NYÍLÁSÁTHIDALÁSOK ÉPÜLETSZERKEZETTAN 1 2006 február 22
1
A nyílásáthidaló szerkezetek alakja lehet: 1. Íves. 2. Egyenes. Az áthidaló szerkezet lehet: 1. Boltöv, ez készülhet: – a) téglából – b) kőből. 2. Acélgerenda. 3. Vasbeton gerenda, mégpedig: – a) a helyszínen készített, monolit jellegű – b) előregyártott. 4. Vasbetétes téglaáthidaló 5. Előfeszített acéltégla palló
BOLTÖVEK A boltöv ma is előforduló alakjai: – Félkörív – Szegmensív – ellipszis – kosárgörbe 2
A boltöv 140-160 cm szélességig egyenes alsó felülettel is megépíthető. Ez az ún. egyenes boltöv. a ,,boltöv" szóval általában magát az áthidaló szerkezetet, a „boltív" szóval pedig a boltöv alakját jelöljük. A boltív két kiinduló pontját összekötő egyenes a boltív alapvonala. Ennek hossza 1 a boltív ívköze vagy nyílásköze; h-val jelöljük a boltív magasságát Boltövekkel kapcsolatos fogalmak: 1 - a boltív ívköze vagy nyílásköze h - a boltív magassága l - gyámfal 2 - vállvonal; 3 - válllkő 4 - Intradosz felület 5 - extradosz felület; 6 - záradéklap 7 - zárókő 8 - közbülső boltozati kő
3
A boltövekkel kapcsolatos fogalmak: Az áthidalt nyílás szélessége a nyílásköz vagy ívköz (1). Azok a falak, amelyekre a boltív támaszkodik, a gyámfalak. A boltöv és a gyámfal találkozása, illetőleg a boltöv felfekvési helye a boltöv válla. A boltöv legalsó köve a vállkő. Ha a boltöv ívének a nyílás szélső függőlegesével való találkozási pontjából a boltöv homlokzati síkjára merőlegest húzunk, nyerjük a vállvonalat. A c d, illetőleg c'd' távolság a boltöv vastagsága; a c c', illetőleg a d d' távolság pedig egyenlő a falvastagsággal. A boltöv felső felülete latin szóval extradosz, alsó felülete intradosz. A boltöv legfelső pontja a boltöv záradéka. A legfelső kő a záradékkő vagy zárókő. 4
Önboltozás A helyes kötésben épített faltestből egy lépcsős vonallal elhatárolt részen eltávolíthatjuk a kő vagy tégla egységeket anélkül, hogy az így létrejött nyílás feletti falrész állékonyságát veszélyeztetnénk. A lépcsős vonal feletti falrészben az önboltozás jelensége lép fel. Ezen az elven alapszik az ókorban épített, ún. álboltövek erőjátéka. Az álboltövek a nyílást fokozatosan előre ugratott, háromszög alakú lezárást képező kövekkel, illetőleg téglákkal hidalják át. Az önboltozás jelenségét felhasználhatjuk arra, hogy elemekből készülő falak építése közben - a közlekedés számára lépcsős elhatárolású ideiglenes nyílást hagyjunk ki. Az önboltozás tényéből következik, hogy egy bizonyos áthidaló gerendát nem kell a felette levő összes falteherre és egyéb teherre méretezni. A gerendát csak egy parabolával határolt falrész terheli, mert a parabola területén kívüli faltest - önboltozás folytán - a nyílás melletti faltestre adja át a terhét. (A német szabályzat szerint az áthidaló gerendákat egy olyan egyenlő szárú háromszög homloklapú faltömeg súlyára kell méretezni, amelynek oldalhossza megegyezik az illető nyílás szélességével.) 5
A boltöv szerkezete A boltöv lényegében szerkezetileg nem más, mint egy meghajlított pillér. Ebből következik, hogy a boltövek tégla-, illető-leg kőkötése azonos a pillérekével. A boltövek szerkezetét metszetükben és nézetükben tanulmányozhatjuk. A kávás boltöveket lehet összefüggően, kötésben és két részből, egymástól függetlenül megépíteni. Utóbbi esetben a káva fölött egy önálló 1/2 tégla szélességű boltöv, a fülke felett pedig egy másik önálló boltöv készül; ez a megoldás a téglakötést igen leegyszerűsíti.
6
A felül íves elhatárolású kapcsolt gerébtokos, valamint a redőnyszekrényes ablakok tokjai a fal külső részén íves, a fal belső részén egyenes áthidalást igényelnek. Ezért a fal külső felén íves boltövet falazunk, a fal belső felén viszont az egyenes boltöv helyett acél vagy vasbeton áthidaló gerendát alkalmazunk.
