Mezőgazdasági könnyűszerkezetes épületek, felhasználási területük

I. Felhasználási területek

Könnyűszerkezetesnek az olyan iparosított, rendszerelvű építési módot értjük, amelynek jellemzője, hogy általában acél vázzal és 100-150 kg/négyzetméteres saját tömegű könnyű fal- és tetőszerkezettel rendelkezik. Ez utóbbiakat jellegzetesen vékony fém- és építőlemez (műanyag, fa, gipszkarton) burkolatokkal és könnyű szigetelő anyagokkal (műanyag, ásványgyapot, üveggyapot) készítik. Készülnek favázas (rendszerint ragasztott főtartójú) megoldások is.

A könnyűszerkezetes épületeket két nagy csoportra osztják:

- az egyszintes csarnok jellegű és

- a többszintes cellás jellegű típusokra.

Miután az utóbbi a hazai gyakorlatban nem terjedt el, a továbbiakban az egyszintes épületekkel, ezen belül is főleg az acélvázas csarnokokkal, mint a könnyűszerkezetes építést leginkább reprezentáló típussal foglalkozunk.

Egy másik csoportosítás szerint az egyszintes épületeknél készülnek

- hőszigetelés nélküli és

- hőszigetelt

könnyűszerkezetes épületek. Napjainkban egyes előregyártott elemekből, szárazépítési technológiával készült „készházakat” is könnyűszerkezetesként forgalmazzák. Ezek az épületek nem minden esetben elégítik ki a rendszerelvű építés követelményeit. Mivel azonban lakóházakról van szó, ezek elemzésével a továbbiakban nem foglalkozunk.

Az egyszintes, csarnok jellegű létesítményeknél az épületvázakat- gazdaságossági okok miatt- sokszor vasbetonból készítik, de az acélszerkezetek elterjedése is számottevő növekedést mutat. A gyors, szerelt jellegű építés anyaga az acél, a nagy fesztávú csarnokoknál pedig már a beruházás költsége is alacsonyabb lehet a hagyományos épületekhez képest. A piacgazdaság felértékelte az épületek gyors megvalósítását, mert annak is mérhető értéke van, ha egy raktár épület, egy állattartási épület, egy üvegház, egy felvonulási épület vagy akár egy sportcsarnok nem egy év alatt, hanem néhány hónap alatt épül meg. A könnyűszerkezetes építés gyorsaságát nemcsak a vázszerkezet, hanem az azt felöltöztető térelhatárolás és a működtetést elősegítő épületgépészet korszerű, szerelt jellege biztosítja.

Ezt a gyorsaságot és rugalmasságot az ipari háttér hallatlan fejlődése, a rendszerelvű építés bevezetése és alkalmazása tette lehetővé a fejlesztésben, a tervezésben, a gyártásban, a helyszíni szerelésben és mindezek összhangjában, a korszerű számítástechnika segítségével történő megszervezésében.

A mezőgazdasági könnyűszerkezetes épületek felhasználási területe igen széles. Gazdaságosan ott alkalmazhatók, ahol a széles körű funkcionális igények kielégítése mellett érvényesülnek az iparosított építés előnyei vagyis, hogy

- az épület részeit az építés helyszínétől függetlenül telepített üzemekben, fejlett technológiával, korszerű gyártósorokon, magas műszaki színvonalon állítják elő;

- az elemek kapcsolási módjára a szárazkötés (csavarozás, húzó szegecselés, bepattintás stb.) jellemző, amely gyors az időjárástól független szerelést tesz lehetővé;

- az alrendszerek (váz, könnyűszerkezetes térelhatárolás, csúcstechnológiával előállított épületgépészet stb.) kapcsolata nyílt. Például egy acélvázhoz többféle térelhatárolás is beépíthető, vagy egy ragasztott fatartós vázra fémbázisú tető vagy oldalfal kerül.

A könnyűszerkezetes épületeknél a gyártók könnyen képesek alkalmazkodni a legkülönbözőbb egyedi igényekhez. Ma már nem tipizálják pl. a főtartó fesztávolságát, magasságát, hajlásszögét stb. Ezen méreteket az építmény funkciója, építészeti (esztétikai) igényei szerint alakítják. A megépült csarnokok, épületek bizonyítják, hogy a rendszerelvű építés monotonitása itt kevésbé jelentkezik, még az azonos rendszerből épített létesítmények is változatos képet mutatnak.

A könnyűszerkezetes csarnokok saját tömege 1/10-1/20-a a hagyományos, ill. vasbeton vázas csarnokokénak. Ennek előnye a szállításban és szerelésben, illetve ezek gyorsaságában jelenik meg. Az emelő-berendezések kapacitása egy nagyságrenddel kisebb lehet. A könnyű térelhatárolásoknál pedig a kézi szerelés a legáltalánosabb.

