A ház tartószerkezete

1. Az épület tartószerkezete – elemek 

Az épület tartószerkezetét mindazok az elemek képezik, amelyek lehetővé teszik annak statikai stabilitását. Ez azt jelenti, hogy a súlyt a tetőről az alapra helyezik át. A tartószerkezet függőleges terhelésnek van kitéve, úgymint az épület súlya, a nem teherhordó elemek súlya (tetőfedés, aljzatkiegyenlítők/esztrichek, padlóburkolatok...), valamint a bútorok és az emberek súlya. A tartószerkezet vízszintes terhelést is hordoz, amelyhez hozzáadódik a szél és a földrengés ereje is. A tartószerkezet általában négy nagy csoportra oszlik: alapszerkezet, függőleges szerkezetek, vízszintes szerkezetek és tető.

2. Alapszerkezet

Az alapszerkezet alapvető funkciója, hogy az épület szerkezetében lévő felső elemek összes terhelését az alaptalajra adja át. Léteznek mélyalapozások (cölöpök) és sekélyalapok (szalagalapok, pontalapok, alaplemez). A várható terhelések, azaz az épület összsúlya és a talaj teherbíró képessége az alap méreteitől függ, amit ezért megfelelően kell megtervezni és úgy méretezni, hogy minden terhelést és súlyt minden gond nélkül elbírjon és elviseljen.

3. Tartószerkezet: függőleges szerkezetek

3.1.Vasbeton falak felépítése

Az ilyen típusú fal beton- és acélmerevítésből áll, merevítőketrecek formájában (összekapcsolt függőleges merevítőrudak). A vasbeton falak szélein általában az acélvasalás vastagsága mindig nagyobb, azzal, hogy a vasbeton falak minimális vastagsága 10 cm, de leginkább 20-25 cm. Az vasbeton falak felépítésének előnye a nagyobb merevségben nyilvánul meg, ezért földrengés esetén a vízszintes mozgások kisebbek a kevésbé merev konstrukciókhoz viszonyítva. Ez a nem teherhordó válaszfalak, falkitöltések, burkolatok, homlokzatok és egyéb szerkezeti részek kisebb sérülései miatt is nyilvánvaló.

3.2. Téglafalak felépítése

A téglafalak készülhetnek kőből, téglából vagy más anyagból, például pórusbetonból, vagy különböző betontömbökből. A teherhordó falak általában legalább 19 cm vastagok, a falak szélein általában függőleges vagy vízszintes falkötések vannak, amelyek a falak illesztései, illetve a födémszerkezet és a fal illesztései mentén húzódnak. A csuklós kötések a földrengések és a húzóerők elleni védelem elemei, és mint ilyenek, átveszik a szél és a földrengés erőinek hatására fellépő vízszintes terhelést; leggyakrabban beton- és acélmerevítésből készülnek (függőleges rudak és kengyelek), és a speciálisan kialakított saroktömbök furataiba függőleges csatlakozások (vasacél) is helyezhetők és betonnal tölthetők fel. A tető oromfallal vagy sarokfalakkal van lezárva, és a legtetején a padlásfalakat ferde vagy vízszintes vasbeton csatlakozásokkal kell befejezni.

Az ilyen típusú felépítés földrengés esetén megakadályozza egyes falak felborulását.

3.3. Vasbeton oszlop-gerenda vázszerkezet

A vasbeton oszlopok beton és acél vasalásból állnak (függőleges rudak és kengyelek). Az újabb épületekben az ilyen oszlopokat leginkább vasbeton gerendákra rögzítik, és így vasbeton kereteket alkotnak. A vasbeton oszlopok különböző keresztmetszetűek lehetnek. Egyes helyeken láthatóak, másutt viszont részben tömör falak zárják le. A tömör falak általában könnyű blokkokból épülnek, amelyek nem felelnek meg a teherhordó falakkal szemben támasztott összes követelménynek. Éppen ezért alaposan meg kell fontolni, hogy hol helyezik el őket. Az ilyen blokkok ugyanis földrengés esetén lényegesen befolyásolhatják a teljes szerkezet és vázszerkezet viselkedését.

3.4. Faszerkezet

A fa szerkezet az utóbbi években tekintettel arra, hogy környezetbarát anyag, és lehetővé teszi az épület „lélegzését” egyre népszerűbbé vált. A faszerkezeteknek két típusa van: vázszerkezetek, vagyis oszlopokból álló szerkezetek, a szél elleni védelmet szolgáló átlók, illetve a tető szarufái, és masszív faszerkezetek, ahol a teljes fal teherhordó. A második esetben keresztragasztott panelek vagy más ragasztott faelemek, amelyeket gyárilag mindig előre gyártanak. A ragasztott fa szerkezet drágább, mint a vázas. A vázszerkezetnél a többi rész nem teherhordó falakkal van kitöltve, amelyek fából is készülhetnek.

3.5. Acélszerkezet

Az acélszerkezet csak vázas lehet, mivel nem léteznek tömör acélfalak. Teljesen értelmetlenek és feleslegesek lennének az acél nagy súlya miatt, mivel az épület olyan masszív lenne, hogy még a saját súlyát sem bírná el. Emellett nagyon erős alapot is igényelne, és az anyag mennyiségére való tekintettel rendkívül költséges is lenne. Ezenkívül az acélt csak biztonságos és ellenőrzött környezetben, például gyárban lehet önteni, különben katasztrofális balesetek következhetnek be. Az acélszerkezet tehát előregyártott elemekből áll, mint például oszlopok, gerendák, áthidalók és csuklós kötések.