7
Ha a boltöv nézetét vizsgáljuk: • Nagy görbületű, kis sugarú (domború) boltövnél a téglákat ék alakúra kell megfaragni, viszont a sugárirányú hézagok egyforma vagy majdnem egyforma szélesek lesznek . A kis görbületű, nagy sugarú boltöveknél a téglák faragatlanul maradhatnak, a hézagok lesznek ék alakúak. • A habarcshézagok ékalakja korlátozott: az intradosz felületen a legkisebb hézagvastagság 7,5 mm; az extradosz felületen a legnagyobb hézagvastagság csak 20 mm lehet. A hézagélek nem 1 pontba futnak, hanem egy v sugarú kört érintenek, ahol v egyenlő a boltövtéglának az intradosz felületén levő vastagságával • Nagy boltövvastagságnál, hogy a hézagok ne legyenek túlzottan szétnyílóak, a boltövet egymás fölött végigfutó és egymástól független (nem kötésben falazott), ún. gyűrűs boltövekkel építjük meg. Kisebb sugarú boltöveknél az egyes gyűrűk vastagsága 1/2, a nagyobbaknál 1 tégla legyen.
8
• A nagyobb terhelésű - ennek megfelelően vastagabb boltöveket legfeljebb 1 1/2 tégla vastagságú boltövgyűrűkkel kell készíteni. • A gyűrűs boltövnek jelentősége van abból a szempontból is, hogy az elsőnek megépített legalsó boltövgyűrű bizonyos mértékig tehermentesíti az állványzatot. Utóbbit nem kell a boltöv teljes súlyára méretezni. Másrészt a nagy görbületű és vastagságú boltövek „gyűrűs" kialakítása révén elkerülhetjük az extradosz felületen egyébként túlságosan szétnyíló hézagokat. • Ügyelni kell arra, hogy a kedvezőbb erőátadás végett a boltöv záradékába mindig zárókő vagy tégla és ne hézag kerüljön. A záró elem mindig szo-rosan illeszkedjék az utolsó elemek közé.
9
• A terméskő és a kváderkő boltöveket a réteges kőfalazatok szabályának megfelelően kell építeni. Kávás terméskő boltöv esetében csak a fal külső homlokzati részén alkalmazunk terméskő anyagú boltövet, míg a belső oldalon az igen munkaigényes kőboltöv helyett inkább tégla boltövet vagy vb gerendaáthidalót készítünk. • A boltöv felfekvési lapját, ill. ennek nyomvonalát úgy állapítjuk meg, hogy a gyámfal függőleges vonalát metszésbe hozzuk a boltöv extradosz vonalával, a metszéspontból a középpont felé irányuló sugár határozza meg a felfekvési lapot. • A szegmensívű boltövek felfekvési lapját nem a téglák előreugratásával, hanem a gyámfalban vagy pillérben kialakított fészekkel oldjuk meg. Ilyenkor a boltöv vállvonala a felfekvési lap legalsó téglasorának alsó éléhez viszonyítva 2-3 cmrel magasabban legyen. • A boltövek vastagsága függ a nyílásköz méretétől és az ív alakjától. A laposabb, ún. nyomott ív nagyobb vastagságot kíván, mint a körív. • Kedvezőbb alakú és ezért még a körívnél is kisebb vastagságot kíván az ún. emelt ív.
10
• Az egyenes boltövet középen, a vízszintes alapvonalhoz viszonyítva 1/50 l mértékig (kb. 3-4 cm-rel) megemeljük. Ez az emelés vagy vakolattal, vagy a tégláknak utólagos vízszintesre faragásával tüntethető el. • A vállban összefutó hézagélek zavarának kiküszöbölésére a boltövet a nyílás szélétől csak kb. 6 cm-re kezdjük falazni. • Az egyenes boltöv felett egy vastagabb íves, ún. teherhárító boltövet falazunk. A falterhet tulajdonképpen a boltöv viseli. A vízszintes boltöv csak a kőzte és teherhárító boltöv közti kis falrész súlyát hordja. Előfordul az az eset is, hogy két keskenyebb nyílású boltöv felé egy nagyobb közös teherhárító boltöv kerül.
