenes ragasztó) is előfordul. A ragasztás hatékonyságának növelése céljából az elemek alsó szegélyén gyakran egy trapézszelvényű vájatot marnak körbe (főként a korábbi időszakokban), Amerikában pedig az alsó lapfelületen hosszirányban 2–3 hornyot alakítanak ki. Külföldön néha idegen csap alkalmazása mellett is készítik. Gyakoribb elemméretek: – hosszúság: 100–505 mm, – szélesség: 23–73 mm, – vastagság: 17, 19, és 22 mm.
6.92. ábra. Csaphornyos parketta
Fektetéskor a falak mentén 10 mm körüli hézagot hagynak a dagadás esetleges káros következményeinek kiküszöbölésére, melynek takarását háromszög-szelvényű (18 mm) szegélylécek segítségével oldják meg. A lefektetett parkettatábla szegélyén, az élek lezárása céljából szegélyléceket (55–95 mm szélesség és 1000 mm hosszúság) alkalmaznak. Használatos fafajok: tölgy, bükk, kőris, szil, cser, gyertyán, juhar, akác stb. Minőség a szabvány szerint: K, I. II. osztály. Mérettűrések: hossz ±0,3 mm, szélesség ±0,3 mm, vastagság –0,5 mm. A csaphornyos parketta fektetése különféle mintázatok (rajzolatok) szerint szokásos (6.93. ábra), a gyakoribbak: 1. Szalagminta – egyszerű – lépcsős – váltott. 2. Halszálkaminta – egyes – kettős – hármas – és kettős halszálkaminta fallal párhuzamos fektetéssel. 3. Sakktáblaminta – egyszerű – betétes, fallal párhuzamos fektetéssel – és átlós kivitelben 4. Fonott minta átlós – és fallal párhuzamos fektetésű. Fektetés után a parkett-padlót felgyalulják, csiszolják, majd padlóviasszal (régebben) vagy lakkal bevonják.
Lamellaparketta Hasonlít az előzőhöz, de nem csaphornyos hanem tompa illesztésű fektetése miatt épélű négyszögszelvényű elemekből áll. Fektetése ragasztással történik, melynek megkönnyítésére az elemek alsó szegélyén körben és az alsó lapfelületen hosszirányban 2–3 db négyszögszelvényűre mart horony szolgál. Gyakoribb fafajok: tölgy, bükk, akác, kőris. Elemméretek: – vastagság: 10 mm, – szélesség: 50 mm, – hosszúság: 250–300 mm. Csomagolása zsugorfóliába történik (1 köteg 1,25, ill. 1,5 m2). Kettő- vagy háromrétegű, felületkezelt csaphornyos parketta Kettő vagy három egymásra merőleges helyzetű elemből épül fel, sok tekintetben hasonlít a szalag- vagy más táblásított parkettákhoz. Magyarországon a kétrétegű változat gyártás most van bevezetés alatt. Gyakoribb elemméretei: 400/600/800/1000 x 70 x 10 mm 800/1000 x 90 x 10mm 490/600/800/1000 x 70 x 14 mm 800/1000 x 90 x 14 mm A felső vagy járófelületi réteg 4 mm vastag kemény fa, az alsó réteg a fedőréteg szálirányára merőleges helyzetű fenyő (6.94. ábra). Az alkalmazott ragasztó oldószermentes, víz- és hőálló, nagy rugalmasságú poliuretán alapú ragasztó. Az üzemben gyártás közben végrehajtott felületkezelés 5 rétegben történik. A ragasztott elemekből csaphornyosán kimunkált parketta ragasztással kerül fektetésre, további felületkezelést nem igényel, de különleges igény esetén ez is biztosítható. (A háromrétegű változat annyiban tér el, hogy alul fenyő furnérból egy további réteg is beragasztásra kerül).
6.94. ábra. Kétrétegű, felületkezelt csaphornyos parketta
Mozaikparketta Viszonylag apró elemekből (négyszög szelvényű lécekből), tompa illesztéssel összeállított és színfelületükkel rendszerint papírra, vagy alsó felületével műanyag hálóra, ragasztott négyzet alakú lapokból áll (6.95. ábra). Az elemek lapon belüli elhelyezése leginkább sakktáblára emlékeztető rajzolat szerint történik.
6.95. ábra. Mozaikparketta
Fektetéskor a táblaelemek alsó felületén – a termék típusától függően – gumi-, fém-, nemez-, szövet-, lécréteg is alkalmazható, vagy közvetlen ragasztással nyer elhelyezést az úsztatóréteg felületén. Lapméretek, a különböző szabványok szerint, kisebb eltérést mutathatnak. Gyakoribb, ill. szokásos lapméretek: 240, 300, 360, 400, 450, vagy 480 mm oldalhosszúságú négyzetelemek. A lapokat alkotó lécelemek méretei: – vastagság: 8–10 mm, – szélesség: 20, 24, 25 mm, – hosszúság: 100, 120, 150 mm. Az elemek elhelyezése – mint arról már szó volt – ragasztással, leginkább sakktáblaszerű mintázattal történik, de igényesebb megoldás is előfordul (pl. mozaikszerű). Ragasztás után a színfelületről a papírbevonatot nedvesítéssel eltávolítják, majd a szokásos felületkezelés (csiszolás, lakkozás) következik. Műanyaghálóval kialakított táblaelemek esetén, a háló a lapok hátoldalán (alsó felület) helyezkedik el és fektetés után is ott marad, ill. a ragasztóban feloldódik. A mozaikparketta szép felületet biztosít, de kevésbé értékes, mint a hagyományos parketta. Ipari parkettának (Hochkantlamellenparkett) nevezik a mozaik parkettaelemek „élreállított” ragasztása mellett elhelyezett padlóburkolatot. Ez elsősorban ipari padlóburkolatok kialakítására szokásos, különösen külföldön. Ennek alacsonyabbak a minőségi követelményei, így alkalmas a kihozatal javítására. Megemlítendő még az ún. kismozaik vagy ROLLTEX-parketta. Melynek elemméretei: 24 x 24 x 8 mm. A fa parkettaelemeket 2,0–3,0 mm hézagkihagyás mellett „hordozóanyagra” ragasztják. A hordozóanyag lényegében egy juta-szőnyeg, melynek szélessége 665 mm és a hossza „tetszőleges”. A rolltex-parketta előnyei: – jó kopásállóság, – illesztési problémák nincsenek, repedésmentes, – kezelése egyszerű, gazdaságos, – rugalmas, jó szigetelő, – kevéssé érzékeny a nedvességre, – könnyen szerelhető, – változatos mintázatkialakítást (pl. fafajkombináció) tesz lehetővé. Kész vagy táblásított parketták Az első változatok – melyek jóval korábban készültek – négyzet, majd hatszög alakúak
voltak, s csak később váltak uralkodóvá a ma használatos téglalap formák. Ma már rendkívül sokféle változatuk ismeretes, így felépítésük és csoportosításuk is sokféle lehet. Rétegfelépítésüket tekintve, lehetnek egy- és többrétegűek. Az egyrétegű változatok viszonylag ritkán fordulnak elő. Megemlíthetők a – JUNKERS-parketta és a – PREPARKETTA Az előző Dániából, az utóbbi Svájcból származik. A JUNKERS-parketta telített bükk faanyagból készül. Méretei: hossza 3600 mm, szélessége 120 mm, vastagsága 22 mm. Szélességi irányban a táblák 2 db-ból – kettős fecskefark alakú kötéssel – kerülnek toldásra. Az alkotóelemek hosszirányú toldása csaphornyosan történik. Csaphornyosan csatlakoztatják egymáshoz, fektetés során a táblaelemeket is. A PREPARKETTA párhuzamosan egymás mellé helyezett mozaik-parkettelemekből áll, melyeket két – az alsó oldalon kiképzett horonyba préselt – alumínium huzal tart össze. Táblaméretek: hossz 480 mm, szélesség 120–160 mm, vastagság 18–22 mm. A táblák hosszanti oldalának megmunkálása csaphornyos csatlakoztatást tesz lehetővé. A táblaelemek fektetése ragasztással történik. Gyártáskor a kész táblákat csiszolják és felületkezelik. A többrétegű változatok az értékes lombos faanyagok gazdaságos hasznosítását biztosító – magas szintű igények és követelmények kielégítésére alkalmas – megoldások. Eredetileg leginkább négyzet vagy sokszög alakú táblák formájában alkalmazták őket, melyeknek hossz-, ill. oldalmérete 400–600 mm volt. A különféle rajzolat (minta) esetleg fafajkombináció szerint válogatott és elhelyezett, 8 mm vastag keményfa borítóréteget 22 mm vastag fenyő aljzatra ragasztották. A kész táblák elhelyezése (fektetése) csaphornyos illesztés és rejtett szögezés alkalmazásával történt. További fejlesztések eredményeként alakultak ki a mai ún. táblásított parketták, melyek készülhetnek – nem „önhordó” és – „önhordó” változatban, ill. kivitelben (Az önhordó elnevezés nem szerencsés, mert megtévesztő lehet, hisz ebben az esetben arról van szó, hogy ezek ez elemek nem fekszenek fel a teljes felületükkel az aljzaton és kettő vagy többtámaszú elemként terhek hordására képesek). A nem „önhordó” változatok, beépítés után teljes felületükkel felfekszenek az aljzaton, tehát nincsenek hajlító igénybevételnek kitéve. Az ide sorolható néhány terméktípus: – ASS-parketta (NSZK). Háromrétegű tábla, 4 mm vastag fedőréteggel, 3 mm vastag furnér középréteggel és 3 mm vastag kemény farostlemezből készült alsó réteggel. Szerelése aljzatbetonra szabadon felfektetve történik. A szomszédos elemek csatlakoztatási lehetőségét az alsó rétegbe elhelyezett vendégcsap biztosítja. – BW-parketta (Svájc). Nagyméretű elemei 6 mm vastag mozaikparketta felső rétegből, 5 mm vastag bitumenes szigetelő rostlemezből kialakított középrétegből és egy hangszigetelő tulajdonságú alsó rétegből épülnek fel. Beépítése, ill. fektetése a betonaljzatra szabadon felfektetve történik. A szomszédos elemek csatlakoztatását csaphornyos kapcsolat biztosítja. – PARK LINE-parketta (Dánia). Faforgácslap aljzatra (neoprén ragasztóval) rögzített 2,4 mm vastag furnértáblákból készül. – Kährs-parketta (Svédország). Keresztlamellás ún. holland mintás típus. Kétrétegű változat. A felső réteg 4 mm vastag kemény lombos elemekből készül. Az alsó réteg pedig fenyő vagy lágy lombos elemekből hossz- és keresztirányú ragasztással. A két réteget ugyancsak ragasztással egyesítik táblává. A kész táblák méretei: hossz 2423
mm, szélesség 200 mm, vastagság 17,5 mm. A kész vagy táblásított parketták „önhordó” változatai is rendkívül sokfélék lehetnek. Kialakulásuk és elterjedésük főként a skandináv országokra volt jellemző. A viszonylag vastag táblaelemek párnafákra fektetve szögezéssel kerülnek rögzítésre. Ma már meglehetősen sokféle változatuk ismert és használatos. Készülnek szalagszerű (140–200 mm széles és max. 3,0 m hosszúsággal) vagy táblaformájú (220 x 200-tól 400 x 400 mm oldalhosszig) kivitelben. Vastagságuk 12–24 mm között változik, melyből a fedőréteg vastagsága 3–4 mm. A különböző rétegek száliránya egymást keresztezi. A kétrétegű változatoknál (pl. Kährs) rendszerint a felső réteg elemei keresztirányúak, míg az alsó réteg elemei hosszirányúak a táblaelemeken belül. A kész parketták továbbfejlesztésének eredményeként az utóbbi időszakban olyan típusok alakultak ki, melyek az előbb tárgyaltaknál vékonyabb szerkezeti felépítésűek és egyfajta átmenetet képeznek az ún. önhordó és nem önhordó típusok között. Ide sorolhatóak a szalagparketták, melyeknek fektetése teljes felületi alátámasztás mellett szokásos. A szalagparketta három rétegből épül fel oly módon, hogy az alsó és fedőréteg elemeinek száliránya a tábla hosszirányával azonos, míg a középréteg erre merőleges helyzetű (6.96. ábra). Az eredeti kész táblák méretei: – hossz: 3,0 m, – szélesség: 137 mm, – vastagság: 15 vagy 23 mm (ezen belül a fedő és alsó réteg 7 és 4 mm, vagy 4–4 mm, a középréteg pedig 12 vagy 7 mm). Így a rétegfelépítés: 7–12–4 mm, ill. 4–7–7 mm. Ezek a méretek azonban a piac igényei alapján időközben is változnak. Manapság keresett méret pl. hossz 2200 mm, szélesség 184 vagy 174 mm, vastagság 15 mm. A felső vagy koptató réteg kemény lombos faanyagból lakkozott felülettel, a középső és alsó réteg fenyőből vagy lágy lombos faanyagból készül. Fektetéskor a táblák kötési lehetőségét a gyártás során a középrétegbe ragasztott „idegen csap” (7 mm vastag rétegelt falemez), ill. újabban főként az elemek saját anyagából kialakított csaphornyos kapcsolat biztosítja.
6.96. ábra. Szalagparketta kialakítása
A szalagparkettához hasonló táblásított parkettáknak is nagyon sok változata van. Ezeknek a hordozó anyaga rendszerint faforgácslap vagy MDF-lemez, míg a járófelület és az alsó réteg (keresztmetszetben szimmetrikus felépítés az utólagos alakváltozások kiküszöbölése érdekében) például parafa. A hazai üzletekben is kapható a laminált parketta, melynek hordozó rétege az előbb említett faforgácslap vagy MDF-lemez, a járófelületet pedig a hordozórétegre kasírozott faerezetnyomású fólia alkotja. Az ilyen típusú padlóburkolatok kialakítását a rendkívül kemény és nagy szilárdságú lakkok megjelenése tette lehetővé. Bütüparketta Kialakítása és az elemek elhelyezése olyan, hogy az ún. járófelületet az elemek bütümetszete biztosítja (6.97. ábra). Ezért rendkívül jó a bütüparketta kopásállósága. Elemméretek – magasság: (szálirányban) 40, 50, 60 mm (tölgyfafajnál 30 mm is), ±1 mm tűrés, – szélesség: 40–80 mm ±1,5 mm tűrés, – hosszúság: 40–120 mm.
6.97. ábra. Bütüparketta (1 betonaljazat; 2 párafékező réteg; 3 hőszigetelés; 4 esztrich; 5 ragasztóanyag; 6 bütüparketta)
Az elemek „zárt belet” nem tartalmazhatnak. Használatos fafajok: luc-, erdei-, vörösfenyő és tölgy. Színezni vagy pácolni is szokták. Elhelyezése, megfelelően előkészített aljzatra ragasztással történik. Újabban táblásított változatai is ismeretesek. Nem „mindennapi” padlóburkolat. Előszeretettel alkalmazzák konyhák, étkező helyiségek, közösségi létesítmények (termek), stb. padlóburkolatainál. Nagy felületek kialakításakor óvatosan kell eljárni, mert az összeaszási és dagadási tulajdonságok (sugár-, ill. húrirány miatt) jelentős mértékben eltérnek a megszokott parkett megoldásokétól. Felületét elasztikus tulajdonságú lakkal szokás kezelni, vagy az elemeket speciális anyagokkal telítik. Egyéb parkettpadlók Nagyon sok megoldás sorolható ide, különösen ha figyelembe vesszük a kísérleti, kis sorozatú – és egyedi megoldásokat is. Néhány említést érdemlő változat, ill. megoldás: – intarziaparketta, – sportpadlók, – padlófűtéssel kombinált parketták, ill. fapadlók. Az intarziaparketta járófelületi elemeit lézersugár segítségével a tervezett minta szerint furnérból kivágják, s ezeket az elemeket a megfelelően előkészített fa anyagú hordozófelületre (aljzati elemekre) ragasztják. Nem valódi intarziaparketta, amikor például a lamellaparketta alacsonyabb minőségű (hulladék) elemeiből speciális megmunkáló gépen különböző alakú elemeket (trapéz, háromszög, négyszög) készítenek, majd ezekből különféle mintázatú táblákat raknak össze, melyeket a hátoldalukra ragasztott üvegszálas háló segítségével táblásítanak a ragasztással végzett fektetésig. A sportpadlók speciálisan rugalmas, többrétegű padlóburkolatok. A sportpadlókkal szemben támasztott különleges követelmények: – rugalmasság és hajlékonyság, – lépésbiztosság, – csúszásmentesség – kedvező labdareflexió, – alacsony zajszint, – sík felület, – sérülésmentesség. Korábban általános volt a faanyag kizárólagos alkalmazása, ma azonban gyakoriak a kombinált anyagú megoldások, amikor a járórétegben a fát más anyagokkal helyettesítik,
míg a rugalmas alátételemek továbbra is fából készülnek. A rugalmas alátétrétegek felépítése: 2–3 rétegben, egymást keresztező, hézagos kiosztású, 18–23 mm vastag elemekből kialakított fa lécezés. Ma gyakoriak a kombinált anyagú megoldások, amikor a járórétegben a fát más anyagokkal helyettesítik. A sportpadlók szokásos felépítése: – Járóréteg (PVC, linóleum, kaucsuk vagy parketta). – Vakpadló és teherelosztó réteg (faforgácslap, rétegelt felemez). – Rugalmas alátétrétegek (2–3 rétegben, egymást keresztező hézagos kiosztású, 18–23 mm vastag falécezés.) – Esztrichréteg. – Hőszigetelés. – Vízszigetelés, párazárás. – Aljzatbeton A padló összvastagsága ily módon 12–16 cm. A 6.98. ábra egy példát szemléltet sportpadló kialakítására.
6.98. ábra. Példa sportpadló kialakítására (1 betonaljazat; 2 párafékező réteg; 3 hőszigetelés; 4 esztrich; 5 léc ~18–23 mm; 6 léc ~18–23 mm; 7 lécalátétek 20–40 mm)
Padlófűtéssel kombinált megoldások A fa kedvező „meleg” tulajdonságai miatt, más „kemény” padlóburkolatokhoz viszonyítva padlófűtés esetén is kedvezőbben alkalmazható. Az ún. átmeneti időszakban (a tavasz és ősz egy része) ugyanis fa padlóburkolat esetén a fűtés egy ideig gyakran mellőzhető. A kivitelezés során 4–5 hetet kell biztosítani – a fa padlóburkolat fektetése előtt – az esztrich réteg természetes kiszáradásához. A maradék nedvesség eltávolítását pedig a fűtés – a padlóburkolat elhelyezése előtti – bekapcsolásával kell biztosítani (nyáron is!). Padlófűtés esetén a fűtőcsövek távolsága – az egyenletes hőeloszlás biztosítása érdekében – viszonylag kicsi, kb. 150 mm. Fa padlóburkolatú padlófűtések esetében jelenleg két egymástól kissé eltérő változat használatos – A fűtőcsövek az esztrich-réteg felszíne alatt, legalább 4,5 cm mélyen helyezkednek el (6.99. ábra). – A hőelosztó elemek (csövek) a fa járófelület alatt (annak alsó felületénél) találhatók.
(1
6.99. ábra. Fa padlóburkolat padlófűtéssel parketta; 2 cementesztrich; 3 melegvizes fűtőcső a hőszigeteléssel; 4 szigetelőréteg; 5 párazárás; 6 nyers aljzat)
A legtöbb parkettféleség kombinálható padlófűtéssel, de nem beszélhetünk egységes megoldásról. Szokásos rétegfelépítés és elhelyezés: – parketta (22 mm vastag csaphornyos, vagy 8–10 mm vastag mozaik, vagy 15–23 mm vastag táblásított), – cementesztrich (45 mm vastag), – hőszigetelő réteg a fűtőcsövekkel (40 mm), – szigetelő réteg, – párazáró réteg, – ún. nyers padló (pl. betonfödém). A fektetést követően, a fűtés üzembe helyezésekor naponta maximum 5–6 °C-kal szabad a fűtővíz hőmérsékletét emelni. A parkettburkolat felszínének hőmérséklete soha nem haladhatja meg a +28 °C-ot. 18–21 °C szobahőmérsékletnél biztosítani kell a levegő 50– 60%-os relatív légnedvességét. A megfelelő hőátadás biztosítása érdekében a padló megkívánt hőátbocsátási ellenállása: 1/λ ≤ 0,18 m2 · K/W. A hőátbocsátási ellenállás értéke számítható a padló vastagságából (d) és hővezetési tényezőjéből (λ), melynek dimenziója W/m · K (1/λ = d/λ). λ értéke: fenyőknél 0,13, bükknél 0,15, trópusi fafajoknál 0,12–0,18 W/ m · K.
6.3.2. Fa burkolóelemek Alapvetően két csoportra oszthatók: – külső burkolati elemek, – beltéri burkolati elemek. Az ún. külső burkolatok leginkább homlokzatburkolatok. A fa mint homlokzati burkolóanyag szerepet játszhat: – faházak esetében, – más anyagú épületeknél. Faházak esetében a lehetséges alkalmazások: – kisebb keresztmetszetű többrétegű tömör fa falak külső esetleg belső rétegeként (általában légrés közbeiktatásával) az épületfizikai tulajdonságok javítására, – paneles- vagy vázas építésű „faházak” fa jellegét biztosító külső és belső burkolatként. Nem fából készülő házaknál megjelenési, ill. esztétikai okokból alkalmazzák. A burkóelemek vízszintes vagy függőleges szálirányú helyzetben kerülnek felerősítésre
(6.100. ábra). Látható, ill. főként rejtett szögezéssel, vagy speciális – gyakran fém anyagú – rögzítőelemek segítségével. A burkolati elemek rendszerint profil szelvényű megmunkálást nyernek (6.101. ábra) és egymáshoz, ill. a szomszédos elemekhez való csatlakoztatásuk – csapos (saját vagy idegen), – átfedéses, vagy – speciális fugakialakítású megoldással történik.
6.100. ábra. Faburkolatok kialakítási példái
6.101. ábra. Burkolati elemek gyakoribb profilkialakítása
Nem célszerű a túlságosan széles burkolóelemek használata (maximum 12 cm). Vastagsági méretként ajánlatos a 21 mm-t választani, melyet fűrészelt és gyalult kivitel esetén is viszonylag könnyű a szabványos fűrészáru méretekkel összhangba hozni. Faanyagú külső burkolati elemeket kötelező, a beltérieket ajánlatos „átszellőztetett légrés” közbeiktatásával felhelyezni. A már említett minimálisan 0,2% terjedelmű szellőzőfelületek biztosításáról nem szabad elfeledkezni a falak alsó és felső zónájában. Az így kialakított „áttöréseket” azonban madár-, rovar-, darabos hulladék bejutása stb. ellen védeni szükséges (drótháló, perforált fémlemez, vagy kisátmérőjű furatolás stb.). Az átszellőzés lehetősége érdekében a levegő szabad áramlását biztosító, függőleges irányú rögzítőlécek alkalmazása a leginkább kedvező (vízszintes helyzetű burkolati elemek). Vízszintes rögzítőléc-elhelyezés mellett is biztosítható a levegő átáramlása – lécmegszakítás és eltolt helyzetű rögzítés, – a lécszelvények részleges áttörése,
– vagy ún. kontralécek (egymásra merőleges helyzetű vízszintes és függőleges helyzetű lécezés) útján. A rögzítőlécek szokásos szelvénymérete 24 x 28 mm, vagy 30 x 50 mm. Felerősítésük 70 cm-es kiosztással (alátámasztási közzel) történik. Burkolatelhelyezéskor különleges gondot kell fordítani (főként kültéren) a jól záró és esztétikus „sarok-kiképzésre”. Szokásos felületvédelem: favédőszer, lazúrok, lenolajkence, kivételesen lakkok. Néha külső burkolatként vagy/és tetőfedésre a fa zsindely is használatos, melynek szokásos méretei: – hossz: 15–80 cm, – szélesség: 5–35 cm, – vastagság: (egy elemen belül is változó). Fűrészelt vagy hasított változatban állítják elő. A belső-burkolati elemek alkalmazása lehet: – falburkolat, – mennyezetburkolat, – álmennyezet. Formai, ill. alaki kialakításuk, lehet – vonalas, – lap vagy idom formájú, – táblás jellegű, kazettás kivitelű stb. Különleges szerepe van az ún. akusztikai burkolatoknak (hézagos, perforált, mélységben tagolt kialakítás stb.). A falburkolat lehet tapéta jellegű (ragasztva) és a már tárgyalt burkolóelemekből felépülő. Kiterjedése, ill. a felület kialakítása alapján, lehet – lábazati, – mellvédmagas, – ajtómagas, – teljes magasságú. Az elemek rögzítése a külső burkolatokéhoz hasonló. Az átszellőzés ez esetben is kívánatos. A mennyezetburkolati elemek rendszerint rögzítőlécek segítségével közvetlenül a teherhordó szerkezeti elemekre vannak rögzítve, míg az álmennyezeteket „belógatják” a lakótérbe. Az elemek kiképzése és formai megjelenése az egészen egyszerűtől a művészi megoldásig, rendkívül változatos lehet. Az akusztikai burkolatok rögzítésekor gyakran jelentős szerep jut az ún. profilelemek alkalmazásának.
6.3.3. Falépcsők Hagyományosan gyakorinak mondható a fa padlás- és pincelépcsők alkalmazása, melyek egyszerű – sokszor létraszerű – megoldások. Az igényesebb falépcsők lakóházi alkalmazása újra terjedőben van, míg hazai viszonylatban újabb kori középületekben ritkán alkalmazzák. Falépcsők gyakoribb megjelenési formái (6.102. ábra): – egy-, kettő-, esetleg háromkarú lépcső, – részben íves („húzott ráfordulás”) kialakítás, – és íves (pl. csigalépcsők) megoldások.
6.102. ábra. Falépcsők gyakoribb alaprajzi változatai
Lépcsők szokásos gyámolítási megoldásai: – lebegő lépcső, – lépcsőfokok középvonalában támaszkodó megoldás, – két támaszú vésett pofás, a lépcsőfokok a pofafák belső felületeibe mart résekben fekszenek fel, – két támaszú lécre ülő (a lépcsőfokok a pofafa belső felületére erősített léceken nyugszanak), – két támaszú nyereg pofás változat (6.103. ábra), amikor a pofafa felső felületét lépcsősen megmunkálják, a lépcsőfokok felfekvésének biztosítására, – függesztett, – vegyes és – egyéb megoldások.
6.103. ábra. Lépcsők pofafás gyámolítása
A falépcsők meredeksége – rendeltetésüktől függően – azonos a más anyagból készülő megoldásokéval: – létrák 75–90°, – alárendelt lakótéri lépcsők 37–75°, – lakóházi normál lépcső 30–37°, – nyilvános épületben 20–30°, – szabadtéri lépcsők 5–20°, – rámpák 0–5°. Az ún. járóvonal környezetében a belépés (a) és a lépés (lépcsőfok) magassága közötti összefüggés: 2s + a = 63 ± 3 cm, ahol a 63 cm az átlagos (59–65) lépéshosszat jelenti. A fentiek alapján néhány lépcsőmegoldás adatainak meghatározása: – optimális lakáslépcső 2 x 17 + 29 = 63 cm, – leggyakoribb lakáslépcső 2 x 18 + 27 = 63 cm, – még elfogadott lakáslépcső 2 x 19 + 25 = 63 cm, – alárendelt lépcső 2 x 21+21 = 63 cm. Az ún. járóvonal általában a lépcső mezejének közepén helyezkedik el. Íves lépcsőknél – a lépcső kialakításától függően – ettől el is térhet. Széles (középületi) lépcsők esetén 2–3 járóvonal is lehet. Az elméleti járómező szélessége a hasznos lépcsőszélesség (karhossz) 2/10-e, ill. 100 cm lépcsőszélesség felett minimum 20 cm. Íves lépcsők járómezejét határoló vonal legkisebb sugara 30 cm lehet. Legalább minden 18. lépcsőfok után ún. pihenőt kell kialakítani. Helyszűke esetén, ill. kisebb követelmények (pl. kis tetőtér beépítése) mellett szokás az ún. helytakarékos lépcsőmegoldások alkalmazása. A falépcsők szokásos elemei: – gyámolító gerendák (pofafák), – lépcsőfokok,
– korlát, – egyéb támasztóelemek, – pihenő. A gyámolító gerendák készülhetnek: tömör, rétegelt-ragasztott, egyenes vagy íves (kétszer hajlított) kivitelben. Az ún. pofafák szokásos szélessége 280–300 mm, melyeket szétcsúszás ellen csavarkötéssel biztosítanak. A lépcsőfokok gyakran homloklapból (21 vagy 15 mm vastag gyalult deszka) és „fellépőből” (lépcsőfok) állnak, melyek általában 43 vagy 32 mm vastag gyalult deszkából készülnek. A homloklap és a járófelületi (6.104. ábra) elem, leginkább ragasztott csapos kötéssel csatlakozik egymáshoz. Ma már a lépcsőfokok rendszerint szélességben toldott elemek, de készülnek rétegelt-ragasztott fából, rétegelt falemezből stb. is. Gyakoribb lépcsőfok alakok: téglalap, trapéz és háromszög. Az egymást követő lépcsőfokokat 2–3 cmes átfedéssel (rátakarással) kell elhelyezni (6.104. ábra), a kényelmes ill. balesetmentes közlekedés biztosítása érdekében.
6.104. ábra. Lépcsőfok és a homloklap csatlakozása
A korlát lehet egyenes, íves, ill. összetett vonalvezetésű. Gyakran ragasztott elem. Az íves változat készülhet rétegelt-ragasztott vagy idomelemekből toldott kivitelben. Az emberi kéz átlagos méretei alapján a korlát fogófája 27 mm sugarú lekerekítéssel készül. A korlát oldalelemei (palánkozása) fém, fa, vagy vegyes szerkezeti kialakításúak. Nem ritka a különböző sugárral többszörösen hajlított, vagy ez egyenesek és ívek kombinációjában kialakított korlátelem sem. Akár több emeletre kiterjedően egy darabban is készülhet. Esetenként egyéb támasztóelemek – viszonylag kis szelvényméretű oszlop- és gerendaelemek – gyártására és alkalmazására is sor kerülhet a lépcső kialakítása során. A „pihenőket” falépcsőkhöz leggyakrabban fából – gerendák, szélességben toldott borítás stb. – készítik, de csatlakozhat a lépcső hagyományos kialakítású födémhez, vasbeton lemezhez stb. is.
6.3.4. Faházak egyéb kiegészítő elemei Itt említendők a különböző díszítő- és erkélyelemek. Kültéri alkalmazás esetén – a külső burkoló elemekhez hasonlóan – a szükséges faanyagvédelmet biztosítani kell. Értékes erkélymegoldások esetén szokás a pótlólagos, ill. rendszeres téli védőtakarás alkalmazása. Az erkélyek használata régi időkre nyúlik vissza, de megjelenése, kialakítása vidékenként változó és gyakran sajátos. Egyes vidékeken hiányzik is. Az erkély rendeltetése is eltérő lehet: – ruhaszárítás, gyümülcsaszalás, – pihenés, panoráma,
– díszítés stb. Kialakítása az alkalmazott építési módnak is függvénye. Szokásos alkotóelemei: gerenda, korlát, burkolat, Készülhet teljes egészében vagy részlegesen fából, esetleg más építőanyagból.
6.3.5. Provizóriumok (állványok) A mi számunkra az állványok kétféle szempontból is érdekesek lehetnek. Egyrészt mint gyártható termékek, másrészt mint a faszerkezetes építés használati eszközei. Gyártási szempontból főként az állványok alkatelemei (tömör- és rétegelt-ragasztott szelvénykialakítású oszlop- és gerendaelemek, állványlétrák, zsaluzó táblák stb.) jönnek számításba. Ezekkel lényegében a tömör-, a rétegelt-ragasztott tartóelemeknél, a tömör fa lemezeknél már foglalkoztunk. Építési alkalmazás tekintetében az állványok nagyon sokfélék lehetnek, így csoportosításuk is többféle szempont alapján lehetséges. Az állványok lehetnek: – egyszerű bakállvány, – nehéz állványok, – könnyű állványok, – kidugó-lógó állványok és munkahidak, – mobil állványok. Faszerkezetes építkezéseken általában elegendő a könnyű kivitelű állványok használata. Bakállvány A legegyszerűbb, s talán legősibb megoldás. Egy- és kétszintes változatban használatos (6.105. ábra). Alkatelemei az állványbak és az állványpalló (48 mm vastag, 16–33 cm széles, 4,5–6,0 m hosszú fenyő). Nehéz állványok Ide sorolható az ún. árbócállvány és az elemekből összeállítható nehézállványok. Méretezésüknél legalább 300 kg/m2 egyenletesen megoszló terhelést vesznek figyelembe. Rendkívül fa- és munkaigényes szerkezet. Faszerkezetek építésénél nem számolunk velük.
6.105. ábra. Állványbak és bakállvány
6.106. ábra. Talpas létraállvány
Könnyű állványok Ide sorolhatók a faanyagú létraállványok és a fém csőállványok. Ún. talpas létraállványt szemléltet a 6.106. ábra. Egy létraállványt és annak szerkezeti elemeit szemlélteti a 6.107. ábra. Az ábrán: 1. alátétpalló, 2. állványlétra, 3. keresztmerevítő, 4. pallóterítés, 5. lábdeszka, 6. korlátdeszka, 7. kikötőkar, 8. kikötőszorító 9. kikötődeszka, 10. védőtető. A létra egymástól 50 cm-re elhelyezett 100–160 mm átmérőjű fenyő rúdfából készül, 50 cm-enként elhelyezett akácfa fokokkal. Minden fok közötti szakaszon egy-egy 20 mm átmérőjű furat van a fokpótló áttolóvasak vagy/és egyéb elemek rögzítésére. Szükség esetén a létrák 1,5–2,5 m átfedéssel – áttolóacél, tolóhorog és kötél segítségével – toldhatók. Állványmagasság: 9,5–22,5 m. Állványozás előtt a talajt meg kell vizsgálni, szükség szerint egyengetni és tömöríteni ajánlatos. Néhány az állványok összeépítéséhez használatos fém kapcsolóelem látható a 6.108. ábrán.
6.107. ábra. Létraállvány
6.108. ábra. Kapcsoló elemek
6.109. ábra. Kidugó állvány
6.110. ábra. Munkahíd
6.111. ábra. Mobil csőállvány
Faszerkezetű épületek szerelése, javítása, utólagos felületkezelése során alkalmazást nyerhetnek az ún. kidugó állványok és a munkahidak. A kidugó állványok falnyílásokon kidugott és valamely teherviselő épületelemhez rögzített egyszerű szerkezetek (6.109. ábra). Lógó állvány ill. munkahíd látható a 6.110. ábrán, melynek rögzítése általában túlnyúló tetőszerkezeti elemeken történik, melyhez csigakerekeken keresztül csatlakozik a munkahíd vagy kosár. Faszerkezetes építkezéseken jelentős szerepe lehet a mobil kivitelű állványoknak és a gépkocsira szerelt emelőkosaraknak. Mobil csőállványt szemléltet a 6.111. ábra.
6.3.6. Egyéb faszerkezetek Lehetetlen akár csak felsorolni is az e kategóriába tartozó szerkezeteket. Ezért – a teljesség igénye nélkül – néhány olyan, főként kültéri létesítményt vagy szerkezetet említünk, melyek jellegzetesnek mondhatók és vidékenként vagy esetenként jelentős volument képviselnek, így nagyobb tömegű vagy alkalomszerű gyártásuk is számításba vehető. Alapanyaguk hengeres, fűrészelt, vagy ragasztott fa. A kültéri alkalmazás következtében fafaj tekintetében gyakran különleges követelmények előírása mellett és/vagy favédőszeres kezeléssel készülnek. Néhány megoldás: – kerti berendezések és létesítmények, – játszótéri létesítmények, – kültéri út-, ill. térburkolatok, – fahidak, zajvédő létesítmények, – partvédő- és kikötői létesítmények, – lavinavédő létesítmények stb. A felsoroltak közül fokozott jelentőségűek a fahidak és a zajvédő létesítmények, a játszótéri létesítményekkel pedig külön tantárgy foglalkozik. 6.3.6.1. Fahidak Készülhetnek – tömör (nőtt) faelemek felhasználásával, – rétegelt-ragasztott tartóelemek alkalmazásával, – esetleg falemeztermékek kombinált alkalmazásával. Az alkalmazott statikai modellt illetően a fahidak lehetnek: – gerendahidak, – feszítőművek, – fej (süveg) gerendás szerkezetek, – függesztőművek, – függesztett feszítőművek, – rácsos tartók, – térrácsszerkezetek, – ívek, – függő (kábel) hidak, – függesztett gerendahidak, – aláfeszített gerendahidak, – keretszerkezetes hidak, – lemezművek, – nyitható hídszerkezetek. Néhány fahíd kialakítási sémája látható a 6.112. ábrán. A különböző hidak lehetnek egy vagy több nyílásúak. Rendeltetésüket illetően lehetnek gyalogos, kerékpáros és gépjárműforgalomra épített megoldások. Ily módon a járófelület kialakítása is sokféle. Az egyszerű deszkaborítástól az aszfaltozott útpályáig, minden előfordul, az utóbbi időben elterjedőben vannak azok a megoldások, melyeknél az említett tartószerkezeti elemeken kívül, az útpályát közvetlenül hordó lemezszerkezet élére állított rétegelt-ragasztott tartóelemekből épül fel (6.113. ábra). Míg korábban a tömör fából készült gerendahidak voltak az általánosan jellemzőek. Manapság általános a rétegelt-ragasztott szerkezetek alkalmazása. Gyakoriak az íves szerkezetek, a két- és háromcsuklós megoldások és a térrácsszerkezetek. Ezek a hidak alsó- vagy felsőpályás megoldással egyaránt
készülnek. Külföldön különösen gyakoriak az autópályák fölött átívelő faszerkezetes hídmegoldások. A gyalogos és kerékpáros hidak gyakran fedett kivitelűek. Nagy gondot kell fordítani a merevítésre (szélrács) és a fém alkatrészek korrózióvédelmére.
6.112. ábra. Fa hídkialakítási megoldások
6.113. ábra. Fahíd rétegelt-ragasztott, útpálya alatti „lemezszerkezettel”
6.3.6.2. Zajvédő létesítmények Leggyakoribbak a zajvédő falak. Alkalmazásukra közutak, vasutak városi – főleg bevezető – szakaszain, ill. lakott területek közelében kerül sor. Szokásos méretek: – szélességük általában 300–400 cm (merevített szakaszok), – magasságuk a megkívánt „árnyékhatástól” függően 100–800 cm (6.114. ábra),
– vastagságuk a fal jellegétől és a statikai igénybevételektől függően, változó. Vannak ún. visszaverő típusú vagy reflexiós (6.115. ábra), és elnyelő típusú falak. Utóbbiak lehetnek egyoldali vagy mindkét oldali zajelnyelésre alkalmas megoldások (6.116. ábra). A zajvisszaverő (reflexiós) falak keresztmetszeti szelvénye egy hézagmentesen illeszkedő tömör fa rétegből áll, míg a hangelnyelő megoldás esetében szigetelőanyagot (pl. kőzetgyapot) is beépítenek. A zajvédő fal különböző szerkezeti elemekből épül fel (oszlopok, merevítő bordák, felületképző elemek), melyek alapanyaga: – hengeres, – részben hengeres, – fűrészelt szelvényű, – vagy rétegelt-ragasztott fa lehet.
6.114. ábra. Zajvédő falak „árnyékoló” illetve zajvisszaverő hatása
6.115. ábra. Reflexiós zajvédő fal
6.116. ábra. Elnyelő típusú zajvédő fal (1 oszlop; 2 kőzetgyapot; 3 I-szelvény; 4 függőleges faszerkezet; 5 vízszintes faszerkezet; 6 merevítő borda; 7 fa felület; 8 deszka lefedés)
Vannak vegyes anyagú megoldások is, pl. I-szelvényű acél oszlopok között, faanyagú falszerkezeti elemek. A faanyagú szerkezeti elemekkel szemben támasztott fontosabb követelmények: – hangtechnikai előírások, – tűzállósági követelmények, – mechanikai ellenálló képesség (szigetelőanyag felülete a felcsapódó kövek ellen). A hangtechnikai követelmények a zajvédő fal funkciójából adódnak (hangelnyelés mértéke, zajvisszaverés). Tűzállósági szempontból követelmény, hogy a fal megszakításokkal ill. szakaszos kivitelben készüljön. Így megakadályozható az utak és vasutak mentén gyakori tüzek jelentősebb kártétele a falakban. Nem ég le hosszú kilométerekre kiterjedő szakaszon a zajvédő fal. Összetett megoldást jelentenek az utak városi – bevezető – szakaszain épülő zajvédő folyosók vagy felszíni alagutak, melyek lényegében fedett útszakaszok. Az ilyen fedés fa alapanyagbázison is előnyösen megoldható (pl. rétegelt-ragasztott fa tartószerkezetek alkalmazásával). 6.3.6.3. Egyéb létesítmények A nagyszámú csoporton belül megemlítünk néhányat azok közül, melyek – főként külföldi megrendelésre, gyakran az akác kedvező tartóssági tulajdonságaira alapozva – helyenként és időnként nagyobb mennyiségben is gyártásra kerülhetnek.
6.117. ábra. Lavinavédő létesítmény vázlata (1 hengeres támaszgerenda; 2 alulemez; 3 fémkötés; 4 támasztó elem; 5 bandázs; 6 alaplemez; 7 spirálkötés; 8 lehorgonyzás)
6.118. ábra. Vízi létesítmények
6.119. ábra. Pergóla
A lavinavédő létesítmények (6.117. ábra) hengeres és palló formájú faanyagokból, gyakran részlegesen vagy egészen földön fekvő vagy földbe süllyesztett elemekből épülnek
fel. Méreteiket tapasztalati úton vagy méretezés alapján határozzák meg. Alapvető követelmény a szilárdság magas értéke és a tartósság. Az utóbbit esetenként favédőszerrel javítva, bár a vegyi anyagok használata ellen fokozódik az ellenállás. Ilyenkor kitüntetett szerepe van a természetes tartósságnak. Hasonló, vagy esetenként még magasabb követelményeket támasztanak a vízi közlekedéshez kapcsolható kikötői létesítmények és az ún. partvédő művek szerkezeti elemeivel szemben (6.118. ábra). Az utóbbi időben terjedőben vannak a pergólák (6.119. ábra) és a kerti, ill. szabadtéri útburkolatok (6.120. ábra). A pergólák főként tartósított négyszög szelvényű tömör vagy rétegelt ragasztott és palló jellegű elemekből épülnek, míg a szabadtéri útburkolatok általában körmarón megmunkált hengeres – ritkábban négyszög szelvényű elemek. Kivételes esetben dobogószerűen megépített palló- vagy parkettaszerű burkolattal is készülnek. A fából készülő szádfalak alkalmazása ma már visszaszorulóban van. Számolni lehet még különböző csatornák „kimosódásának” megakadályozása céljából ún. bentmaradó szádfalak alkalmazásával. A szükséges faanyag méretei és minősége tekintetében nem érvényesülnek különösebben magas követelmények. A szádpallók elhelyezési sémáját a 6.121. ábra szemlélteti.
6.120. ábra. Kültéri faburkolat
6.121. ábra. „Bentmaradó” szádpallók elhelyezése
7. Faszerkezetek erőtani méretezése
Az előző fejezetek bemutatták a fa széles körű felhasználási lehetőségeit. A fából készített eszközök, szerkezetek egy része közvetlen tapasztalati megfigyelések alapján kialakítható, más részük azonban mérnöki, tudományos módszerek alkalmazását igényli a méretek, kapcsolatok stb. kialakítására vonatkozóan. Az erőtani méretezéssel azt mutatjuk ki, hogy a szerkezet teherbírása, merevsége, tartóssága az előírt biztonsággal megfelel azoknak a követelményeknek, amelyeket a rendeltetésszerű használat érdekében elő kell írni a szerkezet teljes élettartama alatt. Az erőtani méretezést szabályzatok, szabványok, műszaki irányelvek stb. segítségével hajtjuk végre. Ezek alkalmazását számos szakcikk és szakkönyv is segíti, például Rónai Ferenc–Somfalvi György: Fa tartószerkezetek (1982), Palotás László: Mérnöki kézikönyv II. kötet, 5. fejezet (1984), Massányi Tibor–Dulácska Endre: Statikusok könyve – Magasépítés, 15. fejezet (1989), Ijjas György: Példatár faanyagú tartószerkezetek méretezéséhez (1991). Ebben a fejezetben az erőtani méretezésre vonatkozó ismertetésünket egy elképzelt szerkezet méretezése alapján mutatjuk be. De nem a szabványok egyes pontjainak alkalmazására mutatunk be majd példákat, hanem egy tervezési feladat során felmerülő kérdések megoldását ismertetjük az érvényben lévő szabványok alapján. Ezzel együtt az elképzelt feladatok vizsgálatakor szóba kerülő szabványpontok környezetét is igyekszünk bemutatni, de a kapcsolódó szabványok teljes körű ismertetéséről le kell mondanunk. Nem kívánunk szabványkivonatokat sem készíteni a leggyakrabban szóba kerülő részek kiemelésével, hangsúlyozzuk, hogy a mérnöknek mindig a teljes (és az összes kapcsolódó) szabványt kell forgatnia, amikor az erőtani méretezést végzi. A bemutatandó példa feldolgozásának gondolatmenete azonban más feladatoknál is alkalmazható, és így hasznos lehet az olvasónak. Az ismertetendő módszer a szabványok megváltozása esetén is érvényes, csak a számítás egyes lépéseit kell az éppen érvényes szabvány szerint elvégezni. A mérnöki alkotások tervezése legtöbbször csapatmunka. A munkában a tartószerkezet tervezője mellett részt vesz általában építész-, gépész- és villamosmérnök is, sőt ha kell, akkor az előkészítő munkákban földmérő és talajvizsgáló mérnök, továbbá faanyagvédelmi szakértő, tűzvédelmi szakértő stb. A feladat jellegétől függ, hogy a közös munkát melyik szakember hangolja össze. Fontos alapelv, bár a gyakorlatban nem mindig valósul meg, hogy az egyes szakági tervezők ne egymás után kapcsolódjanak bele a munkába, hanem folyamatos egyeztetések közben szülessenek meg a közbenső (úgynevezett munkaközi) és a végső tervek is. A faszerkezeteket széles körben alkalmazzák, ahogyan ez a korábbi fejezetekből is kitűnik, ezek mindegyikére itt nincs mód kitérni. Tartószerkezetüket és a vizsgálat módszerét illetően a következő fő csoportokat lehet megkülönböztetni: – faházak tartószerkezetei; – nagy terek lefedésénél alkalmazott faanyagú tartószerkezetek; – ideiglenes és kisegítő faszerkezetek (dúcolatok, zsaluzatok stb.); – egyedi és különleges szerkezetek (fatornyok stb.).
Ebben a könyvben csak az első rendeltetésnek megfelelő épületek tartószerkezeteinek méretezésére mutatunk be példát.
7.1. Favázas épületek Favázas épületeket legnagyobb számban lakás céljára építenek, de emellett sok a kereskedelmi, vendéglátói, irodai stb. célú létesítés is. Közös jellemzőjük ezeknek az épületeknek, hogy – egy- vagy kétszintesek; – a fő teherhordó szerkezeteket jól el lehet különíteni bennük: tető, födém, vázas fal; – a tartószerkezetek támaszköze „szobaméretű”, azaz 4x6 méter, ritkán 10x12 méter; – a tartószerkezet faanyaga legtöbbször fűrészelt faáru. Ragasztással előállított nagy keresztmetszetekre általában nincs szükség. E favázas épületek megnevezésénél sokan kerülik a „faház” kifejezést, mert kissé pejoratívnak tartják. Úgy vélik, hogy a faház szóról az embereknek a szerszámos kamra vagy jó esetben egy időszakos használatú nyaralóépület jut az eszükbe, holott a ma gyártott favázas épületek – a gondosan megtervezett rétegrendnek és az igényes burkolatoknak köszönhetően – minden olyan igényt ki tudnak elégíteni, mint amilyeneket a téglaépületek. Emiatt szívesebben használják a készház vagy a gyorsház kifejezést. Ezek az elnevezések kifejezik e háztípus kétségtelen előnyét más technológiákkal szemben: kivitelezése rendkívül gyors. Az erőtani tervezés tárgykörébe beletartozik – kellő részletességű alapadatok, szakvélemények beszerzése; – az erőtani számítás elkészítése; – a tartószerkezeti tervdokumentáció (kiviteli terv) elkészítése. E könyvben az erőtani tervezés körét leszűkítjük az előbbiek közül a második feladatra. Az elképzelt készházhoz alkalmazandó teherhordó szerkezetek alkalmasságának igazolására tehát erőtani számítást készítünk, azaz számítási módszerrel mutatjuk ki, hogy a tartószerkezetek az erőtani követelményeket az előírt biztonsággal kielégítik. (A kellő teherbírást lehet igazolni például próbaterheléssel is, sőt bizonyos esetekben nem is teszi kötelezővé a szabvány erőtani számítás készítését. Ezekkel az esetekkel itt nem foglalkozunk.) A tervezendő épülettípussal kapcsolatos követelmények rendkívül sokfélék, teherbírás szempontjából azonban csak a hasznos födémteher értékében térnek el egymástól a különböző rendeltetésű favázas épületek. A példában a lakások födéméire előírt 1,50 kN/m2 teherrel fogunk számolni. Legyen az erőtani tervezés tárgya a 7.1. ábrán bemutatott földszintes, tetőtér-beépítéses lakóház, amelyet favázzal szeretnénk megépíteni (Forrás: Családi Ház Ötlettár, tervező: Tükrössy Attila). Tegyük fel, hogy az elrendezést jóváhagyta az építtető, és a szakági tervezőkkel is egyeztetve van már az elképzelés. A 7.2. ábra már csak a teherhordó szerkezetek szempontjából lényeges elemeket mutatja meg az épületből. Az épületet tartószerkezeti szempontból röviden jellemezve rögzíthetjük, hogy – hossz- és keresztirányban is készülnek teherhordó falak, ez a falak közel egyenletes leterhelése és a ház térbeli merevítése szempontjából egyaránt előnyös; – a födémgerendák alátámasztása nagy áthidalógerendák nélkül, közvetlenül a falakra fektetéssel megoldható; – az egyszerű nyeregtetőbe egy rá merőleges gerincű kisebb nyeregtető fut bele. A
tetőtér-beépítés miatt „üres” padlásteret kell készíteni.
7.1. ábra. Lakóház alaprajzai
7.2. ábra. A lakóház teherhordó szerkezetei
Megállapíthatjuk, hogy a teherhordó szerkezetek elrendezésében nem látunk előnytelen és ezért felülvizsgálandó megoldást, hozzá lehet fogni a részletek kidolgozásához. Az erőtani méretezésnek ezt a bevezető, az egész szerkezet viselkedését áttekintő lépését nem szabad mellőzni. A tervezőnek előre kell látni, hogy a házra ható függőleges és vízszintes erők hogyan lesznek levezetve a talajig, hol vannak a szerkezet kényes pontjai stb. Tudnia kell, hogy mely részleteket kell tüzetesebben megvizsgálni, és hogy hol elegendő a szokványos figyelem. Az építmények teherhordó elemei az összekapcsolás révén kölcsönhatásban vannak egymással, ennek ellenére – a számítógépek mérnöki alkalmazásának rohamos térhódítása mellett is – a mai mérnöki gyakorlat az, hogy csak az egyes elemeket vagy az elemek egy
kisebb csoportját vizsgáljuk egy-egy méretezési lépésben. A méretezési lépések kialakult sorrendje: „felülről lefelé” ill. az alárendelt tartótól a fontosabb tartó irányába való haladás. Ez a méretezési sorrend – érdekes módon – sok esetben éppen ellentétes az építési sorrenddel. (A közelítő modell felvételéhez szükség van némi mérnöki gyakorlatra, amelyet egy-egy tapasztalt „mester” mellett dolgozva szerezhet meg minden mérnök, hiszen például a bonyolultabb esetekben azt sem könnyű eldönteni, hogy két összekapcsolt elem közül melyik a terhelő és melyik a teherhordó elem.) Az említett közelítő módszerrel elmarad ugyan a „visszacsatolás”, azaz a kölcsönhatás vizsgálata, de a szokványos méretezési feladatoknál ez nem okoz gondot. A szabványok előírásai ennek a mérnöki gyakorlatnak a figyelembevételével lettek megalkotva. Az egyszerűsítő feltevésekkel kapcsolatban kikötés, hogy nem mutathatják a szerkezet viselkedését a valóságosnál kedvezőbbnek. A számítás módját a tervező szabadon választhatja meg. Joga van a szabványban megengedett közelítő módszereknél pontosabb számítási módszert alkalmazni. A szabványok jelzik azoknak a feladatoknak a körét, ahol a pontosabb számításra van szükség.