Számos acélprofil létezik, de hogy melyiket fogják használni, a szerkezeti elem típusától (legyen szó oszlopról vagy gerendáról), a statikai számítástól, az építész céljától és kívánságaitól függ, különösen, ha az oszlopok és gerendák láthatók lesznek. A profil típusát és méreteit a szerkezetmérnöknek kell meghatároznia.

4. Erős konstrukció – fontos a teherhordó falak integritása

Statikai szempontból rendkívül lényeges, hogy a falak az alaprajzon megfelelően legyenek elrendezve, és az alapozástól az épület legtetejéig folyamatosan haladjanak. Ha nem folyamatosak, akkor gerendákkal és oszlopokkal áthidaló konzolos fesztávokat kell tervezni. Ezt az elrendezést az építés során biztosítani kell, és a létesítmény teljes élettartama alatt fenn kell tartani. Pontosan ez jelenthet komoly akadályt a nagyszabású felújításoknál, ahol a teherhordó falakat nem lehet egyszerűen eltávolítani és máshol felszerelni. Ugyanakkor a teherhordó falban minden új nyílás gyengülést, vagyis a teljes szerkezet teherbíró képességének csökkenését jelenti.

5. Vízszintes szerkezeti rendszerek

5.1. Vasbeton lemez szerkezetek

A vasbeton lemez beton és acél vasalásból áll (acél háló és egyedi acélrudak). A merevítés a közbenső vasbeton lemezbe kerül úgy, hogy az alsó oldalon legyen, ahol átveszi a húzóerőket, míg a vasbeton lemez felső része a súlyterheléseket. Az emeletközi födémen kívül erkély- és lépcsőfödémek, lépcsők is vannak. Az emeletközi vasbetonlemez minimális vastagsága 10 cm, természetesen az épület méretétől, vagyis a tervezett fesztávtól és várható súlytól függően; családi házaknál szokásos födémvastagság 20 cm.

5.2. Bordás vasbeton mennyezet

A bordás vasbeton mennyezet vasbetonból és párhuzamos keskeny gerenda-bordás födémszerkezetből áll, amelyet felül vékony vasbeton lemez köt össze egésszé. A bordák között általában téglamélyedések jelennek meg, ezek zsaluzatként szolgálnak az építés során. A bordás vasbeton mennyezetek egyes változatai nem rendelkeznek felső vasbeton lemezzel.

5.3. Hagyományos szerkezet: fa mennyezetek

A fa mennyezet az ilyen típusú konstrukciók egyik régebbi változata. A fa mennyezet fa mennyezeti gerendákból áll, amelyekre először alulról táblákat rögzítenek, majd felhordják a vakolatot. A mennyezeti gerendák felső oldalára szintén deszkákat tesznek, majd kőszórást és fapadlót. Az ilyen típusú konstrukciók szabálya, hogy a fa mennyezeti gerendák a helyiség rövidebb méretének irányába menjenek, és szabadon helyezkedjenek el az oldalsó tartófalakon. Ha üreges fa mennyezetet (mennyezet-rács) készítenek, ami gyakrabban fordul elő, akkor a fa mennyezeti gerendákat 60-100 cm távolságra helyezik el.

5.4. Boltíves konstrukció

A boltíves szerkezet a régebbi téglaépületekre jellemző. Különböző formájúak lehetnek, téglából vagy kőből készülhetnek, és megfelelő falazattal rögzítik a teherhordó falakhoz. A történelmi épületeken sok téglaívet acéltartókkal kombináltak.

5.5. Szerkezet gerendákkal

A gerendák vasbetonból, acélból, fából vagy más anyagból készült, lineáris vízszintes szerkezeti elemek. A gerendák a nagyobb fesztávolságok áthidalására és a felső függőleges terhelés egyenletes elosztására szolgálnak az őket tartó falakra és oszlopokra.

5.6. Téglaívek

A téglaívek különösen a régebbi épületekre jellemzőek, ahol tartó funkciót látnak el. Egyes téglaívek speciális feszítőcsatlakozással rendelkeznek, általában vassal, amely az ív alján van. A feszítőcsatlakozás lehet kerek vagy jobb esetben lapos keresztmetszetű, és a teherhordó fal ellentétes felületére van rögzítve.

5.7. Szerkezet áthidalóval

Az áthidalók rövidebb támasztékokhoz használhatók, és a falak ablaknyílásai vagy ajtónyílásai között egyenletes súlyelosztásra szolgálnak. A régebbi épületekben az áthidalók fából vagy acélból készültek, de kivitelezhetők valódi téglaívként is. Az újabb épületekben az áthidalók általában vasbetonból készülnek.

6. Tetőszerkezet

A tetőszerkezet a tető tartószerkezete. A tetőszerkezet általában fából készül, de vasbetonból vagy acélból is készülhet. A fa tetőszerkezet nagyon sok alapelemből áll, beleértve az oszlopokat (függőleges elemek), a gerendákat (vízszintes elemek) és a szarufákat. Ha nagyobb fesztávú fatetőkről van szó, akkor különböző formájú (háromszögletű, trapéz alakú) székeket vagy egyéb támasztékokat használnak a súly átvitelére az épület alsó szerkezetére.