11
• A teherhárító boltöv nyerstégla homlokzatnál mint architektonikus motívum is szerephez jut. A vízszintes boltöv hézagéleinek középpontját nem az egyenlő oldalú háromszög szerkesztése alapján, sem a kétszeres nyílás-köz távolságában vesszük fel, hanem a legszélső hézagok-nak a függőlegessel 15°-ot bezáró meghosszabbításának és a boltöv tengelyvonalának metszéspontjában. • Az egyenes boltöv építésénél a szükséges alátámasztó deszkákat vagy pallókat a vállnál előugratott téglákra helyezzük. Utóbbiakat az alátámasztás ki-bontása alkalmával lefaragják. Az intradosz felület megemelését a zsaluzatra felhordott homokréteggel érik el. Széles nyílások esetén a deszkákat oszlopokkal lehet alátámasztani. 12
A boltövek falazása. Kisebb nyílásközű boltöveknél – a válltól kezdve az egyik oldalon kb. 10 sort – azután a másik oldalon 20 sort kell falazni, – majd újra az előbbi oldalon kell folytatni a munkát; erre az aszimmetrikus terhelés elkerülése végett van szükség. – Egészen nagy boltövek esetében a két vállnál egyidejűleg kell elkezdeni a falazást. – a zárókő (illetve a zárótégla) szorosan kell befeszüljön a boltöv utolsó egységei közé, ezért csak kalapáccsal lehessen bekényszeríteni. A – faragatlan téglákból készülő boltöveknél, valamint akkor, ha a zárótéglát közrefogó téglák között a tégla vastagságánál nagyobb köz adódik két darab, ék alakúra faragott téglával kell az előbbi követelményt kielégíteni. – A boltöv falazását még a műszak tartama alatt be kell fejezni.
13
A boltövek és gyámfalak statikai vizsgálata. A boltövek erőtani szempontból görbe vonalú tartóknak tekinthetők. A magasépítési gyakorlatban előforduló boltövek felfekvései (boltvállai) csukló nélkül - pusztán kifalazással készülnek, ebből kifolyólag a boltvállaknál fellépő ún. támaszerők nagysága, helye és iránya ismeretlen, tehát a szerkezet statikailag háromszorosan határozatlan. Mindebből az következik, hogy számításuk bonyolult és hosszadalmas. A gyakorlat azt mutatja, hogy tapasztalati adatok alapján méretezett boltövek szilárdságtani szempontból mindig megfelelnek, ha a boltvállak mozdulatlanságának feltétele biztosítva van. E meggondolás alapján boltövek szilárdsági vizsgálatát általában mellőzhetjük. • A magasépítési gyakorlatban előforduló boltövekkel kapcsolatban lényeges a gyámfalak stabilitásának és szilárdsági körülményeinek vizsgálata. Ehhez elsősorban is a vállnál fellépő támaszerőket, ill. vállnyomásokat kell ismeri • A külső erők hatására a boltöv rétegeire ható belső erők eredői rétegről rétegre haladva erősokszöget eredményeznek. Ezt a vonalat nevezzük a boltöv támaszvonalának. Az utolsó erő a támaszerővel, illetőleg a vállnyomása lesz egyenlő.
14
Bizonyos megfontolásokkal a boltövön kijelölhetünk három olyan pontot (a csuklópontokat amelyeken a támaszvonalat keresztül kényszerítve a boltöv határozatlansága megszűnik, és a szerkezet határozottá válik. A szóban forgó három pontot úgy kell kijelölni, hogy a rajtuk áthaladóan szerkesztett támaszvonal minél jobban simuljon boltöv középvonalához. Szilárdsági szempontból kívánatos, hogy a támaszvonal keresztmetszeten belül maradjon, mert így érhető el, hogy csak nyomófeszültségek keletkezzenek a keresztmetszet külpontosan terhelt részén. Utóbbi körülmény pedig a tégla, kő és beton boltöveknél elengedhetetlen A vállnyomás nagyságának, helyének és irányának ismeretében megvizsgálhatjuk a gyámpillér, ill. gyámfal statikai viselkedését, 3 szempontból: • a) az elcsúszás • b) felbillenés és • c) a fellépő igénybevételek tekintetében. 15
A boltövek alakváltozása a boltövekben - a fellépő húzások következtében - repedések keletkezhetnek, illetve a kedvezőtlen körülmények növekedése esetén a boltöv hézaglapjai szétnyílnak. Elcsúszás tekintetében akkor megfelelő a gyámfal, ha a számba jöhető függőleges erőkből és a vállnyomásból származó eredő a falazat fekvő hézagaira állított merőlegessel kb. a <30°-os súrlódási szöget zár be. Felbillenés szempontjából a gyámfal akkor meg-felelő, ha a függőleges erőkből és vállnyomásból származó eredő a gyámfal vagy gyámpillér alaprajzi kontúrjain belül marad
16
• A fellépő igénybevételek a határigénybevételnél nagyobbak nem lehetnek. A falazatban az eredő a magon kívül is támadhat, de a külső 1/7 falszélességen kívül nem eshet. • Az elcsúszás és a felbillenés lehetősége csak az épület szélén levő, ill. a kellően meg nem támasztott vagy le nem terhelt pilléreknél jelentkezik. Közbülső pillérállásoknál ilyen probléma nem merül fel. Különösen jelentős az épület sarkán két irányból találkozó boltövek gyámpilléreinek ilyen természetű kérdése. Régebben a sarokpilléreket szokás volt támpillérszerűen, ferde homlokzati felülettel kialakítani, azaz a pillér területét az eredő által megkívánt mértékben lefelé fokozatosan kibővíteni. • Ha az épület adottságaiból kifolyólag a gyámpillér állékonysága nincs biztosítva, a boltöv oldalnyomását vonóvassal kell felvenni. • A boltívek alakja és a boltöv vállnyomásának iránya közötti összefüggés: minél nyomottabb az ív, annál laposabb a vízszinteshez viszonyítva a vállnyomás iránya, és viszont. A lapos irányú vállnyomás nyilván nem előnyös, az emelt ívből származó meredekebb irányú azonban előnyös.