7.1.1. A terhek fölvétele Az erőtani számítás (közkeletű kifejezéssel statikai számítás) elején azokat a teheradatokat gyűjtjük össze az ide vonatkozó szabványok alapján a ház egészére vonatkozóan, amelyek segítségével az egyes szerkezeti elemek terhelését a későbbiekben meg lehet határozni. Magasépítésben alapvető az MSZ 15021/1 számú, Magasépítési szerkezetek terhei című szabvány, de mellette szükség lehet az MSZ 510 számú Építőanyagok és épületszerkezetek tömege és testsűrűsége, továbbá az MSZ 514 Raktári anyagok rakatsűrűsége című szabványokra is. A terhek két fő csoportja: állandó terhek és esetleges terhek. Az állandó terhek közé tartozik a teherhordó szerkezet saját súlya, továbbá a szerkezeten véglegesen és állandóan működő egyéb teher (például burkolatok). Az esetleges terhek csoportját is szokás részletezni: – hasznos terhek (födémek, lépcsők stb.); – meteorológiai terhek (hóteher, szélteher, hőmérsékletváltozás); – rendkívüli terhek (földrengés, robbanás, ütközés stb.); – egyéb esetleges terhek (jégteher, porteher). A teher alapértéke a szerkezet élettartama alatt fellépő legnagyobb terhek várható értéke. A teher szélső értéke a dinamikus tényezővel módosított alapértéknek a biztonsági tényezővel való szorzata. (A dinamikus tényezőt akkor használjuk, ha dinamikus hatást okozó terhek működése ellenére nem végzünk dinamikai számítást. A valóságos helyzetet ilyenkor a megnövelt statikus teherrel közelítjük. A mi házméretezési feladatunkban dinamikus hatással nem kell számolni.) Biztonsági tényezőt használunk a teherérték módosítására annak érdekében, hogy a szerkezet még azokban az esetekben is feleljen meg a vele szemben támasztott követelményeknek, ha a kivitele és a használata bizonyos mértékig eltér a méretezés során feltételezett körülményektől. A biztonsági tényező általában 1,0-nál nagyobb érték, de 1,0-nál kisebb is lehet, ha a vizsgálat szempontjából ez a kedvezőtlenebb, ez a helyzet fordulhat elő például a helyzeti állékonyság vizsgálatánál.
7.1. táblázat. A hóteher alapértékei
Az állandó terheket az adott szerkezeti elem vizsgálata során súlyelemzéssel határozzuk meg. Az esetleges terhek kiinduló értékeit azonban ebben a bevezető fejezetben szokás összegyűjteni. Hasznos terhek Lakóépületben a födém hasznos terhének alapértéke: 1,50 kN/m2, a teherhez tartozó biztonsági tényező 1,4; Meteorológiai terhek a) A hóteher ps, alap alapértékeit a 7.1. táblázat foglalja össze a tengerszint feletti M (m) magasság és az α (°) tetőhajlás függvényében. A hóteher a vízszintes tetőfelületre vonatkozik. A mi esetünkben a hóteher alapértéke az α = 40°-os tetőhajlás és a 300 m-nél alacsonyabb tengerszint feletti magasság alapián
A hóteher γs biztonsági tényezője – általában 1,4; – a tetőszerkezet hóval közvetlenül terhelt elemeinek (héjazat, szelemenek stb.) méretezésekor
ahol galap a teljes tetőszerkezet saját súlyának 1 m2-re eső alapértéke, ps, alap pedig a hóteher alapértéke. A hóteher biztonsági tényezőjének változását mutatja a 7.3. ábra. Esetünkben a tető állandó terhe (más elnevezéssel önsúlya) eltérő a padlás, ill. a lakott tetőtér mentén. Ilyenkor a figyelembe veendő állandó teher a biztonság javára való közelítéssel – vagy az eltérő állandó terhek felülettel súlyozott átlaga; – vagy a kisebb állandó teher értéke (a biztonság javára való közelítéssel).
7.3. ábra. A hóteher biztonsági tényezőjének számítása
Mi az utóbbit választjuk a hóteher biztonsági tényezőjének meghatározásához. Az állandó teher számításához bizonyos méreteket ismertnek tételezünk föl (például korábban szerzett tapasztalataink alapján), és a végén összevetjük a figyelembe vett és a teherbírás szempontjából szükséges tartóméreteket. Általánosan elfogadott elv, hogy 3%-os eltérésig a számítást nem kell megismételni a módosított tartóméretekkel. A tetőszerkezet önsúlyának számítása a padlástéri szakaszon: – cserépfedés: 0,55 kN/m2 – lécezés (30/50 mm, 250 mm-es kiosztás): 0,03 · 0,05 · 100/32 · 6,0 = 0,028 kN/m2 – szarufa (50/170 mm, 1 m-es kiosztás): 0,05 · 0,17 · 6,0 = 0,051 kN/m2 Összesen: g = 0,629 kN/m2 A keresett arány szám:
Ez alapján a hóteher biztonsági tényezőjének értéke a tetőszerkezet méretezéséhez:
A hóteherrel kapcsolatban gondolni kell majd arra is, hogy ha a tető hajlása 20°-nál nem meredekebb, akkor csak a teljes tetőfelületen egyszerre ható hóteherrel kell számolni, ha azonban 20°-nál meredekebb a tető, akkor a féloldalas hóterhelést is figyelembe kell venni. Példánkban az utóbbi eset fordul elő. Meg kell továbbá vizsgálni a hófelhalmozódás lehetőségét is az egymásra merőleges állású nyeregtetők találkozásánál, b) A szélteher pw, alap alapértékét a p w, alap = c wo képletből lehet meghatározni, ahol c az építmény alakjától, a terhelt felület helyzetétől és a
széliránytól függő alaki tényező, wo pedig a torlónyomás. Ha meteorológiai megfigyelésekből kellő számú mérési adat áll rendelkezésre a szélsebességre vonatkozóan, akkor a torlónyomás értékét a mérés helyén a következő képlet szolgáltatja:
ahol v az 50 éves gyakoriságú, a vizsgált irányban ható, 3 s időtartamú széllökés esetén mért, ill. mérésekből meghatározott szélsebesség m/s-ban. Mérési adatok hiányában a terepszinttől mért h, m magasságban a torlónyomást a következő képlettel kell számítani:
A torlónyomás wo csökkentett értékkel vehető figyelembe akkor, ha az építmény környéke 10 m-nél magasabb épületekkel egyenletesen beépített városi belterület, ipartelep. Állandó szélességű szabadon álló építmény egészének vizsgálatakor az előzőek szerint meghatározott, a vizsgált pont terepszint feletti magasságától függő torlónyomás helyett az építmény teljes magasságán wo átlagos vagy wo csökkentett átlagos értékkel számolhatunk a következő képletek szerint:
ahol H az építmény magassága m-ben. Mi a továbbiakban a wo átlagos torlónyomassal fogunk számolni. Ennek értéke H = 7,000 m kerekített értékkel számolva:
7.4. ábra. A szélteher alaki tényezői zárt és részben nyitott épülethez
A torlónyomás kiszámítása után a c alaki tényezőket határozzuk meg a ház különböző felületein figyelembe veendő szélteher felvételéhez. Aerodinamikai vizsgálatok hiányában c értékeit a szabvány útmutatásai alapján határozzuk meg. A pozitív előjelű értékek a vizsgált felületre merőleges szélnyomáshoz, a negatív előjelűek a szélszíváshoz tartoznak. Az előjel nélküli értékek egyidejű szélnyomás és szélszívás esetéhez vagy a felülettel és a széliránnyal párhuzamos fajlagos súrlódóerőhöz tartoznak. A szélteher meghatározásához szükséges alaki tényezők értéke az épület alakjától, a terhelt felület helyzetétől és a széliránytól függ. Meghatározásukhoz a szabvány rendszerezi az épületformákat a szélteher szempontjai szerint. A mintapéldában szereplő favázas épület szélterhének meghatározásához a „zárt és részben nyitott” építményekhez rendelt szabályokat lehet alkalmazni. Eszerint – a széltámadta oldalon a ház függőleges oldalfalára ható szélnyomás alaki tényezője c
= + 0,8; – az építmény szélárnyékos oldalán az oldalfalra csak szélszívás hat, ennek értékét a szabvány a h/l értéktől teszi függővé, ahol h az épület falának magassága a 7.4. ábra szerint, l pedig az épület hossza. Ekkor a szélszívási alaki tényezőjének értékei: c3 = –0,4, ha h/l ≤ 2; c3 = –0,2 · h/l, ha 2 < h/l < 3; c3 = –0,6, ha 3 < h/l. A példánkban C3 = –0,4, hiszen h/l < 2. – a széliránnyal párhuzamos függőleges felületen csak szélszívást kell számításba venni c4 = -0,4 értékkel. – a tetőfelületen két szabvány szerinti szélterhelési eset feltételezéséhez kell meghatározni az alaki tényezőket. Az 1. esetben a tető széltámadta oldalán a cI1 alaki tényező a tető α hajlásszögének függvénye, lehet szívás vagy nyomás, és a számértéket a következő összefüggések szolgáltatják: cI1 = +0,8, ha α > 60° cI1 = 0,03α–1,0, ha 20° < α < 60°; cI1 = –0,4, ha α < 20° és h/l ≤. 2; cI1 = –0,6, ha α < 20° és h/l ≥ 3 (kissé leegyszerűsítve); cI1 = –0,2h/l ha α < 20° és 2 < h/l < 3 (kissé leegyszerűsítve). Az I. esetben a tető szélárnyékos oldalán csak szélszívást veszünk figyelembe, és a cI1 alaki tényező értékei a következők lehetnek: cI1 = –0,4, ha h/l ≤ 2; cI1 = –0,6, ha h/l ≥ 3; cI1 = –0,2h/l ha 2 < h/l < 3. A II. esetben a tető széltámadta oldalán csak szélnyomás keletkezhet, és ekkor
A szélteher biztonsági tényezője γw =1,2, egyidejűség! tényezője pedig αw = 0,6.
7.1.2. A tartószerkezetek anyaga A favázas épületeknél a fa mellett többféle szerkezeti anyag és kapcsolóelem is megjelenik a teherhordó vázban, ezek megnevezését és a rájuk vonatkozó szabványokat a terven a fáéval együtt meg kell adni. Mi azonban a továbbiakban csak a fával foglalkozunk részletesebben. A terven az MSZ 10144 szerint meg kell adni a szerkezeti faanyaggal kapcsolatban a választékot, a szerkezeti fa csoportjelét, a faanyag hajlítószilárdságának minősítési értékét, a faanyag szilárdsági kategóriáját, a faanyag egyensúlyi nedvességtartalmának jelét, a faanyag tartóssági jelét, a faanyag védőkezelésének jelét, (ezeken kívül esetleg mást is, például a felület megmunkálását és a termék méretpontosságát), továbbá e szabvány évszám nélküli azonosító jelét. Ismertetjük a szabványban megadott példát az anyagmeghatározásra: „Gerenda, F 56, I, SZ, T2, BV, gyalult, g – MSZ 10144”. A továbbiakban elsősorban a vastagon szedett adatokat fogjuk értelmezni, de ezt annak hangsúlyozásával tesszük, hogy a faszerkezet tartóssága, helyes működése szempontjából a többi tulajdonság megválasztása is lényeges.
A mindennapi mérnöki gyakorlatban sokszor pontatlanul nevezik meg a teherhordó faszerkezetek anyagait. Gyakran emlegetnek minőségi osztályokat akkor, amikor a teherhordó faszerkezetek tervezéséről szóló MSZ 15025 szabvány szilárdsági kategóriák szerint veszi figyelembe a teherviselő faanyagokat. Ezeknek a szilárdsági kategóriáknak a követelményeit az MSZ 10144 szabvány fogalmazza meg, az MSZ 10145 szabvány szerinti minőségellenőrzési módszerekkel pedig ellenőrizni lehet, hogy a teherhordó faszerkezetekhez kiválasztott faanyagok tulajdonságai megfelelnek-e a tervben előírtaknak. De arra is van lehetőség, hogy a kereskedelemben használatos minőségi osztályok szerint szétválogatott faanyagot használjuk a teherhordó szerkezetekhez; ebben az esetben az MSZ 17300/2 és MSZ 17301/2 szerinti K és I. minőségi osztály a II. szilárdsági kategóriának, a II. minőségi osztály pedig a III. szilárdsági kategóriának felel meg. Az MSZ 10144 szabvány lehetővé teszi a kereskedelmi osztályú faanyagok újraminősítését vizuális vagy gépi osztályozással. Vizuális osztályozással (VO) I., II. és III. szilárdsági kategóriák, szilárdsági osztályozó géppel végzett osztályozással (GO) pedig 0. (osztályon felüli), I., II. és III. szilárdsági kategóriák különíthetők el. Ha külön nem említjük, akkor a teherhordó szerkezeteket 50 éves élettartamra tervezzük. Az MSZ 15025 szerint a T = 50 év élettartamra tervezett építmények teherhordó faszerkezeteit természetes fákból, hossztoldott faanyagokból, szélességben toldott faanyagokból, rétegelt-ragasztott faanyagokból szabad tervezni. Ezen anyagok határfeszültségi alapértékeit a szabvány alapján a 7.2. táblázat tartalmazza. A táblázat első oszlopában szereplő F, K, L betűk jelentése: fenyőfa, kemény lombos fa és lágy lombos fa. A második oszlopban megadott Rn szilárdsági minősítési érték a faanyag hajlítószilárdságának jellemző értéke (a hajlítószilárdsági értékek 5%-os kvantilise) 12% nedvességtartalom mellett. A harmadik oszlopban a már említett szilárdsági kategóriák szerepelnek (0., I., II. és III.), majd pedig következnek a szilárdsági jellemzők oszlopai a következő sorrendben: hajlító, húzó, nyomó és nyíró határfeszültségek. Az adatok a határfeszültségek alapértékeit adják meg 12% nedvességtartalom esetén. A táblázatban az anatómiai főirányokhoz tartozó határfeszültségek szerepelnek; l a rostirányra, t a húrirányra, r a sugárirányra utal (2.1. ábra). Érdemes megfigyelni, hogy mivel húr- és sugárirányban a szilárdsági értékek eltérése nem jelentős, ezek közös oszlopban szerepelnek. Tervezéskor a tartóssági követelmények teljesítésén túl szabadon választhatunk fafajt és szilárdsági kategóriát, de a tervező lehetőség szerint tájékozódjon a kivitelezés körülményeiről, az anyagbeszerzés lehetőségeiről, és ez alapján írja elő az alkalmazandó faanyagot. A szabvány kiköti, hogy fedett, de nem zárt légtérbe – ahol biztosítva van, hogy a fa egyensúlyi nettó nedvességtartalma 12–18% – csak az MSZ 10144 szerinti 0. és I. szilárdsági kategóriájú faanyagot szabad csak tervezni. Ettől eltekintve javasolható a II. szilárdsági kategória választása kiindulásul. Ennél a kategóriánál nincs szükség külön szilárdsági osztályozásra, hanem a kereskedelmi osztályozás szerinti I. minőségi osztályú anyagot kell beszerezni. Az erőtani számításhoz a faanyag határfeszültségi értékeit az alapértékek módosításával állítjuk elő. A táblázatos értékeket módosítja – a terhek tartóssága. A terhek tartós (csökkentett) hányadának hatása alatt végzett vizsgálatnál a csökkentő tényező: húzásnál 0,7; hajlítás, nyomás és nyírás esetén 0,8. Mi ezzel a hatással nem foglalkozunk a példában; – az erő és a rostirány szöge. A főirányok – α szöghöz tartozó – axiális határfeszültségét a következő képlettel lehet kiszámítani:
ahol α a erőirány és a rostirány közötti szög. A képlettel kapcsolatban ismeretes, hogy tapasztalati megfigyeléseken alapszik, és egyszerűsége miatt használják annak ellenére, hogy az anizotrop anyagok rugalmasságtanának elmélete szerint nem igazolható a képlet helyessége (Szalai, 1994). Ezt a csökkentést nem előre, hanem esetenként vizsgáljuk meg az éppen vizsgált szerkezeti elem esetére; – a faanyag nedvességtartalma. Ha a faanyag u nedvességtartalma az üzemi használat közben nagyobb, mint 12% (de legfeljebb 30%), akkor a következő csökkentő szorzót kell alkalmazni: ku = 1 – (u – 12) · 0,02. Ha a nedvességtartalom nagyobb 30%-nál, akkor a 30%-hoz tartozó értéket kell figyelembe venni. Esetünkben u: = 15%, amikor a faanyag legelőnytelenebb beépítését vesszük alapul egy favázas épületben (nem fűtött, fedett és zárt légtér), így ku = 1 – ( 1 5 – 1 2 ) · 0 , 0 2 = 0,94; – a tervezett építmény élettartama. Ha a tervezett élettartam rövidebb, mint 50 év, akkor növelő, ellenkező esetben csökkentő tényezőt alkalmazunk a szabvány részletes előírásai szerint; – egyes keresztmetszeti méretek kis értéke. A szabvány az úgynevezett szerkesztési szabályai között előírja az egyes szerkezeti elemek legkisebb méreteit. He ezektől eltérünk kedvezőtlen irányba, akkor egy km csökkentő tényezőt kell alkalmazni a szabvány részletezése szerint. Ezt a módosítást is esetenként vizsgáljuk, nem pedig előre; – a rétegelt ragasztott szerkezet meghajlítása. Ez nem fordul elő a feladatunkban; – a pecsétnyomás. Ha például egy talpgerendára oszlop támaszkodik, és az érintkező felület kisebb a talpgerenda igénybe vehető méreténél, akkor lehetőség van a talpgerenda – egyébként elég kicsi – rostra merőleges nyomószilárdságának növelésére a szabványban közölt képlet szerint. Ezt is esetenként vesszük figyelembe; – a vízgőz tartós hatása. A példánkban nincs szerepe; – a vízszintingadozás vízben álló szerkezet esetén. A példánkban nincs szerepe; – favédő szerrel való teljes telítés. Faanyagvédelmet előírunk, de ez nem teljes telítés lesz, így ilyen címen nem kell csökkentést alkalmazni. A határfeszültségi alapértékek és a módosító tényezők áttekintése után adjuk meg a példában szereplő favázas épület anyagát: F56, II., SZ, T1, MV – MSZ 10144, ahol: F: fenyőfa (erdei vagy luc vagy jegenye vagy fekete); 56: a hajlítószilárdság minősítési értéke, sHm = 56 N/mm2; II.: a szilárdsági kategória; SZ: száraz faanyag, azaz u < 20% nedvességtartalom;
T1: a fa tartóssági jele; MV: mély védőkezelés, azaz a védőszer behatolási mélysége legalább 10 mm. 7.2. táblázat. A fa határfeszültségi értékei
A 7.2. táblázat alapján a határfeszültségek alapértéke a következő: – hajlító: σHm alap = 21,0 N/mm2, – húzó: σHh alap = 15,3 N/mm2, σ(r) Hh alap = σ(t) Hh alap = 0,8 N/mm2, – nyomó: σHny alap = 18,1 N/mm2, σ(r)Hny alap = σ(t) Hny alap = 4.1 N/mm2 – nyíró: τ r,t H alap = 5,8 N/mm2, λ,r λ,r 2 τ H alap = τ H = 0,94 · 2,0 N/mm . Módosító tényező a fa 12%-nál nagyobb nedvességtartalma miatt: ku = 0,94. Így a méretezési határfeszültségek: – hajlítás esetén: σHm = 0,94 · 21,0 = 19,7 N/mm2, – húzás esetén: σHh = 0,94 · 15,3 = 14,3 N/mm2, σ(r)Hh = 0,94 · 0,8 = 0,7 N/mm2, – nyomás esetén: σΗny = 0,94 · 18,1 = 17,0 N/mm2,
– nyírás esetén: τ r,t H = 0,94 · 5,8 = 5,4 N/mm2, λ,r λ,t 2 τ H = τ H = 0,94 · 2,0 = 1,8 N/mm . A kiválasztott faanyag rugalmassági modulusa: – rostirányban: E(1) = 12000 N/mm2; – húr- és sugárirányban: E (t) = E (r) = 400 N/mm2; továbbá a nyírási rugalmassági modulusa: Gr,t = 500 N/mm2. Ezekkel az értékekkel a pillanatnyi külső hatásra bekövetkező alakváltozásokat lehet számítani. Megemlítjük, hogy a faszerkezetek méretezésére vonatkozó szabvány megengedi a faalapú termékek e szabvány szerinti vizsgálatát is. A faalapú termékek jellemzője, hogy tulajdonságaik az őket alkotó természetes fák tulajdonságaiból kiszámíthatók. A faalapú termékek az F , K , L jelnek megfelelő fából ragasztással létrehozott rétegelt lemezek, továbbá a hossztoldott, széltében toldott, rétegelt-ragasztott rudak. A ragasztást üzemi körülmények között, ellenőrzött gyártási technológiával kell végrehajtani. Az építőipar másfajta mesterségesen előállított faterméket is használ (faforgácslap, farostlemez stb.), ezeket azonban nem lehet vizsgálni az MSZ 15025 alapján, mert az e termékekből készített szerkezetek nem úgy viselkednek, mint a természetes fából vagy faalapú termékből készített szerkezetek.
7.1.3. A tetőszerkezet vizsgálata A tetőszerkezet a példánkban nem üres padlást, hanem lakott tetőteret határol. A lakóterek határoló szerkezeteinek szerteágazó követelményrendszert kell kielégítenie (hőszigetelés, felületi hőmérséklet, „lélegzés”, hangszigetelés, vízhatlanság, tűzállóság, esztétikus felület, gazdaságosság, tartósság, teherbírás stb.). Ezeket az elvárásokat réteges felépítésű határoló szerkezetekkel lehet teljesíteni. E rendszeren belül kap helyet a teherhordó váz is. A váz legtöbbször rejtve van, csak akkor válik láthatóvá, ha az erőtani követelményekből eredő nagy méretei miatt „kibújik” a rétegek közül, vagy ha a tervező hangsúlyozni akarja a szerkezetet valamilyen okból. Általánosan elterjedt gyakorlat, hogy a tartóelemek (oszlopok, gerendák) két oldalára burkoló táblákat rögzítenek, ezek közé hőszigetelést szokás elhelyezni (légréssel), majd kifelé és befelé újabb és újabb rétegek felerősítésével alakul ki a teljes, sokcélú határoló szerkezet. Egy szokásos tetőtéri rétegfelépítést mutat a 7.5. ábra. A teherhordó elem vastagságát ilyen módon sokszor eleve meghatározzák az épületfizikai szempontok, az erőtani számítással csak ellenőrizzük a felvett méreteket. A tartómagasság kiválasztásánál mérlegelni kell azt is, hogy a nagyobb keresztmetszeti méretek nem drágítják-e meg aránytalanul a szerkezetet. A tartóelemek keresztmetszetének kötött magassága mellett alkalmazkodni lehet az erőtani követelményekhez a keresztmetszet szélességi méretével, továbbá a tartók kiosztási távolságával.
7.5. ábra. A tetőtéri ferde és vízszintes mennyezet rétegfelépítése
7.6. ábra. A nyeregtető teherviselő keretének statikai váza
A példa szerinti lakóház alapvetően egy nyeregtetővel van lefedve, amelybe egy reá merőleges gerincű és kisebb támaszközű másik nyeregtető köt bele. A tető „szarufasoros” rendszerű, ami azt jelenti, hogy a tető tartószerkezete a méterenként beépített rúdszerkezetekből (keretekből) áll össze. A tartók itt egyenrangúak, nincsenek fő- és mellékállások a tetőszerkezetben. A vizsgálatot a nagyobb nyeregtetővel kezdjük, majd ennek alkalmassága esetén a kisebb tetőt ugyanilyen kialakítással ellenőrzés nélkül megfelelőnek nyilvánítjuk. A nyeregtető és az alatta kialakuló „csapott” téglalap alakú lakótér meghatározza a tetőtartók alapvető rúdkiosztását, amelyet egyéb szempontok kissé még módosíthatnak. Ha például a tetőt szeglemezes tetőtartókkal tervezzük, akkor az üzemben előregyártott keretek szállíthatósága érdekében célszerű két darabra bontani a tartókat. Emiatt középen, a darabolás helyén be kell még építeni további rudakat a szerkezetbe (7.6. ábra). A statikai modell megalkotásánál arra is gondolni kell, hogy a rendelkezésre álló faválaszték korlátozott méretei miatt olykor még az egyenes tengelyű rudakat is két darabból, toldással lehet csak kialakítani. Mivel a szeglemezes kapcsolat csuklónak tekintendő, ellenőrizni kell, hogy a tartó csuklóval való „fellazítása” miatt nem vált-e statikailag túlhatározottá, azaz labilissá. Az előbbiek szerint kialakított tetőtartó statikai modellje egy olyan síkbeli rúdszerkezet, amelynek hálózatát az egyes rudak tengelyvonalának helyzetéből lehet meghatározni. (Az
esetleges bemetszések tengelyvonalat módosító hatása elhanyagolható.) A rudak egyenes tengelyűek, állandó keresztmetszetűek, és a rudak csuklóval kapcsolódnak egymáshoz. A tetőtartó kialakításához kétféle keresztmetszetet használunk: tapasztalatból tudjuk, hogy a szél- és hóteherrel közvetlenül terhelt „szarufaelemekben” nagyobb igénybevételek ébrednek, mint a többi rúdban így ezek kezdeti szelvénye 50/170 mm, a többi rúdé 50/120 mm. A felvett szelvények megfelelnek a húzott, nyomott, hajlított rudakra előírt szerkesztési szabályoknak: a kisebb méret is meghaladja a 24 mm-t, és mindkét szelvény keresztmetszeti területe nagyobb, mint 2400 mm2. A tetőtartó keret négy helyen van alátámasztva: a külső támaszoknál fix csuklókat alkalmaztunk, a két belső támasznál csak a függőleges irányú elmozdulást gátoltuk meg, itt a kényszert gördülő támasszal modelleztük. Az MSZ 15025 szabvány szerint a terhekből és hatásokból származó igénybevételek és alakváltozások kiszámításánál a mérnöki rugalmasságtan módszereit kell alkalmazni, a faanyag ortotrop és viszko-elasztikus tulajdonságainak a figyelembevételével. Faszerkezetek rúdvázainál (kereteknél, rácsos tartóknál) – az acélszelvényekhez képest nagyobb keresztmetszeti méretek miatt – sokszor nem lehet maradéktalanul teljesíteni azt a szokásos követelményt (kettőnél több rúd esetében), hogy az egy csomópontba befutó rudak közös metszéspontúak legyenek. Az emiatt jelentkező külpontos rúdbekötés nyomatékot kelt a csomópontba befutó rudakban. Ezt a körülményt az előszámítások során figyelmen kívül lehet hagyni, de a végső ellenőrzést a pontosabb modellen kell elvégezni. A határ-igénybevételek számításánál a terv szerinti keresztmetszeti méretekből kell kiindulni. A feszültségek számításánál a húzott rudakban, és a hajlított rudak húzott övében lévő keresztmetszeti hiányokat pedig a keresztmetszeti jellemzők számításánál figyelembe kell venni. A feszültségek számításánál a nyomott rudakban, ill. a hajlított rudak nyomott övében lévő keresztmetszeti gyengítéseket nem kell figyelembe venni, ha azok megfelelő szilárdságú anyaggal – a tervezett élettartam alatt – tömören ki vannak töltve. Statikailag határozott tartók igénybevételei számításához nincs szükség a rúd keresztmetszeti jellemzőinek meghatározására. Statikailag határozatlan tartók vizsgálatánál azonban nem mellőzhető a keresztmetszeti jellemzők előzetes kiszámítása, mivel a rudak merevségi viszonyai befolyásolják az igénybevételek eloszlását. A tetőtartó rúdjainak keresztmetszeti jellemzői:
A keresztmetszeti jellemzőket szokás cm-es nagyságrendben használni a számításokban. Ezután kiszámítjuk a tartóra ható terheket. Ehhez az alapadatok már rendelkezésre állnak a 7.11. részből, ezeket kell kiegészíteni az állandó teher meghatározásával. Kiindulásképpen a tetőtartókat célszerű 1,0 m-es kiosztási távolsággal vizsgálni, mert ez megkönnyíti az eredmények értékelését. Ha majd az ellenőrzésből az derül ki, hogy tetőtartó ezzel a kiosztással nem tudja hordani a tetőre jutó terheket, akkor a sűrűbb kiosztást egyszerű arányosítással meg lehet határozni. Ritkább kiosztásra tetőléc alkalmazása esetén általában nincs lehetőség, mert a lécek behajolnak vagy eltörnek. Az állandó teher kiszámítása ezek után a tetőtéri ferde mennyezet 1 m-es szakaszán: – cserepezés + lécezés + szarufák (a korábbiak alapján): – 120 mm szálas hőszigetelés: 0,12 · 0,4= – 20 mm faforgácslap: 0,02 · 7,0 = – 12 mm gipszkarton: 0,012 · 12,0 = Összesen: 0,961 kN/m.
0,629 kN/m 0,048 kN/m 0,140 kN/m 0,144 kN/m
Kiszámítjuk még a tetőtéri vízszintes mennyezet 1 m-es szakaszára jutó terhet is: – 20 mm faforgácslap: 0,140 kN/m – 120 mm hőszigetelés: 0,048 kN/m – 20 mm faforgácslap: 0,140 kN/m – 12 mm gipszkarton: 0,144 kN/m Összesen: 0,572 kN/m.
7.7. ábra. Terhek a tetőtartón
A tetőtartóra ható terheket a 7.7. ábra mutatja. A tartó vízszintes gerendáján hasznos terhet nem tételeztünk föl, de ebben az esetben meg is kell akadályozni, hogy a tető felső háromszögében bármit tároljanak. A mennyezetre függesztendő lámpák és egyéb berendezési tárgyak együttes súlyát 0,1 kN/m2 névleges teherrel vettük figyelembe. A tetőszerkezet szimmetrikus, és ez lehetővé teszi, hogy a szélterhet csak az egyik irányból működtessük. A három alapvető teherfajtához tartozó teheresetek különböző kombinációkban jelentkezhetnek a tartón. A tehercsoportosítások összeállítását a szabvány írja elő. Ha az ezekből meghatározott igénybevételekre a tartó megfelel, akkor az erőtani szempontból a tartót megfelelőnek tekintjük. A tartóra ható mértékadó teher képzési szabálya képlettel kifejezve: q = ∑γállandó · g + γkiemelt · qkiemelt + ∑γegyéb αegyéb · qegyéb ahol: g az állandó teher alapértéke, q az esetleges teher alapértéke, α egyidejűségi tényező, γ biztonsági tényező. Mivel a terhek és az igénybevételek között lineáris a kapcsolat, a vizsgálat úgy is végrehajtható, hogy nem a terheket, hanem a terhek alapértékéből kiszámított igénybevételeket írjuk bele a képletbe a biztonsági és egyidejűségi tényezők mellé, és így nyerjük valamely keresztmetszet valamilyen mértékadó igénybevételét. A rúdszerkezetek számítását végző mérnöki számítógépes programok általában ezt a módszert használják. A tetőtartó igénybevételeinek számítását mi a TK (térbeli keret) nevű programmal végeztük (szerzői: dr. Tornyos Árpád, Szlameniczky András és dr. Cholnoky Péter). A 7.8. ábra a mértékadó nyomatéki ábrát mutatja.
7.8. ábra. A mértékadó igénybevételek ábrái
A teherbírási követelmények igazolása történhet – a mértékadó teher és a határteher összehasonlításával, vagy – bonyolultabb terhelés esetén a mértékadó igénybevétel és a határ-igénybevétel összehasonlításával, vagy – axiális és tangenciális igénybevételek együttes hatása esetén egyéb tönkremeneteli feltételekkel. Az MSZ 15025 szabvány külön vizsgálja a tiszta és az összetett igénybevételek esetét. A keresztmetszetek teherbírás-vizsgálata mellett útmutatást ad a nyomott rúd kihajlási és a hajlított rúd kifordulási ellenőrzésére is. A tetőtartó rúdjaiban a sokféle teherállás miatt sokféle igénybevételi kombináció fellépésével kell számolni. A szabvány szerinti terhekből meghatározott legnagyobb (és a hozzájuk tartozó egyidejű) igénybevételekre elvégzett vizsgálat azonban elegendő annak eldöntésére, hogy a tartó megfelel-e vagy sem. Ha végigtekintjük a számítógéppel kapott eredménytáblázatokat vagy a mértékadó igénybevételek ábráit, akkor láthatjuk, hogy a belső rudakban kisebb igénybevételek keletkeznek, mint a kerület mentén elhelyezkedő rudakban, azaz a szarufákban. Amint azt előre is tudtuk, a függőleges, csuklós végű rudakban csak normálerők keletkeznek. A vízszintes rudak is csuklós végűek, de a függőleges terhek miatt hajlítónyomaték is ébred bennük. Ez a hajlítónyomaték azonban itt elhanyagolhatóan kicsi értékű a könnyű burkolatnak köszönhetően. A belső rudak ellenőrzését itt nem közöljük, mert a számítás lépései megismétlődnek a szarufa ellenőrzésénél, ezt pedig részletesen ismertetjük. A gépi számításból nyert eredmények szerint a szarufákban a bal oldali hóteher és a bal oldali szél II. jelű teher egyidejű hatása okozza a legnagyobb normál-igénybevételeket. Ekkor a normálfeszültség legnagyobb értékét az Mmax = 0,88 kNm-es legnagyobb nyomaték és a vele egyidejű Ncgyidejű = –6,59 kN-os erő együttes hatása okozza. Ezek az igénybevételek a „térdfali” oszloprúd és a szarufa találkozásánál ébrednek. A szarufák ellenőrzését a hajlított-nyomott keresztmetszetre megadott képlettel végezzük el. Ki kell mutatni a következő feltétel teljesülését:
A képletben Nny = Ncgyidejű = –6,59 kN és M = Mmax = 0,88 kNm. A képlet kiértékeléséhez
meg kell határozni még NHny, Nony és MH értékét. A határnyomóerő meghatározására az NHny = φ · A · σ Hny
képlet szolgál. A σΗny helyére itt a σ(α)Ηny értékét kell beírni a támadó erő ferdesége miatt a következő számítás szerint:
A képletben k p a pecsétnyomási tényező, amelyet a következő összefüggésből lehet meghatározni:
A φ kihajlást tényezőt a λ karcsúsági tényező függvényében tudjuk meghatározni, ahol általában
Esetünkben azonban a tető síkjában a kihajlás meg van akadályozva a tetőlécezéssel (értéke kicsi), így csak a tetőtartó síkjában kell vizsgálni a kihajlás lehetőségét λx kiszámításával. Kihajlási hosszként a rúd nyomatéki zéruspontok közötti távolságát lehet figyelembe venni, mi ezzel szemben – a biztonság javára való közelítéssel – a rúdcsomópontok közötti távolságot tekintjük a kihajlási hossznak. Így = 2,50 m, továbbá
Ez alapján a φ kihajlási tényezőt a szabvány képletével (zsebszámológépbe írt kis programmal) vagy a 7.3. táblázat segítségével (lineáris interpolálással) lehet meghatározni. A hosszú képlet eredete, levezetése megtalálható Massányi–Dulácska: Statikusok könyve című művében. Esetünkben a λx = 51 behelyettesítéssel azt kapjuk, hogy
7.3. táblázat. Kihajlási tényező
λ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
φ 1,000 0,975 0,951 0,927 0,901 0,874 0,844 0,811 0,775 0,736
λ 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Ψ 0,694 0,649 0,604 0,558 0,514 0,472 0,434 0,398 0,366 0,336
λ 100 105 HO 115 120 125 130 135 140 145
φ 0,310 0,286 0,265 0,246 0,228 0,213 0,199 0,186 0,174 0,163
50
0,694
100
0,310
150
0,154
Most már kiszámíthatjuk az AHny értéket: NHny – φ · A · σΗny = 0,68 · 85 · 1,17 = 67,6 kN, NoHny mindig a hajlítás síkjában feltételezett kihajláshoz tartozó határerőt jelenti, ez a mi esetünkben megegyezik az előbb kiszámított határ-nyomóerő értékkel, azaz NoHny = 67,6 kN. Hátra van még a határnyomaték számítása. Ehhez először meghatározzuk a ferde erő miatt csökkentendő hajlítási határfeszültség értékét:
A határnyomatékot a tetőtartó síkjában a következő összefüggésből kapjuk: MH = Wx – σ(α)Ηm = 241 · 1,22 = 294,0 kNcm = 2,94 kNm. A kapott határ-igénybevételi értékeket behelyettesítjük a feltételi egyenletbe:
azaz a kritikus keresztmetszet – és ezáltal az egész tetőtartó is – megfelel. A szarufa nyírásvizsgálatához a hajlított-nyírt keresztmetszetekre vonatkozó képletet
lehet használni. Téglalap keresztmetszetnél ez a következő formulára egyszerűsödik:
tehát a tetőtartó nyírásra is megfelel. Ha csak erőtani szempontokat vizsgálnánk, akkor ez a keresztmetszet gazdaságtalan volna, és a magassági méret csökkentését irányoznánk elő. Itt azonban az épületfizikai szempontokat is mérlegelni kell, és ezek alapján a kialakított méreteket nem módosítjuk. A tetőszerkezet térbeli merevítését üres padlás esetén a szarufák belső síkjára ferdén rögzített deszka vagy palló, az úgynevezett vihardeszka (viharpalló) szolgálja. Tetőtérbeépítés esetén ilyen merevítést nem lehet beépíteni a burkolati rétegek miatt. A szarufák belső oldalára rögzített burkoló táblák adnak bizonyos merevséget a tetőnek, ennek hatásossága azonban függ a burkoló táblák anyagától, vastagságától, a felerősítés módjától stb. A burkolat merevítő hatásának számításba vételére nincs útmutatás a szabványban, ezért tanácsos két alkalmasan kiválasztott szarufa közét rácsozással merevítő mezőnek kiképezni. A hőszigetelő táblákat be kell szabni a rácsozás közé. A tetőn megjelenő kiegészítők – például álló vagy tetősíkban fekvő tetőtéri ablakok – közvetlenül vagy közvetve helyi többletterhelést okozhatnak (állandó terhek, hófelhalmozódás). Ilyenkor az adott tetőtartót egyedileg kell ellenőrizni, és szükség esetén a kiosztás sűrítését vagy a tartó helyi megerősítését kell előirányozni. A keresztirányú tetőt ugyanezekkel a szelvényekkel célszerű megtervezni. Ha ellenőriznénk a kisebb tetőt is, akkor itt még nagyobb teherbírási tartalékot tudnánk kimutatni. A hőszigeteléssel kapcsolatos elemek szelvényét ennek ellenére nem lehet csökkenteni, a maradék néhány rúd méretének csökkentése pedig gyártásszervezési okokból nem javasolt. A két tetőidom találkozásánál a sorozatelemeket nem lehet használni, itt egyedi megfontolásokra van szükség. Ha továbbra is előregyártott tetőelemekkel kívánunk dolgozni, akkor minden egyes tartó gyártmánytervét ki kell dolgozni. A tetemes tervezési munka és a fokozott pontossági igény mellett hátránya ennek a megoldásnak, hogy az esetleges kivitelezési pontatlanságok építéshelyi kijavítására kevés a lehetőség. Emiatt legtöbbször helyszíni ácsmunkával készülnek a tetők ezen egyedi szakaszai, ez azonban nem azt jelenti, hogy a tetőkészítést terv nélkül az ácsokra bízzuk. Ha a tervezett funkcióval összeegyeztethető, akkor egy-egy támaszként beépített közbenső oszlop megkönnyíti a tetőépítést a „szabálytalan” szakaszokon. Végül szóba jöhetnek acél tartóelemek is, ha nagyok a támaszközök és nincs lehetőség közbenső támaszok alkalmazására.
7.1.4. A födém vizsgálata A födém tartószerkezetét fagerendák adják, amelyekre általában alulról és fölülről többrétegű burkolatot rögzítenek, a gerendák közét pedig hőszigetelő anyaggal töltik ki (7.9. ábra). A hőszigetelést olyan megfontolásból illesztik bele a rétegrendbe, hogy csak az alsó szint fűtése esetén ne szökjön meg a meleg. A szálas hőszigetelő anyagnak emellett némi hangszigetelő szerepe is van. A kopogóhang elleni védelmet szolgálja a burkolat alatti filcréteg is. A födém felépítésének további épületfizikai indoklását mellőzzük, ezzel kapcsolatban végül csak egy dolgot emelünk ki, mert a tapasztalat szerint erre kevés figyelmet fordítanak a faházépítők: gondoskodni kell a gerendák közeinek kiszellőztetéséről.
7.9. ábra. A födém szerkezeti felépítése
A fagerendákra erősített faanyagú burkolat - megfelelő vastagsági méret és méretezett kapcsolat esetén - a gerendák teherbírásának számításánál figyelembe vehető. Ilyenkor egy , J” keresztmetszetű névleges gerendát vizsgálunk. Ha azonban fafor gácslappal borítják be a gerendákat, akkor ezek teherhordó képességét a jelenleg érvényes magyar szabvány szerint nem lehet figyelembe venni. Nem vesszük számításba az egymás mellett lévő gerendák együttdolgozását sem, amely a rájuk erősített burkolat révén tud kialakulni egyenlőtlen terhelés esetén. A födémgerendák kettő vagy többtámaszúak lehetnek. A szabvány megengedi a biztonság javára való közelítéssel a többtámaszú tartók kéttámaszúként való vizsgálatát az egyszerűbb számolás érdekében. Az egyszerű statikai modellnek köszönhetően a számítást hagyományos módon, „kézi” számolással végezzük el. A gerendakiosztás tervezésénél törekedni kell arra, hogy a falakra lehetőleg egyforma teher jusson. Példánkban ennek érdekében a tetőterhet a hosszfalakra, a födémgerendák terhét pedig a harántfalakra hárítjuk. A közbenső falakra támaszkodó kétoldali gerendák tengelyei nem eshetnek egy egyenesbe, mert így nem lenne elegendő a felfekvési felület a gerendák számára a viszonylag vékony falak tetején. A burkolat merevségétől függően a gerendák kiosztási távolságát 0,6 m és 1,0 m között érdemes felvenni. A jelentős koncentrált terhek helyén egyedileg méretezett gerendákat alkalmazunk, egyébként pedig a felület mentén egyenletesen megosztó teherre végezzük el a gerendák ellenőrzését. A födémgerendák teherbírásának vizsgálatához a terhek biztonsági tényezővel megnövelt értékeit határozzuk meg. Állandó terhek, burkolat:
– parkettaburkolat: 1,1 · 0,02 · 8 = 0,176 kN/m2 – filcalátét + vízszigetelés: ≅ 0,055 kN/m2 – 20 mm faforgácslap: 1,1 · 0,02 · 7,0 = 0,154 kN/m2 – 2x60 mm szálas hőszigetelés: 1,2 · 0,12 · 0,4 = 0,058 kN/m2 – párafékező fólia: 0,000 kN/m2 – 20 mm faforgácslap: 1,1 · 0,02 · 7,0 = 0,154 kN/m2 – 12 mm gipszkarton: 1,1 · 0,012 · 12 = 0,158 kN/m2 2 Burkolat összesen: 0,755 kN/m Átlagos válaszfalteher: 1,1 · 0,2 = 0,220 kN/m2 A fagerenda önsúlya (kiosztási távolság: 0,6 m): 1,1 · 10/6 · 0,08 · 0,2 · 6= 0,176 kN/m2 2 Állandó teher összesen: 1,151 kN/m Esetleges (hasznos) teher: 1,4 · 1,5 = 2,10 kN/m2 2 Mértékadó födémteher: 3,25 kN/m Ez a teherérték 1 m2 födém területre hat, ezért a 600 mm kiosztási távolság esetén a gerenda egyenletesen megoszlónak feltételezett terhelése: q = 0,6 · 3,25 = 1,95 kN/m. A födémgerendára ható legnagyobb hajlítónyomaték és nyíróerő értéke:
A födémgerenda keresztmetszeti méretei: 80/200 mm, ez alapján a keresztmetszet határnyomatéka és határnyíróerője:
A számítások szerint a kiválasztott szelvényméret teherbírás szempontjából megfelelő. A gerenda kifordulásvizsgálatát nem végezzük el, mert azt valljuk, hogy az adott feltételek mellett a borítás a gerenda kifordulását megakadályozza. A tetőtartó belső támaszai alá önálló födémgerendát kell beépíteni a jelentős többletteher miatt. A legnagyobb teher értéke a számítógép eredményadatai alapján: 4,69 kN/m, amelyet már a γs =1,4 értékű biztonsági tényezővel határoztunk meg. A tetőt alátámasztó gerenda legnagyobb hajlítónyomatéka és nyíróerője:
Látható, hogy hajlításra a gerenda nem felel meg. A gerenda szélességének vagy magasságának növelésével növelni tudjuk a nyomatéki teherbírást is. A gerendamagasság növelésével hatékonyabban nő a határnyomaték értéke, ez azonban nehézségeket okozhat a szerkezeti kialakításban, a burkolatok fölerősítésében. Így inkább a gerenda szélességét változtassuk, vagy egyszerűen kettőzzük meg a födémgerendát a tetőtartó alátámasztási helyén. A használati határállapot vizsgálatánál (a lehajlás ellenőrzésénél) az állandó terhek alapértékéből indulunk ki. Faanyagú szerkezeteknél először ellenőrizzük a pillanatnyi lehajlás értékét, majd pedig a szabvány útmutatásai szerint kiszámítjuk a legnagyobb lehajlás értékét is, ami a faanyag kúszása miatt fokozatosan alakul ki a szerkezet tervezett élettartama alatt. Az utóbbi lehajlási érték számításánál a hasznos tehernek csak a tartós részét vesszük majd figyelembe. Fagerendák vizsgálata esetén a nyíróerők okozta alakváltozást is figyelembe szokták venni. A lehajlás határértéke átlagos igényszint esetén:
Az állandó terhek alapértéke (részletezés nélkül): 1,04 kN/m2, a hasznos teher alapértéke: 1,5 kN/m2. Így a mértékadó teher a pillanatnyi lehajlás számításához: 2,54 kN/m2, ebből egy gerenda terhe: 0,6 · 2,54 = 1,52 kN/m = 0,0152 kN/cm. A pillanatnyi lehajlás értékét a következő összefüggés szolgáltatja:
A legnagyobb pillanatnyi lehajlás értéke tehát kisebb mint a lehajlás határértéke. Érdemes megfigyelni, hogy az adott körülmények között a hajlítónyomaték okozta lehajlás nagyságrendileg nagyobb, mint a nyírás okozta lehajlás. Az élettartam végére számított lehajlást a szabvány egy nedvességtartalomtól és tervezett élettartamtól függő φ1 tényezővel veszi figyelembe a következők szerint:
A szabvány szerint a T = 50 év tervezett élettartamhoz és az u = 15% nedvességtartalomhoz φ1 = 0,73 tartozik. Az ƒcsökkentettpill lehajlási értéket az ƒpill képlettel számítjuk, de
a hasznos tehernek csak a tartós hányadát vesszük figyelembe, ez pedig az 1,5 kN/m2 helyett csak 0,5 kN/m2. A csökkentett teher tehát 0,6 · 1,54 = 0,92 kN/m. Ebből a legnagyobb lehajlás számított értéke:
= 1,133 + 0,053 = 1,186 cm = 11,9 mm. ƒmax = (1 + 0,73) · 11,9 = 20,1 mm < ƒH = 24,8 mm, megfelel.
7.1.5. A belső teherhordó fal vizsgálata A belső teherhordó fal tartóvázát függőleges oszlopelemek és az ezeket alul és fölül összefogó vízszintes helyzetű gerendák alkotják. Az így kialakult keretre két oldalról burkolatot (deszkázatot, faforgácslapot stb.) rögzítenek. Ezt az alapot további rétegekkel lehet bővíteni, például az oszlopok között hőszigeteléssel, a külső oldalakon pedig gipszkarton táblákkal a tűzvédelem és a felületképzés érdekében (7.10. ábra). A teherbírás szempontjából azonban csak a favázat vesszük figyelembe. Előnyös a fal teherbírása, merevítése szempontjából közbenső vízszintes gerendák beépítése, és számottevő többletköltséget ezek a rudak nem okoznak.
7.10. ábra. A belső teherhordó fal felépítése
A példában a falvázoszlopok 600 mm-es tengelytávolsággal vannak beépítve a falszerkezetbe, szelvényük 80/120 mm. Az alsó összekötő gerenda pallóméretű is lehet, azaz 50 mm vastagságú, hiszen ez többé-kevésbé végig felfekszik a lábazaton. A felső összekötő gerendát azonban méretezni kell. E gerenda statikai modellje a többtámaszú folytatólagos tartó, amelyet a szabvány szerint a biztonság javára való közelítéssel kéttámaszú tartóként is vizsgálhatunk. A statikai ellenőrzés szokásos módszere az, hogy először a fal általános szakaszát ellenőrizzük, majd pedig az ehhez képest kritikus helyeken szükség szerint helyi erősítést alkalmazunk (például ajtók két oldalán, a tetőtartók alátámasztásánál). A felső gerenda mérete a példában 120/80 mm, azaz egy „fekvő” gerenda. Ezt a felső összekötőt a födémgerendák koncentrált erők formájában terhelik, de nem követünk el nagy hibát, ha a födémterhet megoszló teherként helyezzük rá a teherhordó falra. A közbenső teherhordó fal terhét a födémgerendák reakcióerejeként számíthatjuk. A falra
jutó megoszló teher értéke tehát:
A teher alapján számítható legnagyobb nyomaték és nyíróerő értéke:
A falgerenda határnyomatéka és nyírási teherbírása:
A számítás kimutatta, hogy a fal felső, lezáró gerendája hajlításra és nyírásra egyaránt megfelel. A falvázoszlopot belső fal esetén tiszta nyomásnak kitett rúdelemként vizsgáljuk. A nyomott oszlop kihajlását a fal síkjában a megfelelően fölerősített burkolat megakadályozza, ezért csak az erre merőleges irányban kell vizsgálni a kihajlás lehetőségét. A nyomott oszlopot alul és felül csuklóval kapcsolt elemnek tekintjük, így a szerkezeti hossz megegyezik a kihajlást hosszal (2,7 m). A falvázoszlop terhe a 0,6 m-es kiosztásnak megfelelően: N = 0,6 · 16,13 = 9,68 kN. A központosan nyomott oszlop határnyomóereje: NH = φ · A · sHm. A φ kihajlási tényezőt a λ karcsúsági tényező segítségével tudjuk meghatározni a következő módon, felhasználva a karcsúsági tényező korábban közölt képletét:
φ = 0,44. Felhasználva a kapott segédértéket azt kapjuk, hogy a pillér határterhe:
NH = φ · b h · σ Hny = 0,44 · 8 · 12 · 1,7 = 71 kN,
NH = 71 kN > Nmax = 9,68 kN, tehát a falvázoszlop megfelelő. A favázas épület harántirányú belső teherhordó falának teherbírása általános helyen megfelelő (sőt bő teherbírási tartalékkal rendelkezik a fal). Ezután ellenőrizni kell a nagyobb falnyílásokat keretező farudak – gerendák és oszlopok – teherbírását az előbbiek szerint, ezt itt nem részletezzük. A haránt teherhordó fal azonban nemcsak a függőleges terhek hordásában vesz részt, hanem a szél okozta vízszintes terhek felvételében is. Ilyenkor a falat – vagy a szélső falmezőt – alapba befogott konzolnak tekintjük. A konzolt célszerű rácsos tartóként vizsgálni, ahol a rácsos tartó öveit a falváz oszlopai adják, a rácsozást pedig ki kell alakítani az oszlopok között. Megemlítjük, hogy a falvázra rögzített borítás is részt vesz a vízszintes erők felvételében, de ennek számszerű figyelembe vételére nincs előírás a jelenleg érvényes szabványban.
