383.0.382 KORSZERŰ FASZERKEZETEK ALKALMAZÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI DR. VASS DÉNES Az utóbbi két évtized során a magasépítésben egyre nagyobb teret hódítottak a természetes építőanyagok. Világviszonylatban is nagy a kereslet a jól használható, formálható terméskő- és építőfa-választékban. Különös érdeklődés kíséri a nagy fesztávolságok áthidalására alkalmas faszerkezetek kialakításának lehetőségeit. A nagy önsúlyú vasbeton konstrukciók és az egyre dráguló acélszerkezetek helyett nemcsak a családiház-építésnél használják fel a fát, hanem az ipari, mezőgazdasági, kereskedelmi és sportlétesítményeknél is. A fa fizikai tulajdonságainál fogva, jól alakítható, a tervezői elképzelésekhez idomítható építőanyag. A jól konzervált, nedvességtől védett faanyag ellenálló képessége felülmúlja a betonét és az acélét is. Tűzállósága különösen a tömör szerkezeteknél megfelelő védőbevonat alkalmazásával fokozható, még az acél tűzállóságánál magasabb időtartamú is lehet. A hagyományokon alapuló műszaki ismeretek határt szabtak a faszerkezetek felhasználásának. Az acél és a vasbeton a nagyobb fesztávolságú áthidalásoknál könnyen kiszorította a porondról a függesztett vagy feszített fatartókat. A múlt század második felének acélkorszaka, majd a huszadik század első felének vasbetondivatja nem kedvezett a faszerkezetek fejlesztésének. A világ gazdasági életének hullámzása, az építési alapanyagok és készletek kimerülése, új anyagok előállítása az építőipar szemléletét kényszerítő módon változtatták meg. A fára, mint különlegesen jól használható anyagra, éppen a takarékosság hívta fel a figyelmet. A hagyományos faszerkezetek nyersanyaga 90 %-ban fenyőfa volt. Az építőiparban szokásos, fából készülő födémek, fedélszékek kivitelezéséhez szükséges gerenda-, palló- és deszkaanyag előállítása a minőségi és alaki követelmények miatt, igen magas hulladékot eredményezett. A lombos (kemény) fafajták felhasználása igen csekély kivételtől eltekintve az építőiparban ismeretlen volt, hiszen a megfelelő méret- és alaktartás a jó szilárdsági tulajdonságok ellenére, nem volt biztosítható. Hazai lombos állományunk nagy része tűzifaként került értékesítésre. Részben a hulladékként jelentkező rövid és kis keresztmetszetű fenyő-, részben a nagy szilárdsággal rendelkező, de csak korlátozott hosszúságban feldolgozható keményfa anyagok vezették új utakra a faipari és magasépítési szakembereket. A szegezett rácsos és szegezett tömör gerincű, nagy fesztávú tartók és a..lamellás" szerkezetek már a XVI. századtól ismertek az építészetben. Rohamos fejlődés azonban csak a ragasztásos eljárás, illetve a ragasztóanyagok tökéletesítése után következett be. Az enyvet felváltotta a műgyanta, és a ragasztott, préselt tartók nemcsak szilárdságuk és az előbb említett alapanyagukból eredő jó tulajdonságaik miatt terjedtek el, hanem azért is, mert a tervezők elképzeléseinek kitűnően formálható eszközeivé váltak. A ragasztott tartók illetve általánosabban: ragasztott faszerkezetek a hagyományos
formáktól eltérő, szabadabban alakítható, a statikai, szerkezeti és esztétikai követelményeket rugalmasabban követő építési szerkezetekké váltak. A nagy fesztávú terek lefedésére alkalmas, ragasztott tartók (keretszerkezetek, ívek) elsősorban francia és német területen terjedtek el. Az elemek (lamellák) fektetési módját és a szerkezet keresztmetszeti kialakítását tekintve, megkülönböztetünk: 1. tömör, egysoros, 2. tömör, váltott soros, 3. tömör, élére áhított és 4. szekrénytartókat (lásd az 1. ábrát). 1. 2 3. A. TÖMÖR TÖMÖ R TÖMÖ R,, SZEKRÉN Y TART Ó EGYSOROS VÁLTOT T SORO S ÉLÉR E ÁLLÍTOT T CSARNOK SZERKEZETE K KERESZTMETSZETEI: FŐÁLLÁS TÁVOLSÁ G 6-1 2 m b h,-110-15 0
