Ácsszerkezetek Mérnöki fakötések és kötőelemeik

Átírás

1 Tisztelt Tanuló! Témaköröket küldtem,olvassátok el és a krétában a házi feladatoknál küldöm a kérdéseket amire válaszolni kell, címemre elküldeni. Ácsszerkezetek Mérnöki fakötések és kötőelemeik Az elmúlt fél évszázadban a gyártási és építési technológiák fejlődésével, valamint a követelmények folyamatos szigorodásával a hagyományos ácsjellegű fakötések több szempontból is elavulttá, korszerűtlenné váltak. Kialakultak a korszerű mérnöki fedélszerkezetek és ehhez kapcsolódva a mérnöki fakötések (méretezett kapcsolatok). Mérnöki fakötések A mérnöki fakötések olyan szerkezeti kapcsolatok, amelyeknél a faelemek közötti erőátadás az elemek csatlakozó részeinek számottevő gyengítése nélkül, méretezett kapcsolóelemek közvetítésével történik. A hagyományos ácsjellegű fakötésekkel szemben a mérnöki fakötéseknél a kötőelemek (kapcsolóelemek) szerepe jelentős, mivel minden esetben valamilyen igénybevételt továbbító (erőátadó) elemek (lényegében ezek végzik a teherátadási). A mérnöki fakötéseket minden esetben előzetes statikai számítás (méretezés) alapján kell megválasztani és kialakítani. (Innen származtatható a mérnöki fakötések másik megnevezése, a méretezett kapcsolatok.) Mérnöki fakötéseket általában korszerű mérnöki jellegű fedélszerkezeteknél alkalmaznak. Az egyes kapcsolatok méretezései a teljes szerkezetre vonatkozó számítások részeként készülnek (a szerkezet egészére meghatározott erőhatások, méretek, szelvények stb. figyelembevételével). A mérnöki fakötéseket az felhasznált kapcsolóelemek (kötőelemek) alapján különböztetjük meg. Ezek a következők: betétes kötés (fa, fém); csavarozott kötés; szegezett kötés; szeglemezes kötés; szegezőlemezes kötés; ragasztott kötés. A megfelelő mérnöki fakötés kiválasztását az alábbi tényezők befolyásolják: az adott csomópontban a faelemek rostirányának és az erőhatás irányának viszonya; az igénybevétel következtében jelentkező elmozdulások mértéke; a faelemek gyengítésének mértéke; a faanyag nedvességviszonyainak változásából adódó mozgások hatása a kapcsolatra.

2 A mérnöki fakötések több szempontból is előnyösek. A kötési módtól függően szinte bármilyen igénybevétel közvetítésére alkalmasak. A különböző kötőelemek a faelemek számottevő gyengítése nélkül beépíthetők. A méretezés következtében pontosan meghatározhatók az ideális keresztmetszetek, így elkerülhető az anyagpazarló kialakítás. Megjegyzés: a faelemek gyengítésének mértékét döntően meghatározza az alkalmazott fakötés, vagyis a felhasznált kötőelem. A legnagyobb mértékű gyengítés a betétes kötéseknél, a legkisebb a ragasztott kötéseknél jelentkezik. A korszerű mérnöki fakötések megfelelő kialakítása magas fokú szakértelmet és pontos, precíz munkavégzést igényel! Betétes kötések A betétes kötések olyan kapcsolatok, amelyeknél a kapcsolódó faelemek közötti erőátadást előzetes statikai számítás alapján meghatározott számú, anyagú, méretű és alakú betétek közvetítik. A kapcsolatokat általában fűzőcsavarokkal szorítják össze. A betétek anyaga legtöbbször keményfa vagy fém (acél, korábban öntöttvas, bronz), esetleg lehet nagy szilárdságú műanyag. A betétek hasáb, henger, gyűrű és korong alakúak lehetnek, sima, fogazott vagy tüskés felületi kialakítással. A különböző betétek az alakjuknak pontosan megfelelő, a faelemekbe vágott (mart) beeresztésekbe, fészkekbe illeszkednek. A faelemek szétválását fűzőcsavarok biztosítják. Ezek azonban csak rögzítőelemek, az erőátadásban nem vesznek részt! Fabetétes kötések Fabetétes kötések esetén különböző alakú (hasáb, henger, tárcsa vagy ék) keményfa betétek az erőátadó elemek. Ilyen mérnöki kötéseket elsősorban gerendák (húzott, nyomott rudak) fahevederes hossztoldásánál, több faelemből álló hajlított fatartók elemeinek összekapcsolásánál, illetve rácsos tartók rúdjainak összekapcsolásánál alkalmazhatnak. A kötések csak akkor működnek jól, hogyha a pontosan megmunkált keményfa betétek szorosan illeszkednek a faelemekbe kialakított fészkekbe. A fabetétes kötések fajtái: hasábbetétes (egyenes vagy ferde); lapbetétes; tuskóbetétes; ékpáros; fatárcsa-betétes; fahenger-betétes kapcsolatok (1.21. ábra). Az ilyen kötések a tárcsa alakú fabetéteket kivéve kizárólag rostirányú erők továbbítására alkalmasak. A fabetétek önmagukban nem rögzítik egymáshoz a kapcsolódó faelemeket, ezért a legtöbb esetben a fabetétes kötések fűzőcsavaros rögzítésekkel készülnek. A csavarok általában a betétek között helyezkednek el, tuskó- és fatárcsa-betétes kötések esetén viszont a betéteken keresztül vezetve építik be őket. A fabetétes kapcsolatok oldható kötések, vagyis a csavarok lazítása után bármikor elemeire bonthatók.