7.1.6. A homlokzati teherhordó fal vizsgálata A homlokzati fal teherhordó vázának felépítése hasonló, mint a belső teherhordó falé, de épületfizikai szempontok miatt a hőszigetelő réteg és a külső borítás között egy kiszellőztetendő légrést kell kiképezni (7.11. ábra). Emiatt a falvázoszlop mérete 80/160 mm-re változik, az oszlopok kiosztási távolsága itt is 600 mm. (Ha tartani akarjuk a korábbi oszlopméretet, akkor a belső hőszigetelő réteg vastagságát csökkenteni kell 80 mm-re, hogy legyen légrés, de ilyenkor a külső oldalán további hőszigetelést kell alkalmazni).
7.11. ábra. A külső teherhordó fal felépítése
A vizsgált favázas épületnél a homlokzati hosszfalra csak a tetőszerkezet függőleges reakcióerője és a szélnyomás hat, födémteher nem – a tudatos szerkezetkialakításnak köszönhetően. Az ellenőrzésre általános helyen kiszemelt falvázoszlop külpontosan nyomott oszlopként vizsgálandó. A homlokzati hosszfal 1 m-es szakaszára 5,74 kN függőleges erő jut a tetőből, a szélnyomás értéke pedig
Egy oszlopra a megadott terhek 0,6-szerese jut a 600 mm-es oszloptávolságnak megfelelően. A tetőreakció adott értékénél a hóteher volt a kiemelt esetleges teher, a szél pedig az egyidejű esetleges teher, tehát első lépésben a fal oldalára ható szélnyomásnak is a kisebb értékével kell számolni. Mi most csak erre a teherkombinációra végezzük el a számítást, de ugyanilyen ellenőrzést kell végezni arra az esetre is, amikor a szélterhet tekintjük kiemelt esetleges tehernek és a hóteher az egyidejű teher. Mivel a szélteher hajlítást okoz, az épület bizonyos geometriai adatai mellett ez lehet a veszélyesebb teherállás. Így tehát a falvázoszlop tetejére ható koncentrált erő és az oldalára ható megoszló erő értéke: Nny = t · F 0 = 0,6 · 5,74 = 3,44 kN és q w = t · pw = 0,6 · 0,311 = 0,19 kN/m. A megoszló teherből számított hajlítónyomaték és nyíróerő értéke:
A homlokzati falvázoszlop határigénybevételei:
Végül ellenőrizzük a rudat axiális igénybevételekre a hajlított-nyomott rudakra megadott képlettel:
és nyírásra az ún. Zsuravszkij-képlettel:
Ha a másik teherkombinációra elvégzett vizsgálat is azt mutatja, hogy ilyen alacsony szintű a falvázoszlop kihasználtsága, akkor érdemes megfontolni a falvázoszlopok kiosztási távolságának növelését. A teherhordó falakkal kapcsolatban végül egy lényeges dologra kell felhívni a gépészeti szakemberek figyelmét. A víz-, fűtési vagy elektromos vezetékek rejtett vezetését úgy kell megoldani, hogy a falvázoszlopok ne sérüljenek.
8. Faszerkezetek és szerkezeti faanyagok ragasztásának technológiai vonatkozásai
Ragasztáselméleti kérdésekkel, továbbá a faalapú lemezek, a bútorgyártás stb. ragasztási problémáival e helyen nem foglalkozunk, mert ezeket a vonatkozó tantárgyak tárgyalják. A fűrész- és gyaluüzemi tevékenységgel, ill. a különböző szerkezeti elemek gyártásával összefüggő kérdések tárgyalását azonban – azok eltérő jellege és fokozott jelentősége miatt – nem mellőzhetjük. Gyakorlati okokból annyit meg kell említeni, hogy mai ismereteink szerint a ragasztott kötés szilárdságát a kikeményedett ragasztó molekulái között fellépő kohéziós kapcsolat és a ragasztó és a fa felülete között kialakuló adhéziós kapcsolat biztosítja (8.1. ábra). A ragasztás szilárdságának fokozásához hozzájárul a fa üregeibe behatoló ragasztó hatására létrejött speciális mechanikus jellegű kapcsolat (kisméretű csapocskák kialakulása).
8.1. ábra. Ragasztás elvi sémája
8.1. Ragasztási eljárások A ragasztóanyagok és ragasztási technológiák fejlődése során különböző ragasztási eljárások alakultak ki. Ezeket többféle csoportosításban lehet és szokás tárgyalni. Az általunk célszerűnek ítélt csoportosítás: – hideg ragasztás, – hagyományos hő-közlésen alapuló ragasztás,
– dielektromos melegítésen alapuló ragasztás. Fenti csoportosítás a ragasztási folyamat egyik meghatározó paraméterének a ragasztási hőmérsékletnek biztosítását szolgáló hő-közlési módszer megválasztásán alapszik. A ragasztás szakszerű és eredményes megvalósítása további ún. ragasztási paraméterek betartását igényli, melyek az alkalmazott eljárástól is jelentős mértékben függenek.
8.1.1. Hideg ragasztás A hideg jelző természetesen nem szó szerint értendő: ragasztási szempontból általában a gyártócsarnokban szokásos klímát értjük alatta. Csarnoki vagy zárttéri klímán – szélesebb értelmezésben 15–35 °C hőmérsékletű légteret, míg – szűkebb értelmezésben 18–28 °C léghőmérsékletű klímát értünk. Utóbbinak különösen egyes vizsgálati eljárások szempontjából és a faszerkezeti elemek gyártása tekintetében van jelentősége. Faanyagok tárolása és feldolgozása során a hőmérséklet mellett a levegő nedvességtartalmának is fontos szerepe van. A levegő hőmérsékletével és relatív légnedvességével jellemzett bizonyos konstans klímákat NORMÁLKLIMÁNAK nevezünk. Az ún. normál klímákra vonatkozóan további előírások vannak érvényben a harmatpont, a légnyomás és a légsebességi értékek, mint klímajellemzők tekintetében (8.1. táblázat).
Léghőmérséklet °C 23 20 27
8.1. táblázat. Az ún. normál klímák Relatív Harmatponti Légnyomás légnedvesség hőmérséklet m bár % C° 50 12,0 860-tól 65 13,2 65
20,0
Légsebesség m/s
1
1060-ig
Faanyagú szerkezetek megmunkálása és vizsgálata során a 20 °C/65% értékpárt alkalmazzuk. Faanyagok esetében az említett klímajellemzőkhöz szorosan kapcsolódó fogalom és tulajdonság az „egyensúlyi fanedvesség” vagy kiegyenlítő fanedvesség. Kiegyenlítő fanedvesség az a fanedvesség-tartalmi érték (%), melyet a faanyag adott léghőmérséklet és relatív légnedvesség mellett felvenni igyekszik. Ragasztáskor és a ragasztott elemek használata során a kiegyenlítő fanedvességnek és a faanyag nedvességtartalmának fokozott jelentősége van. A 20/65-ös értékpárhoz 12% kiegyenlítő fanedvességi érték tartozik. A fűrészüzemi továbbfeldolgozás során és a mai ragasztott és teherviselő faszerkezetek gyártásakor általában a hideg ragasztásnak meghatározó jelentősége van. A ragasztás minőségét befolyásoló fontosabb tényezők: – fafaj, – a faanyag nedvességtartalma, – a faanyag felületének megmunkáltsági minősége, – az alkalmazott ragasztóanyag, – a ragasztási paraméterek. A fafaj sajátságos tulajdonságai jelentős mértékben befolyásolják a ragaszthatóságot. Általában mondhatjuk, hogy
– a lazább szöveti szerkezetű „puha fák” könnyebben, jobban ragaszthatok, ha elegendő a felhordott ragasztóanyag mennyisége a viszonylag magas „beszívódás” ellensúlyozására, – kemény, tömött, sűrű szövetű fafajok általában nehezebben ragaszthatok és ilyenkor, szélsőséges esetben a ragasztás szilárdsága alatta maradhat a természetes fa szilárdságának, – az inkrusztáló anyagok (gyanták, zsírok, olajok, savak, sók stb.) magas részaránya ronthatja a ragaszthatóságot, ill. annak szilárdságát, ami speciális ragasztási problémát ill. feladatot jelenthet. – hasonló nehézséget okozhat a helytelen szárításból adódó „kérgesedés”. A faanyag nedvességtartalma döntő jelentőségű a ragasztás eredményessége, ill. minősége tekintetében. Az ún. hideg ragasztás során a faanyag nedvességtartalma általában 5–20% között mozoghat, de a legtöbb szerkezeti célra alkalmas ragasztó használatát a gyártók 8–15% közötti fa nedvességtartományban garantálják. A ragasztóhoz mellékelt használati útmutató megadja az ajánlott ill. alkalmazható nedvességtartományokat is. A felső nedvességtartalmi érték kismértékű túllépése esetén lelassul a ragasztó behatolása a fába és megnő a szükséges présidő. Jelentősebb nedvességtartalom-növekedés esetén a fa nedvességtartalma felhígítja a ragasztót, ami gátolja a térhálósodást (Aminoplasztok), vagy szélsőséges esetben a ragasztó egyszerűen „kifolyik” a fugából. Túlságosan alacsony nedvességtartalom mellett a faanyag „elszívja” a ragasztó nedvességtartalmát így csökken annak mennyisége, s a fugában maradó elégtelen mennyiségű ragasztó még a térhálósodás bekövetkezése előtt egyszerűen megszárad. A faanyag nedvességtartalmának helyes megválasztását a beépítés helyén uralkodó k l i m a t i k u s viszonyok, ill. az annak megfelelő kiegyenlítő fanedvesség alapvetően befolyásolja. Technológiai szempontból az optimális fanedvesség 1–2%-kal ezen érték alatt vehető fel (szállítás, szerelés során kismértékű visszanedvesedés várható). Az ún. kondenzációs műgyanták alkalmazása esetén a jó ragasztási, ill. kötési szilárdság alapfeltétele a ragasztandó felületek pontos illeszkedése, a megfelelő felületi minőség. Ezt jó minőségű gyalulással általában biztosítani lehet. Kivételesen – pl. nyárfélék gyalult felületének „bolyhosodása” – csiszoló megmunkálásra is sor kerülhet (főként szakaszosan ill. lokális jelleggel). Töltőanyag alkalmazása szerkezeti ragasztások esetében csak ritkán (vastag, vagy egyenlőtlen fuga) szokásos. Ragasztóanyagként csak szakintézet által minősített és alkalmassági bizonyítvánnyal ellátott anyagok jöhetnek szóba. Mindenekelőtt a már említett polikondenzációs és esetenként az epoxi műgyanták. Természetesen bútoralkatrészek, épületasztalos-ipari elemek, vagy más hasonló jellegű termékek fűrész- vagy faszerkezetgyártó üzemi gyártásakor, az ott használatos eljárások és ragasztóanyagok alkalmazása is előfordulhat. Ragasztáskor fontos technológiai jellemzők – fazékidő vagy felhasználási idő, – az ún. nyílt várakozási idő (a ragsztó felhordásától a prések töltéséig), – zárt várakozási idő (a prések töltésétől a prések magszorításáig), – kötési vagy kikeményedési idő (prészárástól présnyitásig). A legtöbb ragasztó többféle edzővel kerül forgalomba, melyek célszerű megválasztásával befolyásolhatók – az említett időtényezők, – a fugakitöltő tulajdonság. Optimális megoldás lenne – legalábbis technológiai szempontok alapján – ha az említett időértékek (fazék-, nyílt, zárt idő) növelésével párhuzamosan csökkenteni lehetne a kötési ill. kikeményedési időt. E tekintetben azonban sajnos csak kompromisszumos megoldásról
lehet szó. Újabban ismeretesek olyan ragasztók is, melyek ezt a problémát részben áthidalják. Ennek lényege, hogy a két komponens felhordása – keverés nélkül – egymástól elkülönítve történik. Változatok: – A két komponens felhordása egy ütemben egymás mellett váltakozva eltolt helyzetű „csíkok” formájában történik, két öntőfejes öntőgép segítségével. A két komponens érintkezése – a ragasztócsíkok szétterülése következtében – a présbehelyezés pillanatában kezdődik. Így tulajdonképpen az ún. nyílt idővel nem kell számolni, míg a kikeményedés ideje közel azonosnak tekinthető a hagyományos műgyantákéval. – A másik megoldás esetén az edzőt felhordják az egyik ragasztandó felületre, s ott hagyják egy kissé megszáradni. A másik fafelületre frissen felhordott ragasztóanyaggal azután a lamellákat a présbe helyezik. Az eredmény, ill. az eljárás előnyei az előző megoldáshoz hasonlóak. Az ún. ragasztási paraméterek a ragasztóanyagtól, a ragasztás körülményeitől stb. függő – általában konkrét számértékekkel jellemezhető – adatok: – fajlagos ragasztóanyag-szükséglet, – présnyomás, – préselési (kötési) időtartam. A fajlagosan felhordandó ragasztóanyag mennyisége a ragasztó típusától függően, változó. Általában 200–300 g/m2 a gyári előírások szerint, melyet a szakintézeti alkalmassági vizsgálatok alapján megerősítenek ill. tanúsítanak. A szükséges ragasztómennyiség fugafelületre értendő, tehát kétoldali ragasztófelhordáskor egy-egy felületre a fele mennyiséget kell felvinni. A ragasztóanyag mennyiségének pontos adagolása termékminőségi, technológiai és gazdaságossági szempontból egyaránt alapvető jelentőségű. Biztosítani kell az egyenletes ragasztóeloszlást! A ragasztó komponenseinek keverési arányát illetően is az ellenőrzött gyári előírások irányadóak. A ragasztás során alkalmazott présnyomás biztosítja a lamellák lehető legtökéletesebb illeszkedését s ezáltal a ragasztott kapcsolat megfelelő szilárdságát. A présnyomás szükséges értékei, egyenletes nyomóerő-eloszlást feltételezve: – fenyő és lágylombos fafajok esetében 0, 4–0, 8 N/mm2, – keménylombos fafajoknál 1,0–1, 6 N/mm2. Íves formájú elemek gyártása során és nagyobb sűrűségű fafajok esetén általában a magasabb értékek, míg egyenes tartóknál és kisebb sűrűségű fafajoknál az alacsonyabb értékek irányadóak. Ha az elemekben bármely okból ún. belső feszültségek alakulnak ki, szükség lehet a présnyomás értékének növelésére. Ennek azonban határt szab a faanyag rostirányra merőleges nyomószilárdsága. A présidő minimálisan szükséges időtartamát – a klímaadatok függvényében – a gyártmányismertetők tartalmazzák. Ezzel összefüggésben meg kell említeni, hogy – a hőmérsékleti adatok nem csak a légtérre, hanem a faanyag felületére (sőt belső részeire is) értendők, – 15 °C alatt a térhálósodás nagyon lelassul és 14 °C alatt az alkalmazott ragasztók többségénél gyakorlatilag leáll, – a szokásos ragasztási klíma a normálklíma (65/20), – ráfűtéssel a kikeményedés gyorsítható, de a páratartalmat is szabályozni kell (kiegyenlítő fanedvesség), – 4 N/mm2 ragasztási szilárdság alatt a prések bontása tilos!, – a kikeményedés mértéke „karcolással” is ellenőrizhető (köröm, késpenge), – présbontás után a végső szilárdság további 3–4 napos, csarnoki klímán való tárolás
után ún. utókikeményedés során alakul csak ki.
8.1.2. Hagyományos hőközlésen alapuló ragasztás A fűrészüzemi továbbfeldolgozás és a szerkezeti elemgyártás során viszonylag ritkán kerül sor az alkalmazására. Az e területeken használatos formái: – temperált ragasztás, – meleg ragasztás, – forró ragasztás. A temperált ragasztást főként nagyobb méretű szerkezeti elemek gyártásakor a kötési idő meggyorsítása céljából alkalmazzák. Ilyenkor az ún. hidegragasztás gyorsításáról, ill. időszükségletének csökkentéséről van szó pl. „alagút” kialakítása ponyva vagy műanyag fólia segítségével a meleg levegő befúvása, ill. kis térben történő koncentrálása céljából. A kiegyenlítő fanedvesség értékének változatlan szinten tartása és a károsodások (repedés, vetemedés) elkerülése érdekében követelmény a lehatárolt légtér relatív légnedvességi viszonyainak jó szabályozhatósága, ill. a szükséges mértékű utánállítása (pl. nedvesítés). Temperált ragasztásról 30–50 °C ragasztási hőmérséklet esetén beszélünk. Önálló, folyamatosan alkalmazott ragasztási technológiaként ritkán használatos, a fent már említett esetekhez hasonlóan inkább a hideg ragasztás egyfajta kiegészítésének vagy módosulatának tekinthető. Szériagyártás esetén a meleg vagy a forró ragasztási eljárások alkalmazása indokoltabb lehet. Ez esetben bizonyos magas költségigényű eszközök és berendezések (viszonylag magas hőmérsékletű légtér, fűtött préslapok stb.) szükségesek. Ilyen jellegű technológiák esetében az alapvető problémát a hőnek a ragasztási fugába történő bevezetése jelenti. Ez különösen nehéz, ha a fuga távolsága a fa felületétől meghaladja a 10–15 mm-t. A műszaki nehézségekhez kapcsolódóan gazdaságossági problémák is előtérbe kerülnek. A károsodások elkerülése érdekében ez esetben is biztosítani kell a páratartalom egyidejű szabályozásának lehetőségét. 160 °C feletti préshőmérséklet alkalmazása – a fa „barnulásának veszélye” miatt – nem célszerű. Ragasztási hőmérsékleti tartományok: – meleg ragasztás 50–80 °C, – forró ragasztás 80 °C felett. Példák a meleg és forró ragasztás szerkezetgyártási alkalmazásaira: – WELLSTEG-tartó gerinclemezének ferdelapolásos toldással történő kialakítása kisfelületű hő présekben. – Fal- és födémelemek gyártása nagyméretű hő présekben, 8–45 perces présidővel a laphőmérséklet és elemvastagság függvényében. – Szalagparketta gyártása hőpréses technológiával. – Egyes „szélességi toldó berendezésekben” („fűtött alagút”) tömör ragasztott falapok vagy rétegelt-ragasztott elemek gyártása folyamatos vagy szakaszos jellegű préselési technológiával stb. Külön kell megemlíteni az ún. különleges ragasztási eljárásokat. Ezek főként kísérleti jellegű megoldások, amikor arra törekszenek, hogy a hő keltése a ragasztási fúgában történjen. Ez elsősorban elektromos áram segítségével lehetséges, amikor a felfűtést a ragasztási fugába helyezett drótháló vagy a ragasztóanyagba kevert acetilén korom segítségével biztosítják. Az eredményes kísérletek ellenére sem került sor számottevő gyakorlati alkalmazásukra.
8.1.3. Dielektromos melegítésen alapuló ragasztás Két változata használatos a faiparban: – nagyfrekvenciás ragasztás (f = 3–45 MHz), – mikrohullámú vagy ultranagyfrekvenciás ragasztás (f = 2000–3000 MHz). Gazdaságossági szempontból főként akkor indokolható az alkalmazásuk, ha nagyobb elemvastagságokkal dolgozunk és a kontakt melegítés már problematikus vagy eleve gazdaságtalan. A nagyfrekvenciás eljárás tetszőlegesen nagy fugafelületek ragasztására használható, míg a mikrohullámú megoldás viszonylag kis felületek gyors ragasztását biztosítja, ahol a nagyfrekvenciás eljárás esetleg gyakori elektromos átütésekhez, beégésekhez vezethet. Dielektromos ragasztás során az anyag belsejében keltünk hőt. A fa, dielektromos tulajdonságai alapján, sokkal kevesebb elektromos teljesítményt vesz fel mint a ragasztó. Ezért a ragasztási fuga gyorsabban és erősebben melegszik fel mint a faanyag. 8.1.3.1. Nagyfrekvenciás ragasztás Nagyfrekvenciás ragasztás során oly módon keltünk az anyag belsejében hőt, hogy azt mintegy dielektrikumként egy elvi kondenzátor lemezei (fegyverzetei) közé helyezzük. A kondenzátor lemezei között az elektromos feszültség hatására elektromos erőtér alakul ki, melynek polaritása a nagyfrekvenciás generátor által – annak szekunder oldalán – keltett áram frekvenciájának függvényében változik. A dielektrikum (fa) dipólos molekulái igyekszenek a frekvencia ütemében követni a polaritás változását, s a molekulák ily módon előálló rezgése gyors hőképződést eredményez. A ragasztandó szelvény közel azonos felépítése következtében – elvileg annak minden pontján egyidejűleg azonos a hőmérséklet, – a felületi rétegekben természetesen kisebb mértékű hőelvezetés és hőleadás érvényesül, – a dipoláris gyökökben jóval gazdagabb ragasztóréteg a nagyobb teljesítményfelvétel következtében erősebben melegszik fel, mint a fa. A felmelegedés szempontjából mértékadó elektromos mennyiségek: – C a „lemezes kondenzátor” kapacitása, – F a kondenzátor lemezeinek felülete, – d a kondenzátor lemezeinek távolsága, cm, – ε dielektromos állandó (dimenzió nélküli anyagjellemző),
A kondenzátor lemezei között, ill. a ragasztandó szelvényben hővé alakuló ún. veszteségi teljesítmény: N = U · I t g δ ≈ 7 · U2 · f · c · t g δ · 10–12, W, ahol: U a kondenzátoron mért feszültség, V, I áramerősség, A, t g δ veszteségi tényező,
C
a kondenzátor kapacitása, cm.
A dielektromos állandó (ε) és a veszteségi tényező (t g δ) értéke függ: – a használt frekvenciától, – a fafajtól, – az anatómiai iránytól, – a térfogati sűrűségtől, – a faanyag nedvességétől, – a ragasztóanyag típusától, – a ragasztó kikeményedettségének fokától. Az ε értéke: – fára 2–5, – kikeményedett fenolgyantára 4,5–6,0, – kikeményedett karbamidgyantára 6,0–7,5. ε és t g δ kísérleti úton meghatározott adatait tartalmazza a 8.2. táblázat, u = 5% nedvességtartalmú luc- és bükkfafajra, különböző anatómiai irányokban, f = 1, ill. 10 MHz frekvencia alkalmazása mellett. 8.2. táblázat. ε és t g δ vizsgálati adatai
Folyékony műgyanták dielektromos állandójának (ε) mért értékei láthatók a 8.3. táblázatban, amerikai kísérleti eredmények alapján 4 és 16 MHz frekvencia alkalmazása mellett. 8.3. táblázat. Folyékony műgyanták dielektromos állandói Ragasztó f, MHz ε Karbamid Karbamid
4 16
35–69 21–64
Rezorcin
4
26–32
Rezorcin
16
22–25
Melamin
4
22–53
Melamin
16
7–51
Nem minden ragasztó alkalmas nagyfrekvenciás ragasztás céljára. Általában a karbamid-, fenol- és rezorcingyanták gyorsan kikeményednek nagyfrekvenciás mezőben. Ilyen jellegű tulajdonságaik kis mennyiségű konyhasó adagolásával tovább javíthatók. A ragasztandó elem, helyesebben a ragasztási fuga és a kondenzátor fegyverzeteinek pontosabban az általuk keltett erővonalaknak az egymáshoz való viszonya lehet (8.2. ábra):
– párhuzamos vagy hosszirányú, – merőleges vagy keresztirányú, – és szórt vagy szakaszos kialakítású. Párhuzamos elrendezésnél a ragasztási fugák és a kondenzátor lemezei között fellépő erővonalak iránya párhuzamos egymással, tehát a fugák merőlegesek az elektródák, ill. fegyverzetek síkjára. Ez esetben a ragasztási fugákban – jobb a vezetés, – következésképpen számottevően nagyobb az erővonalak sűrűsége, – gyorsabb és jelentősebb mértékű a felmelegedés, s ezáltal a ragasztó kikeményedése. Ez a megoldás gazdaságosnak tekinthető.
8.2. ábra. A kondenzátor (prés) lemezei, illetve az erővonalak és a ragasztási fuga egymáshoz való viszonya
Merőleges irányú elrendezés esetén az erőtér erővonalai merőlegesek a ragasztás síkjára, tehát az elektródák párhuzamosak a ragasztási fugákkal. A teljes keresztmetszeti szelvényt fel kell melegíteni, bár relatíve a fuga, ill. a ragasztó ez esetben is erősebben, s kissé gyorsabban melegszik. Kevésbé gazdaságos. Csak akkor alkalmazzuk, ha nincs jobb megoldási lehetőség. A szakaszos elrendezés lényegében az előző kettő kombinációjának tekinthető. Az elektródák elhelyezhetők: – a ragasztandó elem két oldalán, váltakozó polaritással (egymással szemben azonos polaritású elektródaelemek vannak), – a ragasztandó elem két oldalán, oldalanként azonos polaritással, – a ragasztandó elemnek csak az egyik oldalán, váltakozó polaritással. Az első és harmadik esetben az erőtér a felületi rétegekben alakul ki, a szomszédos elektródák között. A második esetben az erőtér átmenő (a keresztmetszeti szelvényen áthatoló), de szakaszos jellegű. A „kihagyott” szakaszok esetleg – ha erre a ragasztó alkalmas – utólag ún. hideg eljárással pótolhatók, i l l . kikeményíthetők. Az egyoldali elektródaelhelyezés különösen alkalmas ún. szerelő jellegű ragasztások céljára. A kondenzátor lemezei között a ragasztandó elem elhelyezése történhet légréssel vagy légrés nélkül (8.3. ábra).
8.3. ábra. A ragasztandó elem elhelyezése a kondenzátor (prés) lemezei között
Légrés alkalmazásakor „többrétegű kondenzátorról” van szó, ahol a légrés dielektromos tulajdonságaival is számolni kell. Különleges keresztmetszeti szelvények (pl. repülőgép szárnya) ragasztásakor a felületek határvonalaihoz igazodó elektródák használata ajánlatos (8.3c ábra). A kondenzátor lemezei közé helyezett faanyag felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség (Q): Q = G · c · (t2 – t1), kcal, ahol: G a faanyag tömege, kg, c specifikus fajhő (légszáraz fánál átlagosan 0,4 kcal/kg), t1 kezdeti hőmérséklet, °C, t2 végső hőmérséklet, °C. A ragasztáshoz szükséges generátorteljesítmény:
, a nagyfrekvenciás oldalon, ahol: ν préselési hőveszteség (7–5%), t fűtési idő, min.
Az η hatásfok kb. 0,50. A gyakorlatban használatos generátorokat 1–40 kW közötti teljesítménnyel gyártják és szállítják. A szükséges fűtési idő pontos meghatározása meglehetősen körülményes. A gyakorlat
számára elegendő pontosságú az alábbi egyszerűsített módszer használata:
Párhuzamos és ún. szakaszos elektródaelrendezés esetén:
Párhuzamos és ún. szakaszos elektródaelrendezés esetén:
, perc,
, perc.
ahol: t fűtési, ill. ragasztási idő, perc, F ragasztási fugák összfelülete, cm2, V ragasztandó elem volumene, cm3, N szükséges generátorteljesítmény, W. af specifikus elektromos munka, W · min/cm2, av specifikus elektromos munka, W · min/cm3. A generátor igénybe veendő, ill. szükséges maximális teljesítményét próbaragasztás alapján határozhatjuk meg a legegyszerűbben úgy, hogy – ha van a berendezésen wattmérő, azt a maximális kitérés pillanatában leolvassuk, – wattmérő hiányában az anódáramkörben elhelyezett ampermérő segítségével aránypárral számítjuk. Az anódáram ugyanis arányos a generátor teljesítményével. A műszeren piros vonal mutatja a generátor névleges teljesítményének megfelelő anódáramértéket. Adott esetben a műszer maximális kitérése mutatja a szükséges max. teljesítményhez tartozó anódáramértéket. Fenti adatok birtokában a szükséges maximális elektromos teljesítmény számítható. A specifikus munka ( a ) számítások céljára alkalmas értékeit néhány ragasztóanyagra vonatkozóan a 8.4. táblázat tartalmazza. Jól szárított fenyő és lágy lombos fafajok esetében az alsó értékek, míg magasabb nedvességtartalom vagy/és kemény lombos faanyag esetében a magasabb értékek irányadóak. Magasabb fanedvesség hosszabb présidőt és energiaveszteséget (szárítás) eredményez. 8.4. táblázat. A specifikus munka értékei néhány ragasztóanyagra Ragasztó típusa af, W · min/cm2 av, W · min/cm3 Kaurit 100 cs 171
1,0–1,6
2,0–3,0
Kaurit 234, 220, 270, 285
1,5–2,2
3,0–4,0
Kauramin 545
1,0–2,5
2,5–3,2
Kauresin 460 és 457
2,5–4,0
4,0–7,0
Nagyfrekvenciás ragasztás során nem célszerű túllépni az alábbi fanedvességi értékeket: – luc-és jegenyefenyő: 12–14%, – erdei- és vörösfenyő: 10%, – bükk és tölgy: 9%. A számításokhoz – az elrendezés jellegétől függően – a ragasztási fugák összterületét (cm2) vagy az elem volumenét (cm3) kell a tényleges dimenziók alapján figyelembe venni.
„a” értéke a valóságban függ – a fafajtól, – a faanyag nedvességtartalmától, – az alkalmazott ragasztóanyagtól. 1 kWh nagyfrekvenciás energia, a teljes hővé alakulását feltételezve 3,6 MJ-lal, ill. 860 kcal-val egyenértékű. A nagyfrekvenciás ragasztás faipari alkalmazásainak gyakoribb területei, a tονábbfeldolgozással és a szerkezetgyártással összefüggésben: – hossztoldás, – szélességi toldás, – tömbösítés (pl. tartók), – táblásítás (egy- és többrétegű lap, ill. lemeztermékek, zsalutáblák stb.), – gerinclemezes (I- és kazettás) tartók gyártása, – táblásított parketta (pl. szalagparketta) gyártása stb. Egy nagyfrekvenciás berendezés megválasztását és gyakorlati alkalmazhatóságát – az eddig elmondottak mellett – további tényezők és adottságok is befolyásolják. Látható, hogy a kondenzátor veszteségi teljesítménye (N) és vele összefüggésben a felmelegedés sebessége a kondenzátor nagyfrekvenciás mezejében lineárisan függ az alkalmazott frekvenciától, a kondenzátor kapacitásától és a veszteségi tényezőtől, míg négyzetes kapcsolatban van az alkalmazott feszültséggel. Az alkalmazható feszültség értéke az „átütés”, ill. beégés veszélye miatt eléggé behatárolt. A kondenzátor kapacitását megszabják – a ragasztandó elem méretei, – a ragasztandó elem anyagi tulajdonságai (beleértve a ragasztóanyagot és fugavastagságot), – és a veszteségi tényező értéke. Fentiek alapján – első látásra – a generátor teljesítményének növelése szempontjából a frekvencia növelése tűnhet kézenfekvő megoldásnak. Sajnos azonban ennek is megvannak a maga korlátái. Általában azt mondhatjuk, hogy a túlságosan magas nagyfrekvenciás szórási mező kialakulásának elkerülése érdekében nem célszerű túllépni – kisméretű elemek gyártásakor a 30 MHz-t, – nagyméretű (hosszú) elemek esetében sokszor a 10 MHz értéket. Ismeretes a fizikából a hullámhossz és a frekvencia közötti összefüggés:
ahol: λ hullámhossz, m, c a fény, ill. az elektromágneses hullámok terjedési sebessége, m/s, f frekvencia, Hz. A nagyfrekvenciás berendezések elvi működési tartománya 3–45 MHz. Ennek 6,66–100 m hullámhossztartomány a megfelelője. A gyakorlatban ezek a tartományhatárok – részben a fent említett okok miatt még szűkebbek is. A kondenzátorlemezek lehetséges maximális hosszára vonatkozóan irányértéknek tekinthető a λ/10 hosszúsági érték. Az említett frekvenciatartomány mellett ez 0,6–10 m-es
maximálisan lehetséges fegyverzet (kondenzátorlemez) hosszúságot jelent. Az említett 30 MHz és 10 MHz frekvenciértékek mellett a fegyverzet (préslemez) hosszának a megválasztási lehetősége még inkább behatárolt. A berendezés működési frekvenciájának megválasztása – az adott lehetőségeken belül – az üzembeállítás és üzemeltetés szempontjai tekintetében sem közömbös. A nagyfrekvenciás berendezések üzemeltetésének céljaira nemzetközileg fenntartott frekvenciák: 13,56 ± 0,05% MHz, 27,12 ± 0,60% MHz, 40,68 ± 0,05% MHz, Mint látható a fenntartott frekvenciaértékek az alapfrekvencia (13,56 MHz) és annak első és második felharmonikusa. A berendezés üzembeállítása előtt hatóságilag (Hírközlési Felügyelet) igazoltatni kell, hogy a berendezés az adott frekvencián működik és frekvenciastabil. Ha a fenntartottól eltérő frekvencián kívánunk egy berendezést működtetni, az egyes egységek (generátor, prés, összekötő vezetékek stb.) „árnyékolását” különös gonddal kell megoldani. A szériatermékként gyártott – s a fenntartott frekvenciák valamelyikén üzemelő – berendezések kialakítása olyan, hogy a dielektromos energia káros, ill. zavaró kisugárzása gyakorlatilag kizártnak tekinthető. Az ilyen jellegű berendezések tehát minden nehézség nélkül üzembe helyezhetők. Egyszerűbb az üzembe helyezés engedélyeztetése és nem kell attól tartani, hogy később, ill. üzemelés közben zavarja a hírközlést vagy a műsorszórást. Nagyfrekvenciás berendezések üzembeállítását befolyásoló fontosabb tényezők: – technológiai követelmények (teljesítmény, automatizálhatóság stb.), – méreti és minőségi igények, – beszerzési költségek, – üzemeltetési költségek (főként az energiaárak) stb. Sajnos, a nagyfrekvenciás berendezések hazai alkalmazása nem tekinthető gyakorinak. Ennek fő oka a költségkihatásokban, esetleg a még mindig nem kellően kihangsúlyozott, vagy nem eléggé magas minőségi követelményekben keresendő. 8.1.3.2. Mikrohullámú ragasztás Faipari alkalmazása ma még meglehetősen ritka, de a legutóbbi idők fejlesztéseinek következtében terjedőben van. A mikrohullámú berendezés szerkezeti egységei: – magnetron, – adócső, – hullámvezető, – reflektorok. A magnetron felépítésének sematikus ábrázolása látható a 8.4. ábrán.
8.4. ábra. A magnetron felépítése (1 kátód; 2 visszacsatolás; 3 árnyékolás (koax külső); 4 szigetelés; 5 vezető (középső koax); 6 alternáló szegmensek; 7 kátód és fűtőkábel; 8 rezonátor)
A berendezés működése A magnetron ultra-nagyfrekvenciás áramot (f = 2000–3000 MHz) állít elő. Ez a már említett összefüggés alapján számolva λ = 10–15 cm hullámhossznak felel meg. A mikrohullámú berendezések esetében a nemzetközileg fenntartott működési hullámhossz a 12 cm. A magnetron által előállított ultra-nagyfrekvenciás áramot az ún. adócsőbe vezetik, mely az energiát egy hullámvezetőn keresztül a ragasztandó elem megfelelő részére sugározza. A hullámvezető segítségével – annak alkalmas kialakítása folytán – lehetőség van arra, hogy az energiát a „munkadarab” megfelelő részére koncentráljuk. Az ún. reflektorok segítségével az energiasugarakat össze lehet gyűjteni (nyalábolni), el lehet fordítani és „szét lehet szórni”. Mikrohullámú ragasztás során a ragasztandó elem nem kerül feszültségi mezőbe, így nem kell elektromos „átütés” vagy beégés veszélyével számolni. A ragasztási (fűtési) időszükséglet a nagyfrekvenciás ragasztásnál már ismertetett formulák alapján ez esetben is számítható:
Mikrohullámú ragasztás során akár 1 perc alatti ragasztási idők is lehetségesek. A magnetron viszonylag magas teljesítményét azonban csak akkor lehet kihasználni, ha a sugárnyalábot a ragasztási felületre, ill. a fugára koncentráljuk. Kis felületre behatárolt ragasztások esetében használatos elsősorban, így – hossztoldás, – szélességi toldás, – szerelő jellegű ragasztások (pont-, varratszerű) ragasztások, – kiegészítő ill. helyi javító jellegű ragasztások céljára. Az utóbbi években több magnetron ill. mikrohullámú egység egyidejű alkalmazásával nagyobb felületek és szelvények ragasztása során is sor kerül esetenként az alkalmazására (pl. Kreutzbalken-, rétegelt-ragasztott elemek gyártása) elsősorban olyan formában, hogy a ragasztandó fafelületeket ragasztás előtt, mikrohullámmal előmelegítik.
8.2. Dimenziónövelő ragasztási technológiák A rendelkezésre álló természetes faanyag méretei, a fakitermelési tevékenységgel összefüggésben, csökkenő tendenciát mutatnak. Ugyanakkor a faanyagok felhasználói és alkalmazói (ipar, építészet) részéről a dimenziónövelés iránti erőteljes igénynövekedés tapasztalható. Ennek az ellentmondásos problémának a feloldását a dimenzió növelő ragasztási technológiák kialakulása és elterjedése tette lehetővé, melyek azonban rendkívül szigorú technológiai előírásokon és követelményrendszeren alapszanak. Természetes (nőtt) tömör faelemek méretnövelésének szokásos ragasztási technológiái: – hossztoldás, – szélességi toldás, – rétegelés, – tömbösítés, – táblásítás.
8.2.1. Hossztoldás A ragasztásra alapozott hossztoldásnak elvileg három lehetséges módja van: – bütüs vagy homlok-, ill. tompa illesztés, – ferdelapolás, – ékcsapos toldás. A bütüs illesztésű ragasztott kapcsolat – a jelenleg használatos ragasztóanyagok és technológiák mellett – teherviselés céljára alkalmatlan. Epoxi gyanta alkalmazásával fenyő faanyag esetében, kísérleti körülmények között készült már teljes értékű teherviselő kapcsolat is, de ennek gyakorlati bevezetése még nem megoldott. 8.2.1.1. Ferdelapolásos hossztoldás A ferdelapolásos hossztoldásnál a toldandó elemvégek egy a hossztengellyel hegyes szöget bezáró – ferde helyzetű – illesztési felület mentén csatlakoznak egymáshoz úgy, hogy a csatlakozó elemek határoló felületei törés nélküli, ill. folyamatos futású oldalfelületekké egyesülnek. A lapolás „rézsűje” – az elemvastagság és toldási hossz aránya – a szilárdsági és technológiai követelmények függvénye. Szilárdsági szempontból az 1 : 20 arányú rézsű tekinthető optimálisnak, ami – fahibamentes elemszakaszt feltételezve – 95%-os húzó és hajlítószilárdságot jelent a természetes tömör keresztmetszeti szelvényhez viszonyítva. Technológiai szempontból azonban – a magas veszteség és megmunkálási nehézségek miatt – a rézsű szokásos értéke 1 : 8 és 1 : 12 között a legelfogadhatóbb (8.5. ábra). Ez egy olyan kompromisszum, amely a még elfogadható veszteség mellett megfelelő hajlító – és nyíró szilárdságot (80–90%) eredményez. A nyomószilárdság csökkenése kisebb arányú (az említett tartományban 0–5%). Az alkalmazott rézsű – ugyan szűk határok között, de – a faanyag szilárdsági kategóriájával is összefüggésbe hozható.
8.5. ábra. A lapolási rézsű és a szilárdság összefüggése
A csatlakozó elemvégek megmunkálása: – kör- vagy szalagfűrészen, – továbbá speciális sablon segítségével egyengető, esetleg vastagsági gyalugépen, – vagy speciálisan kialakított célgépeken történhet, a szériaszám függvényében. Célgép hiányában a szomszédos elemeket előzetesen „össze kell jelölni”, majd a ragasztó felhordása után csúszásmentesen rögzítve préselni. A lapfelületekre számított présnyomás értéke 0,6–1,0 N/mm2. Az elcsúszás megakadályozására ajánlott ill. használatos módszerek (8.6. ábra): – a rézsű lépcsős kialakítása, vagy – köldökcsap (fa illesztőcsap) alkalmazása (∅ 8–10 mm, a hossza pedig 1 mm-rel rövidebb mint az anyagvastagság) a ferde illesztési felület geometriai középpontjában, vagy – puhafém (réz, alumínium) szegek használata az illesztési felület négy sarkának közelében.
8.6. ábra. Ferdelapolásos hossztoldás kialakítása
A ferdelapolásos kötés kialakításához speciális megmunkáló gép és/vagy viszonylag sok idő szükséges. Ezért magas termelékenységi igény esetén ez a módszer rendszerint nem használatos. Így csak kisebb szériaszám, esetleg speciális termékek eseti gyártása során számolhatunk az alkalmazásával. A „lapolt szakaszon” – élre kifutó göcs nem megengedett, – a lapfelületeken 2 db 1 cm ≥ átmérőjű egészséges göcs lehet. A faanyag egyéb részein az adott szilárdsági kategóriára megengedett méretű és számú fahibák fordulhatnak elő. A toldandó, ill. csatlakozó elemek nedvességtartalma ±2%-kal térhet el a névleges értéktől. 8.2.1.2. Ékcsapos hossztoldás Termelékenységi, gazdaságossági és szilárdsági szempontból egyaránt az ékcsapos hossztoldás tekinthető a leginkább bevált és elfogadott megoldásnak. Ma már az ékcsapos megoldáson belül is különféle változatok vannak attól függően, hogy milyen elsődleges követelményeket kell kielégíteni, pl.: – a toldott elemek csatlakozása (toldása) a felületen látható egyetlen határozott vonal mentén történjen (pl. bútoripar), – az alkalmazott fogtípus szabványos és szériában gyártott szerszámmal kialakítható legyen (teherviselő és az épületasztalos szerkezetek hossztoldásai), – a toldás a lehető maximális szilárdságot biztosítsa stb. A használatos fogtípusok: – nagy igénybevételek hordására alkalmas szabványos fogazás (tartószerkezetek, hossztoldott fűrészáru). – kisebb igénybevételek viselésére alkalmas szabványos fogazás (bútor- és épületasztalos-ipari szerkezetek), – speciális fogazások. A gyakoribb változatokat a 8.7. ábra szemlélteti.
8.7. ábra. Gyakoribb fogtípusok
8.8. ábra. Ékcsapfogak jellemzői
A szabványos teherviselő fogak „jellemzésére” használatos paraméterek (8.8. ábra): – l foghosszúság, – t fogosztástávolság, – b fogalapszélesség, – s foghézag, s – e relatív foghézag: e , ha l ≥ 10 mm, e ≈ 0,03 mm, b – v gyengítési tényező vl , ha l = 10–20 mm, v = 0,16, vmax = 0,18 a szabványos t fogtartományban, – α a fogoldalak hajlásszöge, – g a toldandó elemek szélessége. A fogparaméterek között – kötelezően előírt – összefüggés van, mely összefüggés teherviselő fogazások esetében: – ha l ≤ 10 mm lmin = 3,6 · t (1–2v), – ha l > 10 mm lmin = 4,0 · t (l–2v). Az ajánlott szabványos fogprofilok, melyek kialakításához a szükséges szerszámok a kereskedelmi forgalomban leginkább, ill. leggyorsabban beszerezhetők, láthatók a 8.5. táblázatban.
8.5. táblázat. Ajánlott szabványos fogprofilok v b
α
l
t
7,5 10,0
2,5 3,7
0,2 0,6
0,08 0,16
≤ 7,5
(1 : 7,6)
20,0
6,2
1,0
0,16
≤ 7,1
(1 : 8)
50,0
12,0
2,0
0,17
60,0
15,0
2,7
0,18
8.9. ábra. Álló és fekvő fogazás
8.10. ábra. Göcskiejtés és göcstávolság a hossztoldandó elemvégtől számítva
l = 10–20 mm a leggyakoribb, l = 5–60 mm ma már csak ritkán nyer alkalmazást. Egyes kemény lombos fafajok (pl. akác) esetében a gyengítés mértéke például a táblázatban szereplő 16% helyett elérheti a 25–30%-ot is. Ez a körülmény azonban összefügg az említett fafajok nehéz megmunkálhatóságával és rossz ragaszthatóságával. Hossztoldott kapcsolatoknál a fogcsúcs élvonalának a terhelő (hajlító) erő „támadási” irányához viszonyított helyzete alapján beszélünk – álló fogazásról, – és fekvő fogazásról. Az álló és fekvő fogelrendezést a 8/9. ábra szemlélteti. Hajlító-igénybevétel esetén a fekvő helyzetű fogazás 10–20%-kal gyengébb. Ennek oka a húzott szál, ill. a szélső fog, fajlagosan magasabb igénybevételével magyarázható. Hossztoldás kialakításának további követelményei: – A toldandó elemvégeknek egészséges, repedésmentes állapotúaknak kell lenniük. – Tűgöcsök (∅ ≤ 5 mm) korlátlan számban megengedettek. – Nagyobb (a szilárdsági kategóriára szabvány szerint megengedett méretű) göcsök a toldandó elemvégtől legalább 3d + 1 távolságra helyezkedhetnek el. – Kiejtett göcsök érintővonalától számított 3d hosszon a „zavart struktúrájú” faanyagot ki kell ejteni. A göcstávolság, ill. göcskiejtés szabályait 8.10. ábra szemlélteti. A hossztoldott elemek szilárdsága tekintetében megkülönböztetjük – a „kezdeti” szilárdságot, – és a „végleges” szilárdságot. Az ún. kezdeti szilárdság a toldási présnyomás hatására, a gyanta kikeményedését megelőzően kialakuló szilárdság, mely lehetővé teszi a gyanta kikeményedését megelőző
gyártási ill. megmunkálási műveletek (anyagmozgatás, elszedés, esetleges gyalulás) károsodás nélküli elvégzését. A végleges szilárdság a gyanta kikeményedését követően alakul ki. A ragasztáshoz szükséges toldási présnyomást a hossztoldó berendezések csak 1–2 sec. időtartamra működtetik. A préselő erőre (nyomásra) és az említett veleösszefüggő kezdeti szilárdságra viszont a kikeményedés lefolyásának végéig szükség van. Ezt a fogak „önzáró” kialakításával biztosítjuk. A 8.11. ábra jelölésmódját alkalmazva az önzárás feltétele: tg α < μ,
μ = tg ρ, α<ρ
ahol: α a toldási fogoldal (ékcsapfog) hajlásszöge, ρ az ún. belső súrlódási szög, μ a súrlódási tényező.
8.11. ábra. A toldási présnyomás által keltett erők kialakulása a fogfelületen 8.6. táblázat. A súrlódási tényező (μ) vizsgálati adata
A súrlódási tényező (μ) értékei néhány fafajra vonatkozóan, száraz és ragasztóval megkent állapotban, fa–fa és fa–acél illesztésének viszonylatában a 8.6. táblázatban láthatók: Fentiek alapján ρ értéke 9–18,28° közé esik – ragasztóval megkent fa–fa ékcsapfelületek toldásánál. Így a szabványos a ≤ 7,1–7,5° hajlású ékcsapfogak kielégítik az α < ρ kritériumot. A toldási présnyomás (Pf) és a fogalapban általa keltett hasítóerő (H) összefüggése a 8.11.
ábra jelöléseinek figyelembevételével:
ahol:
Így
és mert
és A fogalap felhasadását megakadályozandó, H értéke nem lehet tetszőlegesen nagy, nem érheti el a faanyag hasítószilárdságát. Az ékcsapok önzáródását segíti – a toldási nyomóerőből származó súrlódási erő, – a ragasztóanyag nedvességtartalma által előidézett (mikroméretű) dagadás a fogak felületén, – a fogfelületre ható nyomás által kiváltott „elasztoplasztikus” deformáció, – és a deformáció által előidézett filcelődés (mikroméretekben). A hossztoldás szilárdságát meghatározó fontosabb tényezők: – foggeometria, – fafaj, – faanyag nedvességtartalma, – alkalmazott ragasztóanyag, – technológiai paraméterek. A foggeometriai jellemzők közül – α csökkentése növeli a kötés szilárdságát, – l növelésével nő a ragasztott felület, csökken a szükséges présnyomás, de nagyobb a veszteség (hulladék), – b csökkenése (egy határig) növeli a toldás szilárdságát és mérsékli a fogalap
felhasadásának veszélyét, – t értékének növelése csökkenti a toldás szilárdságát, – s a lehetséges technikai minimálértéken tartva, hozzájárul a toldás szilárdságának növeléséhez, – a jó (éles) szerszám magasabb szilárdságot eredményez. Az egyes tényezők értékének változtatására azonban – a már említett kötelező érvényű összefüggések előírása következtében – csak korlátozott mértékű lehetőségek vannak. Az ékcsapfogak profiljának kialakítása (megmunkálása) történhet: – speciális marószerszámokkal, – fűrészeléssel, – fém nyomófejek (hideg vagy fűtött) hűtőfelületbe történő sajtolásával. Ma az általánosan használatos eljárás a speciális marószerszámok alkalmazása. A fűrészelő megmunkálásnak főként történeti értéke van, ill. egy-egy speciális megoldás (pl. TRIGONIT-tartó rácsrúdjai) kialakításakor a mai napig használatban van. A fém – főként a fűtött – nyomófejprofilok alkalmazását főként nedvesebb (15–20%) fűrészáru hossztoldásához ajánlják (USA, Észak-Európa). A fafaj sajátosságai befolyásolják – a fogparaméterek, ill. a szerszám- és géptípus megválasztását, – a ragasztóanyag kiválasztását, – a technológiai paraméterek meghatározását. A faanyag nedvességtartalma függ – a felhasználás céljától, – az alkalmazott ragasztóanyagtól, – a megmunkálási paraméterektől. A ragasztóanyag megválasztásának követelményei: – rétegelt-ragasztott elemek gyártása során a hossztoldáshoz ugyanolyan bázisú (pl. rezorcin, melamin) ragasztóanyagot kell alkalmazni mint a rétegeléshez, – minden más esetben a szerkezeti elemek hossztoldását kizárólag rezorcin alapú ragasztóanyagokkal végezzük, – az alkalmazott ragasztóanyag alkalmassági bizonyítványában szerepelnie kell a hossztoldási alkalmazhatóság igazolásának. A technológiai paraméterek a felsorolt jellemzőkkel természetesen szorosan összefüggenek, de ezen túlmenően ki kell elégíteniük néhány további követelményt és előírást is: – A hossztoldást (préselés) a marómegmunkálást követő 24 órán belül végre kell hajtani (deformációveszély, inkrusztáló anyagok felszínre diffundálása és a ragaszthatóság csökkenése stb.). – A ragasztó felhordása a gyári receptura alapján előírt mennyiségben és módon (ecset, ellenprofilú henger, fúvóka) történhet. – Az alkalmazandó présnyomási értékek toldási irányban: ha l ≤ 10 mm 12N/mm2, l = 60 mm 2 N/mm2, – a közbeeső értékek interpolálhatók, – kemény lombos fafajoknál mintegy 30%-kal magasabb értékek irányadóak, – rétegelt falemez toldásakor pedig 1 N/mm2 a szükséges, ill. megfelelő présnyomási érték. Préseléskor az elemek leszorításához ill. „rögzítéséhez” a toldási irányra merőleges irányú présnyomás szükséges, melynek mértéke fenyő fafajoknál 2 N/mm2, kemény
lombosaknál 3 N/mm2. Az oldalirányú kihajlás, ill. a szélső fogak felhasadásának meggátlása céljából (ha g < 100 mm és l > 25 mm ) 1–2 N/mm2 oldalirányú nyomóerőt is alkalmazni kell.) A mai modern hossztoldó berendezések – a szükséges beállítások után – az említett különböző irányú présnyomási értékeket automatikusan biztosítják.