2. ábra. A reimsi tudományegyetem új előadótermei A keresztmetszet méreteinek meghatározása természetesen részletes szilárdságtani számítás alapján történik, de a rendelkezésre álló faanyag (lamellák) méretei és a gyártási technológia is befolyásolják. (Például az AGROKOMPLEX velencei üzemében 14 cm széles, egysorosán fektetett lamellákból gyártanak tömör tartókat. A felhasznált lamellák hossza átlagosan 2,00 m.) A szerkezetek fesztávolságát, a főállások kiosztását az épület rendeltetése szabja meg. Ennek alapján kell megválasztani a formát, amit természetesen a belső technológia is befolyásol. Az a) f) alatt az 1. ábrán bemutatott példák csak a legáltalánosabbak, főleg ipari és raktárépületeknél használatos szerkezetek. A ragasztott szerkezetek formai megjelenés szempontjából nagy lehetőséget nyújtanak a tervezői fantáziának. A Reims-i Tudományegyetem új előadótermeit ragasztott faszerkezetekkel tervezték. Nemcsak a tér lefedése, hanem talán a vüágon egyedüláuóan a hallgatóság padsorait tartó, tömegterhelésre méretezett, felfelé ívelő tartók is ragasztót elemekből készültek. A hét, különböző nagyságú, ovális alaprajzú előadóterem sugárirányú tengelyekkel kapcsolódik egy központi udvarhoz. A fa bordázatot a külsőben megmutató, kagyló formájú tömegek merész kompozíciója az egyetemi épület tömegéből kiemelkedve, lenyűgöző hatást kelt,(2. ábra). Hazai viszonyok között természetesen kevésbé reprezentatív megoldásokkal és felhasználási területtel is meg kell elégednünk, bár az eddig megépült, ragasztott tartós szerkezeteink gazdaságosságukkal, elegáns megjelenésükkel és különösen a szép belső téralakításokkal a tervezők és kivitelezők ízlését és gondos munkáját dicsérik. A hazai példák közül talán elég ft Faipari Kutatóintézet
tervezésében és kivitelezésében megépült Harkányi Fedett Uszoda térlefedését és a Velencén készült ipari raktárt megemlítenünk. A ragasztott szerkezetek elterjedését remélhetőleg fokozza majd az a nagyarányú műszaki fejlesztés, amit az AGROKOMPLEX velencei üzemében kíván végrehajtani. A mezőgazdaság területén különösen a tárolási épületeknél van lehetőség ragasztott szerkezetek felhasználására. A vegyi hatásokkal szembeni ellenálló képesség elsősorban műtrágya- és növényvédőszer-raktáraknál indokolja beépítésüket. Nem hanyagolható el az a körülmény sem, hogy tűzvédelmi szempontból a tömör ragasztott szerkezet közepesen éghetőnek" minősül, sőt amennyiben égéskésleltető anyaggal kezelik, a nehezen éghető" anyagok kategóriájába sorolható, tehát tetőfödémként alkalmazva, megfelel a III. tűzállósági fokozatnak, így a C" tűzveszélyességi osztályú épületeknél is beépíthető (pl.: faipari üzemeknél!). A ragasztott szerkezetek tömeges felhasználása és elterjedése természetesen csak megfelelő gyártóbázis megteremtése után lehetséges. A ragasztási technológiában jártas szakemberek is csak kis létszámban állnak rendelkezésünkre. Az új utak keresését a gyorsabban bevezethető, korszerű eljárásokra is ki kell terjesztenünk. A hagyományos, szegezett faszerkezetek is nyújtottak már némi lehetőséget a rövid és kis keresztmetszetű fa felhasználására, sőt a csavarozott szerkezetek a kemény (lombos) fa alkalmazását is lehetővé tették. A hétvégi faházak és a paneles munkásszállások gyártása a kis önsúlyú, szerelhető fedélszékek előállítását is igényelte. Az ÉRDÉRT Vállalat kezdte meg a deszkából szegezett, 6 12 m fesztávolságú rácsos tartók gyártását az 1960-as években. A háromszög alakú, 20 25 -os tetőhajlásra tervezett, deszka csomóponti lemezekkel szerelt, kézi szegezésű fedélszékelemek gazdaságosak, könnyen szállíthatók voltak és helyszíni beépítésük sem igényelt magasabb képzettségű szakembert. Az előállítás még hagyományos módszerekkel történt, de a gazdaságos anyagfelhasználás nagy lépés volt a korszerűbb szerkezetek felé. A mezőgazdasági építészet átvette a szegezett, deszkaelemes fedélszékek alkalmazását. Takarmánytárolók, állattartási épületek, gépszínek tetőszerkezete készült belőle. A hagyományos fedélszékszerkesztés elveit még használták, de később a fesztáv növekedésével az acélrácsos tartókhoz hasonló alakú, húzott nyomott rudas szerkezeteket fejlesztettek ki, néha acél vonórudas megoldással. A különböző termelőszövetkezetek és társulások, időnként tervezővállalatok patronálásával is, sok házi típust dobtak piacra. A törekvések a minél olcsóbb szerkezetek felé irányultak. Hulladékfa-felhasználás és gyors előállítás volt a jelszó. Sok jó ötlet született, de igen