3 1.21. ábra. Fabetétes kötések a) egyenes hasábbetétes kötés; b) ferde hasábbetétes kötés; c) ékpáros kötés; d) lapbetétes kötés; e) tuskóbetétes kötés; f) fatárcsabetétes kötés Fémbetétes kötések A fémbetétes kötések a fabetétes kötésekből származtathatók. Lényegében az ott alkalmazott betétek fém anyagú megfelelői képezik az erőátadó elemeket. Ebből adódóan a fémbetétek lehetnek idomacél darabok, acélcső, acélrúd darabok, fémhasábok, fémtárcsák, gyűrűk, tüskés lemezek (1.22. ábra). A fémbetétes kötések fajtáit is ennek megfelelően különböztetjük meg. A kötések a betétek függvényében egyaránt alkalmasak rostirányú- és rostiránnyal szöget bezáró erők közvetítésére.

4 1.22. ábra. Fémbetétes kötések Előbbire az idomacélok, rudak, csövek, fémhasábok, utóbbira a fémtárcsák, gyűrűk, tüskés lemezek alkalmasak. A fém kedvezőbb anyagi tulajdonságainak köszönhetően (nagy szilárdságú, nem vetemedik) a betétek kis méretűek, de nagy teherbírásúak. Ebből adódóan a faelemek gyengítése is kisebb mértékű. A fémbetétes kötéseknél fűzőcsavarok rögzítik a kapcsolódó faelemeket. Elhelyezésük megegyezik a fabetétes kötéseknél bemutatottakkal. Csavarozott kötések Csavaros kötések esetén a faelemek közötti erőátadást méretezett (vagyis előzetes statikai számítás során meghatározott hosszúságú, átmérőjű és számú) alátétes anyáscsavarok biztosítják. A csavarok a közvetítendő erő irányára merőleges helyzetű, karcsú fémrudak, melyek a kapcsolódó faelemek teljes keresztmetszetén átmenő furatokban helyezkednek el. Az

5 erőátadás során a csavarokra ható palástnyomás következtében az elcsúszni szándékozó felületek síkjában a csavarban nyírófeszültség ébred (hajlítás mellett). Ezek mértéke függ többek között az erőhatás iránya és a rostirány közötti szög nagyságától is. A csavarozott kapcsolat oldható kötés. A csavarok egyszerre erőátadó és helyzetrögzítő elemek, vagyis az erőhatások közvetítése mellett egyben megakadályozzák a faelemek szétválását is. A csavarozott kötéseknek sok fajtája létezik; ezeket általában kétféle módon csoportosítjuk. A csavarokkal átfogott faelemek számát és az erőhatások irányát tekintve megkülönböztetünk egynyírású, kétnyírású és többnyírású csavarozott kötéseket (1.23. ábra), melyek terhelése lehet szimmetrikus vagy aszimmetrikus. A kapcsolódó faelemek tengelyével párhuzamos irányú (tengelyirányú) csavarsorok számától függően megkülönböztetünk egy-, két-, vagy többsoros csavarozott kapcsolatokat. A fentieken kívül gyakori a kapcsolódó faelemek típusa és egymáshoz viszonyított helyzete szerinti megkülönböztetés is (pl. egymást keresztező palló és gerenda csavarozott kötése).