8.12. ábra. Hossztoldandó elemek egymáshoz csatlakoztatása
Hossztoldás során az ékcsaposan megmunkált elemek préselés közbeni egymáshoz csatlakoztatása történhet (8.12. ábra): – eltolás nélkül (egyszerűbb hossztoldókon, ugyanazon szerszámmal egyazon beállítás mellett kerül a két egymáshoz csatlakozó elem vég megmunkálásra), – a fél fogosztásnak (t/2) megfelelő eltolással (az eltolás megvalósulhat a marás, vagy esetleg a préselés során). A t/2 értékű keresztirányú eltolás mellett kivitelezett hossztoldás az előnyösebb, mert itt biztosított az elemek „egytengelyűsége”, az élek mentén a pontos megvezetés és a jobb kihozatal. A hossztoldás céljára alkalmazható ragasztási eljárások: – hideg ragasztás (min. 18 °C), – meleg ragasztási eljárások (fűtés), – dielektromos eljárások (nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú). A hossztoldott elemek gyalulása történhet: – a toldást követően azonnal, vele egy ütemben (speciális ún. lamellagyalu segítségével), – a ragasztó kikeményedését követően (ált. 24 óra elteltével) külön műveletben. Nagy szelvényméretű elemek (keretvállak, vasúti talpfák stb.) hossztoldása is megoldható, de ilyen esetben a célnak megfelelő speciális (gyakran robosztus kivitelű) berendezésekre van szükség. A kisebb igénybevételek hordására alkalmas, egyébként szabványos fogtípusok főként a bútor- és épület-asztalosipar területén használatosak. Jellemzőjük, hogy – teherbírásuk kisebb (v = 0,20–0,25), – l = 4–30 mm, – szélesebb a fogcsúcs, ill. a fogalap (a csúcs levágása erőteljesebb). A különleges fogtípusok csoportjába, nem szabványosított, ill. a szabványostól eltérő, különleges rendeltetésű fogtípusok tartoznak. Ilyen jellegűek: – TRIGONIT vagy egyes zsaluzótartók rácsrúd vagy gerinclemez és tartóöv csatlakozásait biztosító fogazások. – Széles fogcsúccsal és fogalappal készülő (egyenes vonalú csatlakozást biztosító) fogazások például a bútoriparban (8.7. ábra). – A szabványoshoz hasonló, de a szegélyzónában fogmentesen kialakított kapcsolat az egyenes vonalú csatlakoztatás biztosítására (maga a fogazott rész a kis teherbírású
szabványos fogazásnak felel meg). – Adott keresztmetszeten belül, változó fogmérettel vagy eltolt fogelhelyezéssel kialakított hossztoldás, melynek célja a gyengítési tényező értékének csökkentése.
8.2.2. Szélességi toldás Szélességi vagy szélesítő toldás a keskenyebb oldalak (élek) mentén történik, ragasztással. A ragasztandó felületek (élek) megmunkálásának jellegétől függően, készülhet (8.13. ábra): – tompa illesztéssel, – csaphornyosán, – rálapolással, – ékcsaposan, – speciális ún. zsinórmenetes kapcsolattal, – VIZAWOOD eljárással stb. Az említettek közül napjainkban a tompa illesztés a leggyakrabban alkalmazott megoldás. A tompa illesztés az alkalmazott fűrészáru termelési ill. szélezési módtól függően, készülhet (8.14. ábra): – párhuzamosan szélezett, – és kónikusan szélezett elemek felhasználásával. Utóbbi esetben jellemző a BOULES-áruként termelt fűrészáru, mint alapanyag felhasználása. Már a szárítás is ebben a formában történik. A toldási művelet során a rostirány jelentősebb elhajlásának kompenzálására, a BOULES-áru szomszédos elemeit a lapgyártás során szembe forgatják egymással. A ragasztás történhet: – hidegen (pl. csillagprésben, préskereten, lemezgyártó présen), – elektromosan, esetleg gőzzel vagy forró vízzel fűtött alagútszerű mezőben, – nagyfrekvenciásán.
8.13. ábra. Szélesítő toldás csatlakoztatási megoldásai
8.14. ábra. Párhuzamos és kónikus szélezésű fűrészáru szélesítő toldása
Az így előállított lapjellegű termékek alkalmasak – a „természetesnél” nagyobb szélességű fűrészáru termelésére, mely azután nagy szelvényméretű rétegelt-ragasztott tartók alapanyagául szolgál, – lap, ill. lemez jellegű elemek céljára (burkolatok, lépcsők, konténer, bútoripar, stb.). Csaphornyos szélesítő kapcsolat kialakítása történhet „saját vagy idegen csappal”. Szerkezeti célú alkalmazása, hasonlóan a rálapolásos módszerhez viszonylag ritka. Az ékcsapos és „zsinórmenetes” megoldás alkalmazására különleges igény alapján (pl. egyes zsalutáblák gyártása) esetenként sor kerülhet. A szokásos foghosszúság, a hulladék minimalizálása érdekében ≤ 7,5 mm. A VIZAWOOD-eljárás a vékonyabb hengeres faválasztékok speciális lemeztermékként való hasznosítását célozza. A szomszédos elemek ferde helyzetű élfelületeinek illeszkedése speciális – az ékcsapfogra, ill. a zsinórmenetre emlékeztető – kapcsolattal készül. A trapéz profilú szomszédos elemek a hossztengelyük mentén 180°-kal elforgatott helyzetben illesztésre és ragasztásra (8.13. ábra) kerülnek. A késztermék alkalmazási lehetőségei rendkívül széleskörűek (épületszerkezet, belső burkolat, kültér, lépcső, bútor stb.).
8.2.3. Rétegelés Rétegelés során a ragasztandó elemeket lapfelületeik (szélesebb oldaluk) mentén ragasztjuk egymáshoz. A rétegeket alkotó lamellák vízszintes vagy függőleges helyzetűek lehetnek. A rétegeléssel teherviselés céljára előállított elemeknek minimálisan három rétegből kell felépülniük. A rostok hossziránya párhuzamos a kész elem hossztengelyével. Szerkezeti célra gyártott elemek előállítása során alkalmazható maximális lamellaméretek: – Vastagsági irányban fenyőknél 35–45 mm, lombos fafajoknál 35–40 mm, a használati, ill. igénybevétel osztály (várható kiegyenlítő fanedvességi érték u = 12%, 20%, > 20%) függvényében. – Szélességi irányban kb. 22 cm, ill. a lamellák szelvénymérete nem haladhatja meg fenyőknél a 7000, 9000, és 10 000 mm2-t, lombos fáknál a 6000, ill. 7500 mm2-t (az említett igénybevételi osztályok szerint), vagy ún. feszültségmentesítő hornyot kell alkalmazni (6.4. ábra). A présnyomás szokásos, ill. szükséges értékei – fenyő és lágylombos fafajok esetén 0,4–0,8 N/mm2, – kemény lombos fafajok esetén 1,0–1,6 N/mm2. Alkalmazható ragasztási eljárások: – Leggyakrabban az ún. hideg ragasztás (csillagprés, függőleges esetleg vízszintes helyzetű mechanikus, pneumatikus, vagy hidraulikus prések). – A hagyományos hő-közlésen alapuló eljárások közül főként a temperált ragasztás (ideiglenes jelleggel kialakított, fűtött „alagút”). – Nagyfrekvenciás ragasztás, a gyártandó termékjellemzői alapján megválasztott speciális ragasztóberendezés segítségével. – Mikrohullámú ragasztás, néhány egyedi termék (pl. Kreutzbalken) esetén, különleges ragasztóberendezések alkalmazásával.
8.2.4. Tömbösítés A rétegelés és szélesítő toldás – esetenként a hossztoldás – egyidejű alkalmazása olyan
termékek gyártására, melyeknek keresztmetszeti szelvénye négyzet, téglalap, esetleg kör. A kialakított szelvény jellemzője, hogy tömbszerű szelvényen belül a lamellák helyzete vízszintes vagy függőleges lehet. Egyéb kikötés hiányában, nem tartószerkezeti elemek esetében a lamellák szélességi csatlakozásainak fugáit csak a záró lamellák (két szélső réteg) esetében kötelező az érintkezési felületeken ragasztani. Tartószerkezetekre a szabványelőírások mértékadóak! A lamellák fugacsatlakozásait a szomszédos lamellákban, egymáshoz viszonyítva el kell tolni (6.4. ábra): – vízszintes rétegelés esetén min. a lamellavastagság értékével, – függőleges rétegelés esetén a lamalla szélesség 1/3-ával, – tartószerkezeti elemek esetében a szabványelőírásnak megfelelően. A szélesítő toldás történhet: – a tömbösítést megelőzően, külön technológiai folyamatban, – a tömbösítés egyetlen ragasztási műveletében, a rétegeléssel együttesen. Utóbbi esetben a kétirányú – egymáshoz viszonyítva 90°-kal elforgatott – préshatást biztosítani kell. Egyébként a rétegelésnél említett ragasztási eljárások és technológiai paraméterek ez esetben is mértékadóak.
8.2.5. Táblásítás A táblásítás a tömbösítés speciális eseteként fogható fel, amikor a késztermék egyik mérete (szélessége) jelentős mértékben meghaladja a másikat. Tömör fából előállított „lemezszerű” termékekről van szó, amelyek egy és többrétegűek lehetnek. Többrétegű felépítés esetén a minimálisan szükséges rétegszám 3. Többrétegű termékeknél a rétegek kialakítása és elhelyezése számos változatban készülhet (párhuzamos, egymást 90°-ban keresztező, 8–12° alatt hajló stb.). Számos speciális kialakítású termék is ide sorolható. Gyártásukhoz az említett ragasztási eljárások bármelyike számításba jöhet, ha alkalmas a késztermékkel szemben támasztott követelmények kielégítésére, biztosítására. Az ilyen jellegű termékek iránt az utóbbi időszakban érzékelhetően megnőtt a kereslet a szerkezeti elemgyártás és az építőipar területén éppúgy, mint például a bútoriparban vagy épületasztalos iparban.
8.3. Speciális ragasztási technológiák Ide sorolhatók azok a ragasztási eljárások, melyek a késztermékkel, ill. a ragasztott kapcsolattal szemben támasztott különleges (nem szokványos) igény, vagy a szokásostól eltérő technológiai megoldások ill. a technológiai környezet következtében különleges figyelmet, vagy különleges ragasztási paramétereket igényelnek. Ide sorolhatók: – Tartószerkezeti kapcsolatok kis ragasztási felületű elemcsatlakozásai (pl. rács- rúd-, gerinclemez-, vagy virendeel-elemek és a tartóövek ragasztott kapcsolatai). – Tartószerkezetek technológiai okokból „gyengített” szelvényeinek vagy szakaszainak helyi megerősítése (pl. vezetékek elhelyezését biztosító, a semleges zónában elhelyezett áttörések rétegelt-ragasztott tartókon). – Kapcsoló és kötőelemek beragasztása. – Paneles rendszerű faházak fal-, födém- és tetőelemeinek ragasztott kapcsolatai.
– Építéshelyszíni ragasztások (főként javítások). – Beépített ragasztott faszerkezetek utólagos javítása, megerősítése. – Szögezett-ragasztott kapcsolatok kialakítása. Az ilyen jellegű ragasztások általában rezorcin alapú műgyantával történnek a „hideg ragasztás” gyártástechnológiai követelményeinek betartásával. Faházpanelek (fal-, födém- és tetőelemek) vázszerkezete és az „együtt dolgozó” lemezborítások közötti ragasztott kapcsolat, a technológiai nehézségek és a magas energiaigény miatt meglehetősen ritka. Ha mégis sor kerül az alkalmazására, leginkább speciális nagyméretű, fűtött présberendezésekkel szokták megoldani. Esetenként szóba jöhet a nagyfrekvenciás vagy a mikrohullámú ragasztási eljárások alkalmazása is. Az építéshelyszíni ragasztásokat – különösen szabad téren – a lehetőséghez mérten kerülni kell. Mérsékelt égövi klímán évente mindössze 10–12 olyan nap van, amikor a nap mind a 24 órája szabadtéren is alkalmas az ún. hideg ragasztás paramétereinek folyamatos betartására. Sátor- és mobil berendezések alkalmazásával ez a probléma részlegesen áthidalható, de ezek drágák és sokszor nehezen kezelhetők. Kisebb elemek építéshelyszíni ragasztása történhet: – nagyfrekvenciásán, – mikrohullámú (hordozható) eszközökkel, – szögezett-ragasztott megoldással, – az ún. hosszabbító toldások (a szabvány szerinti csonkolással, vagy csavarszorítású ferde lapolás) alkalmazásával. Nagyméretű elemek (pl. héj szerkezetek) előállíthatok – hideg ragasztással, – szögezett-ragasztott eljárással, – esetleg nagyfrekvenciás vagy kombinált ragasztási módszerekkel. Az olyan nagyméretű elemek ragasztása, melyek kész állapotban a méreteik miatt nem szállíthatók, kizárólag az építés helyszínén történik, szükség esetén sátor és esetleg fűtés igénybevételével. Ha a szabadtéren csak rövid idejű lehűlés tapasztalható (eső nélkül), hosszabb kötésidő mellett, megfelelő körültekintéssel a hideg ragasztás még kivitelezhető. A beépített szerkezetek utólagos ragasztása vagy javítása speciális eszközöket igényel. Így csak erre felkészült ill. szakosodott cégek végezhetik (furatolás, epoxigyanta nagy nyomás melletti bepréselése). A különleges ragasztási technológiák között kiemelt helyet foglal el a szögezett-ragasztott elemek gyártása. Szögezett-ragasztott kapcsolatokban – a szögezés csak a présnyomást van hivatva biztosítani, – a tényleges teherviselő elem a ragasztott kapcsolat (ezt kell, a szögek teherbírásának figyelmen kívül hagyásával méretezni). Elemméretek szögezett-ragasztott kapcsolat kialakításakor: – ragasztható természetes falapok vagy lamellák, 33 mm vastagságig, – ragasztható falemeztermékek (teherviselő) 50 mm vastagságig, – szükséges (szabványos) szöghossz a felerősítendő elem vastagságának 2,5-szerese. A szögtávolság (bütütől, elemek szélétől, egymástól) megválasztását illetően irányadóak a mindenkori szögezési szabványelőírások, de – 1 db szögre max. 65 cm2-nyi ragasztási felület juthat, – a max. szögtávolság egymástól <100 mm, – nagyobb vastagsági igény esetén a ragasztást több rétegben kell eszközölni, – több réteg esetén az elemek méretkorlátozása és a szögkiosztás rétegenként értendő, – több réteg alkalmazása vagy „szembe szögezés” esetén – az ütközést kerülendő – a
szögek tengelyét kismértékben el kell tolni, – szögkiosztással az egész ragasztandó felületet be kell hálózni (célszerű szögezősablont alkalmazni), az esetleg előforduló göcsökre azonban tekintettel kell lenni, – rétegelt falemezt és keményfa elemeket, ha d > 20 mm, elő kell fúrni (furatátmérő: 0,85 · szögátmérő), – szögbelövő használata esetén az előfúrás elmaradhat.
8.4. Ragasztóüzemi szennyvíz- és hulladékanyagok kezelése A ragasztóüzemi tevékenység során, az eszközök tisztítása, dolgozók tisztálkodása, a ragasztó elcsepegése, kenődése stb. következtében szennyvíz keletkezik. A használt ragasztóanyag és annak komponensei a szennyvízben leginkább oldott állapotban fordulnak elő. Ugyanakkor a gépekről, padlózatról, ragasztókonyhai eszközökről stb. eltávolításra és begyűjtésre kerülő – részben vagy teljes egészében már kikeményedett – így vízben nem vagy csak kismértékben oldódó – műgyanta jelentős része szintén a szennyvízbe kerül. Másik része, száraz állapotban közvetlenül a gyűjtőedényekbe tehető. Az alkalmazott szerkezeti ragasztóanyagok a formaldehid kondenzációs termékei, melyek karbamid, melamin, fenol vagy rezorcin, ill. ezek keverékbázisán készülnek. A műgyanta típusától függően a szennyvíz a vízben oldott műgyanta mellett, kisebb mennyiségben tartalmaz: – monomereket, – savakat, – alkáliákat, – sókat, – töltőanyagot, – esetleg methanolt, – és ethanolt. Robbanékony gázok keletkezésével szerencsére nem kell számolni. Egyes műgyantaszármazékok a favédőszerek hatóanyagaival reakcióba lépve, toxikus hatást okozhatnak a tisztítóberendezés mikroorganizmusaival szemben. Ezért az ilyen szennyvizet még tisztítás után sem lehet a természetes vizekbe vagy a csatornahálózatba vezetni, hanem közvetlen módon el kell égetni! Ragasztás során viszonylag nagymennyiségű szennyvíz keletkezik, melyet nem lehet tisztítás nélkül a természetes vizekbe vagy a csatornahálózatba bocsátani. A szennyvíz „újrahasznosítása” faszerkezeti üzemekben általában nem indokolható, annak magas költségkihatásai miatt. A szennyvíz kibocsátásához hatósági engedély szükséges. A kibocsátott víz szennyezettségének még megengedhető mértékére vonatkozóan különböző előírások vannak. E tekintetben irányértéknek tekinthetők az alábbiak: – szennyvízhőmérséklet max. 35 °C, – pH 6,5–10, – ülepíthető anyagok (0,5 órás ülepítés után) 10 ml/l, – fenol (C6H5OH) 100mg/l. Többféle ragasztó párhuzamos vagy váltakozó alkalmazásakor gondot kell fordítani a savas és a lúgos kémhatású edzőt tartalmazó hulladék és szennyvíz elkülönített gyűjtésére és
tisztítására. Ha a szennyvíz pH-ja a megadott értékhatáron kívül esik, közömbösíteni kell. Ez keverőtartályban történhet só- vagy kénsav ill. mésztej vagy nátronlúg adagolásával. A szennyvíz tisztításának két fázisa van: – a darabos, ill. szilárd halmazállapotú hulladék elkülönítése, – a vegyi tisztítás. A fenoltartalmú szennyvíz felismerhető – vörösesbarna színéről, – habosodási hajlamáról, – jellegzetes (szúrós) szagáról. A tisztítás első fázisa (szilárd halmazállapotú részek elkülönítése) a padlószint alá süllyesztett ferde, ill. lejtős fenékkialakítású ülepítőtartály segítségével történik (8.15. ábra). A tartálynak van – egy befolyó nyílása (padlóösszefolyó), – egy túlfolyó, ill. elvezető nyílása, – és tartozékát képezi 2 db nem teljes mélységben benyúló „palánk”. Az ülepítőtartályban – a fenékrészen leülepednek a szilárd halmazállapotú darabos hulladékanyagok és az iszapfrakció, – a felszínen a palánkok közötti területen gyűlnek össze az ún. könnyű anyagok, melyeknek elfolyását a palánk megakadályozza.
8.15. ábra. Szennyvíz ülepítő tartály (1 hozzáfolyás; 2 könnyű anyagok; 3 palánk; 4 iszap; 5 elfolyás)
Az ülepítés szükséges időtartama kb. 24 óra. A leülepedett darabos hulladékot, iszapot és a felúszott „könnyű” anyagokat rendszeresen el kell távolítani, ill. begyűjteni (pl. kanalazással). A könnyű és ülepedő anyagoktól megtisztított szennyvíz esetleges újrahasznosítása ritkán fordul elő, mert kb. 25–50 résznyi friss víz hozzákeverését igényelné. Körülményes, nem szokásos, sokszor nem is lehetséges, mert az ülepített anyagok általában csak kevés vízben oldódó vegyületet tartalmaznak. A fenoltartalmú szennyvizet a csatornahálózatba történő kibocsátása előtt speciális kémiai tisztító eljárásnak kell alávetni. A kémiai tisztítást vasion-katalizátor (pl. FeSO4 7H20) jelenlétében lefolyó hidrogénperoxidos (H2O2) oxidációra alapozzák. A reakció során a fenolból (C6H5OH) különféle oxidációs termékek keletkeznek, főként – szén-dioxid, – kétértékű karbonsavak, – ill. túlnyomórészt oxálsav. Miután az említett reakció savas közegben folyik (pH < 3 ), a folyamat végén az oldatot
semlegesíteni kell. Közömbösítő-szerként mész vagy mésztej szolgál, ami azután a kétértékű karbonsavakkal vízben nehezen oldódó calciumsókká reagál. A tisztítóberendezés részei (8.16. ábra): – Reakciótartály a keverő egységgel és katalizátorelemekkel. – „Pelyhesítő szer” előkészítő tartály. – Leválasztó, ill. szűrőberendezés. A víztisztításhoz szükséges vegyi anyagok: – Sósav (HCL), 32%-os töménységű, kb. 1,0–1,5 1/m3 vízhez (esetleg kénsav is lehet). – Hidrogénpcroxid (30%), kb. 30–40 l/m3-hez.
8.16. ábra. Tisztítóberendezés sémája
– Katalizátor, valamilyen vízoldékony vasszármazék – só (leginkább vasszulfát-hidrát – FeSO47H20), mert vízben nagyon könnyen oldódik, a szükséges mennyiség kb. 1,5 kg/m3. – Mész (CaCO3) kb. 3–4 kg/m3. – „Pelyhesítőszer”, pl. kationaktív poliacrilamid /[–CH2–CH (CONH2)–] n/, 5 liter (0,2–0,5%-os vizes oldat)/m3. A teljes reakció mintegy 16 órát igényel. A különböző vegyszerek tényleges mennyisége természetesen a szennyvíz összetételétől – a szennyezettség mértékétől – függ. A tisztítási folyamat lefolyása az alábbi: – Keverőmotor beindítása. – Sósav adagolása, a pH ellenőrzése mellett (műszer, indikátorpapír). – Hidrogénperoxid adagolása (30–60 perc). – Katalizátor adagolása viszonylag kis mennyiségben). – A kb. 16 órás reakcióidő fenntartása (főként éjjel, ill. műszakon kívül). – Közömbösítés mész adagolásával (pH 7–8, ellenőrzés műszerrel vagy indikátorpapírral). – Pelyhesítő szer adagolása (fokozatosan, míg a folyadék felszínén nagyobb „pelyhek” nem lesznek láthatóvá).
– Keverőmotor leállítása. – Szivattyúzás a szűrőtartályba. – Szűrés, tisztított víz elvezetése. – Kiszűrt „száraz anyagok” gyűjtése, majd égetési célú elszállítása. Bizonyos esetekben, ill. szükség esetén a szennyvíz „közvetlen égetéssel” is megsemmisíthető oly módon, hogy azt a magas hőfokú kazán égésterébe táplálják (porlasztják), ahol a víz gőzzé alakul, a szerves eredetű szennyezőanyag pedig teljes egészében elég. Alkalikus kémhatású fenolgyanták ily módon nem égethetők, mert a kazán samottbélését tönkreteszik! A szerkezeti ragasztások során használatos műgyanták általában, ill. túlnyomórészt semleges kémhatásúak, így az említett probléma csak ritkán merül fel. Kisebb, ill. ragasztással csak esetenként vagy időszakosan foglalkozó üzemekben szokásos és lehetséges a szennyvíznek fűrészpor és faforgács keverékével való „felszívatása”, majd nyilvános, ill. hivatalos szemétégetőben való megsemmisítése.
8.5. Ragasztási hibák és okaik A ragasztás minőségével szemben támasztott fontosabb követelmények: – szilárdság, – klímaállóság, – hőállóság, – időállóság, – esztétikai igények, – egészségügyi előírások. Ha a ragasztott kapcsolat ezen követelmények valamelyikére vonatkozó előírásokat nem elégíti ki, ragasztási hibáról beszélünk.
8.5.1. A ragasztás szilárdsága Mai ismereteink szerint a ragasztott kötés szilárdságát három különböző jellegű kapcsolat, ill. kötési mód határozza meg (sematikus ábrázolás a 8.1. ábrán látható). – a ragasztó és a fa felülete közötti specifikus adhézió, – a ragasztóanyag molekulái közötti kohézió, – a ragasztó és ragasztási felület mikroegyenetlenségei közötti adhéziós jellegű kapcsolat. A szerkezeti jellegű, ill. teherviselő ragasztás szilárdságával szemben általános követelményként fogalmazható meg, hogy az legyen egyenértékű a természetes faanyag szilárdsági tulajdonságaival. A szilárdság minőségét sok esetben a ragasztó minősége már önmagában is meghatározza. Ezért a ragasztóanyag csak akkor használható fel, ha – összetételénél fogva az adott célra alkalmas, – tárolása száraz, hűvös (15–16 °C ), fagymentes légtérben történt, – érvényes a szavatossága, – vagy felhasználhatóságát (vizsgálatok alapján) szakintézet bizonyítja, ill. igazolja. A szilárdság csökkenésével összefüggő ragasztási hibák megjelenési formái: – a ragasztás szilárdsága a teljes ragasztási felületen közel nulla,
– az egész ragasztási felületen csökkent mértékű a ragasztás szilárdsága, – a ragasztási felület különböző részein eltérő, ill. egyenetlen a ragasztási szilárdság. 8.5.1.1. A ragasztás szilárdsága az egész fugában közel nulla a) A ragasztási fugában szemrevételezés alapján elegendő mennyiségű a ragasztó. Lehetséges okok: – a felhordott ragasztó idő előtt megszárad (nyílt idő túllépése), – egyenetlen ragasztófelhordás, – elégtelen présnyomás, – egyenetlen présnyomáselosztó alátétek, – egyenlőtlen elem-, ill. lamellavastagság, – pontatlan felületi megmunkálás (gyalulás, esetleg fűrészelés), – a szükségesnél rövidebb présidő, – alkalikus kémhatású vegyületek jelenléte a megmunkált fafelületen, – túlságosan meleg fafelület (fűtőtest közelében tárolt faanyag), – a ragasztó idő előtti kikeményedése, ill. a fazékidő túllépése. b) A ragasztási fugában a ragasztó mennyisége szemmel láthatóan kevés. Lehetséges okok: – a ragasztó túlságosan alacsony viszkozitása, – a megengedhetőnél magasabb fanedvesség, – por alakú ragasztók oldásakor túl sok víz használata, – a szükségesnél kevesebb ragasztó felhordása, – hideg ragasztó (<20 °C), relatíve vékony rétegben felhordva, – a ragasztóanyag habosodása a felhordó gépben, – az esetleg alkalmazott töltőanyag nem megfelelő (egyenlőtlen) vízfelvétele. 8.5.1.2. A ragasztás szilárdsága az egész fugában csökkent mértékű a) Szemrevételezés alapján elegendő a ragasztó mennyisége. Lehetséges okok: – rosszul megválasztott (alkalmatlan) töltőanyag, – túl sok töltőanyag (különösen a nehezen ragasztható fafajok esetén, pl. nyír, akác), – túl hideg ragasztó, ill. ragasztókeverék, – a szükségesnél rövidebb présidő, – olaj, zsír, viasz stb. jelenléte a ragasztandó felületeken, – a ragasztó idő előtti megszáradása a fafelületeken (nyílt idő túllépése), – jelentősen eltérő sűrűségű fafajok, viszonylag nagy nyomás mellett történő egymáshoz ragasztása. b) Szemmel láthatóan kevés a ragasztóanyag a fugában. Lehetséges okok: – rosszul vagy túlszárított faanyag, – túl magas fanedvesség, – „vizes” a ragasztó és a nedvesség a fába szívódott, – kevés a felhordott ragasztó a felület megmunkáltsági minőségéhez viszonyítva, vagy helytelen a felületek megmunkáltsága.
8.5.1.3. A ragasztószilárdság egyenetlen a ragasztási fugában Lehetséges okok: – egyenetlen elemvastagság, – egyenlőtlen ragasztófelhordás, – hibás présberendezés, – rossz minőségű szárítás (pl. kérgesedés), – egyenetlen felületű présnyomáselosztó alátétek, – túl magas préselési hőmérséklet, – szennyeződések (olaj, zsír, por stb.) a ragasztandó felületeken, – a nyílt idő túllépése, – lassú, elhúzódó prészárás (a zárt idő túllépése), – rosszul kevert, oldatlan csomókat tartalmazó ragasztó.
8.5.2. A ragasztás klímaállósága A ragasztott kivitelű faszerkezeti elemek és anyagok különböző klímaviszonyok között kerülhetnek felhasználásra, ill. alkalmazásra. Az alkalmazott ragasztóanyagokat ennek megfelelően csoportosítjuk: I. nem vízálló, II. mérsékelten vízálló, III. vízálló, IV. víz- és főzésálló. Azt, hogy adott esetben a ragasztás szilárdsága, ill. minősége kielégíti-e az előírt igénybevételi követelményeket, a vizsgálati próbatesteken szabványban rögzített „kezelések” – klímához kötött tárolás, áztatás, főzés – időtartami, sorrendi vagy ismételt végrehajtása után történő vizuális megítélése és szilárdsági vizsgálata alapján lehet eldönteni. A fűrészüzemi továbbfeldolgozás és a szerkezeti faelemgyártás területén alkalmazott ragasztók és ragasztási eljárások általában a víz és főzésálló kategóriába sorolandók. Természetesen esetenként kivételek adódhatnak (bútor- vagy épületasztalosipari elemek stb. „előregyártása”). Ragasztási hibának minősül, ha a próbatest bármilyen szempontból nem elégíti ki a szabványban rögzített követelményértékeket.
8.5.3. Ragasztások hőállósága Viszonylag új követelménynek tekinthető. Nemzetközi viszonylatban is csupán néhány éve nyer alkalmazást, főként épületszerkezeti vonatkozásban. A kritikus hőmérsékleti értékhatár 80 °C. Ismeretes, hogy egyes ragasztóanyagok bizonyos hőmérsékleti behatásokra – a karbamid gyanták pl. 60 °C-tól kezdődően növekvő mértékben – veszítenek ragasztási szilárdságukból. Ez tehát tűzrendészeti szempontból, egyes szerkezetek esetében hibának minősül, így ilyen szerkezetek nem készülhetnek karbamid alapú ragasztóval.
8.5.4. Ragasztások időállósága Alapvető követelmény a ragasztás időállósága tekintetében, hogy a szerkezet teljes, ill. tervezett élettartamán át őrizze meg eredeti szilárdságát. Ennek ellenőrzése korábban gyártott és használatba vett (beépített) termékek folyamatos és utólagos ellenőrzésével, megfigyelésével lehetséges. További támpontot adhatnak e tekintetben a különböző „öregítési” vizsgálatok (hideg, hő, csapadék, fény, légmozgás stb. igénybevételi faktorok egymást követő vagy/és többszöri alkalmazása és hatásértékelése). Ma a legtöbb szerkezetet 50 éves időtartamra tervezzük.
8.5.5. Esztétikai igények A fa kedvező természetes tulajdonságai és adottságai mellett viszonylag ritkán jelentkező domináns követelmény. Említést érdemel például a ragasztási fuga láthatóságával, ill. színével kapcsolatos kikötés vagy követelmény. Ilyenkor értelemszerűen fehér, ill. világos színű ragasztóanyagot használunk, bár az ún. szerkezeti ragasztások esetében nem mindig egyszerű feladat az ilyen jellegű kívánalmak kielégítése. Hasonló igény lehet a fa természetes rajzolatának, színének a megtartása (különböző lazúrbevonatok).
8.5.6. Egészségügyi követelmények Vonatkozhatnak: – a gyártási folyamat időtartamára, – a használati ciklusra, vagy – mindkettőre. A ragasztóanyagok, mint a kemikáliák általában, a velük dolgozó személyek számára egészségügyi szempontból veszélyforrást jelentenek. Lehetséges ártalmak (főként a formaldehid-tartalom miatt): – bőrirritáció, – légúti bántalmak (az esetleges gőzöktől), – szemsérülések stb. A formaldehid-szennyezés megelőzésére teendő intézkedések: – bőrrel való közvetlen érintkezés kerülése (védőkrém, védőruha), – helyiségek megfelelő szellőztetése (gőzök), – védőszemüveg használata, – szervezetbejutás (száj, szem) elkerülése. Elhárító jellegű védekezés: – szennyezett ruha eltávolítása, – bőrfelület lemosása újrakrémezése, – szem kimosása folyóvízben, legalább 15 percig, – friss levegőre vitel, – orvosi segítség igénybevétele (szükség szerint). A legyártott félkész és kész termékek továbbfeldolgozása és használata során ritkán kell számolnunk további egészségkárosító hatásokkal (pl. csiszolati por, más magas formaldehid tartalmú termékekkel való együttes megmunkálás vagy használat). Az e területen leggyakrabban használt ragasztók karbamid-, melamin-, fenol-, vagy rezorcin-formaldehid kondenzátumok. Ezek hő és edzők (sók) hatására nagy molekulájú térhálósodás során kikeményednek és nagyon jó ragasztott kötést biztosítanak.
Karbamid és melamin esetében a térhálósodás általában úgy indul be, hogy a jelenlévő szabad formaldehid az edzővel sót képez, ami azután felgyorsítja a folyamatot. A térhálósodás során víz és kismennyiségű formaldehid szabadul fel. Kikeményedés után a gyanta kisebb-nagyobb mértékben térhálós állapotba jut. Karbamid gyantáknál és esetenként – bár jóval kisebb mértékben – a melamingyantáknál is előfordulhat, hogy a kémiai kötések egy része magas hő és nedvesség hatására ismét felhasad (hidrolízis). A hidrolízis során formaldehid szabadul fel, ami gázok formájában távozhat. Ennek mennyisége ugyan csekély, de az arra érzékenyek számára kellemetlen és veszélyforrást jelenthet. A fenol és rezorcin gyanták nem hajlamosak a hidrolízisre, így ezekből nem szabadul fel említésre méltó mennyiségben káros hatású szabad formaldehid. Az alkalmazandó ragasztóanyagokat a tulajdonságaik és a támasztott követelmények ismeretében kell megválasztani.
9. Mechanikai jellegű faszerkezeti kapcsolatok gyártástechnológiai sajátosságai
Miután a különböző kapcsolati megoldásokkal már részletesen foglalkoztunk és azok konkrét alkalmazásai a megfelelő szerkezetekkel kapcsolatosan is szóba jönnek, e helyen egészen röviden, csak a fontosabb technológiai jellemzőket említjük. A hagyományos vagy ács jellegű kapcsolatok gyártástechnológiai kérdései Az ács jellegű kapcsolatok kimunkálásának hagyományos eszközei ún. kézi eszközök (bárd, szekerce, kézi fűrész, fúrók stb.). Ennek a munkának egyértelmű jellemzője volt az építés helyszínén történő megmunkálás és az elemek ellenőrző jellegű összeállítása zsinórpadon. A kézi működtetésű elektromos kisgépek elterjedésével a kézi eszközök háttérbe szorultak. Ezek a gépek az utóbbi időszakban olyan mértékű fejlődésen mentek keresztül, hogy a nagyobb teljesítményű változataik üzemi „előregyártás” céljaira is alkalmasakká váltak. Ezzel megkezdődött az építéshelyszíni ácsmunka visszaszorulása, ill. átalakulása (egyre inkább szerelő jelleget ölt). A kisgépekkel párhuzamosan a nagyobb teljesítményű célgépek kifejlesztése is napirenden van és napjainkban már használatosak az ácsmunka összes műveletének mm alatti pontosságú elvégzésére alkalmas, komputer vezérlésű összetett megmunkáló gépek. Ezeket a legbonyolultabb fűrészelő, maró és furatolási műveleteket is pillanatok alatt elvégzik (9.1. ábra). Szükség szerint többfejes gyalugéppel is kiegészíthetők. Szögezett kapcsolatok technológiai jellemzői A szögezett kapcsolatok a legrégebbi mechanikus kapcsolati megoldások közé tartoznak. Technológiai szempontból hosszú időn át a kézi munka, a kalapács, esetenként a szögező sablon használata jellemezte. A kézi szögezés gyakran csak előzetes előfúrás mellett alkalmazható megfelelő minőségi munkák céljára. Kisebb volumenű termelés esetén a kézi munka a mai napig jellemzőnek mondható. Természetesen a technológiai fejlődés ezen a területen sem állt meg és fokozatosan kialakultak a különböző gépi megoldások. Ezek alapját a sűrített levegő felhasználásán alapuló „szögbelövő” eszközök képezik. A szögbelövőket rendkívül széles körben kézi működtetésű kisgépek formájában alkalmazzák, megőrizve ezáltal a mobilitásukat. Sok nagy termelékenységű technológia alapszik a használatukon. Ezeknek a belövő szerszámoknak az alkalmazásával természetesen mechanikus vagy számítógép vezérlésű ún. szögező automaták is rendelkezésre állnak olyan területeken ahol rendszeres az egyazon szögkiosztás, szögméret, szögelhelyezés stb. használata (pl. panelgyártás, rakodólapgyártás stb.). A gépi szögbelövés alkalmazásakor az előfúrás mellőzhető (valójában nem is lehetne megoldani).
9.1. ábra. Komputervezérlésű összetett megmunkáló gép működési sémája
Szöglemezes kapcsolatok technológiai jellemzői A szöglemezek típusait, kialakítását már tárgyaltuk. Alkalmazásuk részletesebb leírását pedig a szöglemezes tartók gyártásával foglalkozó fejezet ismerteti. Hangsúlyozni kell, hogy a szöglemezes kapcsolat megbízhatóságának alapfeltétele – a garantált származású, mindig azonos minőségű és kialakítású szöglemez, – és az elemek szakszerű leszabását és préselését biztosító technológiai eszközök használata. Mindezeket a minősítő eljárás, a rendszeres felülvizsgálat és az alkalmassági bizonyítvány garantálja. A rendkívül elterjedt „utánzatok” és a házi barkácsolás során kialakított technológiai eszközök használata sok hibalehetőséget és bizonytalanságot jelent. Facsavaros kapcsolatok kialakításának jellemzése Említettük már, hogy a facsavaros kapcsolatok faszerkezeti alkalmazása nem tudott szélesebb körben elterjedni a bonyolult előfúrási követelmények (egy facsavar hatásvonalában két különböző átmérőjű furat alkalmazása az előfúrás során) és a csavarok behajtása során jelentkező nehézségek miatt. Ma már gépi csavarbehajtó eszközök is rendelkezésre állnak, de az előfúrási problémát ezek sem oldják meg. Ha valamely okból adott esetben mégis elkerülhetetlen a facsavaros kapcsolat alkalmazása, az csak kellő ellenőrzés mellett, a vonatkozó szabványelőírások maximális betartásával lehetséges. Tűzött kapcsolatok kialakításának jellemzése A tűzött kapcsolat technológiai szempontból is rokon megoldás a szögezett kapcsolatokkal. Itt a hagyományos kézi eszközök (kalapács) használatának lehetősége eleve kiesik. A gépi
eszközök – leszámítva a tűzőkapocs sajátosságait – hasonlóak a szögbelövő eszközökhöz. A tűzőkapcsok elhelyezésének fontosabb szabályait a kapocs mint kötőelem ismertetése során már tárgyaltuk. Szerkezeti célú alkalmazását illetően – beleértve a technológiát is – nagyon fontos az alkalmassági bizonyítvány, a gyártó üzem minősítése és rendszeres ellenőrzése. Csavarkötések gyártástechnológiai jellemzése Az átmenő csavarkötés kialakítását nem szokás különösebb technológiai feltételekhez kötni. Természetesen a vonatkozó szabványelőírások betartása ez esetben is követelmény. Kissé más a helyzet az illesztett és a beragasztott csavarkötések esetében és bizonyos vonatkozásokban az ún. fűzőcsvarok vonatkozásában is. Az illesztett csavarkötések előfúrását a kapcsolandó elemek felületére merőlegesen, oszlopos fúrógéppel kell kialakítani, közvetlenül a csavarok elhelyezése előtt (furat kiszáradásának meggátlása). Követelmény a csavar anyagminőségének és méretének pontos betartása. A beragasztott csavarkötés kialakításakor az említett követelmények, ha lehetséges, még fontosabbak. A fúrókat mélységhatárolóval kell ellátni, a pontos furatmélység biztosítása érdekében. Egyidejűleg be kell tartani a ragasztásra vonatkozó követelményeket, különös tekintettel a rezorcin alapú műgyantát érintő követelményekre. Olyan ragasztóadagoló edény kialakítása és alkalmazása szükséges, mely a furatátmérő és a furatmélység függvényében lehetővé tesz a ragasztó gyors és pontos adagolását (fél furatmélységnek megfelelően). Meg kell oldani a végig menetes metrikus csavar pontos és ellenőrizhető becsavarását (pl. ellenanya és csavarbehajtó alkalmazásával, vagy más módon), a csavar tövében felszínre jutó ragasztó eltávolítását az esetleges későbbi kapcsolat-illesztési nehézségek kiküszöbölésére. Biztosítani kell a ragasztó terheletlen állapotban való kikeményedését és a csavarok védelmét, sérülésmentességét a tárolás, mozgatás, szállítás és szerelés során. Az ún. fűzőcsavarok elhelyezése és furatkialakítása során gyakran fontos a pontos és merőleges furatkialakítás, esetenként a csavarfej és csavaranya süllyesztése, dugózása. Betétes vagy tárcsás kapcsolatok technológiai jellemzése A betétes kapcsolatok elhelyezését biztosító fészkek, furatok, rések kimunkálása rendszerint célszerszámokkal történik. Kézi kisgépek vagy megmunkáló automaták esetében egyaránt fontos a méretpontosság, a felületre merőleges helyzet és a pontos kiosztási hálózat biztosítása. A betétek elhelyezése gyakran együtt jár fűzőcsavarok egyidejű alkalmazásával, amikor a betét és fűzőcsavar furatának középpontja azonos, tehát a két megmunkáló szerszám működéséhez ugyanazt a középpontot kell nagy biztonsággal felvenni. A fűzőcsavarok alá mindig nagy felületű alátéteket (alátét fa kötéshez) kell elhelyezni, hogy a csavar meghúzásából származó igénybevétel alatta maradjon a fa rostirányra merőleges nyomószilárdságának. Kapcsolóidomok elhelyezésének technológiai jellemzése Az egyszerűbb változatok esetében a pontos elhelyezés és az előírt rögzítési követelmények (szögezés, csavarozás, esetleg facsavar) betartásán túl nincs különösebb követelmény. A bonyolultabb szerkezeti elemek elhelyezése (pl. a fa réselését, az elemek süllyesztését igénylő megoldások) célszerszámok, esetleg célgépek (pl. BSB) alkalmazását igényelheti. Ilyenkor gyakori a sablonok ill. nagy szériaszám esetén a számítógépes vezérlés alkalmazása. A kapcsolóelemekkel természetesen itt is alapkövetelmény a garantált és ellenőrzött minőség, az alkalmassági bizonyítvány.
10. Fa tartószerkezetek gyártása
Gyártási szempontból különbséget kell tenni azon szerkezetek között, melyek lényegében a hagyományos faipari gépek és technológiák alkalmazásával gyárthatók, s azok között melyek speciális célgépeket, ill. különleges gyártástechnológiai eljárásokat igényelnek. Az utóbbiak természetszerűleg több figyelmet, ill. nagyobb terjedelmet igényelnek.
10.1. Egyszerű hagyományos tartóelemek gyártása A hagyományos tömör fából készült tartóelemek (gerendák, pallók) gyártása a faipar hagyományos gépi eszközeivel megoldható, s általában nem igényel különleges szakértelmet. Természetesen a minőségre, méretekre, nedvességtartalomra stb. vonatkozó előírásokat, követelményeket maximálisan be kell tartani. Ha a megkívánt felületi megmunkálás gyalult felületet jelent, természetesen a mai négy, ill. sokfejes gyalugépek alkalmazásával számolunk, a hagyományos asztalosüzemi megoldások (egyengető, vastagsági gyalugép) helyett, ha a gyártandó volumen is ezt indokolja. A leggyakoribb igény ezen a területen a fűrészelt gerenda és a palló (pl. faházak födémszerkezetei, provizóriumok) választékok iránt jelentkezik. Ritkán előfordul a bárdolt gerenda iránti igény és kisebb volumenű építkezéseken (pl. családi házak) továbbra is jelentősége van a hengeres faválasztékoknak (szarufa). A körmarók megjelenésével megnőtt az érdeklődés egyes szabályosan hengeres vagy kúposán hengeres faválasztékok iránt. Ha az említett elemek természetes tömör fából készülnek, ebben a fejezetben van a helyük, hisz megmunkálásuk egyszerű módon (kérgezés, körmarás) történik. Ha azonban nagyobbak a méreteik, vagy egyéb szerkezeti követelmények indokolják, akkor a rétegelt-ragasztott szerkezetek kategóriájába tartoznak.
10.2. Rétegelt-ragasztott tartók gyártása A rétegelt-ragasztott tartógyártás folyamatára jellemző, hogy – viszonylag nagy tömegű, közel azonos minőségű faanyag feldolgozásán alapszik, – a faipar más területein szokatlan, nagy dimenziókkal dolgozik, – speciális technológiát, rendkívül szoros technológiai fegyelmet igényel, – a gyártási- és termékminőséget külön üzemi laboratórium és rendszerint külső szakintézet is ellenőrzi és garantálja.
10.2.1. Gépi berendezések Az elvégzendő műveletek azonossága vagy hasonlósága ellenére a gyártás különböző körülmények között történhet, ezért megkülönböztetünk – sok manuális elemet alkalmazó kisüzemet, – részben, ill. szakaszosan automatizált középüzemet, – és magas automatizáltsági fokú nagy kapacitású üzemeket. Az ugyanazon technológiai művelet elvégzésére alkalmazott gépek, ill. berendezések típusa, teljesítménye, bonyolultsága széles skálán mozoghat. A továbbiakban azokat a speciális gépi berendezéseket, melyek a faipar más területein és a faipari géptanban kisebb súllyal – esetleg egyáltalán nem – szerepelnek, kissé részletesebben tárgyaljuk. A rétegeltragasztott tartógyártás gépi berendezései (dőlt betűvel vannak szedve azok a berendezések, melyek vagylagosak, nem minden esetben használatosak). – szárítók, – anyagmozgató eszközök, – máglyabontó automata és elemenkénti adagoló, – előgyalu, – szilárdsági osztályozó berendezés, – üzemcsarnoki szállítópályák, – nedvességmérő, – szabász körfűrész, – hossztoldó berendezés, – szélességi toldó berendezés, – lamellagyalu, – ragasztó-, keverő- és felhordóberendezés, – szennyvíztisztító berendezés, – lamalla-gyűjtő és préstöltő berendezés, – prések és préselési segédeszközök, – csarnoki anyag-, ill. termékmozgató eszközök, – „nagy gyalugép”, – az ún. végmegmunkálás gépei, – felületkezelés eszközei, – laboratóriumi berendezések, – klíma-adatrögzítők (termo-higrográf). A szárítók és anyagmozgató berendezések (targoncák) általában azonosak a faipar egyéb területein szokásossal, természetesen az üzemméret és technológiai követelményk alapján kell őket az üzem telepítése során megválasztani. Meg kell jegyezni, hogy csak kifogástalan minőségű szárítás végzésére alkalmas berendezések vehetők számításba. Célszerű lehet a természetes, fél technikai és mesterséges szárítás kombinálása a szárítás időtartamának és költségkihatásainak csökkentése érdekében. A máglyabontó automata, mely alkalmas a máglyából soronkénti bontás után elemenként a szállítópályára adagolni az alapanyagot pneumatikus (szívókorongos) vagy gravitációs elven működő berendezés egyaránt lehet. Elsősorban a nagyobb teljesítményű üzemekben alkalmazzák, míg kisebb üzemekben gyakran kézi erővel helyettesítik. Előgyalu, legalább 2 fejes, esetleg 4 fejes gép lehet. Szakszerűen előmunkált (fűrészelt) alapanyag feldolgozása esetén hiányozhat is. Gépi szilárdsági osztályozó berendezés alkalmazása ma még meglehetősen ritka a magas beszerzési költségek miatt. A szilárdsági osztályozással összefüggésben tárgyalt bármely, minősítéssel rendelkező berendezés alkalmazható. Vizuális szilárdsági osztályozás esetén
kisegítő gépi eszközök (láncos keresztirányú szállítópálya és puffertároló, könnyen leállítható, majd újra induló szállítószalag vagy görgős pálya) gyártósorba való beállítása szükséges. Ez csak egészen kis kapacitású üzemekben mellőzhető. A technológiának ezen a szakaszán 2–3-féle görgős szállítópályát (meghajtott, szabadon futó, sűrűn leálló majd újra induló, a ragasztóval megkent lamellák mozgatására pedig olyan szabadon futó görgősort alkalmaznak, melynek görgőit egy tengelyre felfűzött éles tárcsák alkotják, a ragasztó fafelületen maradásának biztosítása érdekében, 10.1. ábra) és esetenként, ill. helyenként – főleg keresztirányú anyagmozgatás céljára – láncos szállítópályákat használnak. Több esetben, pl. a hossztoldó berendezés kiszolgálására szállítószalag alkalmazása is szóba jön, ill. szokásos.
10.1. ábra. Ragasztóval bevont felületű lamellákat továbbító tárcsa-görgős szállítópálya
A már hossztoldott lamellák „kötegeinek” pihentető tárolására és keresztirányú kézi mozgatására gyakran, egymástól 1–1,5 m távolságban a padlószinten elhelyezett – sűrűn görgőzött – görgős pálya szolgál (10.2. ábra). Görgőátmérő 4–5 cm. Nedvességmérők: – 2–3 db szokásos kivitelű (pontos) beütőkéses és/vagy tapintós nedvességmérő, – 1 db beépített folyamatos nedvességmérő. Az utóbbi, mindenegyes elem nedvességtartalmát automatikusa megméri, regisztrálja és a megadott névleges nedvességtartalomhoz viszonyított ±2%-os nedvességhatáron kívül eső elemeket a régebbi megoldások esetében jelzi (hang, fény), esetleg leállítja a szállítópályát, míg az újabbaknál eltávolítja őket (kilöki egyik oldalra a túl szárazát, a másik oldalra a nedveset).
10.2. ábra. Lamella-kötegek keresztirányú kézi mozgatására alkalmas padlószinti görgős pálya
A gyártósorba beépített szabászkörfűrészek leginkább asztal alatti elrendezésűek, a régiek kézi, míg az újabbak gyakran fotocellás vezérlésűek. A rétegelt-ragasztott tartógyártásban használatos hossztoldó berendezések az ún. teherviselő fogtípus kialakítására alkalmas gépek és szerszámok. Nagyon sokféle berendezés ismert, ill. használatos. Kiválasztásuk nagy gondosságot és hozzáértést igényel. A hossztoldó berendezések több szempont alapján csoportosíthatók, pl. – kis teljesítményű, manuális kiszolgálású berendezések, – közepes teljesítményű, félautomata berendezések, – nagy teljesítményű, automata működésű berendezések. A hossztoldó berendezések általános jellemzője, hogy két alapegységből állnak – ékcsapmaró és hossztoldó prés –, melyek különféle működtetésűek lehetnek. A fő gépegységek kiszolgálását és összekapcsolását különféle megfogó, anyagmozgató és vezérlőegységek biztosítják, esetleg manuálisan történik. Az ékcsapmarók lehetnek – manuális kiszolgálásúak, – automatikus működésűek, – az elemeket egyenként (darabonként) megmunkálók, – az elemeket csoportosan (kötegekben) megmunkálók, – a szomszédos (a toldás után egymáshoz csatlakozó) elemvégeket egyazon munkaütemben megmunkálók, – a szomszédos (a toldás után egymáshoz csatlakozó) elemvégeket külön ütemben megmunkálók, – egy maróegységgel dolgozók, – két összekapcsolt, de elkülönítetten működő maróegységgel dolgozók, – egyszerű marófejjel felszereltek, – összetett megmunkáló egységgel felszereltek (körfűrész, marószerszám, ragasztófelhordó), – vízszintes késtengelyűek, – függőleges késtengelyűek, – álló helyzetű faanyagot forgó-mozgó szerszámmal megmunkálók,
– mozgó faanyagot forgó, de álló helyzetű szerszámmal megmunkálók. A manuális kiszolgálású gépeknek az egészen kis kapacitású, vagy ragasztott tartót csak alkalomszerűen gyártó üzemekben van létjogosultsága. Folyamatos gyártás esetén legalább részlegesen automatizált berendezések (a maró és a prés között az anyagtovábbítás és adagolás automatikus jellegű) jelentik a megbízhatóság és a minőségi munka alapkövetelményét. A ma használatos berendezések általában csoportos megmunkálással dolgoznak (a maró több, mintegy 6–8 db elem marását biztosítja egyetlen műveleti ütemben). Céljainknak általában az ún. hosszúelemes megmunkálógépek (alapanyag hossza: 0,8–6,0 méter között változik) felelnek meg, míg a rövid fás megmunkálók (alapanyag: 0,15–1,00 m) csak kivételes esetben kerülnek alkalmazásra. Nagyobb teljestményigény esetén általánosnak mondható, hogy egy présberendezést 2 db marógép szolgál ki (10.3. ábra). Ha a prés kiszolgálását egyetlen maró egység is biztosítja, szokás a maró előtt az elemek 180°-os megfordítására alkalmas, szállítószalaggal és az elemvégek síkba rendezését biztosító egységgel felszerelt fordító alkalmazása (10.4. ábra).