17
Koszorúk Az elmúlt évszázadokban a téglafalak vízszintes irányú összefogására laposacél falkötővasakat alkalmaztak. A falak vízszintes irányú összefogására a vasbeton szerkezetek elterjedésével a vasbeton koszorú alakult ki.
18
A koszorú a külső és belső teherhordó falakban általában szintenként a födémek magasságában elhelyezkedő, többnyire négyszög keresztmetszetű monolit vasbeton szerkezet.
A koszorú feladatai a következők: - a vízszintes erők (pl. fedélszerkezetek oldalnyomása) és az egyenlőtlen süllyedésből származó igénybevételek felvétele - a pontszerű terhek felvétele, pl. födémgerendák felfekvése és a falszakaszra történő egyenletes elosztása - a födém- és falszerkezetek kapcsolatának biztosítása (pl. a födémgerendák befogásával) - a falszakaszra jutó nyomatékok elosztása (pl. erkélylemez, konzol, stb.) szélesebb falszakaszon. 19
A koszorúk általában 20-40 cm magasak és a szerkezeti fal teljes vastagságában vagy csökkentett mérettel készíthetők. A koszorú szerkezeti magassága minden esetben összehangolandó a kapcsolódó födémszerkezet vastagságával. A teljes falvastagságú koszorúk 4 db általában 10 mm átmérőjű köracél hosszvasbetéttel és 40 cm-ként 5,5 mm átmérőjű kengyellel készülnek. A csökkentett méretű koszorúk rendszerint két db hosszvasbetéttel és "S" alakú kengyellel készülnek. Külső falak esetén a koszorú külső oldalára hőszigetelő burkolat (ált.bennmaradó zsaluzóelem) készítendő.
20
21
22
Nyílásáthidalás acélgerendával
23
Monolit vasbeton nyílásáthidalás
24
Előregyártott vasbeton áthidalók 1
25
Előregyártott vasbeton áthidalók II
26
Előregyártott vasbeton áthidalók III
27
28
29
Porotherm A-12 áthidaló Kerámia burkolatú nyílásáthidaló Alkalmazási terület A kerámia papucsidommal betonozott, előfeszített Porotherm áthidaló a Porotherm építési rendszer szerves része, de más építési rendszerekhez is alkalmazható. Lakó és közösségi épületek, családi házak, társasházak, épület-felújítások, átalakítások, emeletráépítések, tetőtér beépítések külső és belső falaiban 0,75-2,75 m nyílásméretekhez alkalmazható kéttámaszú áthidaló szerkezet. Alkalmazási előnyök Könnyen mozgatható, emelhető Jól vakolható égetett kerámia felületet biztosít Alkalmazási feltétel A Porotherm áthidaló a rábetonozással vagy tégla ráfalazással együtt alkotja a nyílásáthidalást. A Porotherm áthidaló képezi a szerkezet alsó húzott övét, a felső nyomott övét pedig a kisméretű tömör tégla ráfalazás vagy rábetonozás biztosítja!
30
Porotherm A-10 áthidaló Kerámia burkolatú nyílásáthidaló Alkalmazási előnyök • Könnyen mozgatható, emelhető • Jól vakolható égetett kerámia felületet biztosít • Jól illeszkedik a ház méretrendjébe
31
Porotherm S Elemmagas áthidaló Kerámia burkolatú nyílásáthidaló Alkalmazási terület A "C" alakú kerámia kéregelemek kibetonozásával készített, Porotherm S elemmagas áthidaló téglafalazatok nyílásainak áthidalására szolgál. Lakó és közösségi épületek, épületfelújítások, átalakítások, emeletráépítések, tetőtér beépítések külső és belső falaiban, 0,75 - 2,50 m nyílásméretekhez alkalmazható kéttámaszú áthidaló szerkezet. Alkalmazási előnyök • Kiváló a teherbíró-képesség • Egyszerűen, időtakarékosan beépíthető • Azonnal terhelhető • Jól illeszkedik a Porotherm rendszer moduljához • Nem szükséges alátámasztani • Jól vakolható égetett kerámia felületet biztosít • Könnyen megoldható az áthidalás hőszigetelő funkciója
32
33
34
35
36
YTONG
37
38