A csarnok átalakítása esetén (pl. funkcióváltozás) újabb előnyök is jelentkeznek, az acélvázak és a könnyű fal-, illetve tetőszerkezetek ugyanis nehézség nélkül szükség szerint átalakíthatók, bővíthetők. De igaz ez a megállapítás a favázas és a fa alapanyagú térelhatárolásokra is.

A könnyűszerkezetes építést a mezőgazdaságban raktárak, tároló épületek létesítésénél gyakran használják (1-2. ábra). Ezeknél fontos a tőkebefektetés gyors megtérülése, a raktározás minél előbbi beindulása, amely több eredménnyel kecsegtet, mint a hagyományos építéssel szemben mutatkozó esetleges többletköltség. Sok esetben igény, hogy a változó technológia miatt vagy a szabad anyagmozgatás biztosítása végett a csarnoktérben ne legyenek belső pillérek, vagy ha igen, csak kevés. Nagy szilárdságú acélból készült vázzal ma már 60-70 m-es fesztávolságú csarnokokat építenek gazdaságosan (3.ábra), térbeli rácsos szerkezettel pedig 30×30m-es pillérosztás is elérhető.

A magyar mezőgazdaság a következő termelői funkciókat kielégítő épületeket igényli legjobban:

-tárolás: szemestermény- tároló (pados tárolás, silós tárolás);

ideiglenes terménytárolás;

géptárolás;

alomtárolás

-állattartás: szarvasmarhatartás (tehenészet, hízómarha);

sertéstartás (fiaztató, hizlaló);

broyler csirke

-növénytermesztés: fóliaházak;

üvegházak

Szemestermény tárolásnál a könnyűszerkezetes épület szerkezeti megoldását összhangba kell hozni a tárolási technológiával. Amennyiben pados tárolás folyik markoló gépekkel, a természetes rézsűnek megfelelő magasságú és teherbírású oldalfalat (támfalat) kell építeni (4. ábra). Ezt általában monolit, vagy előregyártott vasbetonból készítik. Itt a tetőszerkezet készülhet könnyűszerkezettel. Felső, gépi úton történő betárolásnál az épületszerkezetre támaszkodó berendezések terhelését, dinamikus hatását figyelembe kell venni a váz méretezésénél. A tároló épületek általában hőszigetelés nélkül készülnek, a szellőzésről, illetve a páralecsapódások kiküszöböléséről, különösen fémszerkezeteknél fokozottan gondoskodni kell.

Alomtárolásnál a korróziós hatásokra kell figyelni.

Az állattartási könnyűszerkezetes épületek legnagyobb veszélyforrása a trágya korróziós hatása. A trágyázás kézi vagy gépi kezelésének (kitrágyázás) módját már az épület tervezésénél ismerni kell, hogy a fő szerkezeti elemeket (pl. pilléreket) meg lehessen védeni. Itt célszerű tűzi horganyzással védett acélszerkezeteket alkalmazni. Sertéstartásnál a kutricákat és egyéb technológiai berendezési tárgyakat hasonló eljárással szükséges beépítés előtt kezelni.

A fóliaházak váza szintén „könnyűszerkezetes”, gondoljunk csak az acél- illetve alumínium csővázakra. Itt a fémből készült szerkezeteknek a műanyagok jelentenek konkurenciát. Persze ezek is könnyűek, jó a korrózió-ellenállóképességük, szilárdságuk azonban kisebb a fémekénél. Az üvegházaknál a könnyűszerkezetek verhetetlenek. Elsősorban korróziós okok miatt az alumíniumból készült megoldások terjedtek el.

A rendszerváltás óta a kereskedelmi létesítmények, bevásárlóközpontok építése is fellendült. Főleg a nagyméretű, többfunkciós szuper- és hipermarketek terjednek el, ahol eddig döntő mértékben a vasbeton vázas rendszerekkel építettek. A könnyűszerkezetes építés mint versenytárs itt is megjelent az utóbbi években. Előfodult az is, hogy az épület egyes részei (pl. fedett parkoló, előtető, felülvilágító, üvegtető stb.) épülnek könnyűszerkezettel. Gyakori, hogy a vasbeton vázat könnyűfém bázisú térelhatárolással öltöztetik fel. Ez utóbbi esetenként a könnyűszerkezetes építési mód alrendszere.