10.3. ábra. 2 db szabászfűrésszel és 2 db maróegységgel dolgozó nagy teljesítményű hossztoldó elrendezési vázlata (1 kapcsolószekrény; 2 görgősor; 3 leszabó körfűrész; 4 keresztirányú szállító; 5 adagoló; 6 maró I.; 7 maró II. és ragasztófelhordó; 8 rendező és -adagoló; 9 hossztoló prés; 10 leszabófűrész; 11 leszedőgörgő; 12 máglya)
10.4. ábra. Forgózsámolyos elemfordító egység
10.5. ábra. Összetett megmunkáló egység
Az egyszerű marófejjel felszerelt gépek gyakorlatilag a manuális kiszolgálású, kis teljesítményű kategóriába tartoznak. A ma már hagyományosnak számító megoldások összetett megmunkáló egységgel (10.5. ábra) rendelkeznek, amikor egy körfűrész 15–20 mm anyag automatikus levágásával biztosítja a hossztengelyre merőleges friss, repedésmentes vágásfelületet a marógép számára, a marószerszám elvégzi az ékcsapprofil kimarását és a ragasztófelhordó ragasztóval vonja be az ékcsap-fogak felületét. A ragasztó felhordása hagyományosan ellenprofil kialakítású műanyag hengerekkel történik, de elterjedőben vannak a takarékos ragasztó-felhasználást biztosító fúvókás ragasztó-felhordó rendszerek. A ma gyártott gépeknél általánosnak mondható, hogy a csatlakoztatandó elemvégeket két külön álló de egymással merev kapcsolatban lévő összetett megmunkáló
egység munkálja meg. A két megmunkáló egység beállítása olyan, hogy automatikusan biztosítja a csatlakozó elemvégek t/2 értékű keresztirányú eltolását (lásd: hossztoldás), ill. a toldott elemek „egytengelyű” csatlakozását. Főként kísérleti jelleggel, olyan ékcsapmarókat (rotációs) is gyártanak, melyeknél a marókések körmozgást végző tengelyeken helyezkednek el (10.6. ábra). Ily módon kívánják csökkenteni a gyengítési tényező (lásd: hossztoldás) értékét, mert az íves elhelyezkedés miatt nem esik egy függőlegesbe a fogcsúcsokban fellépő faanyaghiány. A ragasztóanyag felhordása az ékcsapfelületekre, az említetteken túlmenően, ill. manuális kiszolgálású kisgépek esetén, történhet kézzel (ecset, a marón előzetesen kimunkált fa ellenprofil segítségével) is. Természetesen ez nem igazán termelékeny.
10.6. ábra. Rotációs működésű ékcsapmaró sémája
10.7. ábra. Hossztoldó prés egyetlen toldással
10.8. ábra. Egyidejűleg több toldást végző, szakaszos üzemű prés „kihajlásgátló” egysége (gerenda)
A teljesítmény mellett a hossztoldó berendezésekre jellemző: – a megmunkálható szelvényméret, – a toldható elemek minimális hosszmérete (70–80 cm-től kb. 6 m), – a toldott elemek maximális hosszmérete (ezt a prés utáni elszedő egység határozza meg). Nagy szelvényméretű elemek (keretszerkezetek „vállrésze”, vasúti talpfa stb.) hossztoldásához különleges (robosztus) maró és toldó-berendezéseket gyártanak. A hossztoldó berendezések másik fő egysége a hossztoldó prés, melynek feladata a ragasztóval ellátott elemvégek illesztése és összepréselése, a préselési ütem alatti leszorítása, „helyzeti rögzítése”. A présberendezések lehetnek szakaszos vagy folyamatos működésűek. Működtetésük lehet pneumatikus vagy hidraulikus. A szakaszos üzemű prések vezérlése kézi irányítással vagy automatikusan történhet, amikor a prés biztosítja a csatlakozó elemek „központosítását” illesztését majd préselését (10.7. ábra) egy ütemben egyetlen hossztoldás préselésével, vagy a toldási mezőben elhelyezkedő több hossztoldás egyidejű préselésével. Utóbbi esetben ún. kihajlásgátló gerendát alkalmaznak (10.8. ábra). A folyamatos üzemű berendezések automatikus vezérléssel működnek. Két változatuk használatos – két egymástól elkülönülő gépegység (egy előtoló és egy fékező egység), melyeket szállítópálya köt össze (10.9. ábra), – egyetlen gépegység mely két különböző sebességgel meghajtott görgőcsoporttal (előtoló és fékező) rendelkezik (10.10. ábra).
10.9. ábra. Két egységes folyamatos működésű hossztoldó prés
10.10. ábra. Görgős kialakítású, folyamatos működésű, hossztoldó prés
Mindkét esetben a sebességkülönbségből adódó préserő – és a kemény gumi vagy műanyag kialakítású előtoló és fékező görgők vagy talpak erős súrlódása – biztosítja a szükséges présnyomást. Különleges hossztoldó egységek: – nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú hossztoldó prések. – keretvállak különleges hossztoldó berendezései. A nagyfrekvenciás berendezések lehetnek szakaszos vagy folyamatos működésűek, attól függően, hogy a toldandó anyag minden toldásnál megáll a kikeményedés időtartamára, vagy a présnyomás fenntartása mellett folyamatosan halad a nagyfrekvenciás mezőben, melynek hossza elegendő a kikeményedés biztosításához. A keretvállak toldásához robosztus, nagy teljesítményű présberendezések használatosak. Esetenkénti gyártás (kis szériaszám) céljaira alkalmas „kézi” présberendezés látható a 10.11. ábrán.
10.11. ábra. Kis teljesítményű „keretválltoldó” berendezés
10.12. ábra. Részlegesen automatizált, csoportosan megmunkáló, hossztoldó berendezés
A hossztoldó berendezés megmunkáló egységeinek az alábbi szempontokra tekintettel „összhangban” kell lenniük: – teljesítmény, – feldolgozott alapanyag méreti adottságai, – kész termék méretei, – kiszolgálás jellege, ill. az automatizáltság foka, – működtetés (levegő, hidraulika). Az ékcsapmarót és hossztoldó prést összekapcsoló anyagmozgató, fordító-, egyenkéntező és megfogó egységek általában automatikus működésűek és biztosítják a két egység működési harmóniáját. Nagyobb teljesítményű berendezés elhelyezési vázlata látható a 10.3. ábrán, míg kisebb teljesítményű, részlegesen automatizált megoldást szemléltet a 10.12. ábra.
10.13. ábra. DFU szélességi toldóberendezés (1 alapanyag-adagolás; 2 automatikus ragasztóanyag-felhordó; 3 elemtovábbító; 4 hidraulikus préstöltő; 5 ragasztóprés; 6 Stacioner leszabófűrész; 7 kész elem elszállítása
10.14. ábra. Csillagprés
A szélességi toldó berendezések közül elsősorban a tompa ragasztott illesztéssel dolgozó (kónikus vagy párhuzamos szélezésű anyagot felhasználó) berendezések játszanak szerepet a rétegelt-ragasztott tartógyártásban. A szélességi toldás történhet – a hossztoldás előtt, – a hossztoldás után, – a rétegeléstől elkülönülő művelet során, – a rétegeléssel együtt, azonos préselési ütemben (tömbösítés). A hossztoldás előtti, a rétegeléstől elkülönülő ütemű szélesítő toldást főleg „hideg ragasztásra” alapozott tartógyártási technológiák esetében alkalmazzák. A hossztoldás utáni szélesítő toldás történhet a rétegelés előtt, vagy azzal együtt, ugyanazon műveleti ütemben. Az együtemű tömbösítést, amikor a hossztoldás, szélesítő toldás és a rétegelés egyazon munkaütemben történik, elsősorban nagyfrekvenciás technológiák esetén, esetleg két egymásra merőleges irányban működő hideg vagy temperált présben használják. Önálló tompaillesztésű szélességi toldás céljait szolgálhatja a DIMTER cég fugaragasztó berendezése, mely kónikusan-, vagy párhuzamosan szélezett hossztoldatlan elemek szélesítő
toldását egy fűtött „alagútban” végzi (10.13. ábra). A 10.14. ábrán szemléltetett „csillagprés” rövidebb (3–6 m) anyagok szélesítő toldására alkalmas (előmelegített vagy hideg felületek ragasztásával). Alkalmas kialakítás mellett mindkét présberendezés használható táblásítás és kisebb szelvényméretű ragasztott elemek előállítására is. Kisebb méretek és alacsony szériaszám mellett esetenként a függőleges vagy ferde helyzetű regasztó keretek (falak) is számításba vehetők, melyek hidraulikus, pneumatikus, esetleg mechanikus működésűek lehetnek. Lamellagyalu céljára olyan többfejes – esetleg kétfejes – gyalugépek alkalmasak, melyeknek átbocsátóképessége azonos a gyalult lamellák szelvényméretével és előtolási sebességük összhangban van a hossztoldó gép, ill. a ragasztófelhordó (henger vagy öntőgép) munkasebességével (technológiai variánstól függően). A ragasztó keverését kisüzemi körülmények között egyszerű kézi eszközökkel (vödör, keverőfa, fúrógépbe fogott keverőlapát) végzik. Nagyobb teljesítményű üzemekben pontos ragasztóadagoló és keverőegységet alkalmaznak, mely általában tartozéka a ragasztófelhordó egységnek (OEST, KONTIMIX, ECOMIX stb.). Ezeken a gépeken a ragasztó komponenseinek keverési aránya pontosan beállítható. A berendezés előnyei: – pontos, tökéletes, automatikus keverés, – lehetőség kis mennyiségek keverésére is, – a bekevert ragasztó hűtési lehetősége (+8 °C), – vezetékes ragasztó-továbbítás a felhordó géphez, – félautomata tisztítási lehetőség a keverékkel érintkező szakaszokon (tartály, vezetékek) nagy nyomású levegő és forró víz biztosításával. Gépteljesítmény (típustól függően) 0–1500 kg ragasztó/óra. Adagolás ±1% pontossággal. A ragasztandó lamellafelületekre a ragasztó felhordása – 300–500 g/m2 – kétoldali vagy egyoldali felhordással történik. A kétoldali ragasztófelhordás eszköze a ragasztófelhordó henger. A ragasztó felhordását rovátkolt (gyakran gumi) hengerek biztosítják. A felső henger osztott kivitelű. Az így lehatárolt hengerszakasz sima felületű és ragasztómentes. Ily módon biztosított a kezdő és záró lamellák külső felületeinek ragasztómentessége. A gép a technológiai előtolás irányára merőlegesen gumi kerekeken vagy sínpályán elmozdítható (a ragasztómentes hengerfelületig). Szokásos előtolási sebesség 30–60 m/min. A ragasztófelhordó gépek másik gyakori változata a ragasztóöntő gép (egy- vagy kétfejes) mely egyoldali ragasztófelhordást biztosít (10.15. ábra). Kétfejes öntőgépeket az olyan ragasztó felhordására használjuk, melynek komponenseit nem szükséges a felhordást megelőzően összekeverni. Az öntőgépek esetében egy adagoló szivattyú, beállított mennyiségű ragasztót nyom a perforált öntőfejbe ill. azon keresztül a faanyag felületére. Ily módon az öntőfej alatt egy „ragasztófüggöny” képződik. Az öntőfejből időegység alatt kiáramló ragasztó mennyisége és a faanyag előtolási sebességének viszonya határozza meg a fajlagosan felhordott ragasztó mennyiségét. Előtolási sebesség 50–250 m min. A felhordógép töltése a keverőgépből tömlőn keresztül biztosított. A felhordó gép duplafalú tartályát nyáron csapvíz átáramoltatásával hűteni lehet. Tisztítás nagy nyomású levegő és forró víz alkalmazásával (kb. 15 perc).
10.15. ábra. Ragasztóöntő gép
A szennyvíztisztító berendezés a korábban tárgyaltaknak megfelelő megoldás (ülepítő tartály, kémiai tisztító egység). Nagyobb üzemekben a prések töltésére automata vagy félautomata működésű töltő és adagoló berendezést használnak, mely berendezés az „egyenszilárdságú tartók” eltolt helyzetű lamelláinak összegyűjtésére és présbehelyezésére is alkalmas. A viszonylag nagy teljesítményű egyenes prések töltése teljesen automatizálható, míg a nagy szelvényméretű íves szerkezetek lamelláinak présbe helyezése, töltő berendezés esetén is, megkíván bizonyos közvetlen emberi közreműködést. A tartógyártó prések sokféle megoldásúak lehetnek és különféle szempontok alapján csoportosíthatók. Elrendezés szerint a prések lehetnek: – vízszintes helyzetűek (egy- vagy többszintesek), – függőleges helyzetűek, – vagy billenő megoldásúak (választani lehet a vízszintes vagy függőleges helyzet között). Kivitelük alapján lehetnek: – nyílt (nyitott) keretek, – zárt keretek, – csillagprések, – folyamatos kialakítású egyenes prések, – számítógép vezérlésű kombinált megoldások és – egyéb megoldások (pl. a már említett DFU). Működésük szerint lehetnek: – mechanikus működésű prések (csavarorsós, ékes vagy rúgós rögzítésű prések), – hidraulikus prések (egyenként, vagy csoportosan vezérelt hidraulikahengerekkel), – pneumatikus prések (préskeretenként elkülönült működésű vagy tömlőszerű megoldások), – nagyfrekvenciás (szakaszos vagy folyamatos működésű) prések. Függőleges helyzetű préseket főleg egyenes tartók gyártásához használnak, melyeknek viszonylag szűk határok között változik a szélességi mérete.
Tartógyártási célra leggyakrabban mechanikus (csavarorsós) működésű vízszintes helyzetű nyílt kereteket alkalmaznak. A csavarorsós prések „meghúzása” történhet – szabad kézzel, nyomatékkulcs segítségével, – gépi (elektromos, pneumatikus, hidraulikus meghajtású) présszorító gép (nyomatékkulcs) segítségével. A hidraulikus működésű berendezések alkalmazása a munkahengerek lökethosszának, s a rendszer más paramétereinek (nyomás, nyomásesés korrigálhatósága stb.) a függvénye. A pneumatikusan működő prések lehetnek – egyenletesen megosztó, a prés teljes hosszára kiterjedő nyomáskifejtéssel működő prések, – dugattyú jellegű elemekkel a hidraulikus megoldáshoz hasonlóan működő prések. A vízszintes elrendezésű prések szokásos elhelyezési megoldásai: – padlószinten, bebetonozott rögzítősínekhez horgonyozva (csavarkötés), – emelt helyzetű fémvázon tartósan rögzítve (hegesztés, csavar), egyenes vagy nagyszámú azonos tartóalak gyártásakor, – deszka- vagy pallóanyagú dobogón szögezve vagy csavarozva, – különleges megoldások, komputer vezérlésű elemekkel, speciális kialakítású fémfelületen (ma még ritka).
10.16. ábra. Tartógyártó prések gyakoribb típusai (1 függőleges helyzetű hidraulikus működésű prés; 2 függőleges helyzetű pneumatikus működésű prés; 3 függőleges helyzetű nyitott keret; 4 vízszintes helyzetű nyitott csavarorsós keret; 5 vízszintes helyzetű nyitott keret ékszorítással)
10.17. ábra. Függőleges helyzetű, csavarorsós, egyenes prés
10.18. ábra. Vízszintes helyzetű, csavarorsós zárt keret
10.19. ábra. Automatikus működésű, nagy teljesítményű egyenes prés
A padlózatba beágyazott rögzítő sínek alkalmazása az egyik leggyakoribb megoldás. A rögzítő sínek – a gyártott tartók jellegétől és összetételétől függően – elhelyezésük szerint lehetnek – a gyártandó tartók hossztengelyére merőleges helyzetűek (gyakori), – a gyártott tartók tengelyvonalával közel párhuzamos helyzetűek (pl. enyhén íves tartók gyártása), – egyenletes kiosztásúak (max. 40 cm), – változó sűrűségű sínkiosztással (sok íves tartó gyártásakor, az íves szakaszon 40 cmnél sűrűbb, pl. 20 cm-es préskiosztás). A gyártáshoz elhelyezett és rögzített prések összességét préságynak nevezzük. Néhány préstípus vázlatos sémája látható a 10.16. ábrán. Függőleges helyzetű csavarorsós prést szemléltet a 10.17. ábra vízszintes helyzetű, zárt keretes csavarorsós prés látható a 10.18. ábrán. Mindkettő présnyitás utáni állapotban. A prések és a préselés segédeszközei: nyomatékkulcs (kézi vagy gépi) a préselőerő pontos beállításához, lamellarendező (segédprés, beton- vagy acél nehezék, döngölőbéka, nagykalapács stb.) a prések végleges meghúzását megelőzően a lamellák élfelületeinek szintbe rendezéséhez. A présnyomás biztosításának szokásos eszközei a mechanikus préseknél: – lapos zsinórmenetes csavarorsó, – kalibrált rugók, – ékek. Egyenes tartóelemek nagytömegű gyártásához gyakran alkalmaznak automatikus töltőegységgel felszerelt, fűthető és gépi úton zárható és nyitható présberendezéseket (10.19.
ábra). A nagyfrekvenciás présberendezések speciális présegységek, melyeknek szigorúan behatárolt szelvényátbocsátási korlátái vannak. A nagyfrekvenciás berendezések lehetnek szakaszos működésűek és folyamatos működésűek. A szakaszos működésű berendezéseknél általában a lamellák előzetes hossztoldása szükséges, míg a folyamatos működésű változat lehetőséget biztosít a toldás és rétegelés egy ütemben való lebonyolítására (lamellánkénti osztott szelvényű előtolás lehetősége). Csarnoki anyag- és késztermék mozgató berendezések: híddaru, targoncák, kézi kocsik (esetenként különleges kialakítással), általában azonosak a faipar más területein szokásos megoldásokkal. A ún. nagy gyalugép a nagyméretű ragasztott tartók megmunkálására szolgál. A gépnek két változata használatos, az elemméretektől és tartóalaktól függően egy kisebb és egy nagyobb mérettartomány megmunkálására alkalmas változat, ill. típuscsoport. Adataikat a 10.1. táblázat tartalmazza. 10.1. táblázat. A „Nagy gyalugép” jellemző adatai
A kisebb gyalugéptípus egyenes tartókat gyártó üzemekben – viszonylag kisebb dimenziók mellett – kerül alkalmazásra. Ennek egyes változatai úgy készülnek, hogy függőleges tengelyük körül 180°-kal elfordítva is üzemeltethetők és így kisebb kapacitású üzemekben ugyanaz a gyalugép látja el a lamellagyalu és a készterméket megmunkáló gyalugép szerepét. A lamellák és a kész tartók áramlási iránya ellentétes! A lamellák gyalulásához 6-fokozatú (12–24–33–39–66–78 m/min.) előtolási érték közül lehet kiválasztani, a ragasztófelhordóval való összhang biztosításához, a leginkább megfelelő értéket. A kész tartók megmunkálásának előtolási sebességértékei 4,0–7,5–10–13–19,5–26 m/min. A nagyobb kategória gépei – a megmunkált tartó ívének megfelelően – a gép függőleges tengelye körül elfordíthatók ún. forgózsámolyos kivitelben készülnek (10.20. ábra).
10.20. ábra. „Nagy gyalugép”
Maximális „fogásmélység” a felső oldalon 24 mm, az alsó oldalon 15 mm. Az újabb gépeken – a tartók keskenyebb felületeinek megmunkálásához – függőleges helyzetű tengelyeken további megmunkáló szerszámok helyezhetők el, és az élek utólagos sérüléseinek elkerülése érdekében ún. élletörő szerszámok is alkalmazhatók. A legújabb gépeken a fogásmélység, ill. a megmunkált kész méret elektronikus vezérléssel állítható. Az ún. végmegmunkálás vagy utómegmunkálás gépi eszközei sokszor még a nagy kapacitású üzemek zömében is ún. kisgépek, s csak ritkán helyhez kötött nagyobb méretű berendezések, s csaknem minden esetben univerzális jellegű eszközök. Természetesen előfordul, hogy egy adott univerzális jellegű berendezést adott célra bizonyos mértékben „módosítanak” vagy átalakítanak. A végmegmunkálás gépei a végzendő műveletcsoportok szerint csoportosíthatók, s így beszélünk – a kész tartók végleges leszabásának gépeiről, – az utólagos felületi megmunkálás gépeiről, – fúró és maró berendezésekről, ill. a kapcsolóelemek elhelyezését, a felületi javításokat szolgáló gépekről. A kész tartók kontúrvonalainak leszabására használt berendezések leginkább a kézi működtetésű kör- és szalagfűrészgépek. Utóbbi esetleg kerekeken is gördülhet (10.21. ábra). A körfűrészek közül a viszonylag nagy vágásmélységű (18–24 cm) változatok használatosak, lehetőleg szög alatt állítható fűrészlappal, ill. vágássíkkal (FESTO, MAFELL stb.).
10.21. ábra. Kész tartó kontúrvonalának kimunkálása mobil szalagfűrésszel
A kézi szalagfűrészek közül az egy vagy két személy által kezelhető mobil jellegű eszközök használata a leginkább elterjedt. Durva szabást célra használatosak a csúszólappal felszerelt láncfűrészek is. Nagyobb sorozatban végzett termelés és kisebb szelvényméret tömeges szabásakor a hagyományos, esetleg páros lapú szabászfűrészek jó szolgálatot tehetnek. Tartóvég láncmaróval végzett szerelvényelhelyező megmunkálását mutatja a 10.22. ábra, a 10.23. ábrán fúró- és furatolósablon használata látható.
10.22. ábra. Láncmaró használata
10.23. ábra. Fúró- és furatolósablon
Nagy teljesítményű üzemekben az „egyenszilárdságú” tartók kontúrvonalainak kifűrészelése kötött – rendszerint süllyesztett – pályán mozgó „oda-vissza vágó” szalagfűrész alkalmazásával is megoldható. A tartó szükség szerinti elfordulását a fűrész egyenes vonalú mozgása és a tartó kontúrvonal egyenletének paraméterei alapján számítógép vezérelheti. A legutóbbi időszakban a ragasztott tartók végmegmunkálása területén sor került
nagyméretű robotszerű megmunkáló eszközök alkalmazására is (10.24. ábra). Ezek a berendezések nem csak a kontúrok kimunkálását végzik, de egyúttal megoldják a csatlakozóelemek elhelyezéséhez szükséges bemarások, lesarkítások pontos kialakítását, felületi megmunkálását. A robot egy megmunkáló szerszámcsoportja látható 10.25. ábrán, míg a 10.26. ábra egy összetett, tized mm pontosan megmunkált elemrészt szemléltet. Pillanatnyilag világviszonylatban csupán néhány darab működik belőlük. Nagy a költségigényük és a megépítésük során is magas követelményeket (pl. tized mm pontosan szintezett működési felület, 80–100 m2-nyi területen) kell kielégíteni.
10.24. ábra. Tartómegmunkáló robot
10.25. ábra. A robot egyik szerszámkészlete
10.26. ábra. Robottal kimunkált felületrészlet
Az utólagos felületi megmunkálás és javítás gyakoribb gépi eszközei: – 10–12 cm késszélességű motoros kézi gyalugép, – íves (homorú) felületekhez motoros kádárgyalu, – az oldallapok nagyobb felületeinek javíttásához 30–40 cm munkaszélességű, motoros kézi gyalugép (pl. parkettgyalu), – csapolások, beeresztések, rések vagy ún. sliccek kimunkálására kézi láncmarógépek,
– hibás részek utólagos felületi javításához dugófúrók és dugózókészlet, vagy ún. LAMELLO szerszámok, – kötő- és kapcsolóelemek (csavarok, tárcsák, betétek) elhelyezésekor a tartó felületére merőleges irányú megvezetést biztosító állványos kézi fúrógépek, – a leginkább kör alakú tárcsák (betétek) befogadó „vájatainak” kimunkálásához kézi felsőmarók (Festő, Mafell stb.), – nagysorozatú gyártás esetén természetesen speciális illesztő-megmunkáló gépek, sorozatfúrók stb. alkalmazására is van lehetőség. Kész tartók felületkezelésének eszközei (favédőszer, lazúrok, égéskésleltetők, vagy speciális lakkok felhordása) általában egyszerű kézi eszközök: – ecsetek, – meszelők, – kisebb méretű elemek esetén áztatóedények, – kézi szórópisztolyok, – cseppfogó tálcák stb. Mint már szó volt róla, a gyártástechnológiának szerves részét képezi a gyártásközi laboratóriumi ellenőrzés. Szükséges laborberendezések: – pontos nedvességmérő, – szárító szekrény, – pontos laboratóriumi mérlegek (analitikus, gyorsmérleg és egy 5–10 kilogrammnyi súly mérésére alkalmas mérleg), – fuganyírószilárdság-vizsgáló gép, – hossztoldások hajlítószilárdságát vizsgáló gép (mindkettő legalább 35 kN törőerővel, kézi hidraulikus működésű is lehet, vagy egyetemes anyagvizsgáló gép). A csarnoki klímaadatok időben azonosítható módon való rögzítésére a préságy (és szükség eseten a hossztoldott elemek kikeményítő tárolóhelyének) környezetében, valamint a kültéren egy meteorológiai házikóban, egy-egy termohigrográfot kell elhelyezni, melyeknek rögzítő szalagját heti rendszerességgel cserélni kell. Az adatokat tartalmazó „szalagokat” 5 éven át meg kell őrizni. Nem tartozik szorosan a technológiához, de említést érdemelnek a szerszámkarbantartás gépei, mint minőségbefolyásoló tényező. Különösen kiemelendő a hossztoldási marószerszámok élezési minősége!
10.2.2. Rétegelt-ragasztott tartók gyártásának technológiai műveletei Az elvégzendő műveletek – attól függően, hogy az alapanyag szélezett, vagy szélezetlen, vásárolt vagy saját termelésű (vertikum) – kisebb mértékben eltérhetnek. Mi az általános gyakorlatnak megfelelően, szélezett vásárolt nedves fűrészáru alapanyagként való alkalmazásából indulunk ki. Ilyen esetben az elvégzendő műveletek: – előkészítő műveletek, – válogatás, osztályozás (célszerűen vizuális szilárdsági osztályozás), – egységcsomag, ill. máglyakialakítás, – szárítás, – klimatizáló tárolás, – máglyabontás, – előgyalulás (el is maradhat),
– szilárdsági osztályozás, – nedvességmérés, – szabászat, hibakiejtés, – hossztoldás, – lamellagyalulás és pihentetés, – ragasztókeverés, – ragasztófelhordás, – préselés, – présbontás, – kész tartók gyalulása (vastagsági méretek kialakítása), – kész tartók végleges kontúrjainak kialakítása, – utómegmunkálás, hibajavítás, – felületkezelés, – szerelvényezés, – tárolás és szállítás, – laboratóriumi vizsgálatok, minőség-ellenőrzés, – szerszámkarbantartás. Az előkészítő műveletek közé soroljuk, a gyártási tervdokumentáció alapján – a présterv elkészítését, – a préságy kitűzését, – a tartó 1 : 1 léptékű sablonjának megrajzolását és kialakítását, pl. farostlemezből (szükség szerint), – a préságy, ill. préskeretek kitűzésének a sablon beillesztése alapján végzett ellenőrzését (szükség szerint). A présterv elkészítése a gyártóüzemi „préságy” és a présberendezés adatainak, ill. a helyi körülményeknek a figyelembevételével, minden egyes szerkezetre külön-külön történik. Párhuzamos övű egyenes tartók esetében szükségtelen külön préstervet és sablont készíteni. Ugyanígy nem szokás külön préstervet készíteni a „túlemeléssel” nagy sorozatban gyártott elemekhez sem. Ilyenkor a préseket rendszerint oldhatatlan kötésekkel rögzítik. Íves, tört tengelyű és ún. egyenszilárdságú tartók esetében azonban ez elengedhetetlen. A présterv készítése során figyelembe kell venni, hogy a préskiosztás a tartó külső ívén mérve nem haladhatja meg a 40 cm-t. A tartó mindkét préselemekkel érintkező felületén legalább 40 mm vastag „nyomáselosztó” alátétet kell alkalmazni a préselési nyomóerők lehető egyenletes elosztása érdekében. Tartalmaznia kell a préstervnek az egyes préskeretek rögzítési helyét és módját úgy, hogy annak utólagos elmozdulása vagy kifordulása kizárt legyen. Mobil préskeretek esetén a leggyakrabban alkalmazott rögzítő elem a kalapácsfejű csavar, melynek segítségével a préseket (présenként 1–3 helyen) a betonba rögzített sínhálózathoz rögzítjük. A préstervet 1:10 körüli méretarányban készítjük, hogy a részletek is megfelelő pontossággal jelenjenek meg. A présterv szolgál alapul például egyenszilárdságú (tehát változó hosszúságú lamellákból felépülő) tartó esetén a lamellahosszak szabásjegyzékének elkészítéséhez is. A lamellahosszak számításakor figyelembe kell venni, hogy a tartó végleges kontúrjainak kifűrészelése során nem kerülhet átvágásra olyan ragasztási fuga, melynek a kontúron közvetlenül kívül eső szakaszát a ragasztás során nem érte présnyomás. Számításba kell venni továbbá, hogy fogyasztáskor (lamellák rövidítése) a lamellának mintegy 20 cm-rel túl kell nyúlnia az utolsó még hatékony préskeret tengelyén. A tartó végleges kontúrjának (fogyasztott szakaszon) optimálisan a második vagy harmadik lamellába kell esnie. Az elsőbe soha. A negyedik pedig gazdaságtalan. Egyéb szakaszokon természetesen a szélső lamellák alkotják a tartó
határoló felületeit. A présterv alapját képezi a kihozatali számításoknak. A présterven, majd ennek alapján a présbe helyezett tartókon pontosan be kell jelölni a tartó ún. jellegzetes pontjait, melyek a megmunkálás során biztosítják az egymással egybevágó alakhelyes, ill. terv szerinti elemek kialakítását. Ilyen pontok: a tartó kezdő és végpontjai (sarokpontok) a tartó kontúrján az egyenesek és ívek, vagy az eltérő paraméterekkel rendelkező ívek találkozási (érintő) pontjai, az ívközép, az ív eleje és ív vége pontok stb. A határoló görbék és egyenesek találkozási pontjai csak érintőpontok lehetnek. Törés nem megengedett. A présterv rajzos részének sematikus ábrázolása látható a 10.27. ábrán. A gyakorlatban a meglehetősen terjedelmes számítások megkönnyítése és rendszerbefoglalása céljából természetesen célszerű egy koordinátarendszert felvenni, melyet azután az üzemi feltételek szerint „el is forgatunk”, hogy a préskitűzési adatok érthető és könnyen áttekinthető formában álljanak a személyzet rendelkezésére. A présterv alapján valamilyen olcsóbb anyagból (karton, farostlemez) elkészítjük a tartó 1:1 léptékű sablonját. A préságy kitűzését a számított préstervi adatok alapján végezzük, a sablont csak utólagos ellenőrzésre használjuk! A szomszédos préskeretek távolsága nem haladhatja meg a 40 cm-t (10.28. ábra). A sablon további feladata a majdani gyalult tartófelületen a végleges kontúrok előrajzolásának ill. kialakításának a biztosítása.
10.27. ábra. A présterv sematikus ábrázolása
10.28. ábra. A préskeretek távolságának értelmezése
A beérkező fűrészáru átvételét és válogatását (faszerkezeti célra alkalmas vagy sem) célszerű vizuális szilárdsági osztályozással egybekötni, s az így kialakított máglyákba szilárdsági kategória szerint elkülönített és oldalhelyesen összeforgatott (minden elem jobb és bal oldala azonos helyzetű) anyagot gyűjteni a szárítás igényeit is kielégítő máglyaméret alkalmazásával. Energiatakarékossági szempontból kívánatos a természetes, a féltechnikai vagy gyorsított természetes és a mesterséges szárítás együttes alkalmazása. A szárítás minősége meg kell feleljen az MSZ 08 0595 ágazati szabvány „A” minőségi előírásainak: – az előírthoz viszonyított végnedvességi eltérés +1,0 és –1,5% lehet, – a tényleges végnedvesség szélső értékeinek eltérése ≤ 4%. Szárítás után – a faanyag nedvességtartalmának és belső feszültségeinek kiegyenlítése céljából – a máglyákat legalább 8–10 napon keresztül a gyártócsarnokban vagy azzal azonos klimatikus körülmények között – általában normál klímán – kell a feldolgozás előtt tárolni. A tárolás a nedvesség és belső feszültségek kiegyenlítésén túlmenően a faanyag belső hőmérsékletét is a kívánt értéken tartja. A máglyabontás közvetlenül a gyártás tényleges megindulásakor – annak részeként – történik. Üzemmérettől, ill. volumentől és technológiai felszereltségtől függően kézzel (manuálisan) vagy gépi eszközökkel történik. A máglyabontást követően az elemeket egyenként – azonos módon forgatott helyzetben – a görgősorra adagolják és a technológiától függően „előgyalulják”. Az előgyalut általában a névleges fűrészáru-vastagság értékére állítják be. Jól és pontosan fűrészelt faanyag esetén az előgyalulás el is maradhat. Az előgyalulást követi a szilárdsági osztályozás, mely lehet vizuális és valamely gépi megoldás. A szilárdsági osztályozó után szükség lehet puffertároló kialakítására, az eltérő szilárdsági kategóriájú anyag elkülönítése érdekében. Ma még leginkább a vizuális eljárást alkalmazzák, különösen a kis- és középüzemek esetében. A vizuális eljárást rendszerint a gépi osztályozás esetén sem lehet teljes egészében mellőzni, mert néhány fahibát az egyes gépi eljárások nem mindig érzékelnek kielégítő módon. (Üzemi alkalmazásban is gyakoribb
osztályozó gépek: COMPUTERMATIK MK IV., FINNOGRADER, EUROGRECOMAT). Osztályozás során a nem megfelelő minőségű (szilárdságú) anyagot külön kell gyűjteni. A nedvességtartalom mérésének minden egyes faelemre ki kell terjednie, így a mérés általában folyamatosan és automatikusan történik, bár elvileg nem kizárt a kézi nedvességmérő eszközök használata sem. Csak a névleges értékhez viszonyított ±2% nedvességeltérési tartományon belüli nedvességű elemek ragaszthatok be! Az osztályozó által bejelölt hibahelyek vagy/és az alacsonyabb szilárdsági osztályú szakaszok kiejtése kézi vagy automatikus vezérlésű szabászfűrészen esetleg optimalizációs körfűrészeken történik. A hossztoldás általában ékcsaposan – kivételesen kis volumenű, egyedi jellegű gyártás esetén esetleg ferdelapolással – történik. Az ékcsapos hossztoldás folyamata lehet: – manuális jellegű (marás és toldás külön álló, manuális kiszolgálású gépegységeken), – szakaszos jellegű (részlegesen vagy teljesen automatizált), – folyamatos jellegű (általában teljesen, esetleg részlegesen automatizált). Hossztoldásra csak oldalhelyesen összeforgatott lamellák kerülhetnek, a hossztoldás című fejezetben részletezett feltételek és követelmények mellett. A hossztoldott lamellák gyalulása történhet – a hossztoldással egy ütemben a lamellák méretre szabását megelőzően, – és a lamellák méretre szabását és a toldási ragasztás kikeményedését (általában 8–24 óra) követően. A gyalult vagy gyalulatlan, leszabott lamellák ragasztott kötéseinek kikeményítése csarnoki klímán görgős gyűjtőtárolókban elhelyezett tömör gyűjtőmáglyákban történik. Gyalulatlan állapotban leszabott és kikeményített lamellák esetén a következő művelet a lamellák gyalulása. A gyalult lamellákra a ragasztó felhordás – 300–500 g/fuga m2 – egyoldali vagy kétoldali ragasztófelhordással történik. A felhordott ragasztó mennyiségét rendszeresen ellenőrizni kell. A ragasztóval bevont lamellák továbbítása szabadon futó görgősoron – kétoldali ragasztófelhordás alkalmazásakor minden esetben osztott görgős (tengelyre felfűzött éles tárcsák) kivitelű, hogy a ragasztót ne kenje el és ne távolítsa el e felületekről – történik, amikor a lamellák a szükséges mozgási energiát a gyalugéptől vagy a ragasztófelhordó előtoló – művétől nyerik, s ily módon szabad kifutással érkeznek a préságy közvetlen környezetébe. A ragasztóval bevont lamellák „gyűjtése” és présbe rakása kisebb üzemekben kézzel, nagyobb üzemekben sokszor gépi eszközökkel történik. Kézi préstöltés esetén a lamellákat szállító görgősort több helyen (2-2 méterenként) megszakítják, hogy a munkások a lamellákhoz hozzáférjenek és keresztirányban áthaladhassanak a préságyhoz. Gépi gyűjtés esetén a prések töltésében segédeszközként gyakran a csarnoki híddaru is közreműködik, míg egyes egyenes préseknél ez a művelet teljesen automatikus. A prések töltését követi a préselés, melynek során fokozott figyelmet kell fordítani – a nyílt és zárt idő betartására, – a tartók szelvényén belül az évgyűrűk helyzetére, – a lamellák helyére (egyenszilárdságú tartóknál, hosszirányban), – a tartókon az ún. bázisjelek (IE, IK, IV stb.) feltüntetésére és folyamatos megőrzésére, szennyeződés, ledörzsölés esetén szükség szerinti felújítására célszerű, ha a jelölés egyidejűleg egy él- és egy lapfelületen történik. A lamellák és préserőelosztó alátétek présterv szerinti elhelyezését követi a prések meghúzása. A nyomóerő elosztását biztosító, legalább 40 mm vastag alátétek elhelyezését szemlélteti a 10.28. ábra. Íves tartók préselésekor segédeszközök (pl. csörlő) igénybevétele is szükségessé válhat, s ha a hajlítás sugara viszonylag kicsi, a lamellák meghajlítását esetleg
csak több fokozatban, lehet biztosítani, ezért a közbenső állapotban mindig megfelelően biztos lamellakitámasztásokat kell alkalmazni (10.29. ábra). A prések meghúzásának első fázisában figyelni kell arra, hogy a lamellaelemek függőleges helyzetűek maradjanak, ne dőljenek meg vagy el.
10.29. ábra. A lamellák kitámasztása préselés közben
10.30. ábra. Prések elhelyezésének és „meghúzásának” sorrendje
A prések meghúzását középen ill. ívközépen kell kezdeni (10.30. ábra), majd mindkét irányban szimmetrikusa haladva végezni. A meghúzás több fázisban történik. A prések teljes meghúzása előtt – amikor a lamellák egymáshoz viszonyított „elcsúszása” még lehetséges, a
lamellákat szintbe kell rendezni (10.31. ábra), oldalirányú prés alkalmazásával, nehezék felhelyezésével, vibrátorral, döngölőbéka vagy nagy kalapács használatával. Ezt követi – a már említett sorrendben – a prések végleges meghúzása, melyet 10–15 perc szünet után még két alkalommal utána kell húzni. A szorítóprések orsói általában lapos (esetleg trapéz vagy fűrész) menettel készülnek. Az N normális erő merőleges a csavarmenet felületére és α szöget zár be a I és II síkok t metszésvonalával (10.32. ábra). A valóságban mindig fellép az S = μ · N súrlódási erő is, amely a mozgással ellentétes irányú és az N és F erők síkjában fekszik. A vektorábrák alapján az egyensúly: F = Fe · tg (α ± ρ).
10.31. ábra. Lamellák „rendezése” döngölőbékával
10.32. ábra. Lapos menetű présorsó erőegyensúlya a) a normálerő laposmenetnél; b) vektorábrák laposmenetnél súrlódással (1 lazítás, 2 meghúzás)
A pozitív előjel a csavar meghúzására, a negatív a meglazítására vonatkozik. A meghúzáshoz, ill. meglazításhoz szükséges nyomaték:
ahol: Fe tengelyirányú erő, d2 a menet középátmérője (a magátmérő és névleges átmérő összegének fele), α a menetemelkedés szöge, ρ súrlódási félkúpszög. A nyomatékkulcs meghúzásának, ill. beállításának mértékét a 40 cm-es préskiosztás és a tartó szélességének figyelembevételével kell meghatározni. Az alkalmazandó présnyomás: – fenyő és lágy lombos fafajok esetén 0,5–0,8 N / mm2, – kemény lombos fafajoknál 1,0–1,6 N/mm2. A présidő normál klímán 8–24 óra, a műszakok számának függvényében. A hőmérséklet emelésével a présidő rövidíthető, de a kiegyenlítő fanedvesség fenntartása érdekében a légnedvesség alakulására is figyelni kell. Korszerű üzemben elengedhetetlen a levegő szükség szerinti párásítása. Présbontáskor követelmény, hogy a ragasztás nyírószilárdsága ≥ 4 N/mm2. Gyakorlati kikeményedési vizsgálat, mely szerint a fugákból kifolyt ragasztó felületén a köröm vagy zsebkés éle nem hagyhat karcolási nyomot. A ragasztásról ún. ragasztási naplót kell vezetni.
A vízszintes helyzetű prések egyenes és íves tartók céljára szolgálnak (kis szelvényméret esetén több egyenes tartó kerülhet egymás mellé), „töltésük” kissé bonyolultabb. A függőleges helyzetű prések töltése rendszerint egyszerűbb, főként egyenes tartók gyártására alkalmasak (kis szelvényméret esetén egymás fölött több tartó is elhelyezkedhet). A présidő leteltével a prések bontása és kiemelése következik. Ebben az állapotban a tartók további megmunkálásra kerülhetnek, de végleges szilárdságukat csak 6–8 napos csarnoki klímán való tárolás után érik el (utókeményedés), így beépítésük és teljes terhelésük csak ezután megengedett. Természetesen a nagyfrekvenciás berendezésekből kikerülő elemek is azonnal megmunkálhatók. A kész tartóelemek végleges kialakítása rendszerint több lépésben, több művelet során történik (pl. kontúrok kifűrészelése, felületek gyalulása, vasalatok helyének kimunkálása, furatolás stb.). Nagyméretű és íves elemeket az ún. nagy gyalugép segítségével – a két szélesebb oldalukon – méretre és megfelelő felületi minőségűre gyalulják. Újabb gépeken esetleg a keskenyebb oldalfelületeket is megmunkálják, sőt az éles „éleket is letörik”. Ha a nagy gépen ez nem lehetséges, akkor utólag, leginkább kézi kisgépek alkalmazásával végzik el ezt a feladatot. Robot alkalmazásakor természetesen e felületek megmunkálása is a robottal történik. Egyenszilárdságú tartók esetén a széles felületre fektetett sablon (pl. farostlemez) segítségével rajzolják ki a tartó végleges kontúrjait, azonosítják és ellenőrzik az említett jellegzetes pontokat, a tartó terv szerinti alakjának biztosítása érdekében. Robot alkalmazásakor ez a művelet elmarad, mert itt az ellenőrzést a számítógépre bízzuk. A végleges méretek kialakítását követi az ún. utómegmunkálás, melynek során az esetleges hibák javítására és az elemvégek, csapolások, beeresztések stb. megmunkálására kerül sor. Erre a célra – robot hiányában – általában kisgépek, gyakran célgépek szolgálnak. Ide sorolható az utólagos javítás, pl. dugózás, fugajavítás is. Az elemvégek megmunkálását, a csatlakozó szerelvények elhelyezését biztosító megmunkálásokat a kiviteli, ill. gyártási tervek alapján készítik. A felületkezelés, főként védőszer és ún. lazúrfestékek, égéskésleltető bevonatok – ritkán lakkok – felhordásából áll. Ha nem telített elemekről van szó (ragasztóval való összeférhetőség!) akkor a nagyméretű elemekre leginkább ecseteléssel, szórással vagy „alkalmi eszközökkel” (meszelő, kefe stb.) szokás a védőszert felvinni. A felületi felhordás általában több rétegben történik, hogy az előírt mennyiségű hatóanyag felhordható legyen. Kisebb elemek mártással, esetleg áztatással (nem vizes oldószer esetén!) is kezelhetők, ill. bevonhatók. A kész elemeket a végső szilárdság eléréséig csarnoki klímán, egyébként fedett helyen kell tárolni az elszállításig. Az elemek „megfogása” textilheveder vagy kenderkötél segítségével, a súlypont helyzetének figyelembevételével történhet. A heveder vagy kötél alatt az éleket – szükség esetén – élvédő alátéttel is védeni kell. Tároláskor alátéteket és távtartókat kell alkalmazni, melyeknek kiosztását a tartók káros alakváltozásainak elkerülésére tekintettel –, a méreteiket pedig a rostokra merőleges irányban megengedhető nyomó-igénybevételek figyelembevételével kell megválasztani. Az elemek szállítása kíméletesen, gyakran speciális szállítóeszközök alkalmazásával történhet. Szerelvények elhelyezése vagy a gyártó üzemben, vagy az építés helyszínén történhet. (Néha szerelvények nélkül könnyebb a szállítás.) Említettük, hogy a gyártástechnológiának szerves részét képezi a laboratóriumi ellenőrző tevékenység. A laboratórium működése akkor kielégítő, ha független az üzem vezetőségétől. A laboratórium tevékenységét úgy kell megszervezni, hogy az alapanyag szárításának és minőségének ellenőrzésétől, a gyártástechnológia különböző fázisain keresztül, a kész
termék minőségellenőrzésével bezárólag, valamennyi minőségbefolyásoló tényező folyamatos vizsgálatára és ellenőrzésére kiterjedjen. A laboratórium által végzett fontosabb műveletek: – faanyag nedvességtartalmának ellenőrzése (szükség szerint műszerrel és kiszárításos eljárással), – üzemi kézi fanedvesség-mérők ellenőrzése, kalibrálása, – faanyagok térfogati sűrűségének meghatározása, szükség szerinti ellenőrzése (MSZ), – ragasztóanyag ellenőrzése (új ragasztó esetén próbaragasztás, tárolhatóság, keverési arányok betartása stb.), – hossztoldásokból mintavétel és szilárdsági ellenőrzés (műszakonként, ill. keverésenként), – ragasztó keverésének ellenőrzése, – a felhordott ragasztó mennyiségének ellenőrzése, – ragasztószilárdság (nyíró és ragasztási felületre merőleges húzó) ellenőrzése és összevetése a természetes faanyag szilárdságával, – víz- és főzésállóság ellenőrzése (ciklikus áztatás), – klímaadatok rögzítése. A vizsgálatokról jegyzőkönyv készül. Észlelt hiba esetén azonnali intézkedés szükséges. A naprakészen vezetett ragasztási napló rovatai: – építmény megnevezése, – szerkezeti elem azonosító jele és sorszáma, – fafaj, – szilárdsági kategória, – méretek (lamellavastagság, lamellaszélesség, tartó hossza, tartó magassága), esetleg vázlatrajz készítése, – fanedvesség, – kültéri hőmérséklet, – klimatizáló tárolás időtartama órában (alapanyag, kész elemek), – ragasztás (ragasztófelhordási idő, préselés kezdete, présben-tartás ideje, présbontás, tényleges présidő, présnyomás), – csarnoki klímaadatok (hőmérséklet, relatív légnedvesség), – ragasztó, edző, töltőanyag megnevezése, – felhasznált ragasztó mennyisége (keverésenként, naponta és egy-egy tartóelemhez), – üzemi nedvességmérő eszközök ellenőrzése (műszerrel, kiszárításos eljárással), – felelős vezető aláírása, megjegyzés. A minőség garantálásának további biztosítéka az ún. külső ellenőrzés. Ennek során arra hivatott (akkreditált szakintézet) ellenőrzi – az üzem technológiai alkalmasságát (műszaki állapot), – a személyzet szakképzettségét, – a belső ellenőrzés dokumentumait (10 évig megőrzendő), – évente 2–4 alkalommal meglepetésszerűen, szúrópróbaként a gyártás folyamatát, a kész termék minőségét.
10.2.3. Gyártóüzemi követelmények Megfigyelhető, hogy az iparilag fejlett államokban az építési tevékenység jelentős részét a faszerkezetes építés teszi ki annak ellenére, hogy a faszerkezetes építést már többször sokan eltemették. Különösen magas ez az arány Németországban és az Amerikai Egyesült
Államokban, Kanadában és Oroszországban. Németországban a ragasztott szerkezetek megjelenése és fejlődése, Amerikában a lakóház-építési tevékenység sajátos alakulása volt az a tényező, mely ezt a folyamatot elindította és a mai napig fönntartja. Természetesen számos más tényező is közrejátszott. A lényeg, hogy kialakult – a korábbi építési kultúrákkal összefüggésben – egy kereslet, melyet az ipari háttér a minőségi feltételek maximális kielégítése mellett, igyekezett kielégíteni. A hazai viszonyokra jelenleg az építési tevékenység stagnálása a jellemző. Többen próbálkoztak és próbálkoznak különféle faszerkezeti termékek gyártásával és értékesítésével, de csak keveseknek sikerült hosszú távon is kielégítő eredményeket elérni. Ennek az alapvető oka, hogy a hazai mérsékelt kereslet mellett azok a cégek versenyképesek, melyek külföldre is szállítanak. Ennek sok feltétele és összefüggése van, de a leglényegesebb a minőségi munka, a jó minőségű termék szállítása. A minőségi gyártás meghatározó tényezői: – az adott üzem megfelelő műszaki-technikai színvonala, – a vállalkozók és alkalmazottak szakmai hozzáértése, – az alapanyag-ellátás helyzete. Nem lehet minőségi termelést megvalósítani elhasználódott, alacsony technikai színvonalat képviselő, hiányos összetételű géppark mellett. A faszerkezet-gyártó tevékenység esetében ez fokozottan igaz. Csak az az üzem képes hosszabb távon eredményeket elérni, amelyik nem folytat harácsoló rablógazdálkodást, hanem a kapcsolatok szívós munkát igénylő építése mellett, céltudatosan fejleszt és minden lehetséges tőkét visszaforgat az üzem modernizálására mindaddig amíg el nem éri a szükséges színvonalat. Természetesen kénytelenek vagyunk figyelembe venni a ma adott állapotot. De reális célkitűzések csak a műszaki színvonal állandó nyomon követése és fejlesztése mellett valósíthatók meg. Talán nem feltétlenül kell egy vállalkozás tulajdonosának az adott területen szakembernek lennie – bár ez felbecsülhetetlen előny – de mindenképpen fogékonynak kell lennie a fejlesztések szükségszerűsége tekintetében, alkalmaznia kell hozzáértő szakembereket és bizonyos kérdésekben el kell fogadnia véleményüket. Hozzá nem értő, ötletszerű megoldásokkal csak megbukni lehet. Nyilvánvaló további követelmény az üzleti érzék, a kitartó céltudatos munka, a kapcsolatépítés. Az alkalmazottak hozzáértése nem csak néhány vezető beosztású munkatárs szakmai képzettségét jelenti. A fizikai munkát végzők szakmai kiképzése és rendszeres továbbképzése (intézményi, vagy akár házilagos tanfolyamokkal is), a szakmai és minőségi követelmények tudatos elfogadása és alkalmazása biztosíthatja csak az előrelépést. Sajnos az előző rendszer gondolkodást és egyéni kezdeményezést nem tűrő politikája és annak napjainkban is megnyilvánuló hatása, talán ebben a tekintetben jelenti mind a mai napig a legnagyobb problémát. A szakmai hozzáértés és a tudatos műszaki fejlesztés is csak abban az esetben párosul egyértelmű eredményekkel, ha az alkalmazottak hozzáállása olyanná válik mintha maguknak is dolgoznának. Az általános társadalmi jellemzők mellett, ez sok tekintetben a helyi körülményeken is múlik. A megfelelő minőségű alapanyag beszerzési lehetőségei kétség kívül javultak az előző rendszer korlátozásaihoz (fenyőbehozatali kvóta stb.) viszonyítva, hisz pénzért elvileg minden megvehető. A dolog mégsem ennyire egyszerű. Sok a megbízhatatlan partner. Jó minőségű, elfogadható árú alapanyagot csak kiépített hálózat fenntartásával lehet biztosítani. Alkalmi vásárlás csak eseti megoldást jelenthet. Rossz minőségű anyagból nincs jó minőségű szerkezeti termék. A kereskedelmi tevékenység szabadabbá válása miatt nincs feltétlenül szoros kapcsolat a hazai termesztésű faanyag mennyiségi, méreti és minőségi összetétele és a faszerkezetgyártó tevékenység között.