6 1.23. ábra. Csavarozott kötések a) egynyírású (aszimmetrikus) csavarkötés; b) kétnyírású (szimmetrikus) csavarkötés; c) egysoros csavarkötés; d) kétsoros csavarkötés; e) háromsoros csavarkötés A csavarozott kötések részét képezik a facsavaros kötések is. Ezek elsősorban vékonyabb faelemek (deszkák, pallók) kapcsolatainak kialakításánál alkalmazhatók. Szegezett kötések Szegezett fakötések esetén a faelemek közötti erőátadást előzetes statikai számítások alapján meghatározott számú, méretű, adott elrendezésben bevert szegek biztosítják. Elsősorban a vékonyabb faelemek (deszkák, pallók) különböző kapcsolatainak kialakításához alkalmazhatók. A szegek vékony fémrudak, melyek jellemzően az erőhatás irányára merőlegesen terhelhetők a leghatékonyabban. Ilyenkor a szegekben nyírófeszültség ébred (vagyis húzó- és nyomóerő felvételére nem alkalmasak). A szegek teherbírását alapvetően befolyásolja az erőhatás iránya és a rostirány közötti szög nagysága. A csavarozott kapcsolatokhoz hasonlóan a szegezett kötések fajtáit is különböző szempontok szerint csoportosítva határozzák meg. A szegek által összekapcsolt faelemek száma alapján a kötés lehet egynyírású (két faelemet összekapcsoló) és kétnyírású (három faelemet összekapcsoló). A szegek elrendezését tekintve megkülönböztetünk egyenes, ferde valamint eltolt vonalú szegezett kapcsolatokat. A kapcsolódó faelemek egymáshoz viszonyított helyzete alapján lehet merőlegesen csatlakozó és ferdén csatlakozó szegezett kötés (1.24. ábra). A szegezett kötések gyorsan és egyszerűen kialakíthatók, ezért széles körben elterjedtek.

7 1.24. Szegezett kötések a) egynyírású-; b) kétnyírású szegezett kapcsolat; c) egyenes vonal menti elrendezésű; d) ferde vonal menti elrendezésű; e) eltolt vonal menti elrendezésű szegezett kapcsolat; f) merőlegesen csatlakozó; g) ferdén csatlakozó szegezett kötés Szeglemezes kötések

8 A szeglemezes kötések egy síkban lévő, azonos vastagságú faelemek közötti erőátadást, kétoldali bepréselt méretezett szeglemezzel biztosító mérnöki fakötések. A szeglemez saját anyagából egy oldalra merőlegesen kihajlított fogazatú (tüskézetű) vékony acéllemez (1.25. ábra). Általában téglalap alakú, de lehet háromszög, négyszög, kör, T, V, illetve Y alakú is. A lemez síkja az erőhatás irányával párhuzamos, a fogak pedig arra merőlegesek. Az erőhatásokat a fogak veszik fel és a lemez síkján át továbbítva közvetítik a kapcsolódó faelemek között. A teherátadó kapcsolat a szeglemezek kétoldali bepréselésével jön létre. A szeglemezes kötések csak az egy síkban lévő, azonos vastagságú faelemek kapcsolására alkalmasak. Ennek megfelelően főleg az előregyártott rácsos szerkezetek rúdelemeinek csomóponti kapcsolásához alkalmazhatók. A szeglemezes kapcsolatok kizárólag üzemi körülmények között készülnek. A kétoldali lemezek bepréselését minden esetben gépesítve, sajtoló berendezéssel végzik. A kapcsolatok méretezése során az egyes faelemekbe szükséges fogak számát, valamint értelemszerűen a szeglemezek alakját és méretét kell meghatározni ábra. Szeglemezes kötések a) egyenesen csatlakozó (hossztoldó) szeglemezes sarokkötés; b) merőlegesen csatlakozó szeglemezes sarokkötés; c) merőlegesen csatlakozó szeglemezes kapcsolat; d) ferdén csatlakozó szeglemezes kapcsolat; e) rácsos elemcsatlakozás szeglemezes kapcsolata A szeglemezes kapcsolatok fajtáit elsősorban a kapcsolódó faelemek egymáshoz viszonyított helyzete alapján különböztetik meg. Ennek megfelelően egyenesen csatlakozó (hossztoldó),