sok, kétes értékű megoldást is láthattunk. A túlzott takarékosság indokolatlan minőségrontást eredményezett, különösen a kevésbé ellenőrzött vidéki épületeknél. Nem tettek különbséget jó minőségű vágási hulladék és az osztályon aluli szélanyag között. A kézi szegezésű csomópontoknál bevert szegek száma és mérete, az elemek illesztése, a méretek tartása, a munkát végző betanított munkás lelkiismeretére volt bízva. Az eredmény: változó minőség, megbízhatatlan teherbírású szerkezet. A korszerűségre való törekvésnek olyan mellékvágányával kerültünk szembe, ami nyilvánvalóan nem vezethetett célhoz. A szakszerű és gyors előregyártás a tartóelemek nagy tömegű leszabása mellett, az összeállítás gépesítését, a csomópontok megbízható kötését követeli. A rácsos faszerkezeteknél régen ismert kötőelemek a csavarok, bemart gyűrűk és fogazott acélkarikák. A csomóponti kötés teherbírását növelő, acél alapanyagú elemek beépítése azonban időt és nagy szakértelmet követelő művelet volt. A korszerű szerkezeteknél a hagyományos tartóformák és rácsozat
3. ábra. GANG NAIL lemezes csomóponti kötésű fedélszék megtartása mellett, olyan csomóponti kialakításra volt szükség, ami a gyártásnál a legcsekélyebb kézi erő igénybevételével a lehető legnagyobb biztonságot adja.a szögeslemezek feltalálása és a préseléses eljárás oldotta meg ezt a problémát. A világszabadalommal rendelkező GANG NAIL-eljárás kiküszöböli a csomópontok egyedi és egymástól eltérő megoldásait, egységes kivitelű, de különböző méretben előállított, korrózióálló, kadmiumozott acéllemezeket alkal_ maz, melyekből kihajlított szögek fúródnak a csatlakozó faelemekbe és létrehozzák a szilárd kapcsolatot. A csomóponti lemezeket nagy nyomás alatt préselik a munkaasztalon összeállított oldalára.fektetett fatartó csomópontjaiba. Préselés után a kész tartó azonnal leemelhető és raktározható vagy szállítható. A tartók elemeinek és a csomóponti lemezek szögszámának (a lemez méreteinek) meghatározása természetesen részletes szilárdságtani számítással történik. (A GANG NAIL-eljárást átvett cégeknek rendelkezésére áll a központi számítószolgálat.) Az ÉRDÉRT Vállalat.elsőként ismerte fel ebben a gyártási eljárásban rejlő nagy lehetőséget és a szabadalom megvásárlása után, balatonszentgyörgyi üzemében felszerelte a gyártáshoz szükséges technológiai berendezést. Az üzemből kikerülő rácsos fatartók kitűnően megfelelnek, mint.fedélszékszerkezetek. Anyagtakarékos kivitelük mellet esztétikus, jó térhatást is nyújtanak. Felhasználási területük: mezőgazdasági üzemek, raktárak, állattartási épületek (álmennyezet beépítésével!), lakóházak fedélszékei (3. ábra). A korszerű faszerkezetek közül a jelenleg ismert legmodernebb szerkezeteket, a ragasztott tartókat és a lemezes csomóponti kötésű, előregyártott rácsos tartókat ismertettem. Mindkét szerkezetnek jövője és széles alkalmazási területe van hazánkban, mert alapanyagul a nyár- és akácfa is felhasználható. A faelemek méretei a ragasztott tartóknál a szokásos deszkakeresztmetszet mellett a 2,00 m-es hosszúságot nem haladják meg. A rácsos tartók a hagyományos, nagyobb keresztmetszetű faanyag (gerenda) helyett pallóból vagy deszkából kivitelezhetők.
A korszerű szerkezetek hazai gyártására, illetve a gyártóbázis megteremtésére megvannak a lehetőségek. Az erdőgazdaságok számára elsősorban a ragasztott tartók gyártása lehet a közelebbi cél. Kisebb fesztávú és keresztmetszetű szerkezetek egyszerű eszközökkel előállítható munkapadon kézi présekkel is elkészíthetők. Hangsúlyoznunk kell azonban a technológiát alaposan ismerő és fegyelmezett szakmunkásgárda szükségességét. Kifogástalan minőségű ragasztóanyaggal, lelkiismeretes munkával és a tervezői-technológiai előírások betartásával, a hazai lombos anyagoknak szinte minden fajtája felhasználható, hasznosítható a szokásos fűrészáru-szélesség és -vastagság mellett. A műszaki életben a fejlődés állandó és egyre gyorsuló folyamat. A ma még korszerűnek mondott szerkezeteket holnap újabbak váltják fel. Talán nincs messze az az idő, amikor a forgácslap és farostlemez anyagú tartószerkezeteket ismertethetjük.