10.2.4. Minőség-ellenőrzés Mint arról már szó volt, a faszerkezetek – fokozott mértékben a ragasztott faszerkezetek – esetében kétszintű minőség-ellenőrzés honosodott meg: – a saját üzemi, vagy ún. belső ellenőrzés, – és a külső, szakintézeti ellenőrzés. A belső ellenőrzés kérdését a technológiai fejezetben már nagy részt tárgyaltuk (laboratórium tevékenysége, ragasztási napló vezetése, klímaadatok rögzítése stb.). Az összes ellenőrzési adatot, dokumentumot és minőségjavító intézkedésről szóló jegyzőkönyvet minimum 5 éven át meg kell őrizni. Ezeket a dokumentumokat időről időre a külső időszakos ellenőrzést végző szakintézet rendelkezésére kell bocsátani. De az építményekkel kapcsolatos esetleges későbbi peres eljárások során is ezek az adott szerkezeti elemekre ill. gyártási körülményeikre vonatkozó dokumentumok szolgálnak bizonyítékul a gyártó védelmében, ha azokat pontosan az előírások szerint, időre és termékre vonatkozóan egyaránt azonosítható módon, vezették. A minőség-ellenőrzésnek ez a módja természetesen nem zárja ki a gyártó üzemekben egyébként is szokásos termékminőség ellenőrzését, sőt növeli annak megbízhatóságát, hatékonyságát. A külső, szakintézeti ellenőrzés elvileg nem kötelező. Azonban a nyugat-európai piacon olyan vállalat, mely nincs minősítve és nem rendelkezik a rendszeres ellenőrzést igazoló papírokkal, csak nyomott áron, bizonytalan körülmények között, zugkereskedőkön keresztül és rendszertelenül vagy egyáltalán nem értékesítheti termékeit. A számlák kiegyenlítésével kapcsolatos rizikó is lényegesen nagyobb. Az ellenőrzést általában negyedévenként, előzetes bejelentés nélkül végzik. Az ellenőrzés tárgya: – a ragasztási napló és egyéb üzemi dokumentumok meglétének, adatainak ellenőrzése, – a gyártási műveletek és feltételek, a gyártástechnológia vizsgálata, – a felhasznált alap- és segédanyagok minőségének és származásának, tárolásának vizsgálata, – az alkalmazott eszközök és gyártóberendezések műszaki állapotának vizsgálata, – a hossztoldás és a ragasztás szilárdságának ellenőrző vizsgálata, – a kész termék minőségével, tárolásával és szállítási feltételeivel kapcsolatos kérdések vizsgálata, – a dolgozók képzettségének, szakmai oktatásának ellenőrzése. A felmerülő kifogásokról jegyzőkönyv készül a kijavítás feltételeinek határidejének megjelölésével. Szemrevételezéssel egyértelműen nem tisztázható esetekben (pl. tartók nem kielégítő szilárdsága) törővizsgálatokkal kell a hiba okát tisztázni. Súlyosabb esetben az üzem gyártási jogát fel kell függeszteni, s ha indokolt bírósági eljárást kell kezdeményezni. A beépített szerkezeti elemek megbízható utólagos ellenőrzésére és az esetleges reklamáció jogosságának kivizsgálását biztosítandó az egyes szerkezeti elemeket maradandó és egyértelműen utólag azonosítható jelöléssel kell ellátni. A tartóelemek gyártás során levágott végeiből utólagos ellenőrző vizsgálatok céljára, azonosító jellel ellátott mintaelemeket kell készíteni és 5 éven át megőrizni. Ha megfelelő méretű tartóminták kialakítása valamilyen okból nem lehetséges, a tartógyártással egy időben és azonos körülmények között külön mintaelemeket kell ragasztani az utólagos ellenőrzés céljaira. A ragasztott faszerkezetek viszonylag széles skálája, a gyártó berendezések eltérő műszaki színvonala, az üzemek változatos összetétele és felkészültsége szükségessé tette a gyártási jogokat illetően különböző kategóriák létrehozását, mely kategóriákba jelentkezés és a rendszeres felülvizsgálatok eredményei alapján a különböző üzemeket besorolják.
A ma használatos kategóriák: – A Mindenféle ragasztott faszerkezet gyártására jogosult üzem, korlátozás nélkül. – B Egyszerűbb ragasztott elemek gyártására jogosult üzemek, így rétegelt-ragasztott tartót 12 m fesztávig, háromcsuklós ragasztott faszerkezeteket 15 m fesztávig gyárthatnak. Ezen kívül jogosultak lehetnek DSB-, TRIGONIT-, Zsaluzó-, WELLSTEG- és más kisebb méretű tartók gyártására. – C Különleges ragasztott tartókat (DSB, TRIGINIT, WELLSTEG stb.), vagy csak hossztoldott fűrészárut gyárthatnak. – D Ragasztott faházelemek gyártására jogosultak. Az A kategóriába csak olyan üzemeket lehet besorolni, melyek legalább egy éven keresztül érdemi kifogás felmerülése nélkül kielégítették a B kategóriás követelményeket. Új üzem létesítését megelőzően a technológia és a gyártóberendezések megválasztása tekintetében célszerű a besorolást és ellenőrzést végző szakintézetet megkeresni az esetleges későbbi problémák kiküszöbölése érdekében. A besorolást és gyártási jogot szakintézet állapítja meg, s évente szúrópróbaszerűen – többször is (általában 4 alkalom) ellenőrzi.
10.2.5. Gyártóüzemek kialakítása A rétegelt-ragasztott tartógyártó üzemek gépi berendezéseit részletesen tárgyaltuk az előző fejezetekben. Nem esett még szó az üzemi épületekről. Természetesen nem építészeti, hanem csupán technológiai vonatkozásokban érintjük őket. Mégpedig kizárólag a ténylegesen tartógyártással összefüggő építményeket vagy épületrészeket, mert a többi létesítmény (szárítók, TMK stb.) lényegében azonos vagy hasonló, mint más faipari üzemekben. Kisebb és közepes kapacitású üzemekben (de néha még a nagyokban is) jellemző, hogy a gyártás valamennyi művelete ugyanazon helyiségben bonyolódik le. Az ilyen elrendezésnek előnye, hogy a csarnok időleges vagy utólagos átalakítása – például egyedi, nagyméretű tartók gyártásához – viszonylag könnyen megoldható. Hátrány, hogy a megkívánt normál klíma miatt téli időszakban a fűtési költségek magasak lehetnek. Hasonló problémát jelent a párásító berendezések beépítése is, melyeket egy minőségi termékekre beállt üzemben nem nélkülözhetünk. Az ilyen összefüggő csarnokban a préságy kezdeti szakaszától kezdődően a végtermék megmunkálására és tárolására szolgáló szakaszig, biztosítani kell a daruzás feltételeit. Ez csak egészen kis kapacitású üzemekben mellőzhető. Itt viszont meg kell oldani, hogy legalább a villás targoncák hozzá férjenek a csarnok minden részéhez. Ha a gyártócsarnokot válaszfalak közbeiktatásával tagoljuk, a fűtést „koncentrálni” lehet azokra a helyiségekre ahol ennek különösen fontos szerepe van (alapanyag kiegyenlítő tárolása, hossztoldások kikeményítése, préságy). Azokon a szakaszokon, ahol a daruzás nem követelmény (alapanyag kiegyenlítő tárolása, máglyabontás, szil. osztályozás, hossztoldás, lamellagyalulás és pihentetés) a helyiség belmagassága lényegesen alacsonyabb lehet és így a klíma is könnyebben, ill. olcsóbban szabályozható. Ilyen esetben a szállítópályákat ún. faláttöréseken keresztül vezetve biztosítják az anyagok és félkész elemek áramlását a helyiségek között. Ajánlott helyiség kialakítás, ill. elkülönítés: 1. helyiség – fűrészáru átmeneti (kiegyenlítő) tárolása; 2. helyiség – máglyabontás, – előgyalulás, – szilárdsági osztályozás, – hossztoldás;
3. helyiség – lamellaosztályozás (szil. kategóriák szerint, tartógarnitúrák szerint), – lamellapihentetés, – ragasztófelhordás; 4. helyiség – préselés, – kész tartók gyalulása, – kontúrok előrajzolása és kimunkálása, – kiegyenlítő tárolás (utókikeményedés), – utómegmunkálás; 5. helyiség – védő- és felületkezelés, – csomagolás és tárolás, – szállítójárműre felterhelés. Természetesen ettől eltérő csoportosítás is lehetséges. A lehetőségeken belül igyekezzünk a már említett szempontok mellett érvényre juttatni, hogy a porra érzékeny műveletek (lamellaelőkészítés, ragasztófelhordás, felületkezelés) lehetőleg elkülönüljenek a szennyezés forrásaitól. El kell különíteni a ragasztó tároló helyiségét (jól szigetelt, pincehideg szoba, max. 15–16 °C). A tárolót úgy kell kialakítani, hogy lehetőség legyen a különböző típusú és eltérő gyártási idejű ragasztóanyagok elkülönített tárolására. A tároló helyiséghez kapcsolódóan, de elkülönítve célszerű megépíteni a „ragasztókonyhát” (10.33. ábra), melyhez célszerűen az irodahelyiség, esetleg a szennyvíztisztító is kapcsolódhat. A ragasztókonyhában történik a ragasztó kimérése és keverése. Egyes esetekben itt nyer elhelyezést a ragasztófelhordó is ideiglenes vagy állandó jelleggel. Előző esetben kerekeken szükség szerint a gyártócsarnokba húzzák, az utóbbi esetben pedig faláttörések közbeiktatásával a lamellákat görgősoron átvezetik a ragasztókonyhán, ahol megtörténik a ragasztó felhordása.
10.33. ábra. A ragasztókonyha elhelyezési vázlata
10.34. ábra. Rétegelt-ragasztott tartógyártó üzem általános gépelrendezési vázlata (1 görgősor; 2 vákuumos máglyabontó; 3 nedvességmérő; 4. görgősor; 5 előgyalu; 6 kettős szállítópálya és elemátadó; 7 hibafelismerő kamera; 8 elemátadó; 8a puffertároló (szilárdsági osztály szerint); 9 elektronikus vezérlésű szabászfűrész; 10. elemgyűjtő (maráshoz); 11. HK 200 L jelű ékcsapmaró; 12 elemfordító és átadó; 13 szakaszos üzemű prés (PN) 14; 8-hengeres előtoló; 15 lamellagyalu; 16 lamellahosszmérő (számláló); 17 szabászfűrész; 18 automata lamellaelszedő és -gyűjtő; 19 görgős lamellatároló; 20 lamellaadagoló; 21 ragasztóanyagöntő gép; 22 görgősor; 23 lamellaelszedő (összerakó); 24 prés egyenes tartókhoz; 25 prés íves tartókhoz; 26 csillagprés)
10.35. ábra. 4000 m3/év kapacitású üzem (1 szárítókamra; 2 kiegyenlítő tér; 3 hossztoldó berendezés; 3–1 görgősor; 3–2 szállítószalag; 3–3 keresztszállító lánctranszportőr; 3–4 ékcsapmaró; 3–5 a túl nedves és a túl száraz lamellaelemek gyűjtőhelye;
3–6 hulladékgyűjtő; 3–7 szakaszos működésű hidraulikus üzemű hossztoldó prés; 3–8 asztal alatti leszabó körfűrészgép; 4 négyfejes gyalugép; 5 leszabó körfűrészgép; 6 meghajtott görgősor; 7 keresztirányú lánctranszportőr; 8 ragasztófelhordó henger; 9 megszakításokkal kiképzett – szabadon futó görgősor; 10 préságy; 11 forgózsámolyos – kétfejes gyalugép; 12 készméret-kialakítás – utómegmunkálás – védőszerfelhordás és szerelvényezés; 13 ragasztókonyha; 14 ragasztóraktár; 15 művezetői szoba; 16 mosdó; 17 WC; 18 raktár; 19 laboratórium; 20 szociális helyiségek; 21 irodák; 22 elektromos ellátás; 23 vízellátás; 24 hőközpont; 25 TMK-műhely)
A kapacitásadatok alapján beszélünk; – kis kapacitású üzemről 1–2000 m3 kész tartó/év, – közepes kapacitású üzemről 3–8000 m3 kész tart ó/év, – nagy kapacitású üzemről 10–20000 m3 kész tartó/év. Egy közepes teljesítményű üzem létszámigénye, egyműszakos üzemeltetést feltételezve, 45–50 fő. Második műszak beállítása további 10–15 főt igényel. Egy átlagos (kb. 8000–10 000 m3/év) kapacitású, egyenes és íves tartók gyártására is alkalmas, üzem tanulmányi célokra szerkesztett gép-, ill. csarnokelrendezési terve látható a 10.34. ábrán. 4000 m3/év kapacitású üzemelrendezési vázlatát szemlélteti a 10.35. ábra. Gyakori eset, hogy a drága rétegelt-ragasztott tartók részbeni helyettesítésére pl. szelemenek céljára, olcsóbb tartóféleségeket is gyártanak. A 10.36. ábra ilyen megoldást szemléltet, de a DSB-tartók gyártósorát nem részletezi (lásd külön fejezetben). 10 000 m3/év kapacitású üzem kialakítási sémáját mutatja a 10.37. ábra. Egy nagy kapacitású tartógyártó üzem kialakítását szemlélteti Európa egyik legnagyobb kapacitású üzemének alapul vételével a 10.38. ábra. Mint látható, a gyártócsarnok olyan kialakítású, hogy az iparvágány bevezetése lehetővé tesz 2–3 db vasúti kocsi beállítását, föl- és leterhelését is. A gyártócsarnok préságy feletti szakasza 5 t teherbírású, az utolsó csarnokszakasz (iparvágány) 10 t teherbírású daruval van felszerelve.
10.36. ábra. 8000 m3/év kapacitású „kombinált” tartógyártó üzem (1 fűrészárumáglyák; 2 osztályozótér; 3 tolópad; 4 szárítókamra; 5 szárítókezelő; 6 hossztoldó berendezés; 7 speciális gyalugép; 8 asztal alatti leszabó körfűrészgép; 9 meghajtott görgősor; 10 ragasztófelhordó; 11 préságy; 12 ékcsapmaró keretválltoldáshoz; 13 prés + tárolóhely keretválltoldáshoz; 14 forgózsámolyos
gyalugép; 15 tároló- és szállítás-előkészítő; 16 ragasztóraktár; 16a ragasztókonyha; 17 laborszoba; 18 WC; 19 mosdó; 20 DSB-tartókat gyártócsarnok; 21 művezetői szoba; 22 nyitott oldalú, fedett tároló a DSB-tartók számára; 23 védőszertartály áztatáshoz; 24 kompresszorszoba; 25 ragasztóraktár; 26 ragasztókonyha; 27 étkező; 28 mosdó és WC; 29 öltözők; 30 elektromos szerelvények; 31 hőkicserélő; 32 porkamra; 33 vízellátás; 34 hőközpont; 35 élezőműhely)
10.37. ábra. 10 000 m3/év kapacitású üzem (1 osztályozótér; 2 szárítókamra; 3 klímatizáló; 4 hossztoldó berendezés; 5 szelemengyártó részleg; 6 lamellapihentető; 7 ragasztófelhordó; 8 préságy; 9 pihentető-tároló; 10 forgózsámolyos gyalugép; 11 szállítás-előkészítés; 12 lakatosműhely)
10.38. ábra. Nagy kapacitású üzem példája (1 szárítókamrák; 2 tolópad; 3 klímatizáló; 4 kétfejes gyalugép előgyaluláshoz; 5 automatikus nedvességmérő; 6 a vizuális osztályozógép segédberendezései; 7a túl száraz fűrészáru; 7b túl nedves fűrészáru; 7c I. szilárdsági kategóriájú lamellaelemek; 7d II. szilárdsági kategóriájú lamellaelemek; 8a ékcsapmaró; 8b prés (előtolómű); 8c prés (fékezőmű); 9 négyfejes gyalugép; 10 automatikus hosszmérő, folyóméter-számláló és leszabást vezérlőkészülék; 11 lamellaelszedő; 12 keresztirányú görgősor; 13 gyorsító görgősor; 14a–b ragasztófelhordó henger; 14c ragasztókonyha; 14d ragasztóraktár; 15 szakaszos kialakítású, szabadonfutó görgősor; 16 préságy (hidraulikus présekkel); 17 közbenső tároló; 18 forgózsámolyos gyalugép; 19 „oda-vissza vágó” szalagfűrészgép a tartókontúrok leszabásához; 20 utómegmunkálás; 21 védő- és felületkezelés; 22 tárolás, berakodás; 23 iparvágány; 24 iroda; 25 WC; 26 öltöző)
A rétegelt-ragasztott tartógyártásban viszonylag ritka és különleges eljárásnak minősül a nagyfrekvenciás prés alkalmazásával kialakított gyártó sor. Folyamatos működésű nagyfrekvenciás préssel kialakított gyártó sort szemléltet a 10.39. ábra. A 3–7 m közötti hosszúságú, két végén előzetesen ékcsap-marón megmunkált alapanyagot az 1 jelű görgősorra helyezik (pl. targonca). A berendezés képes szélességben két darabból összeállítani a lamellarétegeket, ezért az adagoló a megkívánt szélességtől függően egyenként vagy kettesével továbbítja a ragasztófelhordó felé az elemeket, ahol egyoldali ragasztófelhordás történik. A lamellarendező (3) két egymás melletti görgősor, mely pneumatikus megfogó szerkezettel van ellátva, és a lamellákat automatikusan összerakja a kívánt keresztmetszetnek megfelelően. A nagyfrekvenciás prés folyamatos működésű, mely 100–240 mm széles és 180–270 mm magas tartókeresztmetszet átbocsátására alkalmas. A kész tartók továbbítása és elszedése automatikus. Egy lamellaszélességű tartóelemek gyártása esetén a folyamatos gyártás mellett, a nagyfrekvenciás prés és az elszedő görgősor közé iktatott számítógép-vezérlésű szabászfűrész lehetővé teszi a tartóelemek hosszméretének utólagos automatikus kialakítását.
10.39. ábra. „Folyamatos működésű” nagyfrekvenciás gyártósor (1 darabonkénti adagoló; 1a görgősor; 2 ragasztófelhordó; 3 lamellarendező; 4 nagyfrekvenciás prés; 5 hidraulika; 6 nagyfrekvenciás generátor; 7 elszedő görgősor; 8 máglyázóautomata; 8a görgősor)
A bemutatott nagyfrekvenciás gyártó sor kisebb méretű egyenes gerendák és faházelemek (szigetelőanyaggal kombinált gerendák is) előállítására alkalmas. Az így gyártott kis keresztmetszetű elemek különleges présberendezésben – hideg ragasztással – nagyobb szelvényméretű gerendaelemekké egyesíthetők.
10.3. Gerinclemezes tartók gyártása és gyártóberendezései Túlnyomórészt ragasztott kivitelű tartók tartoznak ebbe a csoportba (kivétel a NAIL WEB tartó), melyeknek gyártásakor a kis felületű ragasztásokkal kapcsolatosan többször is említett különleges ill. szigorított gyártástechnológiai előírásokat maximálisan be kell tartani. A tartók övelemei – ugyanúgy mint a rácsos tartók tartóövei, vagy az igényesebb kivitelű tömör fatartók – csak „zárt belet” nem tartalmazó szelvényekből készülhetnek (10.40. ábra) a jelentősebb alakváltozások és repedések elkerülése érdekében. Kivételesen, nagyobb fesztávolság és öv-szelvényméret esetén elképzelhető, hogy a tartóövek rétegeltragasztott faanyagból készülnek.
10.40. ábra. „Zárt bél” kiejtése a tartószerkezeti faanyagból
10.3.1.
Hullámlemez-gerincű (WELLSTEG) tartók gyártása
Talán az egyik legismertebb képviselője ennek a csoportnak, bár napjainkig túljutott a „fénykorán” és alkalmazása stagnál, sőt talán visszahúzódóban van. A gyártáshoz szükséges gépi eszközök: – hasító körfűrész, – asztalos marógép, – lemeztoldó berendezés, – lemeztekercselő- és tárolódob, – szabadon futó görgősor, – hossztoldó gép (manuális kiszolgálású ékcsapmaró és hossztoldó prés), – kombinált WELLSTÉG-tartógyártó gép, – leszabó körfűrész. A körfűrészek, asztalos marógép, a szabadon futó görgősor azonos a faiparban általában szokásossal. A leszabó körfűrész pedig kézi működtetésű kisgép is lehet. A lemeztoldó prés a görgősorba beépített nagyfrekvenciás berendezés, mely 1 : 10-es hajlású rézsű mentén végzi a speciális háromrétegű rétegelt falemez elemek hosszirányú toldását. A gerinclemez tekercselésére és tárolására szolgáló egyszerű 120–150 cm átmérőjű dob, melynek külső felületére, annak kézi forgatása mellett tekercselik fel a rétegelt falemezből kialakított gerinclemezt. A gerinclemez tekercselés közbeni oldalirányú lecsúszását a dob peremén villaszerűen túlnyúló határoló elemek akadályozzák meg. Maga a dob akár házilagos kivitelezésű is lehet. A kombinált megoldású gyártó gépegység egy speciális berendezés, mely folyamatosan biztosítja az övelemek szinusz vonalú hornyainak kimarását és ragasztóval való bevonását
(fúvókás vagy gravitációs „tölcsér” formájú ragasztófelhordókkal), két egymás feletti munkaszinten dolgozik. A felső szinten az előbbi megmunkálási folyamattal párhuzamosan és vele egyidejűleg képes elvégezni a gerinclemez hosszanti éleinek kúpos megmunkálását (marás), majd a két elemnek egy közös szintre „vezetésével” az övelemek hornyainak és a gerinclemez éleinek fokozatos közelítése után, azok illesztését és összepréselését. Maga a gyártás három részfolyamatból áll: – a különleges három rétegű rétegelt falemez táblák leszabása és ferdelapolásos hossztoldása, – övelemek alapanyagának ékcsapos hossztoldása, – tartók tulajdonképpeni gyártása az öv és gerincelemek összeépítése útján. Elvégzendő műveletek: – a rétegelt falemez gerinclemez-szélességű elemekké hasítása, – a lehasított lemezelemek végeinek (rövid él) 1 : 10 rézsű mentén asztalos marógépen (sablonban) való megmunkálása, – a rézsűfelületek nagyfrekvenciás (esetleg hőpréses) ragasztása, – a toldott gerinclemez dobokra tekercselése és tárolóállványra helyezése, – a fűrészelt vagy gyalult felületű övelemek alapanyagának ékcsapos hossztoldása (általában manuális kiszolgálású ékcsapmarón és toldó présen) majd pihentetése, – a tulajdonképpeni tartógyártás egyazon különleges gépegységen, több párhuzamosan, ill. egyidejűleg végzett művelet során történik, – a gép alsó helyzetű egysége az övelemek szemközti felületeibe adott paraméterek szerint meghatározott mélységű szinusz vonalú hornyokat mar, – a hornyokba előírt mennyiségű ragasztót juttat, – a gép felső helyzetű egysége a tárolódobról letekercselődő gerinclemez élfelületeit a tartóöv és gerinclemez csatlakoztatásához előírt kónikus szelvény szerint marófejekkel megmunkálja, miközben két darab a felfekvő gerinclemez által ellenirányba forgatott kb. 100–150 cm átmérőjű henger a dobról letekercselődő gerinclemezt feszesen tartja (a gerinclemez anyagának dobról való letekercselési ütemét a WELLSTÉG-gép előtolási sebessége szabályozza), – a gép a gerinclemezt egy ellensúllyal ellátott görgős himba segítségével szinuszvonal mentén „hajtogatja” és az egymással oldalirányban szemben elhelyezkedő nyomógörgők hatására, egymáshoz fokozatosan közeledő övelemek már kimart és ragasztóval ellátott hornyaiba illeszti (az illesztést a gép két oldalán elhelyezkedő két személy ellenőrzi és kézi kalapáccsal kocogtatva segíti), – mikorra az övelemek egymáshoz való közelítése eléri a névleges tartómagasságot és egymással párhuzamos helyzetbe kerülnek, a gép befejezi a préselést, – egy vagy két személy a tartók megkívánt hosszméretét kézi működtetésű motoros körfűrésszel leszabja, – a kész tartókat a kikeményedés időtartamára átmeneti tárolóhelyre rakják, ahol a normál klíma körüli csarnoki hőmérséklet és a tartóövek és gerinclemez között a kónikus megmunkálás következményeként kialakuló önzáró kapcsolat révén biztosított „présnyomás” hatására a ragasztó kikeményedik. Ragasztás tekintetében általánosságban a rétegelt-ragasztott tartónál mondottak mértékadóak, de a kis felületű ragasztások miatt fokozott figyelmet igényelnek. Csak rezorcin alapú műgyanta alkalmazható! A gyártóberendezések elhelyezésének sematikus vázlata a 10.41. ábrán látható.
10.41. ábra. A WELLSTEG-tartó gyártásának gépelrendezési sémája (1 szárítókamrák; 2 ékcsapmaró; 3 hossztoldó prés; 4 rétegelt falemeztáblák; 5 hasító körfűrész; 6 asztalosmaró; 7 gerinclemeztoldó prés és görgősor, végében a tekercselt gerinclemezek; 8–11 a kombinált Wellsteg-tartógyártó gép részegységei; 12 kész tartók tárolása; 13–17 kiszolgálóhelyiségek)
10.3.2. NORDEX-tartók gyártása Szükséges gépi eszközök: – szilárdsági osztályozó gép, – szabászfűrész, – ékcsapos hossztoldó, – hasítófűrész, – horonymaró és ragasztófelhordó, – lapszabász és élmegmunkáló, – prés, – szabászfűrész, – kétfejes gyalugép, – kisgépek. A gyártástechnológiai műveletek három csoportba sorolhatók: – övelemek megmunkálása, – gerinclemez elemeinek megmunkálása, – tartók kialakítása. Övelemek megmunkálási műveletei: – szárítás, – vizuális szilárdsági osztályozás, – gépi szilárdsági osztályozás (E modulus alapján), – szabás (hosszirányra merőlegesen), – hossztoldás (gyakran nagyfrekvenciásán, rezorcin alapú műgyantával, présidő: 6–7 perc), – övelemek hosszirányú hasítása (a tartó alsó és felső övét ugyanabból a hossztoldott elemből állítják elő hasítással), – a frissen hasított felületekbe horonymarás (kónikus szelvényű horony a ragasztás önzáró kialakításához), porkifúvás, ragasztófelhordás (fúvókás). Farostlemez megmunkálása: – hasítás a gerinclemez szélességének megfelelő méretre (zajvédelmi okokból, külön fülkében), – lemezelemek élfelületeinek kónikus szelvényű megmunkálása (marás) az övelemek
és gerinclemez ragasztásához szükséges „önzárás” biztosítása céljából. Tartók kialakítása: – préstöltés (kézzel a marást követően max. 1–2 órán belül, hogy ne maradjon idő az inkrusztanyagok felületre diffundálásához), majd préselés, – tartók pontos magassági méretének kialakítása (kétfejes gyalugépen), – pontos hosszméretek leszabása, – pihentetés (minimum 4 óra, 30 °C hőmérsékleten), – kiegészítő megmunkálás (a semleges szál környezetében lemezáttörések kialakítása vezetékek elhelyezése, szellőztetés stb. céljára, gerinclemez hosszirányú toldásainak kialakítása kétoldali lemezrátétek, átfedések alkalmazásával stb.), – kész tartók pihentető tárolása, – szállítás.
10.3.3. NAIL WEB-tartók gyártása Szükséges gépek: – szabászfűrész, – hossztoldó berendezés, – speciális prés és szabászfűrész. Gyártástechnológiai műveletek: – szárítás, – szilárdsági osztályozás (vizuális), – hossztoldás, – pihentetés, – préselés, méretre szabás és tárolás. A szárítás természetes úton történhet (15%). A szilárdsági osztályozást és szárítást követően az elemeket – általában manuális működésű – hossztoldó berendezésen szükség szerint hossztoldják (rezorcin alapú műgyanta), majd a ragasztó kikeményedéséig pihentetik. A tartók tulajdonképpeni gyártását egy kombinált gép végzi, melybe kézzel adagolják az övelemeket. A gép a két szomszédos övelemet fokozatosan közelíti egymáshoz, miközben a feltekercselt fém gerinclemezből a szükséges hosszúságot két vezető pofa között megvezetve az övelemek közé vezeti. Az övelemek közelítése a választott tartómagasságnak megfelelően történik. A végső fázisban a gerinclemez fogazott élét bele préseli az övelemek hosszirányú oldalfelületeibe. A lemez szükségesnél mélyebb benyomódását a lemez élén gyárilag kialakított T formájú mélységhatárolók segítenek megakadályozni (90°-ban elhajolva az övék felületére simulnak). A kész tartó hosszméretét a kombinált gép szabászfűrész egysége vágja le (fát és fémet együtt!).
10.3.4. Gerinclemezes zsaluzótartók gyártása Miután a gerinclemezes zsaluzótartók meglehetősen változatosak, egységes gyártástechnológiáról nem beszélhetünk. A legtöbb ilyen tartó egy-egy zsaluzati rendszerhez tartozik. Gyártásuk csak akkor lehetséges, ha valaki a gyártás jogát – gyakran a gyártó berendezéseket és technológiát – is megvásárolja. Ha valaki egyedi gyártásra adná a fejét, A NORDEX-tartónál leírt gyártástechnológia vagy hozzá hasonló megoldások jöhetnek számításba. Az I-szelvényű rétegelt-ragasztott változatok pedig a rétegelt-ragasztott tartógyártás követelményei alapján gyárthatók.
10.4. Rácsos ragasztott tartók gyártása A hagyományos rácsos tartókat nem szokás ragasztott kivitelben gyártani, mert a kapcsolatok kis felületre korlátozódnak és fokozott követelményeket támasztanak a gyártástechnológiával szemben. Kis sorozat esetén egy ilyen speciális technológia bevezetése alig ha kifizetődő lenne. Néhány különleges kivitelű tartótípusra megtörtént a különleges technológia kidolgozása és néhány speciális célgép kialakítása, így ezek gyártása és alkalmazása eléggé elterjedt.
10.4.1. DSB-tartók gyártása A tartóövek és rácsrudak közötti kapcsolat speciális csapos ragasztott megoldás. A szükséges eszközök: – szabászfűrész, – hossztoldó berendezés, – görgős szállítópálya, – öv-, csapfészekmaró gép, – rácsrúdmaró gép, – hidraulikus prés. A felsoroltak közül a két marógép és a prés az ún. különleges berendezések, a többi a szokványos univerzális jellegű faipari gépek kategóriájába tartozik. A hossztoldó berendezés a már többször említett manuális kiszolgálású megoldás lehet, az alacsonyabb teljesítményigény alapján. A gyártás során a két alkatelem (öv, rácsrúd) egymással párhuzamosan kerül kialakításra, s csak a préselés során „találkoznak”. A gépek gyártás közbeni elrendezésének vázlata a 10.42. ábrán látható.
10.42. ábra. DSB-tartógyártó gépsor elrendezési vázlata (1 tartók övrészének alapanyaga; 2 Dimter-féle kis teljestményű ékcsapmaró; 3 toldásra előkészített övelemek; 4 görgősor; 5 szakaszos üzemű (Dimter-féle) hossztoldó prés és leszabó körfűrész; 6 kiegyenlítő tárolóbak; 7 Zulauf gyártmányú övmaró gép; 8 ragasztófelhordó; 9 a rácsrudak alapanyaga; 10 Zulauf gyártmányú rácsrúdmaró; 11 tárolókocsi; 12 hidraulikus prés; 13 tárolóhely (kész tartók))
Gyártástechnológiai műveletek: – szárítás (8–15% a ragasztási követelményeknek megfeleően, eltérés ±2%),
– szilárdsági osztályozás (rendszerint vizuális), – övelemek alapanyagának szabása (hibakiejtés) szabászfűrészen, – ékcsapmarás és ragasztófelhordás, – hossztoldás (figyelembe véve, hogy a rácsrúd-csatlakozások, ill. csapfészkek helyén nem lehet hossztoldás!), – pihentetés (külön gyűjtendők az alsó és külön a felső öv elemei), – csapfészkek kimarása (általában egy menetben 4–4 övelem, együttfutó sablon vagy digitális vezérlés alapján) a speciális csapfészekmaró gépen (10.43. ábra),
10.43. ábra. Tartóöv-csapfészekmaró gép
10.44. ábra. Övelemek kimart és ragasztóval megkent csapfészkekkel
– a ragasztó felhordása a csapfészkekbe egyszerű (ellenprofil, vagy egyedi, kézi működtetésű, pl. fúvókás felhordóval) eszközökkel történik (ragasztóval megkent
csapfészkek láthatók a 10.44. ábrán ), – a rácsrudak kialakítása (kézi kiszolgálású speciális marógépen, az eddigiektől elkülönülő folyamatban történik, a marógép (középrészén egy kimart rácsrúddal) a 10.45. ábrán látható,
10.45. ábra. Rácsrúdmaró gép
10.46. ábra. DSB-tartó préselése
– ragasztófelhordás a rácsrudak csapfelületeire általában manuálisan (ellenprofil, egyedi kisgép segítségével) történik,
– préselés (fekvő helyzetű, kézi kiszolgálású hidraulikus működésű présben), közben a prést faanyagú kitámasztó elemekkel biztosítani kell a „túlnyomás” ellen és kézzel ill. kalapácsos „kocogtatással” segítik a csap és csapfészek illeszkedését (10.46. ábra), – pihentetés a ragasztó kikeményedéséig (a nyomóerő préselés utáni fennmaradását a csatlakozó elemek, csap, csapfészek, szoros illesztése biztosítja) a gyártó csarnokban vagy annak megfelelő klímájú tárolóhelyen történik, – tárolás (a végleges kikeményedés idejére csarnoki klímán, majd az elszállításig) fedett esőmentes helyen. Ragasztási szabályok, követelmények a kisfelületi ragasztásokra előírtak szerint. Minőség-ellenőrzés szakintézeti (külső) és belső (üzemi) ellenőrzés alapján. Csak rezorcin alapú műgyantával ragasztható!
10.4.2. TRIGONlT-tartók gyártása A TRIGONIT-tartó esetében a rácsrudak közötti kapcsolat valódi ragasztott kapcsolat, hisz a préselőerőt az ékcsapfogak önzárása útján biztosítjuk, míg a rácsrudakat az övelemekhez szögezéssel kapcsoljuk. így a méretezés során a ragasztott és a szögezett kötéseket is figyelembe vesszük, ill. mindkettőt méretezzük. Szükséges gépi eszközök: – szabászfűrész, – hossztoldó berendezés, – rácsrúdmaró gép, – prés- és szögezőasztal. Az egyes gépek hasonlóak – esetenként azonosak – a DSB-tartó esetében tárgyaltakkal. Az ott használatos rácsrúdmaró például – kis módosítás mellett – ez esetben is alkalmazható. Ugyanez érvényes a tartógyártó présre is, melynek alkalmazása nem követelmény, de lényegesen megkönnyíti a rácsrudak ékcsapos kapcsolatainak kialakítását és a kész tartóelemek magassági méretének pontos betartását! A gyártás műveletei: – szárítás, – szilárdsági osztályozás, – övelemek hibakiejtő darabolása, – övelemek hossztoldása, pihentetése, – rácsrudak marása (különleges kialakítású, 50 mm hosszú ékcsapfogakkal, speciális rácsrúdmaró gépen), – ragasztófelhordás általában kézi eszközökkel (ellenprofil, ecset), – préselés, szögezés (a préselés kialakítja a rácsrudak közötti önzáró ékcsapos kapcsolatot, a szögezés pedig a rácsrudak és osztott kialakítású övelemek kapcsolatkialakítását szolgálja). A műveletek manuális jellegűek, csak a rácsrúdmaró működése automatikus, de annak kiszolgálása is kézi megoldású.
10.4.3. Rácsos kivitelű zsaluzótartók gyártása A gerinclemezes zsaluzótartókhoz hasonlóan ezek is zsaluzati rendszerekhez tartoznak és a gyártás jogát, a technológiához tartozó speciális gépekkel együtt meg kell vásárolni.
Megemlítjük, hogy a DSB-tartók gyártóberendezéseivel zsaluzati célra is lehet tartószerkezeteket gyártani.
10.5. Szögezett-ragasztott kivitelű tartók gyártása A szögezett-ragasztott tartók gyártására nem dolgoztak ki az előzőekben tárgyaltakhoz hasonló különleges és általánosan elterjedtnek mondható eljárásokat. Az ilyen szerkezetek gyártását ezért egyedileg, vagy „házilag” kell megoldani. Tekintettel a már többször említett kis felületű ragasztások problematikus voltára, az említett tartók gyártása nagy körültekintést és rendkívüli szakértelmet igényel. Ezek nélkül eleve kudarcra van ítélve. A szögezett-ragasztott megoldások között főként a virendeel-rendszerű tartók egyes változatai vehetők számításba (például a 6.21. ábra). A tartók szerkezeti elemeinek (tartóövek, virendeelek) terv szerinti legyártása jó állapotú hagyományos faipari gépeken (fűrészek, gyalugépek) különösebb nehézség nélkül megoldható. Meg kell azonban említeni, hogy hazai viszonylatban ilyen célokra több esetben az akácot alkalmazták, melynek megmunkálása jóval nehezebb, nagyobb figyelmet és gyakran élezett megmunkáló szerszámokat igényel. Kritikusnak tekinthetjük a ragasztás megoldását, mert problémát jelenthet az alkatelemek megbízható illesztése és rögzítése, a tartó terv szerinti alakjának biztosítása stb. Akác esetén külön probléma a megfelelő ragasztó kiválasztása és a megbízható ragasztott kötések kialakítása. Általában gyalulás után néhány órán belül ragasztani kell! A szögezett-ragasztott kapcsolat kialakítása szögezőasztalon vagy zsinórpadon történhet. A virendeelek és csomóponti lemezek pontos illesztését szériagyártás esetén sablonok, változtatható helyzetű préselemek segítségével oldhatjuk meg. Egyedi gyártáskor – megfelelő körültekintés mellett – esetleg pillanatszorítókkal is dolgozhatunk. Kisebb csomóponti lemezek gyalult és illesztett deszkából (esetleg több, pontosan megmunkált elem egymás mellé illesztésével) készülhetnek. A nagyobb méretűeket célszerű víz- és főzésálló ragasztású szerkezeti rétegelt falemezből kimunkálni. Fontos a pontos méret, a tökéletes illeszkedés. Csak rezorcin alapú műgyanta használható! A szögkiosztás tekintetében a mindenkori szögezési szabvány előírásai és a különleges ragasztással foglalkozó fejezetben mondottak az irányadóak. Ezzel az eljárással nem csak kettő- vagy többtámaszú tartók és oszlopelemek, hanem kettő- vagy három csuklós keretszerkezetek is gyárthatók (pl. mezőgazdasági célra, tároló épületek vázszerkezete).
10.6. Mechanikus kapcsolóelemekkel kialakított rácsos tartók gyártása Ebbe a csoportba tartoznak mindazok a rácsos tartószerkezeti megoldások, melyeknek tartóöv és rácsrúd közötti kapcsolatait szögezett, szögezett lemez, csavarozott, betétes vagy szöglemezes megoldással alakítják ki. Úgy is fogalmazhatunk, hogy ide tartoznak a hagyományos rácsos tartók és a szöglemezes megoldások.
10.6.1. Hagyományos rácsos tartók Ezek legegyszerűbb és legrégibb változata a szögezett rácsos tartó, melyet az előre leszabott alkatelemekből szögezőasztalon vagy zsinórpadon állítanak, ill. szögeznek a terv szerinti módon össze. Szögezett kivitel esetén az övelemek és rácsrudak csatlakozásai átfedéssel készülnek. Tompa illesztésű elemcsatlakozások csak csomóponti lemezek egyidejű alkalmazása mellett alakíthatók ki. Ezek hasonlóak a szögezett-ragasztott megoldásnál említettekhez. Az ilyen megoldások egyedi jelleggel, egyszerűbb építmények céljára használatosak, s az utóbbi időkben visszaszorulóban vannak. Hasonló jellegű a csavaros kapcsolatú rácsos tartó, melynek jelentősebb elterjedését megakadályozta, hogy a gyártásához aránytalanul sok acélanyag (csavar) szükséges. Esetleges gyártása, az elemek pontos méretre szabását követően, zsinórpadon pontos előfúrás utáni csavarelhelyezéssel történik. Általában az elemek átfedéssel csatlakoznak. A szögezett lemezkapcsolatú rácsos tartóknak két olyan változatát ismerjük, melyek egyes országokban rendszeres és ellenőrzött gyártás mellett nyernek alkalmazást. Ezek a kapcsolóelemeknél már tárgyalt Greim- és SRT-rendszerű kapcsolóelemek és tartók. Mindkét változatnál tompa illesztéssel kapcsolódnak egymáshoz a tartószerkezeti elemek. A Greim-rendszernél az elemek pontos méretre szabását követően a kapcsolatok kialakításához egy precíziós célgépen el kell végezni az övelemek megfelelő szakaszainak és a rácsrudak végeinek terv szerinti (max. 2 mm résbőségű és 20 cm mély) réselését, mely résekbe azután a terv szerinti lemezeket beillesztik és a csomópontot a méretezési követelményeknek megfelelően 2,5–4,2 mm átmérőjű huzalszegekkel szögezik. A terhektől és a tartóelemek méreteitől függően egy-egy kapcsolathoz 2–6 db speciális minőségű, 1–1,75 mm vastag acéllemezt építenek be. A szögek átütése nyomán keletkező kismértékű lemezdeformációk (kitüremkedések) következtében a kapcsolat teherbírása megnő. Az SRT rendszernél a rácsos tartó övelemei és rácsrúdjai rétegekből, tehát osztott kivitelben tompa illesztéssel készülnek. A csomóponti szakaszokon a tompa illesztésű rétegek közé 1 mm vastag speciális acélszalagot fektetnek, melynek hossz- és szélességi mérete a csomópont méretezésének függvénye. Az elemek összeillesztését, réteges felépítését, majd szögezését szögezőasztalon, ill. zsinórpadon biztosítják.
10.6.2. Szöglemezes kötésű tartók gyártása Nagyon sok változatuk van, melyek kisebb-nagyobb mértékben eltérnek egymástól. Mégis azt lehet mondani, hogy a különféle változatok gyártástechnológiai szempontból nagyon hasonlóak, ill. közel azonosak. A gyártás gépi berendezései: – szabász körfűrész, – présberendezés. Kis volumenű gyártás és kisebb méretű tartók esetén a szokásos faipari szabászgépek alkalmazása is szóba jöhet az alkatelemek leszabásánál, de nagy méretek és nagy sorozatú termelés esetében speciális, legalább négy fűrészlapos szabászfűrész alkalmazása szükséges (10.47. ábra). A 2-2 párt alkotó fűrészlapok rendszerint numerikus tárcsás vezérlésűek. 0– 90° között bármely szögértékre beállíthatók, s így a gép egyetlen művelet során képes a rácsrudak és övelemek tompa illesztésű csatlakozásainak kialakítására. Teljesítménye 1200– 1500 vágás/óra. A présgépeknek (pl. a GANG NAIL rendszernél) három változata használatos: mini-, mozgó és álló prés.
A miniprések 300 kN körüli nyomóerővel rendelkeznek, s a csomópontok egyenkénti kialakítására alkalmasak. Főleg kisebb üzemekben és esetleg építéshelyszíni gyártás esetében kerülnek alkalmazásra. A tartóelemek gyártás közbeni alátámasztásai kis felületűek és áthelyezhetők (mobil, állványszerű megoldások, pl. 10.48. ábra).
10.47. ábra. Négy fűrészlapos speciális leszabó körfűrész
10.48. ábra. GANG-NAIL miniprések
Az ún. mozgó prések közepes – GANG NAIL rendszernél 470 kN – nyomóerővel rendelkeznek, s a munkaasztalon rögzített tartó fölött, „préselési mezőről – préselési mezőre” elmozdulnak (10.49. ábra). A prés alatt egyidejűleg – egyazon préselési mezőben – elhelyezkedő csomópontok, ill. szöglemezek préselése egy, ill. ugyanazon ütemben történik. Az ún. álló prések, megjelenésre hasonlítanak az előzőre, de nyomóereje még nagyobb – a GANG NAIL rendszerben 550 kN – és a préselési mezőben egyidejűleg elhelyezkedő csomópontok préselése itt is egy ütemben történik. A présberendezés – méreteire való tekintettel – álló helyzetű, így a présasztalon rögzített tartó mozdul el az asztallal együtt préselési mezőről préselési mezőre.
10.49. ábra. Mozgó (470 kN) prés
10.50. ábra. A présasztalon elhelyezett csomóponti rögzítőelemek
A csomópontokat ideiglenesen „összefogó” karos rögzítőelemek a présasztalon a kívánt helyekre áthelyezhetőek és a préselési ütem végén (valamennyi préstípusnál) automatikusan kioldódnak (10.50. ábra). A prések párhuzamos övű, háromszög és trapéz alakú tartók préselésére egyaránt alkalmasak. Néhány tartótípus présasztali elhelyezésének sémája a 10.51. ábrán látható. Szöglemezes csomópontok kialakítására mutat néhány példát a 10.52. ábra. A tartógyártás műveletei: – előosztályozás, – szárítás (természetes), – vizuális szilárdsági osztályozás, – faanyagvédelem (védőkezelés), – szabászat, manipuláció, – rácsos tartó összeállítása a présasztalon, – préselés, – elszedés, – közbenső tárolás, – raktározás, – szállítás.
10.51. ábra. Tartók elhelyezése a présasztalon
10.52. ábra. Szeglemezes csomópontok
Az előosztályozás során kerül kiválogatásra a tartószerkezeti célra alkalmas faanyag. A természetes szárítás – a szokásos módon – szabványosan kialakított máglyákban történik. A vizuális szilársági osztályozást a szabvány előírásainak megfelelően kell
végrehajtani. A faanyagvédelem leggyakrabban alkalmazott módja a merítő, ill. áztató eljárás. Az erre a célra alkalmas edény és csepegtetőtálca méreteit a gyártott elemméretek függvényében választjuk meg. A tartó szerkezeti elemeinek az alakhelyes méretre szabása az említett 4 lapos körfűrészgépen történik. A leszabott szerkezeti elemek ideiglenes tárolására és műveleti helyek közötti mozgatására megfelelő méretű kézikocsik szolgálnak. A rácsos tartó összeállítására szolgáló présállványon vagy présasztalon a csomóponti koordinátáknak megfelelő kiosztásban rögzítik a karos szorítóelemeket, melyek az alsó szöglemez (szögek felfelé állnak) és a faszerkezeti elemek présütem alatti elmozdulását vannak hivatva meggátolni. Az ún. felső szöglemezeket (szögek lefelé mutatnak) kézzel, majd óvatos kalapácsütéssel rögzítik a préselés előtti és alatti elmozdulás meggátlására. Ezt követi a tartók, ill. csomópontok egyenletes nyomás melletti préselése. A préselés egyenként (csomópontonként) vagy csoportosan történik, a szöglemezek egyenletes és torzulásmentes benyomásával, a faszerkezeti elemek felszínéig. Préselés után, a kész tartók elszedése történhet: – kézzel, – a prés mögött elhelyezett csúsztató állvány, – vagy elszedő görgősor segítségével. A tartók további mozgatása rendszerint villás targoncával történik. Tárolásukat alátétekre állítva célszerű ill. szokás megoldani. Szállító járművek felterhelése villástargonca vagy autódaru alkalmazásával oldható meg. A szállítás – fesztávtól függően – leginkább közönséges tehergépkocsival, vagy nyerges vontatóval történhet. A gyártás létszámigénye általában 10 fő körüli.
10.7. Faanyagú felületszerkezetek gyártása Az e részbe sorolható szerkezetek (héjak, függő tetők, térrácsok, rácsos felületszerkezetek stb.) olyanok, hogy az alkatelemek bizonyos szintű előregyártását követően a gyártás az építés helyszínén folytatódik. A két helyszínen végzett gyártási műveletek aránya a szerkezet típusától, méreteitől stb. függően meglehetősen változó.
10.7.1. Üzemi gyártás A felületszerkezeti elemek üzemi gyártásának gépi eszközei (fűrészek, gyalu és marógépek, fúrók, csapolómarók, lemeztermékek megmunkáló gépei stb.) azonosak a faiparban egyébként használatos gépi eszközökkel. Miután ezek a szerkezetek rendszerint egyedi jellegűek, a tipizálásra vagy a szériatermékek kialakítására nem sok lehetőség kínálkozik. Kisebb méretű szerkezeti elemeket – a szállíthatóság mértékéig – gyártóüzemekben állítunk elő. Ha az adott szerkezet nagyobb terek lefedését szolgálja és lehetőség kínálkozik utólag az építés helyszínén összeépíthető és közúton még szállítható részelemek (pl. egyes sík felületű héjak, redős tartók) gyártására, akkor természetesen az üzemi gyártást célszerű választani. Redős tartók esetén (10.53. ábra) az üzemi gyártás során legalább 3 db felületelemet tartalmazó részegységeket gyártanak, melyeket azután az építés helyén összekapcsolnak. Ha az elemek ragasztással kapcsolódnak egymáshoz, célszerű az építés
helyszínén a vápacsatlakozásokat csavarkötéssel megerősíteni. Sík felületű héjak (pl. födémpanel) tartószerkezeti része tömör fából, rétegelt-ragasztott elemekből, vagy rácsos, esetleg I-szelvényű elemekből készülhet, a tartóelemekkel együtt dolgozó héjalás csaphornyos illesztésű deszkázat vagy rétegelt falemez.
10.53. ábra. Redős tartó gyártóüzem szerelése
Dongahéjak gyártására dongánként a gyártó üzemben kerül sor, majd szállítás után a dongák összekapcsolása az építés helyszínén történik. A dongák megfelelő alakját egy előzetesen kialakított sablon, vagy szerelőállvány biztosítja. A gyártás során, első lépésként a merevítő bordázat kialakítására (10.54. ábra) kerül sor. A bordázat hajlított kivitelű elemeit rétegelt falemez felhasználásával (hajlítás, további ragasztás) célszerű elkészíteni. A ragasztás rendszerint szögezett-ragasztott kivitelű „hideg ragasztás”. A szerelőállvány alakja megszabja a gyártási műveletek további sorrendjét. Konvex héjszerkezeti forma esetén:
10.54. ábra. Dongahéj vázszerkezetének készítése
– először a héj alsó rétegét képező rétegelt falemezre, megfelelő kiosztásban felragasztják az egymással párhuzamosan futó hosszirányú bordákat, – a hosszirányú merevítőbordákkal ellátott alsó lemezt a szerelőállványra helyezve és
ott rögzítve, a lemez felveszi a sablon által megszabott dongaformát, – az előírt kiosztásban elhelyezik, ill. beillesztik és felragasztják a keresztirányú bordák elemeit, – szükség szerint elhelyezik a lemezfelületen a párafékező fóliát, majd az épületfizikai számítások alapján kiválasztott szigetelőanyagot, – elhelyezik és rögzítik a felső héjréteget (rétegelt falemez), – ha a héjalóanyag többrétegű és lehetséges, elhelyezik a héjaló (tetőfedő) anyagok alsó rétegét (a többi réteg elhelyezése az építés helyszínén történik). Konkáv héjforma esetében: – a szerelőállványon összeszerelik a hossz- és keresztirányú bordákból álló vázat, – az alsó héjréteget (rétegelt falemez) szögezett-ragasztott megoldással a merevítőbordázatra rögzítik, – az egyoldalról héjait bordázatot ideiglenes megoldással merevítik és 180°-kal a hossztengelye körül megfordítják, – elhelyezik a párafékező fóliát és a szükséges szigetelőanyagot, – elhelyezik és felragasztják a felső héjréteget (rétegelt falemez) és ha lehetséges a tetőhéjalás alsó rétegét is. A szerelés során biztosítani kell, hogy a héj szerkezetben kialakult „légzsákok” az épület belseje felé – az alsó lemezen kialakított nyílásokon át – kiszellőzhessenek. Az épületen szomszédosan elhelyezkedő dongák egymáshoz való megbízható kapcsolatának kialakításához hosszirányban csaphornyos kapcsolatot kell kialakítani. Hiperbolikus paraboloidok és függő tetők üzemi előregyártása a különböző szerkezeti elemek legyártására szorítkozik. Összeépítésük – a kész szerkezet megoldhatatlan szállítási problémái miatt – csak az építés helyszínén oldható meg.
10.7.2. Építéshelyszíni gyártás Az egyes szerkezeti elemek – a szerkezet jellegétől függően – különböző megmunkáltsági fokon kerülnek az építés helyszínére, ahol folytatódik a „gyártás”. A magasabb készültségi fokú gyártást követően leszállított egyszerűbb elemeket általában csak egymáshoz kell kapcsolni (mechanikusan vagy ragasztással), majd a szükséges héjalással ellátni. A méreteik és alakjuk folytán kész állapotban nem szállítható elemekkel azonban más a helyzet, ezek gyártása szó szerint az építés helyszínén folytatódik. Ilyenek általában a hiperbolikus paraboloidok és a függőtetők. Ezeknél az üzemi gyártás a héjazati lamellaelemek hossztoldására és gyalulására, továbbá a peremtartók és függő tetőknél a húzott „kötélzet” legyártására szorítkozik. A peremtartók és az említett húzott elemek, nagyobb szerkezeteknél mindig rétegelt-ragasztott kivitelben készülnek. Ezek a tartóelemek gyakran önmagukban is jelentős méretekkel rendelkeznek (10.55. ábra), és kapcsolatkialakításukhoz robosztus acélszerelvényeket igényelnek.