9 ferdén csatlakozó, illetve merőlegesen csatlakozó szeglemezes kötésekről beszélhetünk (1.25. ábra). A szeglemezek egyszerre erőátadó és helyzetbiztosító elemek, a létrehozott kötés nem igényel külön rögzítőelemet (pl. fűzőcsavarokat). A szeglemezes kapcsolatoknál a faelemek gyengítésének mértéke olyan elenyésző, hogy a rudak méretezésekor figyelmen kívül hagyható. Szegező lemezes kötések Szegező lemezes kötés esetén az egymáshoz kapcsolódó faelemek közötti erőátadást az adott kapcsolási helyhez igazodó alakú, méretezett acélprofilok (szegezőlemezek) biztosítják.

10 1.26/a. ábra. Szegezőlemezes elemkapcsolatok (I) a) merőleges ütközések összekötő elemei (beakasztok); b) hossztoldás kapcsolóelemei; c) sarokkapcsolatok elemei (sarokösszekötők)

11 1.26/b. ábra. Szegező lemezes elemkapcsolatok (II.) a) szaruzatlekötő elemek; e) konzolos kapcsolóelem Az elemkapcsolatok sokféleségének megfelelően a szegezőlemezek is többféle kialakításban készülnek (1.26. ábra). Ezeket általában szegekkel, facsavarokkal, esetleg átmenő anyás csavarokkal rögzítik a faelemekhez. A lemezek vastagságát és a furatok számát a várható igénybevételek ismeretében egyedileg határozzák meg. A szegezőlemezes kötés a teljeskörű elemválaszték következtében szinte bármely elemkapcsolathoz, bármilyen igénybevétel továbbítására kialakítható kapcsolódási mód. Ragasztott kötések Ragasztott kötés esetén a faelemek közötti erőátadást ragasztóanyaggal bevont, előzetes statikai számítások alapján meghatározott kialakítású, pontosan illeszkedő, csatlakozó felületek biztosítják. Az illeszkedő felületekre felhordott híg ragasztóanyag az elemek összepréselése során bejut a faanyagokba és megkeményedés után szilárd, oldhatatlan kapcsolatot hoz létre.

12 Minél nagyobb a ragasztott felület, annál kedvezőbb (erősebb) a faelemek közötti kapcsolat. A különböző ragasztott fakötéseket a csatlakozó felületek kialakítása és az alkalmazott kötőelemek alapján különböztetik meg. Rúdszerkezetek hossztoldása kétoldali ragasztott hevederekkel, valamint a csatlakozó felületek csaphornyos vagy ékhornyos kialakítású összekapcsolásával biztosítható (1.27. ábra). A hevederes kialakítás a gyakorlatban nem terjedt el. Ragasztott kapcsolatok sorozatával képezik a rétegragasztott fatartókat is ábra. Ragasztott kötés a) ékhornyos kialakítás; b) hevederes kialakítás; c) rétegelt ragasztott tartó A ragasztott kötések erőtani szempontból megbízható, tartós kapcsolatot képeznek. Erőátadáskor a ragasztórétegben elsősorban nyírófeszültség keletkezik. Ragasztott kötések kizárólag üzemben készíthetők. A faelemek kapcsolódó felületeinek megmunkálását, valamint az elemek összepréselését minden esetben automata gépek végzik. A faanyagok (ragasztásnál megkövetelt) nedvességtartalma (ami max. 18% lehet) szintén csak üzemi körülmények között biztosítható folyamatosan.