Acélvázas könnyűszerkezetes rendszerekkel gyorsan építhetők sportcsarnokok. Számos tornaterem, teniszcsarnok, jégcsarnok (3. ábra), uszoda, fedett lelátó épült az utóbbi években ily módon. Az általános rendeltetésű, tömeges igényeket kielégítő kisebb sportcsarnokok, tornatermek fesztáv-igénye 18-24 m, ami pedig bármelyik könnyűszerkezetes rendszerrel megépíthető. De igazán a nagy fesztávolságú, 90-100 m áthidalást igénylő, acélszerkezettel lefedett, egyedi csarnokok gazdaságosak (5. ábra).

De építenek könnyűszerkezettel felvonulási épületeket is. A kifejlesztett rugalmas rendszerekkel a mezőgazdasági épület-típusok nagy része megvalósítható, az egyedi igények pedig számítógépes háttérrel gyorsan megtervezhetők és a rugalmasan kialakított gyártástechnológiával rövid idő alatt legyárthatók és felszerelhetők. Ebben az alkalmazkodóképességben van a könnyűszerkezetes építés múltja és jövője.

A rendszerelvű építés szerkezeteinek és technológiáinak fejlődése

Az építési rendszerek kifejlesztését az iparosított építési módszerek kialakulása, ezeket pedig a korszerű gyártástechnológiákra támaszkodó szerkezetfejlesztések tették lehetővé. A könnyűszerkezetes építési rendszerek a 20. században esetenként a 19. században fokozatos fejlődések útján kialakult vaskohászati termékekre (szelvényekre, lemezekre, szalagokra stb.) és a belőlük készített tartótípusokra épülnek.

A melegen hengerelt, lejtős talpú I és U szelvények méretsorát 300 mm-es magasságig már a l9. század végén használták, ennek széles talpú változatát l000 mm-es magasságig (Peine-tartó, Európa-szelvény) a 20. század közepén kezdték gyártani, a párhuzamos övű U szelvény pedig már a 20. század végének terméke.

A hidegen hajlított szelvényeket a 20. század első felében egyedi élhajlítással készítették, majd annak második felében fejlesztették ki a folyamatos, 6-24 hengerpárral ellátott görgősorokat a legkülönfélébb vékony falu szelvények, így a zárt szelvények (négyszögcsövek) gyártására. Ma már hazánkban is beszerezhetők a nagyméretű (max. 400x400 és 500x300 mm-es)

RHS típusú, melegen hengerelt zárt szelvények (6. ábra).

A század elején általánosan alkalmazott szegecseléses kötésmódot egészében kiszorította a hegesztés. A hegesztési eljárások a század folyamán óriási fejlődésen mentek keresztül. A kézi ívhegesztést csak szükség esetén, a fedett ívű és a CO védőgázos hegesztést általánosan használják. Elterjedtek az automatikus, programvezérelt hegesztősorok, amelyek változó magasságú varrattal készített I tartókat nagy termelékenységgel gyártanak.

A tartószerkezetekhez a fejlett országokban ma már gyakrabban használják az 52-es szilárdsági kategóriába tartozó acélokat, mint a 37-es minőséget. A magasabb szilárdság tovább csökkenti az acélszerkezetek saját tömegét, a tartók karcsúbbak lettek, a fesztávok és a belső hasznos terek pedig megnőttek.

A térelhatárolások (tetőfedések, oldalfalak) fejlődését a horganyzott és művileg lakkozott hullámlemezek és burkolati tálcák nagy választéka tette lehetővé. Ezek esetenként 200 mikron vastag műanyag bevonatot kapnak, és kültérben is tökéletes korrózió elleni védelmet nyújtanak (7. ábra). Ezzel párhuzamosan fejlődött a műanyagipar, amely a hőszigetelő anyagok (poliuretán-, polisztirolhab stb.), a tömítőanyagok, burkolatok, festékek stb. óriási választékával segítette a könnyűszerkezetes térelhatárolások kialakulását.

Az acélvázas könnyűszerkezetes építés két neuralgikus pontján a korrózió- és a tűz elleni védelem területén is megnyugtató megoldások születtek a 20. század végén. A tűzi horganyzott és festett felülettel 20-25 éves védelmet, a tűzvédelmi festékekkel, ill. lapokkal l-2 órás tűzállósági határértéket lehet biztosítani.

A tartószerkezetek fejlődését és gazdaságos kialakítását nagyban elősegítette a számítástechnika rohamos fejlődése a 20. század utolsó negyedében. Egy statikailag többszörösen határozatlan térbeli rácsos szerkezet vagy tartórács kézi számítása korábban heteket, hónapokat vett igénybe, míg a mai számítógépes programok percek alatt megadják a szelvénykeresztmetszetek értékeit. A korszerű acélvázakat számítógéppel segített,

CAD/CAM rendszerben tervezik és gyártják. Ez teszi lehetővé, hogy pl. a keretszerkezetű tartók tipizált méreteire nincs szükség.

Forrás: Agrárágazat