10.55. ábra. Függőtető peremtartói az acélsaruval
Kisebb héjszerkezetek gyártása lehetséges oly módon, hogy az építés helyszínén kialakított görgős állványon (sablon) készítjük el az alkatelemekből a héjat. Szó lehet a megfelelő ragasztási klíma biztosítása érdekében sátor alkalmazásáról is miután az építéshelyszíni ragasztás erősen klímafüggő és alkalmazása során sok bizonytalansági tényezővel vagyunk kénytelenek számolni. A héj szerkezetet alkotó gyalult deszkaelemeket csaphornyosán kell hosszirányban csatlakoztatni. A ragasztó felhordása rendszerint kézi eszközökkel (tolható tartályos felhordó henger) történik. A lamellák keresztezési pontjaiban a szögezett-ragasztott kapcsolat követelményeinek megfelelő, de legalább 4-4 darab megfelelő méretű szeget kell használni. Ragasztás során mindig szem előtt kell tartani, a ragasztási fejezetben, az építéshelyszíni ragasztásokkal kapcsolatosan mondottakat. A szögezést célszerű préslégszerszámmal végezni, mert manuálisan bizonytalan és körülményes. A peremtartó és héjszerkezet csatlakozásánál a ragasztás mellett, továbbá a ragasztási présnyomás biztosítására, süllyesztett állványcsavarokat vagy nagyméretű süllyesztett szegeket alkalmazhatunk. A peremtartók csatlakozási pontjain a tartóvégek csatlakozását úgy kell kialakítani, hogy azok alkalmasak legyenek az ott fellépő esetleges csavaró és hajlító igénybevételek felvételére. A szokásos peremtartóvég-csatlakozások: átlapolás, gérbevágás, gérbe vágott sarok acélheveder erősítéssel stb. Azokon a pontokon, ahol az erők az alátámasztó elemek felé átadódnak, a csatlakozási pontokat megfelelően kialakított acél anyagú kapcsolóelemekkel kell ellátni (10.56. ábra). A viszonylag kisebb méretű hiperbolikus paraboloidok alapformáiból különféle összetett fedéseket lehet kialakítani (6.33. ábra).
10.56. ábra. Példák erőátadó acélcsuklók kialakítására
10.57. ábra. Szerelőállvány függőtető építéséhez
A nagy fesztávolságú hiperbolikus paraboloidok és a függőtetők felépítéséhez szerelőállványra (10.57. ábra) van szükség. A függőtetők esetében először a vázszerkezetet (peremtartók, csuklós alátámasztó oszlopszerkezet, majd a hosszirányban futó merevítőbordák) kell összeállítani. A peremtartókat nagyméretű acélsaruk fogják össze, a merevítőbordákat csavarkötés kapcsolja a peremtartókhoz. Különleges csuklós acél saruval kapcsolódik az alátámasztó oszlopelem is a peremtartók végéhez. A lamellák 20–25 mm vastag hossztoldott anyagból a szükséges hosszúságban készülnek. Az alsó lamellaréteg a merevítő bordákra (kötélzet) merőleges futású. A további lamellarétegek (összesen legalább három) ±45°-kal hajlanak az alsó réteghez viszonyítva. A felállított szerkezetet a földhöz lehorgonyzott nagy szilárdságú acélkötelekkel elő kell feszíteni. Az előfeszítést fokozatosan és váltakozva – az aszimmetrikus terhelést kiküszöbölve – kell elvégezni. Az első fokozatban a feszítőerő 15%át, azt követően a 30%-át, végül a meghatározott teljes erőt kell működtetni. Miután a szerkezeti elemek „utánengednek” a műveletet 3–4 óra elteltével meg kell ismételni.
11. Faházelemek gyártása
A faházelemek gyártásában jelentős eltérések tapasztalhatók annak függvényében, hogy az adott faház melyik építési rendszerbe sorolható. De természetesen rendszeren belül is vannak eltérések, pl. panelesített tömör fafal, vagy szigetelőanyaggal kombinált több rétegű falpanel.
11.1. Boronafalas faházak elemeinek gyártása A boronafalas faházak szokásos alkotóelemei napjainkban: – hengeres, félbevágott henger vagy négyszög szelvényű tömör természetes fa (gerenda), – rétegelt-ragasztott fa, vagy szigetelőanyaggal kombinált (fa + polisztirol) gerenda, – beforgatott négyszög szelvényű ragasztott gerenda (egyszerű vagy kombinált). Ma már a hengeres faanyagokat is szabályos hengerré munkálják és a szomszédos elemekhez való szoros, ill. légzáró csatlakoztatás érdekében részlegesen síkra munkálják és csappal, ill. horonnyal látják el (6.37. ábra). Ezt a célt szolgálják a körmarók. „Rossz alakú” vagy erősen sudarlós elemeket többször is át kell engedni a körmarón, hogy a kívánt szabályos alakot megkapjuk. A modern körmarók további szerszámokkal is fel vannak szerelve a csatlakozási síkok és a csapok, ill. hornyok kimunkálására. Hasonlóan járunk el a viszonylag ritkán alkalmazott félbevágott hengerszelvények kialakításakor. A hagyományos négyszög szelvényű gerendákat a szokásos fűrészüzemi technológiákkal állítjuk elő, majd a jó illeszkedés és tetszetős felületek biztosítása érdekében többfejes gyalugépen a kívánt szelvényméretre és profilra (csap és horony, vízorr) munkáljuk. A nagy szelvényméret következtében mindkét esetben gondot, ill. jelentős költségeket okozhat a szakszerű (kíméletes szárítás). Ennek ajánlott eszközei ill. eljárásai a természetes szárítással kombinált nagytérszárítók és a vákuumszárítók. A rétegelt-ragasztott faházelemek gyártása a ragasztott tartóknál tárgyalt bármelyik gyártástechnológia alkalmazásával lehetséges. Különösen alkalmasak erre a célra a gépi úton tölthető, automatikus működésű présberendezések és egyes nagyfrekvenciás prések. A szigetelőanyaggal kombinált kivitelű rétegelt-ragasztott faházelemek nagytömegű gyártására kizárólag a nagyfrekvenciás berendezések ajánlottak (10.39. ábra). A beforgatott négyszög szelvényű üreges gerendaelemek (Kreuzbalken) gyártása kissé eltér a korábban tárgyalt ragasztástechnológiáktól, ezért kissé részletesebben foglalkozunk vele. Az eljárást a kisebb átmérőjű hengeres anyagok gazdaságos feldolgozására, a kész elemek tulajdonságainak javítására dolgozták ki. Az eljárás lényege, hogy a hengeres faanyagot két egymásra merőleges felezővágással negyedelik, majd az így előállított négy szegmenst 180°-kal beforgatva összeragasztják. Hogy a negyedeléssel előállított
szegmensek megbízhatóan, ill. teherviselésre is alkalmas módon összeragaszthatók legyenek, a hengeres fát még a negyedelés előtt négy oldalról „érintővágással” kell megmunkálni úgy, hogy a ragasztás céljára legalább 0,3b szélességű sík felület álljon rendelkezésre (6.12. ábra). Az érintő vágásoknak a szemben lévő oldalakon párhuzamosaknak, a szomszédos oldalakon merőlegeseknek és az elem hossztengelyéhez viszonyítva szimmetrikus helyzetűnek kell lenniök. A ragasztáshoz gyalult felületi minőség szükséges. Ha nem áll rendelkezésünkre a célnak megfelelő fűrészszerszám, akkor az érintő vágásokat követően, ill. a negyedelés előtt, az elemeket többfejes gyalugépen is meg kell gyalulni. Az előzőek szerint kialakított szegmenseket, ill. azok felületét mikrohullámú berendezésben előmelegítik, majd felhordják a ragasztóanyagot és a negyedelemeket összeillesztve speciális présekben két irányból préselik (11.1a és b ábra). A prések ürítését követően a fugákból kifolyt ragasztót egy célgéppel eltávolítják. A szükséges présidő – az előmelegítés következtében 7–12 perc. További 15 perc szükséges az utókikeményedéshez, s ezt követően az elemek további megmunkálásnak vethetők alá. Ragasztóanyagként poliuretán alapú ragasztó használatos, így a ragasztási fuga szinte nem is látszik az elemek felületén. Ha a rendelkezésre álló anyagnál hosszabb elemekre van szükségünk, a szelvényméretnek megfelelően választott hossztoldó gép alkalmazásával lehetőség van az elemek hosszúságának növelésére. Ha a keresztmetszeti szelvényt kívánjuk valamely irányba növelni (6.12. ábra), a présberendezés segítségével az is megoldható. A présberendezés alkalmas egyébként normál rétegelt-ragasztott szelvények előállítására is.
11.1. ábra. A beforgatott szelvényű elemek ragasztása
A gerendaelem keresztmetszeti alakjától és felépítésétől lényegében független a további megmunkálás (furatok, bemarások, falcsatlakozások, sarki túlnyúlások stb.). Kisebb volumen és alacsony szériaszám esetén ezek a megmunkálási műveletek a hagyományos faipari megmunkáló eszközökkel általában elvégezhetők. Nagy szériaszám mellett, vagy nagyon pontos megmunkálást és illesztést igénylő műveleteknél azonban ez az út nem járható. Például a szigetelőanyaggal egybeépített rétegelt-ragasztott faházelemek „sarki túlnyúlásai” nem készíthetők a hagyományos módon, mert a sarkokon túlnyúló elemeknek tömör fából kell lenniük (szigetelőanyag nélkül). A probléma megoldható a 11.2. ábrán látható módon, de a hengercsapok furatolását (mélység, merőlegesség, kiosztás) nagyon
pontosan kell végezni. A bemutatott sarokkapcsolatnak előnye még, hogy az egymást keresztező falelemek nem szenvednek szintbeli eltolást (6.53. ábra), tehát minden határolófal mindig azonos magasságban végződik (11.3. ábra) és így nincs szükség magassági kiegészítésre vagy korrekcióra.
11.2. ábra. Hengercsapos kapcsolat a sarki túlnyúlással
11.3. ábra. A hengercsapos kapcsolat minden oldalon azonos falmagasságot eredményez
11.4. ábra. Boronafalas faházgyártó gépek elhelyezési vázlata (1 szög alatt dönthető és elfordítható körfűrész; 2 fúró-, maró- és réselőszerszámok; 3 keresztmetszeti megmunkálás)
Nagy sorozatú termelés esetén az említett elemtípusok (körszelvényű, tömör, rétegelt és beforgatott szelvénnyel ragasztott) mind megmunkálhatok a faházgyártás céljaira kifejlesztett összetett megmunkáló gépegységgel (11.4 ábra), mely alkalmas – a hosszak merőleges vagy ferde helyzetű leszabására, – különböző csapok, rések, beeresztések, lekerekítések stb. gyors és pontos kimunkálására, – a szükséges furatok, betétek „fészkeinek” kimunkálására, – az elemek keresztmetszeti megmunkálására, beleértve a gyalulást, élletörést, vízorr-, csap- és horonykialakításokat. A gép valamennyi megmunkáló egysége komputervezérlésű és a megmunkálás pontossága 1 mm-en belül van. Így az elemek szerelhető állapotban kerülnek legyártásra. Boronafalas faházaknál gyakori eset, hogy a födémek és – különösen beépített tetőtér esetén – a tetősík kialakítása ugyanazon elemek felhasználásával történik, melyeket a határoló falak céljára is alkalmaztak. Esetenként ezeket táblásítani is szokták. Más esetekben a családi házaknál hagyományosan szokásos födém- és tetőszéki megoldások használatosak. A fedélszékeknél manapság gyakori a szöglemezes tartók, ill. azok speciális (beépíthető tetőtér) változatának alkalmazása, melyeket a szöglemezes tartóknál és a paneles faházaknál kissé részletesebben is ismertetünk.
11.2. Vázas rendszerű faházak gyártása Tekintve, hogy a vázas rendszerű faházépítés általában az építés helyszínére szállított alkatelemek összeszerelésén alapszik, a gyártás viszonylag egyszerűnek mondható. A munkaműveletek természetesen ez esetben is elkülöníthetőek a gyártóüzemi és az építéshelyszíni tevékenységre. Néha azonban a kétféle tevékenység keveredik vagy fedi egymást. Az üzemi gyártás a teherviselő faszerkezeti elemek alapanyagának osztályozását, szárítását, méretre szabását, szükség szerinti keresztmetszeti megmunkálását (esetenként gyalulást is) és favédő szeres kezelését jelenti. Ha hossztoldott fűrészáruval dolgozunk, akkor ide tartozik az esetleges hossztoldás is, bár hossztoldott fűrészárut (megfelelően felkészült, ill. minősített üzemtől) vásárolni is lehet. Az építés helyszínén a méretkész elemekből összeállítják az épület vázszerkezetét.
Természetesen kézi működtetésű motoros kisgépek (körfűrész, gyalu, maró) az esetleges kiegészítő megmunkáláshoz itt is rendelkezésre állnak. Miután a tetőszerkezetet általában összeépítik a fal- és födémszerkezettel (azzal közös statikai egységet is képez) gyakori a szöglemezes kapcsolóelemek használata. Erre a célra a szöglemezes tartók gyártásánál már említett miniprést vagy hozzá hasonló könnyű és mobil berendezést használnak. A fő kapcsolóelem egyébként a szög. Ekkor kerülnek elhelyezésre az előregyártott vagy vásárolt nyílászárók (ajtók, ablakok) is. A térelhatárolás céljait szolgáló lemeztermékek (faforgácslap, rétegelt falemez, MDF stb.) és faanyagok (deszka, palló) üzemi körülmények között leszabásra kerülnek. Általában igyekszünk a szabás nélkül beépíthető teljes táblák arányát magasan tartani, mert sok lemez (pl. BETONIP) csak különleges szerszámokkal munkálható meg, és a porképződés egészségügyi ártalmakat okozhat. Erre a célra négy lapos (két pár) lapszabász körfűrészek a legalkalmasabbak (keményfémlapkás szerszámmal). A lemezek áttöréseinek (pl. konnektorhely) kimunkálása és szükség szerinti furatolása történhet az üzemben, esetleg részlegesen az építés helyszínén (beépített vagy kézi működtetésű felsőmarók). A szigetelőanyagot, fóliát stb. tekercsben vagy bálában szállítják az építés helyszínére. A lemeztermékek terv szerinti beépítése szögezéssel vagy tűzőkapcsokkal történik, gyakran pneumatikus működésű kisgépekkel. Az esetleges pótlás vagy méretkorrekció céljára az építési területen is célszerű egy-egy gyorsvágót tartani a lemezek utólagos szabásához. A szigetelőanyag és párafékező fólia elhelyezése mindig kézzel, ill. kézi eszközökkel (nagy kések) történik. Külső falak kültéri oldalát ezután valamilyen burkolóelemekkel vagy műanyagbázisú vakolattal (pl. DRYVIT) vonják be. A vakolat két rétege közé polisztirol szigetelőlemezeket, a felső rétegbe erősítő üveghálót helyeznek. A vakolat színezhető és külön felületi réteggel is bevonható. A faházakkal kapcsolatos egyéb munkák (tetőfedés, festés, tapétázás stb.) kivitelezése a hagyományos épületeknél szokásos módon történik.
11.3. Paneles rendszerű faházak gyártása A paneles rendszerű faházak között különbséget teszünk aszerint, hogy a panel tömör fából, vagy különböző anyagok felhasználásával szendvicsszerű szerkezetkialakítással készül. A tömör fapanelek – a légrésekkel kombinált változatok is – részben a rétegelt-ragasztott tartógyártás eszközeivel és technológiáival gyárthatók, más részük a már tárgyalt beforgatott szelvényű üreges elemek táblásításával készül. Az említettektől eltérő tömör fapanelek gyártása az utóbbi években van elterjedőben és a gyártók az alkalmazott konkrét gyártási eljárásokat igyekszenek titokban tartani. Nyilvánvaló azonban, hogy a panelméretnek megfelelő présberendezésre van szüksége és meg kell oldani a ragasztandó elemek ragasztás előtti „előmelegítését” annak érdekében, hogy a présidőket elviselhető értéken (10–15 perc) tarthassuk. Erre az iparban használatos megoldások közül több is számításba vehető (mikrohullámú, elektromos, forró vizes csőhálózatú előmelegítés stb.). Az adott esetben leginkább megfelelőt az üzemtervezés során lehet vagy kell kiválasztani. A több anyagból, több rétegből felépülő – ma már hagyományosnak is nevezhető – panelek esetében az a törekvés érvényesül, hogy az elemek gyártása a lehető legteljesebb mértékben az üzemben történjen, s az építéshelyszíni munka – az alapozástól és ún. szakipari munkáktól eltekintve – főként a szerelésre korlátozódjon. A szerkezetek, épületek és eljárások sokfélesége miatt azonban ez esetben sem nagyon beszélhetünk egységes
gyártási eljárásról. A gyártási módszer, a berendezések megválasztása rendkívül sok tényezőnek a függvénye. A fontosabbak: – panelek szerkezeti felépítése, – panelek mérete (rendszere), – panelek megmunkáltsági foka, – felhasznált anyagok jellemző sajátosságai, – automatizáltság színvonala, – munkaerő-, energia- és nyersanyagárak, – szállítási lehetőségek, – épületek típusa, – az építés jellege stb. Egy panelgyártó üzem fő egységei: – alapanyag-tárolók, raktárak, – szárítók, – előmegmunkáló műhely, – panelszerelő műhely, – készáruraktár. Az alapanyag-tárolókat az anyagmozgatási és technológiai követelmények figyelembevételével kell kialakítani és elhelyezni. Nagy helyet igényel a fűrészáru, a szigetelőanyagok (pl. kőzetgyapot) és a nyílászárók (ajtók, ablakok) tárolása. Kisebb helyet kívánnak, de különleges igényt támasztanak a különféle kémiai anyagok (favédő szer, ragasztó stb.). Minden terméknek ellenőrzött és garantált minőségűnek kell lennie. A beépítendő tömör faanyagok megengedett maximális nedvességtartalma 18%. így a mesterséges szárítás – különösen télen – nem mindig mellőzhető. Fontos a jó szárítókamra. Nagyobb üzemekben gyakoriak az ún. alagútszárítók. A szárított alapanyag további tárolását természetesen fedett helyen kell megoldani. De fedett tárolóhelyet igényelnek – a faalapú lemeztermékek, – a szigetelőanyagok, – a nyílászárók és – a kémiai anyagok is. Az előmegmunkáló műhely szokásos gépi berendezései: – szabászfűrészek, – hasítófűrész, – gyalugépek, – hossztoldó gép, – fúró-, csapoló- esetleg marógép, – kézi kisgépek, – kézi szerszámok, – favédőszer-felhordó, – lapszabászgép. A panelek keretelemeinek szabásához egyszerű szabász körfűrész, a lemeztermékek megmunkálásához 4-lapos speciális szabászfűrész (kemény fémlapkás) szükséges, ha ezt a gyártott volumen is indokolja. Néhány elem eseti megmunkálását ún. gyorsvágóval is meg lehet oldani. Hasítófűrész az esetleges vastagabb elemek hasításakor szükséges. Ékcsapos hossztoldó berendezés csak akkor kell, ha az üzem saját hossztoldású faanyaggal dolgozik. Általában elegendő a kisebb, manuális kiszolgálású berendezések
alkalmazása. A gyalugépek közül főként a teljes keresztmetszeti szelvény megmunkálására alkalmas sokfejes gyalugépek jönnek számításba, bár sokszor fűrészelt felületű keretelemek alkalmazása is szokásos. Csapos keretelem-csatlakozások esetén csapoló-maró gépek alkalmazására is sor kerülhet, bár ma már szinte mindenütt dominál a tompa illesztésű keretsarok-kialakítás. Az univerzális jellegű kézi kisgépek (szögbelövők, tűzőgépek, fúrók, csavarbehajtók, felsőmarók stb.) legalább kiegészítő jelleggel minden megmunkáló műhelyben alkalmazást nyernek. Sok helyen ezekre alapozzák a gyártástechnológiát. A favédőszer-felhordók közül az áztató kádak és medencék, továbbá a perforáló hengerekkel és felhordó kefékkel működő eszközök a leggyakrabban használatosak, bár az utóbbi években általánosnak mondható a kémiai anyagok alkalmazásának visszaszorítására irányuló törekvés ezen a területen (környezeti problémák). Esetenként favédő szerrel telített faanyag alkalmazása is számításba vehető (igény szerint). Ebben az üzemrészben kerül sor a panelek szerkezeti elemeinek végleges kialakítására. Általában a szükséges szelvényméretű alapanyagot (fűrészárut) vásárolják erre a célra. Így a szokásos műveletek: – osztályozás, – szabás (hibakiejtés), – hossztoldás (el is maradhat), – gyalulás (esetleg hiányozhat), – védőszerfelhordás (előírás szerint csak a talajszinti és parapet alatti elemek esetében kötelező, egyébként igény szerint!), – lemezszabászat (törekedni kell az egész táblák magas részarányának biztosítására). Az ún. panelszerelő műhelyben nyernek elhelyezést a speciális panelgyártó berendezések, mely műhely vagy műhelyrész nem is minden esetben különül el a korábban említett megmunkáló vagy előkészítő műhelytől. A gyártási eljárás milyenségét ez az üzemrész határozza meg, hisz az elemek előkészítése minden üzemben hasonló, csak a megmunkálógépek teljesítményében és műszaki színvonalában különbözik. A gyártási eljárások és a hozzájuk tartozó berendezések sokfélék lehetnek. Az ún. nagy panelek gyártása tekintetében megkülönböztetjük – az „egyfázisú”, – és a „többfázisú” rendszert. Az ún. kis panelek gyártásakor csak az „egyfázisú” eljárás használatos.
11.3.1. Nagy panelek egyfázisú gyártási eljárása Az ilyen típusú gyártás során egy munkaasztal (esetenként görgős kivitelű is lehet) egyazon szakaszán készül el a kész, ill. félkész panel úgy, hogy valamennyi műveletet ugyanazon dolgozók végzik el. A méretre szabott alkatelemeket előzetesen az asztal környezetében helyezik el, a szerelés folyamatosságának biztosítása érdekében. A gyártás menete: – A keretelemeket fölhelyezik az asztalra (kézzel), beállítják a pontos méreteket, rögzítő szerelvényekkel ebben az állapotban leszorítják és a rendszerint tompa illesztésű sarok (és egyéb) csatlakozásokat a merőleges helyzet ellenőrzését követően szögezéssel (100–120-as szög), nagyméretű tűzőkapcsokkal, vagy szöglemez bepréselésével véglegesítik. – Felhelyezik és tűzőkapcsok segítségével rögzítik a párafékező fóliát, majd felhelyezik
és rögzítik a panel belső (lakótér felőli) lemezborítását (pl. cementkötésű faforgácslap, esetleg rétegelt falemez stb.). – Kialakítják a beltér felőli áttöréseket, szerelőnyílásokat. – A szerelőasztal fölött (vagy mellett) elhelyezkedő kisebb daru segítségével a félkész szerkezeti elemet megfordítják úgy, hogy a még „nyitott” oldala kerül felülre. – A panelkeretek által körülhatárolt térbe beszabják (pl. késekkel) és kézi úton elhelyezik a szigetelőanyagot. – Felhelyezik a külső oldali lemezburkolati elemet (pl. 12 mm vastag faforgácslap) és a tervekben előírt szögkiosztásnak megfelelően szögezik (esetleg tűzik vagy csavarozzák). – Az asztalt keresztirányban átívelő szerszámtartó hídon elhelyezkedő megmunkáló szerszámokkal (fúrók, felső marók, szögbelövők), ill. kisgépekkel elvégzik a szükséges áttörések (pl. szerelőnyílások) kialakítását. A lemeztermékek felerősítése történhet automatikus vezérléssel, a hídon elhelyezkedő belövőeszközökkel és/vagy flexibilis vezetéken csatlakozó kézi belövőeszközök segítségével (belövőpisztoly). Az egyfázisú eljárással gyártott panelek általában ebben a félkész állapotban jutnak az építés helyszínére, ahol az épület összeállításával párhuzamosan (vagy az után) kerül sor a többi, esetleg még a gyártással összefüggő művelet (kültéri műanyagbázisú vakolat felhordása, beltéri gipszkarton elemek felhelyezése, tapétázás stb.) végrehajtására. Az eljárás sematikus rajza látható a 11.5. ábrán.
11.5. ábra. Nagy panelek egyfázisú gyártása (1 szerelőasztal, 2 sínpályán mozgó „híd” a megmunkálógépekkel; 3 daru)
11.3.2. Nagy panelek többfázisú gyártási eljárása Az alkatelemek előkészítése és méretre szabása azonos az előzőekkel. Ún. többfázisú gyártás esetén a szerelőasztal egy olyan görgős pálya, melynek hossziránya mentén a végzendő szerelési műveleteket szakaszosan (több fázisban), különböző munkacsoportok végzik (11.6. ábra). A részműveletek nagyfokú begyakorlottsága mellett, további előny a lényegesen magasabb teljesítmény, ill. gyártókapacitás. A szokásos szakaszok (fázisok) száma – a kívánt teljesítménytől és a gyártott panelek megmunkáltságának fokától függően –
általában 6–10 között változhat.
11.6. ábra. Nagy panelek többfázisú gyártása (1 első munkafázis; 2 második munkafázis; 3 kis daru, szívókorongos lemezmegfogóval; 4 fordítódob; 5 harmadik munkafázis; 6 negyedik munkafázis; 7 billenőasztal; 8 konvejorpálya)
A méretre szabott elemeket ez esetben is a gyártósor mentén – a technológiai követelmények figyelembevételével – deponálják. A gyártósorra helyezésüket kisebb méretű daru biztosítja (a lemeztermékekhez vákuumos szívófejekkel ellátva). A gyártás folyamata: – A keretelemeket felhelyezik a görgős szerelőasztal kezdeti szakaszára, majd a méretek pontos beállítását és ellenőrzését követően rögzítő szerelvényekkel leszorítják és a tompa illesztésű sarkok végleges kötéseit (leginkább szögezés) kialakítják. Az asztal végéhez kapcsolódó fóliatároló hengerről letekerve a szükséges párafékező fóliát, a keretelemek belső (lakótér felőli felületére rögzítik tűzőkapcsokkal) és az elemet a következő műveleti helyre továbbítják (görgőkön, kézzel). – Felhelyezik és terv szerinti kiosztásban rögzítik a panel lakótér felőli lemezborítását (pl. faforgácslap). A lemezborítás rögzítése történhet flexibilisen felfüggesztett, kézi működtetésű belövőeszközökkel, vagy az asztal fölötti tartóelemeken elhelyezkedő automatikus vezérlésű belövőeszközökkel. Ugyanitt és hasonló módon történik a lakótér felől esetleg szükséges lemezáttörések kialakítása (fúrók, felső marók). – A félkész elem tovább haladva, ezután egy görgőzött fordítóba (fordítódob vagy billenőasztal) jut, ahol hossztengelye mentén 180°-kal megfordítják úgy, hogy a nyitott oldala lesz fölül. – A keretelemek által körülhatárolt térbe beszabják és elhelyezik az előírt méretű és sűrűségű szigetelőanyagot. – A következő műveleti helyen történik a szerelvények, csövek és elektromos vezetékek, majd a külső oldali lemezborítás (pl. cementkötésű faforgácslap) elhelyezése, terv szerinti rögzítése, az esetleges áttörések és szerelőnyílások kialakítása. – Gyakori, hogy az elemek ilyen készültségi állapotban konvejorpálya segítségével a raktárba kerülnek. Az elemek szállítópályára terhelése görgős billenőpad segítségével történik. – Ha a nyílászárók üzemi elhelyezésére is sor kerül, ez a görgős pálya következő szakaszán (vagy függesztett állapotban a szállítópályán) történik. – Ha az elemeket műanyag bázisú vakolattal is ellátják az üzemben, annak felhordása fekvő vagy függesztett állapotban (gyártóberendezéstől függően) történhet. A
műanyag bázisú vakolat első felét felhordva, 10–12 mm vastag polisztirol szigetelőlemezeket ragasztanak fel, majd azok külső felületére az illesztési fugákat átfedő bőlyukú üvegszövet hálót rögzítenek, melyre felviszik a vakolat másik felét. A vakolat anyagában színezhető és a végleges falfelületet szolgáltatja. A panelek illesztési hézagait, az üvegszövet meghagyott nyúlványai segítségével átfedik és az építés helyszínén utólag ugyanolyan színű és minőségű vakolóanyaggal vakolják. – A vakolt elemeket függesztett helyzetben szárító (szikkasztó) kamrákba, majd a raktárhelyiségbe szállítják. A belső (lakótér felőli) burkolat (gipszkartonborítás, festés, tapétázás) kialakítását általában az építés helyszínén végzik.
11.3.3. Kis panelek gyártása Az ún. kis panelek gyártása egy sajátos, egyfázisúnak minősülő eljárással történik (11.7. ábra). Az elemek előkészítése és méretre szabása hasonló az előzőekhez. A gyártás két egymás mellett elhelyezkedő munkapadon történik, melyeknek olyan a kialakítása, hogy a félkész elem az egyik munkapadról a másikra átbillentető (fordítással). A szükséges kisgépek flexibilis rögzítéssel a munkapadok fölött helyezkednek el. A munkapadok kiszolgálását általában két fő biztosítja. A gyártás valamennyi műveletét ugyanaz a két fő végzi. A gyártás folyamata: – Az egyik munkapadra fölhelyezik a keretelemeket, majd pontos méretbeállítás és ellenőrzés után rögzítőelemekkel rögzítik őket és a flexibilis felfüggesztésű kisgépek (szögbelövő, tűzőgép) segítségével kialakítják a sarokkapcsolatokat. – Párafékező fóliát helyeznek és rögzítenek (tűzés) a keretelemek felületére. – A beltér felőli lemezborítást (pl. faforgácslap) elhelyezik a keretelemek ill. fólia felületén és a tervekben előírt módon a keretekhez rögzítik (szög, tűzőkapocs). – A szükséges belső oldali áttöréseket kimunkálják. – A félkész elemeket átbillentik (180°-os fordítással) a másik munkapadra. – Felhelyezik és terv szerinti módon rögzítik a külső oldali lemezborítást (pl. ck. lemez). – Az elemeket (rendszerint villás targoncával) a tárolóhelyre szállítják.
11.7. ábra. Kis panelek gyártási sémája (1–2 előkészített alapanyagok; 3–4 szerelőasztal az I. és II. munkafázishoz)
11.3.4. Födém- és tetőelemek gyártása A leginkább szokásos megoldás, hogy a födém (esetleg tető) elemek leszabott alkatrészeit az építés helyszínére szállítják és ott beépítik. Ha a gyártás paneles formában történik, az a nagypaneles rendszer falpaneljeihez teljesen hasonló módon végezhető. Természetesen külön gyártó sorra van szükség, melynek kialakítása megfelel a panel méreteinek (maximális panelhossz 10 m körül) és szerkezeti felépítésének.
11.3.5. Tetőszéki elemek gyártása A tetőszéki elemeket az alkalmazott tartótípustól függően a tartógyártási technológiákban megadott módon kell legyártani. Hagyományos jellegű fedélszék alkalmazása esetén, az építés helyszínén szükség lehet zsinórpad felállítására. A legtöbb paneles rendszerű faházhoz a szöglemezes tartókból kialakított fedélszéki megoldásokat alkalmazzák, azok között is dominál a tetőtér-beépítési lehetőségét biztosító változat (6.88. ábra).
11.4. Egyéb faházszerkezetek gyártása Két faházszerkezeti megoldást kívánunk még röviden megemlíteni, ezek: – keretszerkezetes faházak keretelemei, – építőcellák és az ún. konténerházak.
11.4.1. Keretszerkezetes faházak keretszerkezeteinek gyártása Az ún. keretszerkezetek két változatban készülhetnek: – csak teherviselő keretelemeket tartalmaznak, – egyoldali (rendszerint külsőoldali) lemezborítást is tartalmaznak.
Gyártásuk mindkét esetben hasonló vagy azonos az egyfázisú nagypaneles gyártás technológiájával. Tehát egy munkaasztalon adott készültségi fokon összeállítják a keretszerkezetet, majd tárolás után az építés helyszínére szállítják, ahol felállításra (összeszerelésre) kerül és a vázas építési módra jellemző módon a falak egyéb alkotóelemei is beépítést nyernek.
11.4.2. Építőcellák és az ún. konténerházak gyártása Két változatuk ismert: – csak fából és faanyagú termékekből gyártott cellák, – fém vázzal, faalapú kiegészítő elemekkel gyártott megoldások. A faszerkezeti elemek és lemeztermékek előkészítése, ill. előzetes megmunkálása teljesen azonos mint a többi építési rendszer esetében, tehát a hangsúly a hagyományos faipari gépek és a kézi működtetésű kisgépek alkalmazásán van. A csak fából készülő megoldásoknál a gyártóműhelyben kerül összeszerelésre a vázszerkezet, a vegyes anyagú típusok acélvázas szerkezeteit pedig másik műhelyből vagy másik telephelyről szállítják a gyártócsarnokba. A további munka szerelő jellegű, tehát a vázszerkezet közelében praktikus szabályok szerint elhelyezett, már korábban megmunkált és előkészített szerkezeti elemeket – hasonlóan, mint a vázszerkezetes faházaknál az építés helyszínén – beépítik. Az építőcellát, ha egymaga alkot egy épületet, teljesen készre szerelik, ha több cella kerül az építés helyén összeszerelésre, akkor 85–95 százalékos készültségi fokon készítik el és szállítják. Fentiekből következik, hogy nemigen beszélhetünk egységes gyártástechnológiáról. A gyártás fontosabb technológiai jellemzőit épülettípusonként lehet kialakítani.
12. Faanyagú padlóburkolatok gyártása
A faanyagú padlóburkolatok gyártása egy rendkívül kiterjedt és dinamikusan fejlődő terület. Főként azokkal a változatokkal foglalkozunk, melyeknek magyar viszonylatban nagyobb jelentősége van, tehát azokkal, melyeknek a hazai gyártóbázisa is kifejlődött.
12.1. A deszkapadlók gyártása Az ún. deszkapadlók gyártása az alapanyag minősítését (kiválasztását) követően az alábbi műveletekből áll: – szárítás, – négyoldali megmunkálás, – méretre vágás, – minősítés. A deszkapadlót általában 12–18% nedvességtartalmú alapanyagból készítik. A későbbi problémák elkerülése érdekében célszerű az alacsonyabb, ill. a beépítés helyén uralkodó klimatikus viszonyoknak megfelelő nedvességtartalmú padlóelemek gyártása. Ajánlott a természetes és mesterséges szárítás kombinált alkalmazása. A négyoldali megmunkálás a ma már alig használatos deszkapadlónál gyalulást, a hajópadlónál pedig a lapfelületek gyalulását és a keskenyebb élfelületek csapos, ill. hornyos megmunkálását jelenti. A ma rendelkezésre álló és széles körben elterjedt sokfejes gyalugépek a gyártás alapgépének tekinthetők, így a gyártás bármely – a szükséges géppel rendelkező – faipari üzemben megvalósítható. Méretre vágás során biztosítani kell a hossztengelyre merőleges kiszakadásmentes bütüfelületet és a kívánt elemhosszúságot (3–6 m, 25 cm-es fokozatokkal). Minősítés a mindenkori szabvány előírásai alapján (I. vagy II. o). A deszkapadlókkal rokon a svédpadló és kapucinuspadló. Ezeknek a minőségi és szárítással szembeni követelményei azonban lényegesen magasabbak. A kapucinuspadló elemeinek végeit (bütü) is meg kell munkálni, így ennek további gépigénye lehet. Nagy sorozatú hazai gyártásukkal nem számolhatunk.
12.2. A csaphornyos parketta gyártása A csaphornyos parketta előállításának különböző gyártási eljárásai kismértékben eltérőek lehetnek ugyan, de az alapanyag (parkettfríz) és a végtermék ugyanaz, így ezek az eltérések érdemben nem befolyásolják a szükséges gyártástechnológiai műveleteket. A szokásos
műveletek: – szárítás, – alapanyag (parkettfríz, ill. parkettléc) beszállítása, – előosztályozás, – adagolás, – előgyalulás, – válogatás, lapfordítás, – 4 fejes gyalugépen megmunkálás (lapegyengetés, csap-, horonykészítés, vastagolás), – jobbos és balos parkettelemek elágaztatása, szétválasztása, – kettős csapoló marógépen méretre szabás és a bütüfelületeken csaphorony-kialakítás, – színlapra forgatás és osztályozás, – kötegelés. Többféle gyártósor van alkalmazásban, melyek kisebb mértékű eltérést mutathatnak. Nálunk az egyik leggyakoribb berendezés a Schöder-féle gépsor (12.1. ábra), melynek gépegységei: – adagoló, – szállítószalag, – előgyalu, – keresztirányú szállító és fordító, – szállítószalag, – 4 fejes parkettagyalu, – váltós szállítószalag, – kettős csapolómaró gép, – csomagolóasztal.
12.1. ábra. Csaphornyos parketta gyártása
(1 adagoló; 2 szállítószalag; 3 előgyalu; 4–5 keresztirányú szállító és fordító; 6 4 fejes parkettagyalu; 7 váltós szállítószalag; 8 kettős csapoló-maró gép; 9 csomagolóasztal)
A szárítás 10 ± 2%-ra történik. A parkettléc beszállítása a feldolgozóüzembe pályakocsin, targoncával stb. végezhető. Az ún. előosztályozást a „válogatóasztalon” végzik, ahol elkülönítésre kerülnek – a feldolgozásra alkalmas, – a feldolgozásra alkalmatlan (pl. mérethiányos), – a javítóvágással feldolgozásra alkalmassá tehető (pl. túlméretes) elemek. A frízeket kézzel, a szélesebb lapfelületre fordított állapotban az adagolótárba helyezik, ahonnét szállítószalag juttatja azokat egyenként az előgyaluhoz. Az előgyalu az elemek két lap- és egy élfelületét munkálja meg. Ekkor az elemek +2 mm túlmérettel rendelkeznek. A gyalugépről lefutó elemeket egy „ütköző” 180°-kal elforgatott helyzetben egy szállítószalagra továbbítja. A szállítószalag puffertárolóként is szolgál. Itt a válogatáshoz úgy helyezik el a szalagon az elemeket, hogy a szebbik lapfelületük (színfelület) legyen fölül. A hibás, ill. alkalmatlan elemeket vizuális megítélés alapján eltávolítják. Innét a szállítószalag a továbbhaladó elemeket élükre állított helyzetben viszi tovább, majd egy ütközőlemez segítségével „lapjukra fordulnak” (színlap alul!), s ilyen helyzetben érkeznek a 4 fejes gyalugéphez. Ezen megtörténik a lapfelületek egyengetése (első késtengely) majd a hosszanti élekbe a csap és horony (második és harmadik késtengely) bemarása, s végül az elemek vastagolása (negyedik késtengely). Az ún. balos és jobbos elemek kialakításához a frízeket két különböző irányú szállítószalagra (Y alakú elágazás) terelik, majd egy lejtős szállítószalagon, ill. csúszópályán a kettős csapolómaró gép tárolójába juttatják őket. A csúszópályán az elemek mozgását (előtolását) a gyalugéptől érkező folyamatos anyagáramlás biztosítja. A csapolómaró előtoló egységét fotocella vezérli. Az elemek itt nyerik el végleges hosszméretüket (körfűrészek), s itt történik a végekbe, ill. bütüfelületekbe a csap és horony kimunkálása (marófejek). A kész elemeket egy asztalon válogatják ill. osztályozzák és 50-50 darabból álló „jobbos és balos” kötegekbe csomagolják, majd címkézik és bélyegzővel látják el.
12.3. Lamellaparketta gyártása A gyártás – rendszerint a gyártóberendezés is – megegyezik a csaphornyos parkettáéval. A gépek „felszerszámozása” természetesen a lamellaparketta megmunkálási követelményeinek megfelelően történik.
12.4. Mozaikparketta gyártása A mozaikparketta gyártását is többféle berendezésen végzik, melyek kisebb-nagyobb mértékben eltérhetnek egymástól (Schmalz, Weinig, Schröder). Egyik jellegzetes és nálunk gyakran alkalmazott megoldás a Schröder-féle gépsor, mely a folyamatos gyártás mellett lehetővé teszi az elemek szükség szerinti „keverését”, s ily módon a kész parketta esztétikus megjelenésének fokozását. A gépsor egységei: – dobfűrész (forgódobtáras sorozatvágó),
– szállítószalag, – 2 fejes gyalugép, – sorozatvágó körfűrész, – láncos szállítópálya, – tárolósiló az elemrendezővel, – kettős szállítószalag, – elemfordító, – táblásító automata. A szükséges gyártástechnológiai műveletek: – szárítás, – szabás, – gyalulás, – szeletelés, – osztályozás, válogatás, – táblásítás (ragasztás), – minősítés, – csomagolás. Az alapanyagot 10% nedvességtartalmúra szárítják, majd a dobfűrészbe adagolva méretre szabják. Ezt követően az elemeket szállítószalagon a 2 fejes gyalugéphez továbbítják, ahol a két széles lapfelületet méretre gyalulják. Gyalulás után sorozatvágó körfűrészen, finom felületet biztosító fűrészlapokkal a kész elemvastagságnak megfelelő kiosztás mellett, a táblaelemeket felhasítják. A kész parkettelemeket (léceket) láncos szállítópálya juttatja a tárolósilóba, majd a „rendezőbe”. A hibás elemek kiválogatása és az osztályozás 2 db „tárolószalagon” történik, ahol egyúttal az elemek „színfelületét” alsó helyzetbe fordítják. Ilyen helyzetben jutnak azután a táblásító automatába, ahol a ragasztó felhordása után a papírral való kasírozás történik. (Újabban papír helyett műanyag, ill. üvegszálas hálót alkalmaznak, melyet a színfelület helyett a hátoldalra ragasztanak). Egy táblába azonos minőségű elemek kerülhetnek. Esetenként (korábban), elsősorban a jobb hangszigetelés érdekében, a színfelületre kasírozott papírral egyidejűleg a táblásított elemek hátoldalára gumi-, fém-, bitumen-, nemez-, szövet- vagy lécelemeket ragasztottak. Végül a táblásítás minősítése, majd a csomagolás következik. Ma a kasírozott üveghálóval kialakított táblaelemeket úgy minősítik, hogy csípőmagasságból leejtve legfeljebb három darab léc válhat le. Ha a levált lécek száma magasabb, a táblásítás nem megfelelő.
12.5. Szalagparketta gyártása Teljesen egységes megoldásról természetesen ez esetben sem beszélhetünk. Több-kevesebb eltérés van a különféle eljárások között, és a gyártóberendezések, a gyártási technológiák is folyamatosan fejlődnek. Általánosságban jellemző, hogy külön folyamatban kerülnek kialakításra – a felső- vagy járóréteg elemei, – a középréteg elemei, – és az alsó réteget alkotó elemek. A különböző rétegeket alkotó elemek elkészítését követően a három réteget ragasztással
panellé egyesítik, majd az előállított paneleket további mechanikai jellegű megmunkálásnak, s ezt követően felületkezelésnek vetik alá. A ragasztás történhet nagyfrekvenciás vagy hőpréses eljárással. A panelgyártás hőpréses technológia esetén egyszeres, nagyfrekvenciás technológiáknál kétszeres vastagsági méretben lehetséges. Utóbbi esetben természetesen a végső megmunkálás során a dupla vastagságú panelelemek hasításra kerülnek. Nálunk a szalagparketta-gyártás történetében a nagyfrekvenciás megoldás tekinthető „hagyományosnak”. Újabban pedig a hőpréses eljárás van elterjedőben.
12.5.1. Szalagparketta gyártása nagyfrekvenciás technológiával A fedő- (járó-) réteg elemeinek előállítása Használatos alapanyag: a kemény lombos fafajok, főként a tölgy, cser, bükk, akác, kőris, dió, szil, szelídgesztenye és az egzóták. A fedőréteg kialakítását célzó műveletek lényege, hogy a parkettfrízből dupla vastagságú, nagyon pontos méretű elemeket állítson elő a parkettpanel ragasztásához. Erre a célra többféle - egymástól több tekintetben eltérő - eljárás, ill. gyártóberendezés van forgalomban. Mi a Magyarországon eredetileg meghonosított berendezések és technológia alapján igyekszünk ezt a folyamatot leírni, noha később az érintett üzemek kisebb-nagyobb változtatásokat eszközöltek, más típusú újabb berendezéseket is beállítottak. Gépi megmunkáló egységek: – hidraulikus emelőasztal, – automata adagoló, – szállítólánc, – előgyalu, – szállítószalag, – négyfejes gyalugép, – javító körfűrész, – hulladékgyűjtő és szállító, – homlokmaró dobautomata, – szállítószalag a 90°-os fordítóval, – hasító szalagfűrész, – egyfejes lapmaró, – hibakiejtő fűrész, – hulladékgyűjtő és tároló. A gyártási folyamat Az alapanyag (parkettléc) szárítása – általában természetes és mesterséges szárítási módok kombinációjában – 6 ± 1%-ra történik. (A szárítás természetesen nemcsak fríz, hanem fűrészáru formájában is lehetséges.) A szárított alapanyagot kb. 1 héten át egy, a gyártócsarnokkal azonos klímájú klimatizáló helyiségben vagy magában a gyártócsarnokban tárolják az esetleges feszültségek kiegyenlítése és a kiegyenlítő fanedvességi érték közelítő beállítása céljából. A tulajdonképpeni gyártás megkezdésekor az alapanyagmáglyákat villás targoncával a hidraulikus működtetésű emelőasztalra helyezik. Az asztal magassága állítható az elszedő munkájának könnyebbé és kényelmesebbé tétele céljából. A megbontott máglyából az elemeket kézzel, lapra (szélesebb oldal) fektetett helyzetben az adagoló tárba rakják.
Az adagolóból a szállítólánc az előgyaluhoz továbbítja azokat. Az előgyalu egy ütemben munkálja meg az elemek két lapfelületét és egyik élét. Az előgyalult elemeket szállítószalag továbbítja a négyfejes gyalugéphez. A négyfejes gyalugép kialakítja az elemek pontos szelvényméretét és a későbbi hasító fűrészelés során várhatóan fellépő „kiszakadás” kiküszöbölése céljából, a hosszanti keskeny oldalakba (élekbe) hornyokat mar. A szállítópálya gyalugépet követő szakaszán történik az elemek ellenőrzése, válogatása és elszedése, majd a javító körfűrészen a szükség szerinti javító (hibakiejtő) vágások végrehajtása. Az ellenőrzött és „javított” elemek a szállítópályán a homlokmaró dobautomatához (dobfűrész) jutnak, ahol megtörténik az elemvégek pontos derékszögűre vágása. A dobautomatától a lécelemek szállítószalagon, élükre állított helyzetben a hasító szalagfűrészhez jutnak, mely kettéhasítja, és egy választó ék segítségével megfelelő helyzetbe fordítja azokat. Ezután a hasítványokat, ill. azok hasításból származó frissen fűrészelt lapfelületeit lap-, ill. felületmaró segítségével pontos méretre munkálják. Az így megmunkált léceket válogatják, szükség szerint hibakiejtő fűrészen „javítják”. Követelmények: sík, tiszta, sima felület, megengedett hullámmélység t1 = 0,1 mm, síktól való eltérés 80 cm-es hosszon max. 0,5 mm lehet. A homlokfelület sima, kiszakadásmentes és a hossztengelyre merőleges legyen. Ha az elemek mérete vagy alakja nem megfelelő, a gép utánállítását vagy a szerszámcserét azonnal el kell végezni. A gyártási műveleteket sematikusan a 12.2. ábra szemlélteti.
12.2. ábra. A járóréteg elemeinek megmunkálása
Az alsó réteg gyártása Használatos fafajok: éger, hárs, nyár, fenyő. Szükséges gépi eszközök: – hidraulikus működésű emelőasztal, – függőleges helyzetű (tengelyű) görgősor, – marógép, – hasító szalagfűrész, – kettős transzportőr,
– kétfejes gyalugép, – szállítószalag. A gyártási folyamat Az alapanyag nedvességtartalmát szárítás során 6 ± 1%-ra állítják be, majd kb. 1 hetes kiegyenlítő tarolással biztosítják a feszültségmentesítést és a gyártócsarnoki klíma kiegyenlítő fanedvességi értékének felvételét. A máglyákat villástargoncával a hidraulikus emelőasztalra helyezik és a máglyákból az elemeket kézi adagolással élre állított helyzetben, a függőleges helyzetű előtoló görgősor közé adagolják. A marógépet elérve, az elemek alsó és felső élét alul és fölül egyidejűleg pontos méretre munkálják (szélezik). Ezután az elemek a hasító szalagfűrészhez jutnak és a szalagfűrész kettéhasítja azokat. A hasító szalagfűrész után a lapra fektetett (90°-kal elforgatott) helyzetű elemeket a kettős lánctranszportőr a kétfejes gyalugéphez juttatja. Itt nyerik el pontos vastagsági méretüket. A hosszméret nem kerül megmunkálásra, tehát változó marad. Minőségi követelmények a megmunkált elemekkel szemben: – mind a négy felület sima, kiszakadásmentes, – oldalélek egymásra merőlegesek, – vastagsági mérettűrés ±0,1 mm, – szélességi mérettűrés –0,1 mm. Az alsó réteg készre munkált elemeit egy szállítószalag a „panelesítő gépcsoporthoz” továbbítja. Az elemek megmunkálásának egyszerűsített sémája a 12.3. ábrán látható.
12.3. ábra. Az alsó réteg megmunkálása
A középréteg gyártása Használatos alapanyag: éger, hárs, nyár, fenyő. Szükséges gépi eszközök: – hidraulikus emelőasztal, – automata dobfűrész, – szállítószalag, – sorozatvágó körfűrész, – szállítószalag. A gyártási folyamat Szárítás és a már említett klimatizáló tárolás során beállítják az elemek 6 ± 1%-os nedvességtartalmát. A klimatizált faanyagot villástargoncával a hidraulikus emelőasztalra helyezik. A máglyából az elemeket kézi erővel adagolják a dobfűrészbe, mely azokat 447 mm hosszúságúra szabja.
A dobfűrésztől az elemek szállítószalagon jutnak a sorozatvágó körfűrészhez, amely 7 ± 0,1 mm vastagságú elemekké szeleteli azokat. Követelmények: – sík, ragasztható felületek, – pontos, párhuzamos felületi megmunkálás. Végül a kész elemeket szállítószalagon, a minősítőn keresztül, a panelesítő gépcsoport lécadagolójához továbbítják. A szalagparketta háromféle alkotóelemének legyártását követően az alábbi műveletcsoportok alapján folytatódik a gyártás és megmunkálás: – terítékképzés, ragasztás, préselés (panelgyártás), – „panelek” mechanikai jellegű megmunkálása, – felületkezelés. A középréteg gyártási műveleteit a 12.4. ábra szemlélteti.