13 Láncmarógép A láncmaró gépek többnyire természetes fában készítendő nagyobb mélységi és szélességi méretű, kevésbé igényes csaprések kialakítására alkalmasak. Alkalmazásuk első sorban az épületasztalos iparban jellemző. A láncmaró gépek több méretben és felszereltséggel készülnek. Általában egyazon gép egy, vagy egymás mögött elhelyezkedő két marólánc szerszámmal is működtethető. (Kettős csaprés) Készülnek olyan láncmaró gépek is, melyek több vízszintes és függőleges irányban dolgozó fúró egységgel is rendelkeznek, pl. az ajtók kilincshely és kulcslyuk furatainak elkészítéséhez. A láncmaró gépek előnye más csaphely maró gépekkel szemben, a magas termelékenység. Hátránya viszont a megmunkálási minőség alacsony szintje. A láncmaró gépek főbb használati műszaki jellemzői: fej függőleges elmozdulása mm, fej oldalirányú elmozdulása (rés hossza) mm, marólánc tengely fordulatszáma /min, meghajtómotor teljesítménye 2-4 kw. Fő részei: Gépváz, amely hegesztett acéllemezből készül. Gépasztal, amely a gépváz elülső részén helyezkedik el, függőleges irányban kézi kerékkel, vagy programvezérléssel állítható, függőleges síkban dönthető kisméretű konzolasztal, elülső csavarorsós, vagy pneumatikus anyagleszorítóval. Gépasztal szerepet tölti be egy a gépváz alsó részén elhelyezkedő, magasságban állítható tartó konzol is, nagyobb lapok él marásához. Megmunkáló fej, amely egy prizmatikus vezetéken, állandó olajkenés mellett, kézi kar, vagy programvezérlés segítségével függőleges irányban elmozdulva végzi a megmunkáló előtoló mozgást. A megmunkáló egység általában magában foglalja a meghajtómotort, a lánc meghajtó tengelyt a szerszám tartó és működtető egységgel és a védőburkolatot. A maróláncot lánckerék (csillagkerék) hajtja, a csillagkerék közvetlenül a motor tengelyéra van szerelve. A csillagkerék mérete és fogszáma függ a marni kívánt rés méretétől. Fúróegységek szerelhetők fel kiegészítő fúrási műveletek elvégzéséhez. A külön beállítást és működtetést igénylő függőleges, és a fúrószerszám hossztengelyére merőleges irányú oszcilláló mozgást is végző vízszintes fúróegységeket külön motor működteti. Vezérlőegység, amely a korszerű géptípusoknál programozható, elektronikus rendszer. Védőburkolat, amely a teljes megmunkáló fejet borítja, elülső, átlátszó nyitható résszel. Munkavédelmi előírások: A marószerszámot olyan védőberendezéssel ellátni, amelyik megakadályozza a kézzel való érintést. Az láncmarógép veszélyes munkaeszköznek minősül, melyekre fokozott munkavédelmi előírások vonatkoznak, a fontosabbak ezek közül: érintésvédelmi felülvizsgálat, időszakos biztonsági felülvizsgálat, CE-norma, gyártói megfelelőségi nyilatkozat, üzembehelyezés (Mvt ), kockázatértékelés, a gépen dolgozó orvosi alkalmassági vizsgálata, egyéni védőeszköz juttatás.

14 Hagyományos zsaluzatok 1. Kör keresztmetszetű oszlop zsaluzata: A kör keresztmetszetű pillér zsaluhéjának a kialakításához tudnunk kell, hogy egyenes deszkákból akkor tudjuk a kör alakját legjobban megközelíteni, ha minél vékonyabb, illetve keskenyebb deszkákat alkalmazunk. Célszerű ezért inkább vékony lécekből készíteni a pillér zsaluzat zsaluhéját. A zsaluhéj merevítésére itt is a kalodák szolgálnak. Általában egy oszlophoz három kalodát alkalmazunk. Egyet a kaloda aljára, egyet felülre és egyet középre. Amennyiben a kalodák közötti távolság meghaladja a 100 cm-t, úgy merevítésre a közbenső helyeken 3-4 mm átmérőjű lágyvas huzalt is használunk. Az itt ismertetett pillér és oszlopzsaluzat a hagyományos zsaluzati technológiák egyike. Ezek elkészítéséhez, felállításához nem szükségesek gépek. Tudnunk kell azonban, hogy a modern, új építéstechnológiák lehetővé teszik olyan oszlop és pillérzsaluzatok készítését, melyek zsaluzati rendszerek részei. Ezek beemeléséhez gépekre van szükség.