12.4. ábra. A középréteg megmunkálása
Terítékképzés, ragasztás, préselés (panelgyártás) A szükséges gépi eszközök: – szállítószalag, – lécadagoló automata, – ragasztóanyag-felhordó henger, – prés, – szegélymaró, – hidraulikus működésű leszabó körfűrész. A gyártási folyamat Az alsó réteg elemeit téglakötésben (a szomszédos elemek bütüs illesztései egymáshoz viszonyítva eltolt helyzetűek) kézi munkával a 2–3 m/min sebességgel haladó szállítószalagra helyezik. A középső réteg „lécszőnyege”, melynek elemeit gépi úton, a haladási irányra merőleges helyzetben, az elemvégek elmozdulását megakadályozó U-acél vezetősínekbe helyezik, folyamatosan halad a ragasztófelhordó gép rovátkolt gumihengerein keresztül (felhordott ragasztó mennyisége 150–190 g/m2), majd automatikusan a szállítószalagon haladó alsó réteg elemeire terítik. A felső réteg egyelőre kétszeres vastagságú elemeit kézi kocsiról, kézzel helyezik a középrétegre. Az elemek hossziránya azonos a szállítószalag haladási irányával, elhelyezésük pedig, a jobb rögzítés érdekében, ún. téglakötésben történik. A felső réteg elemeivel párhuzamosan, minden második sor után hosszirányban egy-egy 10 mm szelvényméretű puha fából készült „illesztőléc” kerül elhelyezésre. Ennek célja, hogy az elemek későbbi hosszirányú hasítása során ezeket elforgácsolva, csökkentsük az értékes lombos faanyag forgácsolási veszteségét. A felső réteget alkotó elemek felhelyezése során ügyelni kell a leszabási hosszakra, mert a felragasztott járórétegen a minimális
elemhosszaknak – a méretre szabás után – el kell érniük a 150 mm-t. Az elemadagolást végző személy számára kék színű lámpák jelzik az elemhosszakat, ill. a majdani szabásvonalat, így az újabb elemek felhelyezését, ill. csatlakoztatását ennek figyelembevételével teheti meg. Az elemvégek és oldalélek pontos illeszkedését vezetőgörgők, tológerenda és egy tüskés henger biztosítja (egymáshoz szorítják a szomszédos ill. csatlakozó elemeket). A fedőrétegre, a korábbiakhoz hasonló módon, újra középréteg, majd ismét egy alsó réteg következik. Így válik a folyamatosan haladó „paplan” 5 rétegűvé. A végtelen jellegű 5 rétegű „paplan”, ill. a szállítószalag folyamatosan és egyenletes sebességgel halad a prés irányába. A nagyfrekvenciás prés működési elvét tekintve szakaszos működésű. A prés záródását követően együtt halad a szállítószalaggal (hozzá kapcsolódik), majd a kioldást követően visszamegy az eredeti helyzetébe, s megkezdi a következő szakasz ragasztását, ill. kikeményítését. Ily módon, a prés szakaszos jellege ellenére, a gyártás folyamatos lesz. A présből kikerülő ragasztott „szalagot”, két szegélymaró a keskeny oldalakon – az élek mentén – tisztára munkálja. Ezt követően egy hidraulikus működésű – a szabási művelet alatt a szállítószalaggal szintén együtt haladó – körfűrész az 5 rétegű elemek beállított hosszméretét leszabja. A kész táblák csak azonos minőségű és fafajú elemekből, ill. rétegekből épülhetnek fel. Az egyes rétegek illeszkedési hibája hossz- és keresztirányban nem haladhatja meg: – fedőrétegben a 0,05–0,1 mm-t, – alsó rétegben az 1 mm-t, – középrétegben a 2 mm-t. A szalagparketta panelek mechanikai jellegű megmunkálása A szükséges gépi eszközök: – szállítószalag, – homlokmaró, – „lécberakó” automata, – sorozatvágó és szélezőfűrész, – keresztirányú szállítópálya, – 90°-os fordító, – hasító szalagfűrész, – 180°-os fordító, – szállítószalag, – hengercsiszoló, – szállítószalag, – fordító- és adagolóautomata, – horony- és csapmaró, – szállítószalag, – homlokmaró, – szállítópálya. A gyártási folyamat A méretre vágott panelelemeket a szállítószalag egy keresztirányú szállítópályára juttatja, ahol az elemek homlokfelületeinek középrétegébe hornyot marnak, majd fúvókás rendszerű ragasztófelhordás után a hornyokba egy hidraulikus működésű automata egy tárból, 7 mm vastagságú rétegelt falemez „csíkot” (idegen csap) présel. (Az utóbbi időszakban az elemek hosszméretét, a piaci igények alapján csökkentették, a homlokfelület csatlakoztatását pedig
az idegen csap helyett, sok esetben a panelek saját anyagából kimunkált csapokkal oldják meg). A következő műveleti helyen a paneleket (a fedőréteg távtartó léceinek vonalában, azokat mintegy elforgácsolva) sorozatvágó körfűrészen, hosszirányban három (újabban kettő) egyenlő szélességű elemre vágják, ill. szeletelik. A panel előtolását a fűrészlapok alatt haladó szállítólánc biztosítja. Az így kialakított elemeket keresztirányú szállítópályán mozgatják, majd egy 90°-os fordító 90°-kal elforgatva az élükre állítja és a szállítószalag ebben a helyzetben vezeti őket a hasító szalagfűrészhez. A hasító szalagfűrész az elemeket a középső (járó) réteg középvonalában hosszirányban kettéhasítja (megfelezi). Innét az immár három rétegű elemek lapfelületükre fordítva (járóréteg felül) haladnak tovább a fordítóhoz, amely minden második elemet a lapfelületre merőleges tengely körül, 180°-kal megfordít (a homlokfelületi csapcsatlakozások további megmunkálásának előkészítése céljából), majd az elemek egy keresztirányú szállítópályán keresztül a hengercsiszolóhoz jutnak. A három hengeres hengercsiszoló 6-6 db elemet munkál meg egy-egy ütemben. Csiszolás után egy fordító az elemeket, hossztengelyük mentén 180°-kal megfordítja úgy, hogy minden elemnél a csiszolt felület alul helyezkedik el, s ebben a helyzetben továbbítja őket a csaphoronymaróhoz. A marógép jobb oldalán egy egyengető- majd horonymaró szerszám munkálja meg az elemek éleit, a bal oldalon pedig egy csapprofil-kialakító marófej dolgozik. Ezt követően az elemek a homlokmaró automatába kerülnek, ahol az elemvégek csap-, ill. horonykialakítása történik (az eredeti technológia szerint a beragasztott rétegelt falemez csapok segítségével, ill. felhasználásával). A csapok és hornyok kialakítását követően az elemeket hossztengelyük mentén 180°-kal „visszaforgatják” (a járóréteg kerül felülre) és a felületkezelő üzemrészbe továbbítják. A mechanikai értelemben készre munkált elemeken a megengedhető mérettűrés: – csapok és hornyok esetében ±0,04 mm, – szélességi elemméretben ±0,1 mm, – hosszméretben ±0,1 mm.
12.5. ábra. A panelesítés, mechanikai megmunkálás és felületkezelés műveletei
Felületkezelés A szükséges gépi eszközök: – szállítószalag, – portalanító, – előmelegítő, – lakköntő gép (alapozó), – szállítószalag, – elpárologtató, – szárító, – keresztirányú szállítópálya, – szállítószalag, – hűtőszakasz, – csiszológép, – lakköntő gép (fedőlakk), – szállítószalag, – elpárologtató, – szárító, – hűtő, – szállítópálya. A gyártási folyamat A szállítóberendezés hatosával gyűjti össze az elemeket a portalanításhoz. Portalanítás után
a felületeket 50 °C-ra előmelegítik. Az előmelegített felületekre, lakköntő gépen felhordják az alapozó lakkréteget, majd elpárologtatják az oldószert és kikeményítik a lakkot (olajégő, infralámpa). A kikeményítést követi a minőség-ellenőrzés, szükség szerint a hibajavítás (kikenés tapasszal), majd a keresztirányú szállítópálya közbeiktatásával megváltozik az anyagáramlás iránya (180°-kal). A frissen lakkozott felületeket a hűtőszakaszban lehűtik, finom csiszolóval a lakk által „összekapott” szálakat lecsiszolják, a csiszolati port eltávolítják. A következő lakköntő gépen a fedőlakkot felhordják, az előzőhöz hasonlóan az oldószert elpárologtatják és a frissen lakkozott felületeket lehűtik. A kész parkettelemeket a szállítópálya a minősítőhöz, majd a csomagolóberendezéshez továbbítja. A csomagolás zsugorfóliás módszerrel, automatikus működésű berendezésen történik. A panelesítés, mechanikai megmunkálás és felületkezelés műveleteinek sematikus, ill. egyszerűsített ábrázolása a 12.5. ábrán látható.
12.5.2. Szalagparketta gyártása egyszeres elemvastagságban, hőpréses eljárással A nagyfrekvenciás berendezéseket a legutóbbi időszakban nagyon sok helyen többszintes hőprésekre cserélik és a technológiához kapcsolódóan, a szalagparketta elemek ragasztását (táblásítás) egyszeres elemvastagságban, tehát eleve három rétegű táblák formájában végzik. Ennek oka, hogy a korábbi nagyfrekvenciás berendezések időközben mindinkább elhasználódtak, s egyre gyakoribbak a gyártás közben fellépő hibák (elektromos átütések, beégések) technológiai nehézségek. Az elemek méretigényét illetően is bizonyos változások következtek be. (A korábbi 3 m helyett a járatos hosszméret 1,0–2,2 m-re változott, az elemek szélessége 137 mm helyett 184 mm). A gépgyártók nagy része pedig a többetázsos hőprések alkalmazását szorgalmazza, ahol a folyamatos gyártási folyamat előnyeit a többszintes prés alkalmazásával igyekeznek ellensúlyozni. A szalagparkettát alkotó három réteg elemeinek gyártása továbbra is külön-külön szakaszban történik, de természetesen a technológia sajátosságainak megfelelő változtatásokkal. A szalagparkettát alkotó három réteg kialakítása A fedőréteg alapanyagát 8 ± 0,5%-os nedvességtartalomra szárítják, kb. egy hétig csarnoki klímán tárolják (kiegyenlítik), majd méret és minőség szerint szétválogatják, osztályozzák. Ezután kézzel a négyfejes gyalugép adagolójába helyezik, ahol fémkereső segítségével az esetleges szilánkos darabokat kiválogatják és eltávolítják. Az elemek négy oldali gyalulását követően, az elemvégeket az ép és merőleges felület biztosítása érdekében dobfűrészen munkálják meg. Ezt követően az elemek szállítószalagon a körfűrészes hasítógéphez jutnak, ahol finom felületet biztosító kéttengelyes fűrészekkel az egyszeres elemvastagságnak megfelelő méretre hasítják őket (elemenként 4-4 db lamella képződik. A hasítványokat egy körasztalra juttatják, ahol fafaj, minőség és hosszúság szerint válogatják és osztályozzák azokat. Ha lehetséges, a hibás elemeket javítóvágás ill. hibakiejtés útján alkalmassá teszik a felhasználásra. A hosszúsági csoportokat 50 mm-es ugrásokkal képezik. Az osztályozás a szabványelőírások és piaci igények alapulvételével
történik. Ezt követően a lamellákat egy speciális „táblásító” berendezésen ún. téglakötésben, 3–4 sorból álló táblákba rendezik, melyeknek elemeit a hátoldalukon egy cik-cakkvonalban vezetett műanyag bázisú „olvadó szállal” egymáshoz „varrják”, majd táblahosszúságúra szabják az egészet. A táblaelemeket vákuumos emelő segítségével rakatba gyűjtik, majd villás targoncával a présberendezés előtti tárolóhelyre továbbítják. A középréteg alapanyagát 10 ± 0,5% nedvességtartalomra szárítják. A szárított anyagot sorozatvágó körfűrészen a szelvényméretnek megfelelően felhasítják. Egyes esetekben, jobb anyagkihasználás céljából, hasítás előtt az alapanyagot hossztoldják. Hasítás után a hibás elemeket eltávolítják, ill. ha lehetséges hibakiejtéssel javítják. A megfelelő minőségű elemeket a táblásítóberendezés az előtolás irányára merőleges helyzetben összegyűjti és tömöríti, melynek következtében tábla jellegű alakzat képződik. Az elemek végeitől 10–15 cm távolságban két fűrészlap segítségével a lécelemek hossztengelyére merőleges irányban a berendezés automatikusan két hornyot alakít ki, s ezekbe egy-egy papírzsinórt présel, ill. rögzít. A zsinórokat a szükséges táblahossz elérésekor leszabják. A papírzsinór feladata az ideiglenes jellegű „táblásítás”, ill. a középréteg elemeinek átmeneti jellegű egymáshoz kapcsolása a gyártás folyamán. Az ily módon kialakított táblaelemeket egy ragasztófelhordó henger rovátkolt elemei között vezetik keresztül, s ily módon megtörténik a kétoldali ragasztófelhordás. A ragasztóval ellátott elemeket alkalmasan kialakított megfogószerkezet és daru segítségével a présberendezés közelében gyűjtőtárolóba helyezik. Az alsó réteg kialakítása a megkívánt méretre szabott, 10 ± 0,5% nedvességtartalmú furnérból készül. A furnért rendszerint vásárolják (társüzemből, vagy idegen cégektől), melynek fafaja rendszerint nyár, esetleg fenyő. Táblásítás A különböző rétegek háromrétegű táblává való összeállítása során az egységrakatokból először 4 db fedőrétegelemet helyeznek vákuumos átrakó segítségével a préslemezre. A szomszédos elemek egymástól való távolságát a préslemez felfekvési felületein kialakított fém anyagú távolságtartó elemek (bütykök) biztosítják, így nincs szükség távolságtartó lécek alkalmazására. A préslapon az elemek esetleges helyzeti igazítása kézzel történik. A következő ütemben, a ragasztóval ellátott középrétegi elemek préslapra helyezése ugyancsak gépi áthelyezéssel és szükség szerinti kézi igazítással történik. Az alsó réteget alkotó furnérelemek gépi behelyezését és szükség szerinti kézi igazítását követően az elemeket rendszerint elmozdulás ellen tűzőgéppel rögzítik, s ha hullámos felületűek, akkor kismértékben „visszanedvesítik”. A préselés többszintes (pl. 13) hőprésben történik. A fűtőközeg gőz és termoolaj. A présidő (6–8 perc), a ragasztó típusának és az alkalmazott hőmérsékletnek a függvénye. A prések töltését és ürítését a töltő- és ürítőkas végzi. Préselés után 24 órás pihentetés következik, majd egyes technológiai megoldások esetében az elemek felületének javítása kézi tapaszolással, míg más eljárásoknál a javító tapaszolás gépi úton a felületkezeléssel összevontan történik. Mechanikai megmunkálás A táblaelemek megmunkálása során a fedőrétegben a távolságtartó bütykök segítségével kialakított rések mentén egy 5 lapos hasító, ill. sorozatvágó körfűrésszel szélezik és elemi méretekre hasítják ( 4 db szalagparketta). Ezután a parkettelemekből 6-6 db-ot összegyűjtve széles szalagos (3 db szalag)
csiszológépen (szemcseméret: 60, 100, 120/150) a járófelületet csiszolják. A csiszolt elemek hosszanti, majd végoldali élein a korábbiakban a nagyfrekvenciás technológiánál már említett módon a csap- és horonycsatlakoztatást kimunkálják. A horonymarás során a parkettelemek a színfelületükön fekszenek. A következő művelet az elemvégek csap- és horonycsatlakozásainak kimunkálása. Felületkezelés A felületkezelés során a járófelületeket felső helyzetbe fordítják, majd a felületeket portalanítják (kefehengeres tisztítás). A lakk felhordása kettő vagy három rétegben kikeményítéssel és portalanítással (az alapréteg esetében csiszolással) kombinálva történik a nagyfrekvenciás eljárásnál is tárgyalt módon. Egyes esetekben a javító masszát is a felületkezelő sorba beépített felhordógép segítségével viszik fel, míg másutt megmaradt a kézi jellegű javítás. A lakkozás minőségét, a felhordott mennyiséget, stb. üzemi laboratórium ellenőrzi. Leginkább valamilyen UV-Iakk kerül alkalmazásra. A végső fázisban kerül sor az elemek minősítésére majd csomagolására.
12.6. Egyéb parketták gyártása Mint már említettük nagyon sok változat létezik, különféle gyártástechnológiai eljárásokkal. A lamellaparketta, melynek gyártása ugyanazon vagy hasonló gépsorokon történik mint a csaphornyos parkettáé hazánkban is gyártott termék. Hazai felhasználása azonban nem igazán számottevő. Főként exportra gyártják. A csaphornyos parkettához viszonyítva annyiban eltérő a gyártása, hogy a parkettgyalu szerszámait a lamellaparketta keresztmetszeti szelvényének kialakításához szerszámozzuk fel és a kettős csapolómaróra végeredményben nincs is szükségünk. Az ún. ipari parketta gyakorlatilag a mozaikparketta-gyártás mellékterméke (a mozaikparketta céljaira alkalmatlan mozaikparketta elemeket tárazzák és csomagolják táblásítás nélkül erre a célra). A kétrétegű csaphornyos parketta gyártásának hazai bevezetése most van folyamatban. A gyártás és a gyártás során alkalmazott berendezések sok tekintetben hasonlítanak a szalagparketta-gyártás hasonló rendeltetésű berendezéseihez. Egyes üzemekben a lamellaparketta mérethiányos és hibás elemeinek mértani idomok (négyszög, háromszög, trapéz) szerinti körfűrészes megmunkálásával és az említett idomokból különböző rajzolatú táblák összeállításával, majd üvegszálas hálóra kasírozásával értékes – intarziaparkettának is nevezett (nem valódi intarziaparketta) parkettát gyártanak. A bütüparketta gyártására is sor kerül helyenként és időnként. Ezt speciális célgépeken lehet megoldani.
13. Egyéb faszerkezetek gyártása
Az egyéb kategóriába sorolandó szerkezeti megoldások elemei nagyon sokfélék lehetnek, de nagy részük megmunkálható hagyományos famegmunkáló eszközökkel és gépekkel. Ezért és a könyv terjedelmi korlátai miatt nem részletezzük őket. A faépítészettel kapcsolatosan azonban feltétlenül figyelmet érdemelnek a falépcsők és a burkolati elemek. A falépcsők Nyugat-Európában újra reneszánszukat élik, s számítani lehet a fokozott mértékű hazai elterjedésükre is. A faburkolatok pedig a faépítésben éppúgy, mint a hagyományos építkezéseken fokozott jelentőséggel bírnak. Falépcsők és szerkezeti elemeik gyártása Hely hiányában igyekszünk a lépcsőkkel kapcsolatosan azon elemek gyártási problémáira korlátozódni, melyek kissé bonyolultabbak és nem, vagy nem mindig állíthatók elő a hagyományos asztalosműhely eszközeivel vagy gépeivel. Az egyenes karral készülő lépcsők elemeinek megmunkálása – beleértve a lépcsőfokok esetleges szélesítő toldását is – általában nem igényel a szokásos asztalosüzemi berendezésektől eltérő eszközöket. A ma használatos toldó- és csatlakozóvasalatokhoz (pl. 13.1. ábra) azonban – megfelelő személyes vagy cégközi kapcsolatok híján – nem könnyű hozzájutni és szükség lehet néhány speciális szerszámra is. Külföldön a gyártók „szövetségekbe” tömörülnek és ezek segítségével biztosítják tervezéshez a számítógépes hátteret, gyártáshoz a szerszámokat, kapcsolószerelvényeket és bizonyos speciális szakmai ismereteket, no meg az üzleti hátteret.
13.1. ábra. Lépcsőelemek „rejtett” toldási kapcsolatkialakítása
Kissé bonyolultabb a helyzet az olyan íves vonalvezetésű falépcsőkkel, melyeknek tartóelemeit kis sugarú íves faelemek vagy két irányban hajlított kivitelű rétegelt-ragasztott fatartók alkotják, de többé-kevésbé hasonló jellegű feladatot jelenthet a kis sugárral készülő vagy kétszeresen íves karfa (korlát) kialakítása is. Az ilyen jellegű elemek készülhetnek – tömör természetes fából, ívesen kifűrészelve, majd többé-kevésbé rejtett kapcsolóelemekkel toldva (13.2. ábra), – egyenes rétegelt-ragasztott fatömbökből kifűrészelve és a fenti módon toldva (13.3. ábra), – furnérból hajlítva és ragasztva, – kétszer hajlított rétegelt-ragasztott fából.
13.2. ábra. Tömör fából ívesen kifűrészelt lépcsőelemek és beépítésük
13.3. ábra. Rétegelt-ragasztott egyenes tömbökből kifűrészelt íves lépcsőelemek
Az elemek legyártása – azok jellegétől függően – történhet – sablon segítségével, – gyártóműhelyben vagy -üzemben, tetőtől a plafonig terjedően kialakított speciális
„présberendezésen”, – magán az épülő szerkezeten, ill. az építés helyszínén kialakított présberendezésen. Sablont főként kisebb szerkezeti elemek kialakítására – különösen furnérrétegekből ragasztott szerkezeti elemek céljára – alkalmaznak (13.4. ábra). A rétegek hajításakor itt is számolni kell azzal, hogy az alapanyag vastagságának mérete a hajlítási sugárnak is függvénye. Teherviselő szerkezeteknél irányadónak tekintendő a korábbiakból már ismert összefüggés, hogy: R ≤ 200 · d, de legfeljebb: R ≤ 150 · d lehet. A lamellavastagság 150szeres értéke körül azonban már számítani kell arra, hogy néhány lamella – a fűrészelés során átvágott rostok következtében – eltörhet. Az egyidejűleg két irányban hajlított lamellákból ragasztott tartóelemek az íves vonalvezetésű lépcsők (13.5. ábra) kedvelt szerkezetei, melyek esetenként akár több emeletnyi hosszúsággal is készülhetnek.
13.4. ábra. Kis hajlítási sugarú lépcsőelemek előállítása sablonban, furnérból ragasztva
13.5. ábra. Íves lépcső kétszeresen meghajlított tartóelemekkel
A két irányban hajlított kivitelű tartóelemek gyártásakor is érvényes követelmény a minimálisan 40 cm-es préskiosztás, de itt a szomszédos présegységek szintben is eltérnek egymástól. A 40 cm-es préstávolságot függőleges helyzetű – padlótól a plafonig terjedő – acél vagy fa oszlopelemekkel biztosítják, melyek a gyártandó lépcső alaprajzi vetületének megfelelően különféle hajlítási ív (kör, parabola, ív és egyenesek kombinációja stb.) és hajlítási sugár mentén helyezhetők el, ill. rögzíthetők. Az oszlopelemek kialakítása olyan, hogy a csavarorsós préskereteket az oszlopok teljes hosszúságában el lehet mozgatni és az oszlopokhoz bárhol rögzíteni lehet (pl. kettős vezető- és rögzítősín alkalmazása). Ebben az esetben a préságy kitűzése az oszlopelemek alaprajzi beállításából és rögzítéséből, majd az egyes oszlopokon a préskeretek függőleges irányú helyének és helyzetének meghatározásából, beállításából és rögzítéséből áll. A ragasztandó lamellákat ily módon egy spirális vonal mentén „helyezik a préságyba” (feltekerik) és préselik. A művelet végrehajtása során különös gondot kell fordítani – a présidők (nyílt, zárt, fazék) betartására, – az elem jellegzetes pontjainak (kezdő, ΙΕ, IV, csatlakozó, ill. végpontok) még a préságyban történő maradandó megjelölésére, – a lamellák pontos felfekvésére és „szintbe rendezésére”, – a présidő és utókeményedés idejének betartására stb. Présbontást követően, az elemek végső felületi megmunkálása speciális kézi működtetésű elektromos kisgépekkel történhet. Lényegében hasonlóan történik az íves és esetenként több emeletnyi hosszúságú korlátelemek (fogódzó, vagy fogófa) legyártása. A szállítási nehézségek kiküszöbölése érdekében, esetenként szokták ezeket az építés helyszínén, provizórikusán kialakított „préságy” segítségével is legyártani. A fogófa szelvénykialakítása (13.6. ábra) speciális kézi kisgépekkel, az építés helyszínén is történhet.
13.6. ábra. Lépcsőkorlát fogófájának szelvénykialakítása
Burkolati elemek gyártása A burkolati elemek gyártása egyszerűbb esetekben a külső és belső falburkolati elemek (lambéria) gyártását jelenti, miután ezek a választékok nem igényelnek különleges ismereteket vagy gyártóeszközöket. A gyártás történhet hagyományos asztalosüzemi eszközökkel (körfűrész, egyengető és vastagsági gyalugép), vagy a mai modern többfejes gyalugépekkel, melyek ma már a kis- és középüzemek univerzális jellegű gyártóberendezéseinek tekinthetők. Kissé más a helyzet a mennyezetburkolatok és álmennyezeti elemek esetében, amikor az egyszerű (a két keskeny oldalon csaphornyosan, vagy csak hornyosan megmunkált) burkolóelemektől (melyek hasonlóak mint a falburkolatok) a mélységben tagolt ill. ilyen értelemben megmunkált, vagy kazettás jellegű, gyakran művészi kivitelű burkolatokig terjed a lehetséges választék. Az utóbbiak megfelelő (művészi) hozzáértést, kézügyességet és szerszámokat vagy célgépeket (pl. CNC vezérlésű felső marók) igényelnek, így már nem tartoznak az átlagos faipari üzemek profiljába.
14. Gazdaságossági kérdések
Gazdaságosságon, általában egy termék előállítási költségeinek és értékesítési bevételeinek összevetése alapján kimutatható nyereséget szokás érteni. Az alapanyagárak, az energiahordozók ára és a munkabérek mértéke viszonylag gyorsan változik és országonként – vagy akár országrészenként is – jelentős eltérést mutathat. Ezért a továbbiakban a gazdaságosság kérdését elsősorban műszaki, fajlagos alapanyag-felhasználási, fafajösszetételi és kihozatali szempontok alapján igyekszünk vizsgálni és megvilágítani.
14.1. A felhasználható alapanyagok gazdaságossági kihatásai A különböző tartó- és épületszerkezeti alapanyagok – acél, fa, vasbeton stb. – gazdaságossági összehasonlítása nem egyszerű feladat. Egyrészt minden szerkezeti anyagnak vannak sajátságos előnyös tulajdonságai, másrészt egy adott szerkezet vagy építmény csak az egyik vagy másik anyag felhasználásával kerül kivitelezésre, így az utólagos összehasonlító értékelés szinte mindig tartalmaz szubjektív elemeket is. A Trianon utáni Magyarország kedvezőtlen erdősültségi viszonyaira és a hozzá kapcsolódó fahiányra hivatkozással, hazánkban évtizedeken át száműzték a fa szerkezeti és építési alkalmazásának még a lehetőségét is. A megfelelő faanyag beszerzése sajnálatos módon egyfajta politikai kérdéssé vált, s ez a körülmény jelentős mértékben gátolta a műszaki fejlődést. Igaz ugyan, hogy a fában gazdag országok több tekintetben is előnyben vannak, de egyes erdőben gazdagnak nem mondható államok (pl. Hollandia, Belgium) meglehetősen fejlett faszerkezetgyártó kapacitásokkal rendelkeznek. A faanyag beszerzése ma már nálunk is csupán anyagi és nem politikai kérdés. Sajnálatos módon a Trianon után megmaradt területeink vas és egyéb ásványi anyagok tekintetében sem gazdagok. A legtöbb szerkezeti anyagból – gazdaságossági szempontból is – sokféle szerkezet tervezhető, építhető. Külföldi elemzések alapján mégis ki lehet mondani, hogy 18–25 m feletti fesztávtartományban a faszerkezetek a vasbeton szerkezetekhez viszonyítva általában gazdaságosabbak. Az acélszerkezetekkel való összehasonlítás során ez a határ 25–28 m-re tehető. Természetesen nincs szó merev határértékekről éppen a szerkezetkialakítás nagy variációs lehetőségei miatt. Az említett számok nagy általánosságban igaznak bizonyulnak. Ma a világon a legnagyobb fesztávolságú faszerkezet a 160 métert is meghaladja. Különösen kedveltek e tekintetben a kupola jellegű építmények (14.1. ábra). Minimális szerkezettervező vagy építési gyakorlattal is elképzelhető, hogy acél vagy vasbeton alkalmazása esetén ez mekkora anyagfelhasználást (beépített szerkezeti anyagok, zsaluzat és állványozás) és költségeket jelentene.
14.1. ábra. Nagy fesztávú rétegelt-ragasztott faszerkezetes kupola
Gazdaságossági szempontból a fa nagy előnye a fajlagos teherviselő képességéhez viszonyított alacsony súlya. Azonos teherbírású acéltartók súlya mintegy kétszerese a fáénak, míg vasbeton szerkezeteknél ez az érték 5–8-szoros is lehet. Ezek a tulajdonságok a gyártási költségeken túlmenően kedvezően befolyásolják a szállítási, alapozási és szerelési (daruzási) költségeket. Gazdaságossági tényezőként értékelhető az egyes szerkezetek élettartama is. Megállapítható, hogy szakszerű tervezés és kivitelezés esetén e tekintetben nincs számottevő különbség a fa és egyéb szerkezeti anyagok között, sőt egyes fafajok (pl. vörösfenyő, akác) élettartam tekintetében felül is múlhatják az egyéb szerkezeti anyagokat. Erős korróziós igénybevétel esetén a fa nagyon sokszor – pl. kémiai üzemcsarnokok és tárolók, eloxáló- és galvanizáló üzemek, mezőgazdasági létesítmények stb. – előnyös és gazdaságos lehet, más anyagokkal szemben. A harkányi gyógyfürdő erősen korrozív hatásainak ellensúlyozására készült az egyik medence részleges fedése 37 m fesztávolságú rétegelt-ragasztott fatartókkal (14.2. ábra).
14.2. ábra. Termálmedence fedése akác anyagú rétegelt-ragasztott fatartókkal Harkányban
Nagy fesztávolságú, ill. nagy szelvényméretű tartószerkezeti elemek esetén a fa tűzállósági tulajdonságai is rendkívül kedvezőek. Tűz hatására a vasbeton 10-szer, az acél 50-szer olyan gyorsan melegszik, mint a fa. Ismert tény, hogy 200 °C felett az acél szilárdsága gyorsan csökken és 400 °C körül a „tartós folyás” fellépése következtében teljesen elveszíti szilárdságát, a szerkezet összeomlik. A vasbeton szerkezetek 500 °C-on eredeti szilárdságuknak csupán mintegy 80%-ával rendelkeznek. Ez az állapot 5 perc időtartamú intenzív tűzhatás után már bekövetkezik. A fa gyulladási hőmérséklete 230 °C körül van. Ennek eléréséig is a fa viszonylag lassan melegszik, majd a felületi szenesedés szigetelő hatása miatt a tűz hatása a belső keresztmetszetekben csak lassan érvényesül. A szerkezet ép részei megtartják hordképességüket, sőt a nedvességvesztés következtében annak fajlagos értéke kismértékben növekszik is. Az ilyen faszerkezet hosszabb ideig biztosítja az élet- és vagyontárgyak mentésének lehetőségét. Tervezés során – a beégési sebesség ismeretében – lehetőség kínálkozik, a megkívánt tűzállósági határérték figyelembevételével, a szerkezet tűzállósági méretezésére. Az acél- és vasbeton tartók esetében hatékony tűzvédelmet csak költséges burkolóanyagok és technológiák alkalmazásával lehet biztosítani. A faszerkezeteken belül az alapanyaggal összefüggő gazdaságossági kérdéseket számottevően befolyásolja az alkalmazott fafaj és a felhasznált, ill. beépített alapanyag dimenziója. Ismert tény, hogy hagyományosan és legszívesebben a fenyőféléket, ill. azok egy jelentős csoportját használják faszerkezeti célokra, míg a lombos fafajokat csak ritkán vagy egyáltalán nem. A fenyők közül hagyományosan és általánosan a luc- és jegenyefenyő használatos. Bizonyos területeken jelentősége van az erdei fenyőnek, kivételes célokra (nagy tartósság iránti igény) alkalmazzák a vörösfenyőt. A tengeren túli eredetű fajok közül jelentős szerepe lehet helyenként a duglászfenyőnek. A lombos fák közül hagyományosan csak a tölgy játszott ezen a területen szerepet, a többi fafaj jelentősége elenyésző volt.
14.3. ábra. Kombinált szelvényű boronafalas kialakítású faház akác és polisztirol alkalmazásával
14.4. ábra. 18 m fesztávolságú rétegelt-ragasztott faszerkezet óriás nyárból Velencén
A fenyőféléket illetően nem sokat változott a helyzet, említést érdemel, hogy bizonyos esetekben (meglehetősen ritkán) a feketefenyő is szerephez jut. A lombos fafajok közül magyar „különlegesség” az akác szerkezeti alkalmazása, melyre ún. rövid fás változatban (6.21. ábra) rétegelt-ragasztott kivitelben (14.2. ábra) és a faházépítés területén (14.3. ábra) is vannak példák. A nyár faanyag rétegelt-ragasztott faszerkezetként való alkalmazása is magyarországi eredetű (14.4. ábra) de ma már egyes nyár fajok (pl. óriás nyár) az európai szabványokban is szerkezeti faanyagként szerepelnek. Méretezési szempontból a szabványelőírások a faanyagokat ún. fafajcsoportokba sorolják. A fafajcsoportokhoz szilárdsági osztályok (kategóriák), minősítő szilárdsági értékek és határ- vagy megengedett feszültségi értékek tartoznak. A ma érvényes magyar szabvány az alábbi fafajcsoportokat adja meg:
– F 56 (fenyő, 56 N/mm2 minősítőszilárdsági értékkel): erdei-, luc-, jegenye-, feketefenyő, – F 62 (fenyő, 62 N/mm2 minősítőszilárdsági értékkel): vörösfenyő, – K 78 (kemény lombos, 78 N/mm2 min. szil. értékkel): akác, tölgy, – K 68 (kemény lombos, 68 N/mm2 min. szil. értékkel): bükk, kőris, – L 46 (lágy lombos, 46 N/mm2 min. szil. értékkel): éger, nyár, fűz. Egyéb fafajok szerkezeti alkalmazása csak az előzetes szakintézeti vizsgálatok, a minősítő szilárdság és a határfeszültségi adatok meghatározása után lehetséges. A szabvány négy szilárdsági kategóriát (0, I, II, III) különít el minden fafajcsoport esetében és ezekhez rendeli a megfelelő határfeszültségi értékeket. Ily módon a faanyag szilárdsági osztályozása nem csak a biztonság fokozását jelenti, de gazdaságossági tényező is. A vonatkozó (MSZ 15025) szabvány előírásai alapján azt mondhatjuk, hogy a gyakoribb fenyők határfeszültségi adatait 100%-nak véve, a kemény lombos faanyagok szilárdsági ill. méretezési adatai 120–130%-nak, a lágy lombosakéi pedig mintegy 80%-nak vehetők. Ennek megfelelően alakulnak – azonos terhelést feltételezve – az említett fafajokból kialakított tartószerkezeti elemek keresztmetszeti méretei. A másik jelentős gazdaságossági tényező az egyes fafajokból elérhető kihozatal, mely szoros összefüggést mutat az alapanyag eredeti méreteivel, minőségével és alaki tulajdonságaival. Alacsonyabb megmunkáltsági szint (pl. fűrészelt rúdelemek) esetén jobb a kihozatal. Ha az építmény rendeltetése megengedi, nem csak lombos faanyagok, hanem fenyőfélék alkalmazásakor is indokolt lehet egyszerű rövid fás szerkezeti elemek beépítése (14.5. ábra).
14.5. ábra. Rácsos felületszerkezet rövidfás elemekkel (Sopron, Egyetem)
Nagy megmunkálási igényű rétegelt-ragasztott fatartók kihozatali adatait szemlélteti a 14.1. táblázat. A táblázat adatai fenyők esetén szélezett (*) és szélezetlen alapanyagra is, míg lombos fafajoknál csak szélezetlen alapanyagra vonatkoznak. Ennek oka, hogy a kereskedelmi gyakorlatban a fenyő fűrészárut általában szélezett állapotban – ritkán szélezetlenül is – a lombos fűrészárut pedig általában szélezetlenül forgalmazzák. Más típusú szerkezeteknél a kihozatal – a méreti és minőségi adottságok mellett – a konkrét megmunkálási igény (fűrészelt, gyalult) függvényében alakul.
14.1. táblázat. Rétegelt-ragasztott fatartók kihozatali adatai
14.2. A faszerkezet típusának gazdaságossági kihatásai Már az előbbi fejezet végén is szó volt arról, hogy a különböző megmunkáltságú szerkezeti elemek jobb vagy rosszabb kihozatali feltételeket jelentenek. Egy fűrészelt felületű „rúdelem” optimális esetben alig kerül többe, mint az adott szelvényméretű I. vagy II. kereskedelmi osztályú fűrészáru. A rétegelt-ragasztott tartógyártás külföldi tapasztalatai szerint 1 m3 rétegelt-ragasztott tartó átlagos ára egyenlő a felhasznált I. és II. kereskedelmi osztályú fűrészáru „kevert árának” 2–2,5-szeresével. Ha ezt az arányt a tartó ára jelentősen meghaladja, érdemes megvizsgálni az alapanyagellátást, a technológiát, vagy éppen az árképzést magát. Az egyes elemek megmunkáltsági szintjét természetesen nem lehet elválasztani a kész szerkezet típusától, jellegétől. Ugyanakkor egy-egy szerkezeti megoldás gazdaságos vagy gazdaságtalan voltát az adott szerkezet statikai tulajdonságai, alakja, méretezési vagy teherviselési sajátosságai is alapvetően befolyásolják. A 14.6. ábra néhány szerkezeti megoldás fajlagos faanyagigényét szemlélteti a 30 m alatti fesztávtartományban. Az ábra alapján megállapítható, hogy kb. 22 m fesztávig a vizsgált szerkezettípusok fajlagos alapanyagigényére a következő sorrend érvényes: – keretszerkezetek, – rácsos tartók, – deszkázattal készített héj szerkezetek, – rétegelt falemezzel készült héj szerkezetek.
14.6. ábra. Különböző faszerkezetek fajlagos alapanyagigénye
22 m fesztávtól a rácsos tartók alapanyagigénye alatta marad a deszkaborítású héjszerkezetekének. Természetesen ilyen jellegű következtetések csak az adott fesztávtartományokban értelmezhetők, mert például 80–100 m-es fesztávtartományban a fából készült közönséges rácsos tartók már nem jönnek szóba. A nagyobb fesztávtartományokban más szerkezetek (pl. héjak) esetében is további költségtényezők jelentkezhetnek (pl. nagyméretű acél szerelvények), melyek befolyással vannak a gazdaságosság alakulására. Fentiekből egyértelműen következik, hogy a tervezendő szerkezet típusának kiválasztása – a feltételezett szakmai ismeretek mellett – még a faszerkezeteken belül is nagy gondosságot és körültekintést igényel. Külföldön gyakori eset, hogy a különféle tartószerkezeteket egy-egy épületszerkezeten belül vegyesen alkalmazzák. Csamokszerkezetek gyakran készülnek rétegelt-ragasztott szerkezeti elemekkel. Ha a főtartók és szelemenek is rétegelt-ragasztott elemek, gyakori eset, hogy a szelemenek fajlagos mennyisége eléri vagy meg is haladja a főtartókét. Például a 14.4. ábrán látható 18 m fesztávú csarnok esetében, 6 m-es főálláskiosztás mellett a fajlagos főtartófelhasználás 0,023 m3/m2, a ferde hajlítás következményeként a szelemeneké pedig 0,03 m3/m2. Ennek következménye, hogy szelemenek céljára – a rétegelt-ragasztott főtartók mellett – valamilyen gerinclemezes vagy I-tartó megoldást alkalmaznak. Az előbb említett példában 1 db rétegelt-ragasztott szelemen 0,15 m3, míg a helyettesítésére alkalmas DSB típusú szelemen 0,09 m3, vagy egy WELLSTEG típusú tartó 0,1 m3. A fedés kialakítása szempontjából pedig sok esetben – különösen épületfizikai okokból – még kedvező is, ha a szerkezeti magasság (vastagság) kismértékben megnő. Hasonló következtetésre juthatunk számos más szerkezeti kombináció összevetése alapján. Gyakran nem csak a fajlagos faanyagfelhasználás csökken, hanem a gyártási kihozatal tovább javítja a gazdaságossági mutatónkat. A 14.2. táblázatban bemutatjuk néhány a gyakorlatban kivitelezett szerkezet fajlagos alapanyag-szükségletének alakulását.
14.2. táblázat. Néhány kivitelezett fa épületszerkezet fajlagos alapanyagigénye
Ismeretesek olyan fejlesztési kutatások, melyek magának a rétegelt-ragasztott tartónak igyekszenek a faanyagszükségletét csökkenteni. Ilyenek például – a vasbeton tartók mintájára kialakított – előfeszített tartók. Ezek előállítása úgy történik, hogy a tartót két egymással azonos méretű rétegelt-ragasztott tartóként gyártják le. Ezt követően az előfeszítés céljait szolgáló kábelek elhelyezésére a tartó hosszában végighaladó hornyokat marnak a két féltartó összeillesztendő felületeibe. A hornyokba elhelyezik a kábelvezető csöveket, majd a féltartókat összeillesztik, ill. összeragasztják. A ragasztást fűzőcsavarokkal is biztosítják. Ezt követően befűzik a feszítőkábeleket, gép segítségével a mértékadó-terhelés 50%-ának megfelelő erővel előfeszítik és a tartóvégre szerelt sarukon ebben az állapotban rögzítik őket. Végül megemlítjük, hogy a kivitelezési költségeket jelentősen befolyásolja a kivitelező szakmai hozzáértése, szervezeti felépítése, eszközökkel való ellátottsága stb. A 14.7. ábrán látható csarnoképület költségei, a jól előkészített és megszervezett „házi kivitelezés” következményeként kb. 40%-kal volt olcsóbb, mint az idegen kivitelezők ajánlata, annak ellenére, hogy a szerkezeti elemek legyártása természetszerűleg gyártóüzemben történt.
14.7. ábra. Az FTC kondicionálóterme a Népligetben (Budapest)
Irodalomjegyzék
Barlai E.: Rönkvédelem (kézirat). Budapest, 1952. Brunotte H.: Nagelsystem Greim. Karlsruhe, Mauen mit Holz 4. 1971. Budó Á. [1964]: Mechanika. 3. átdolgozott kiadás. Budapest, Tankönyvkiadó Bund Deutscher Zimmermeister im Zentralverband des D. B. eV.: Holzrahmenbau. Bruderverlag. Karlsruhe, 1989. Czerney–v. d. Westen: TRIGONIT Holzleimbautrager. Privatdruck, 1972. Egner K. [1950]: Feuchtigkeitsdurchgang und Wasserdamfkondensation in Bauten. Fortschritte und Forschungen in Bauwesen. Reihe C, Heft 1. Stuttgart, Francksche Verlagshandlung. Cziesielski E.–Friedmann M. –Schelling W.: Holzbau Statische Berechnungen, 1998. Erdélyi–Wittmann: A hazai termesztésű nemesnyárak ipari hasznosíthatósága. Faipari Kutatások. 109–123. o. 1973. Fekete I.: Épületfizikai kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1985. Friedrich E.: Épületfizikai tervezés. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1975. Gerlach H.: WELLSZEG-TRÄGER HANDBUCH. Gerco Industriebüro GmbH, München, 1979. Gilyén J. (és társai): Tapasztalatok és ajánlások tartószerkezetek tervezőinek és építőinek. Budapest, 1998. Götz–Hoor–Möhler–Natterer: Holzbau Atlas. Institut für Internationale Architektur-DokumEntation GmbH, München, 1980. Guyon Y. [1951]: Contraintes dans les piéces prismatiques soumises à des forces appliquées sur leur bases, au voisinage de ces bases. Int. Vereinigung für Brückenbau und Hochbau. Abhandlung. 11. 165–226. Gábor László: Épületszerkezettan I–IV. Tankönyvkiadó. Budapest (1964–1981). Gyarmati B.: Korszerű faanyagvédőszerek (kézirat). Pyrostop, 1992. v. Halász R.: Holzbautaschenbuch. Berlin. Wilh. Ernst und Sohn, 1984. v. Halász R.–Cziesielski E.: Konstruktion und Berechnung hölzerner Zylinderschalen aus Furnierholz. Berlin. Wilh. Ernst und Sohn, 1973. Handel W.: Konstruktionsgrundsatze und Bemessungstabellen für den Dreieck-Streben-Bau. Verlag von wilhelm Ernst und Sohn, Berlin, 1982. Haracsi L.: A cser alaphibája az álgesztesedés. Erdőgazdaság és Faipar. 1955. Hayashi Κ.–Felix B.–Govic Le C. [1993]: Wood viscoelastic compliance determination with spacial attention to measurement problems. Materials and Structures. 26. 370–376. Hearmon R. F. S. [1948]: The Elasticity of Wood and Plywood Dept. Sci. Indus. Res., For. Prod. Res. Special Rept. No. 7. His Majesty’s Stacionery Office. London. Hearmon R. F. S. [1962]: An Introduction to Applied Anisotropic Elastisity. Oxford University Press. Hempel G.: Schalendächer und andere Konstruktionen in England. Bauen mit holz. 1965. Nov. Hilvert E.: Faszerkezetek. Budapest. Tankönyvkiadó, 1956. Horváth S.: Faanyagú szerkezetek alkalmazása a magas- és mélyépítésben. 1996. Igmándi Z.: Csersarjerdők tőkorhadást okozó gombái. Az Erdőmérnöki Főiskola Közleményei. Ijjas Gy.: Példatár faanyagú tartószerkezetek méretezéséhez – TS S-40, 1991. Katona J.: Víkkendház sajátkezűleg. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1973. Keller B.: Bauphysik II. Vorlesungen für Studierende der Architektur. ETHZ Zürich, 1996. Kolb J.: Systembau mit Holz. Baufachverlag Zürich Dietikon, 1988. Kollmann F. [1951]: Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Band 1–2. Berlin, Göttingen, Heidelberg.
Springer-Verlag. Kovács I. [1979]: Faanyagismerettan. Mezőgazdasági Kiadó. Kovács Zs.–Somfalvi Gy.–Szalai J. [1982]: Ragasztott faszerkezetek. Egyetemi Jegyzet. Lektorált. Sopron. Erdészeti és Faipari Egyetem. 130 old. Kováts A.: Zajvédelmi ismeretek és módszerek. Miskolci Nehézipari Műszaki Egyetem. A BME Továbbképző Intézetének kiadványa. Budapest, 1986. Krauss F.: Hyperbolisch paraboloide Schalen aus Holz. Stuttgart, K. Krämer Verlag, 1969. Kurt K.: Fafajták törzslapjai. Budapest, Nehézipari Kiadó, 1954. Lehmann H.–Stolze B.: Ingenieurholzbau. Stuttgart, B. G. Taubner, 1972. Leise J.–Stammer J.: Vergleichende Versuche über die Zerstörungsintensität einiger wichtigen holzzerstörenden Pilze und die hierdurch verursachte Festigkeitsverminderung des Holzes. Angew. Botanik, 16. 1934. Leisse B.: Holzschutzmittel im Einsatz. Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1992. Massányi T.–Dulácska E.: Statikusok könyve – Magasépítés, 1989. Mistéth E. [1974]: Erőtani méretezés valószínűségelméleti alapon. Az EMI kiadványsorozata. 23. szám. Mistéth E. [1984]: Határfeszültségi és megengedett feszültségi értékek meghatározása. Kézirat. Budapest. Molnár S.: Faanyagismerettan. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest, 1990. Mucha: Holzbrücken. Rosenheim, 1984. Möhler K.–Steck G. [1977]: Rissbildung in Brettschichtträgern durch Trocknung oder durch Trocknung nach vorheriger Feuchtigkeitszunahme. Forschungbericht des Lehrstuhlsfür Ingenieurholzbau und Baukonstruktionen, Universität Karlsruhe. Juni 1977. Möhler K.–Steck G. [1980]: Untersuchungen über die Rissbildung in Brettschichtholz infolge Klimabeanspruchung. Bauen mit Holz 4, 194–200. Mönck W.: Holzbau. Berlin, VEB Verlag für Bauwesen, 1966. Németh K.: A faanyag degradációja. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest, 1998. Pagony H.: Nyárfaállományok egészségi állapotának vizsgálata, különös tekintettel az álgesztesedésre. Az Erdőmérnöki Főiskola Közleményei. Pallay N. [1951]: Mechanikai technológia I. Kézirat. Palotás L.: Mérnöki kézikönyv. Budapest, 1984. Phielix–Arnheim: Schalendächer in Rotterdam. Bauen mit Holz., 1971. Juli. Rónai F.–Somfalvi Gy. [1982]: Fa tartószerkezetek. Tervezés, méretezés. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. Rónai F. [1984]: Fejezetek a faanyagok mechanikájából. Egyetemi jegyzet. Sopron. 131 old. Scheer C.: Baukonstruktionen I–II. 1990. Schniewind A. P. [1966]: On Differences in the Tensil Strength of Earlywood and Latewood Tracheids. Holz als Roh u. Werkstoff 24(10): 502–506. Schniewind, A. P. [1968]: Recent progress in the Study of rheology of wood. Wood Science and Technology. Vol. 2. 188ל206. Smidt–Y. Nagashima–Liese W.–Schmitt U.: Bacterial Wood degradation Studies under Laboratory Coinditions and in Lakes. Holzvorschung 41. Pp. 137–140. Stupnicki J. [1968]: Analysis of the Behaviour of Wood under external Load based on a study of the Cell Structure. Acta Politechnica Scandinavia. Civ.Eng.Bulding Constr. Ser. 53. Trondheim. Varga F.: Adatok a szijácsbogár (Lyctus lineáris Goeze) biológiájához, kártétele Európában és hazánkban. Erdészeti és Faipari Egyetem közleményei. Ylinen A. [1956]: Über den Einfluss des Spätholzanteils und der Rohwichte auf die Elastizitätsmoduln, die Poisson’schen Konstanten und die Schubmoduln bei Holz mit ausgepregten Jahrringsbau. Tech. Hochsch. in Finnl. Forsch. No. 9. Helsinki. Weissenfeld P.: Holzschutz ohne Gift? Ökobuch Verlag. Freiburg, 1985. Werner G.–Zimmer K.: Holzbau 1–2, 1995. Winkler A.: Faforgácslapok. Budapest, Dinasztia Kiadó, 1998. Winkle, O.: Fa- és faalapú épületek. Sopron, 1975. Wittmann Gy.: Az akác és a cser felhasználási lehetőségei a mélyépítésben. Faipari Kutatások. 1973. 135–146. o. Wittmann-PIuzsik: A faanyagú rétegelt-ragasztott tartószerkezetek hazai alkalmazásának új eredményei.
Faipari kutatások. Budapest, 1975. Wittmann-Pluzsik: Modern faszerkezetek hazai alapanyagból. Faipar XXV. 8, 232–239. o. 1975. Wittmann–Pluzsik: Újabb lépés az akác faanyag épületszerkezeti célokra való alkalmazása területén. Faipar. XXVI. 9. 1976. Wittmann, Gy.: A rétegelt-ragasztott faszerkezetek alkalmazási lehetőségei. Építési Kutatás Fejlesztés 1, 37– 42. o. 1977. Wittmann Gy.: Faanyagú tartószerkezetek alkalmazásával kapcsolatos NSZK-beli tapasztalatok. Az Erdő. 1978. január. XXVII. évf. 9–12 o. 1978. Wittmann Gy.: Laubholz im Bauwesen. Bauen mit Holz. Karlsruhe, 1978. Juli. Wittmann Gy.: Néhány észrevétel a ragasztott faszerkezetek gyártóberendezéseinek kiválasztásával kapcsolatban. Faipar XXVIII. 12. 364–370. o. 1978. Wittmann–Szarka–Kajli: Építőipari fa tartószerkezetek gyártása. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1981. Wittmann Gy.: Ragasztott faszerkezetek tervezési és gyártási problémái a rendelkezésre álló alapanyagok összetételének tükrében. Magyar Építőipar. 1981. június. 321–325. o. Wittmann Gy.: Faszerkezetek építéstechnológiája (E. jegyzet). Sopron, 1993. Wittmann Gy.: Gazdaságos sportlétesítmények fából. Faipar XXXI. évf. 240–245. o. 1981. Wittmann Gy.: A rétegelt-ragasztott tartószerkezetekkel kapcsolatos hazai kutatások. Építésügyi Műszaki és Gazdasági Tájékoztató, 1983/10. sz. 76–80. o. Zöld A.: Épületfizika. Műegyetem Kiadó. Budapest, 1995. Zöld A.: Energiatudatos építészet. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1999. Zsáray Á.: Kötőelemek és kötések. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1973.
Egyéb kiadványok
Arbeitsunterlagen zum Verleimungslehrgang der Studiengemeinschaft Holzleimbau. Ragasztott faszerkezetek gyártása és minőség-ellenőrzése. A Finn Faszerkezet Minőségellenőrzési Társaság kiadványa. Ragasztott faszerkezetek gyártásának minőség-ellenőrzése. Az Osztrák Ragasztott fa Építési Szövetség kiadványa. Holzleimbau Gütesicherung. RAL-RG 421. Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. Düsseldorf. FKI-zárójelentések. INFORMATIONSDIENST HOLZ alkalmi különkiadványok (Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Düsseldorf). BRE Digest 1992–1999. Building Research Establishment, Watford. DIN- és MSZ-szabványok. Törvények, rendeletek, szabályzatok.
Készült a Grafika-Typopress Nyomdában 1147 Budapest, Kerékgyártó u. 47–49. Telefon: 251-5335, 251-7700 Felelős vezető a nyomda ügyvezető igazgatója A nyomda rendelkezik az ISO 9002 minőségbiztosítási tanúsítvánnyal
