Кіріспе

Құрылыс техникасы

Құрылыста қаңқа жасау – құрылысты қолдау және пішін беру үшін бөліктерді біріктіру. Қаңқа материалдары әдетте ағаш, инженерлік ағаш немесе конструкциялық болаттан жасалады. Қаңқасыз құрылысқа қарама-қарсы әдіс – массивті қабырғалы құрылыс, онда қабаттастырылған материалдардың көлденең қабаттары, мысалы, бөрелі үйлер, тас, топырақ, саз, кірпіш және т.б. қаңқасыз қолданылады. Ғимараттың қаңқасы екі негізгі санатқа бөлінеді: ауыр қаңқалы құрылыс (ауыр қаңқа), егер тік тіректер азырақ және ауыр болса, мысалы, ағаш қаңқа, бағаналы құрылыс немесе болат қаңқа; немесе жеңіл қаңқалы құрылыс (жеңіл қаңқа), егер тіректер көп және кішкентай болса, мысалы, шар тәрізді, платформалық, жеңіл болаттан жасалған қаңқа немесе тіпті жиналған қаңқа. Стандартталған өлшемді ағаштан жасалған жеңіл қаңқалы құрылыс Солтүстік Америка мен Австралияда басым құрылыс әдісіне айналды, себебі әдістің экономикалық тиімділігі жоғары, құрылымдық материалдарды азайту арқасында құрылысшылар минималды шығындармен үлкен аумақты қоршап, әртүрлі сәулеттік стильдерге қол жеткізе алады. Қазіргі заманғы жеңіл қаңқалы құрылымдар әдетте қатты панельдерден (фанера және оған ұқсас композиттер, мысалы, бағытталған талшықты тақта (OSB) қабырға бөлімдерінің толық немесе бір бөлігін жасау үшін) күш алады, бірақ бұрын шеберлер қабырғаларды тұрақтандыру үшін диагональды тіреулердің әртүрлі түрлерін қолданған. Диагональды тіреулер көптеген шатыр жүйелерінің маңызды бөлігі болып табылады, ал қабырғалардағы жел тіреулері көптеген муниципалитеттердің құрылыс нормаларында немесе АҚШ-тың жеке штаттарының заңдарында талап етіледі. Ғимараттардың сейсмикалық және желдік жүктемелерге төзу қабілетін арттыру үшін арнайы қиғаш қабырғалар жиі қолданылады.

Тарих

Тарихи тұрғыдан алғанда, адамдар табиғи пішінді ағаш бағаналарын біріктіріп, ағаштарды жалғау үшін қосылыстарды қолдана бастады – бұл әдіс бүгінде дәстүрлі ағаш каркасты құрылыс немесе қабырғалы құрылыс деп аталады. АҚШ-та 1830 жылдары ағаш каркасты құрылыстың орнын «шарлы құрылыс» (balloon framing) басты. Шарлы құрылыста, ауыр тіректерге аталған «бағаналар» емес, көптеген жеңіл қабырға элементтері («қабырға мүшелері») қолданылады; шарлы құрылыстың бөліктері ағаш қосылыстарын пайдаланудың орнына шегеленеді. Шарлы құрылыстағы тіректер екі қабатқа дейін, табақтан төбеге дейін созылады. «Платформалық құрылыс» шарлы құрылысты ығыстырды және бүгінде ағаштан жасалған стандартты құрылыс әдісі болып табылады. Атауы әр қабаттың жеке бөлік немесе платформа ретінде құрастырылуынан шыққан. Зауытта жасалған қабырғалар мен едендерді пайдалану уақытты үнемдеу және шығындарды азайту арқасында танымалдылығын арттырды. (Жеткізілім алдында дайындық) Қабырғалар әдетте зауыттарда жасалады, содан кейін түрлі құрылыс алаңдарына жіберіледі. Бұл құрылыс процесі құрылыс орнындағы құрылыс жылдамдығын арттырып, ғимараттарды тез дайындауға мүмкіндік берді. Скандинавияда 20-ғасырға дейін ағашпен қаптау құрылысы сирек қолданылды, себебі ағаш көп, арзан жұмыс күші жеткілікті және ағаштардың жылу оқшаулау қасиеті жақсы болды; сондықтан ағаш каркасты құрылыс бірінші кезекте жылытылмаған ғимараттар үшін – шаруашылық ғимараттары, шатырлар және жазғы коттедждер үшін, ал қабырға оқшаулағыштары дамығанға дейін үйлер үшін қолданылмады.

Қабырғалар

Үй құрылысындағы қабырғалық қаңқа сыртқы қабырғалардың тік және көлденең элементтерін, сондай-ақ ішкі қабырғалардың, жүк көтеретін және жүк көтермейтін қабырғалардың құрамын қамтиды. Бұл тік элементтер, қабырға тақталары және кілті (кейде бастырма деп те аталады) барлық жабу материалдары үшін бекіту негізі ретінде қызмет етеді және қабырға бойымен көлденең беріктікті қамтамасыз ететін жоғарғы қабат платформаларын қолдайды. Платформалар төбе мен шатырдың қорапша тәрізді құрылымынан немесе жоғарыдағы қабаттың төбе және еден жолақтарынан тұруы мүмкін. Құрылыс саласында бұл техниканы тік қаңқа, тік қаңқа және платформа, немесе тік қаңқа және қорап деп әртүрлі атаулармен белгілейді. Себебі тік элементтер (қаптар) құрылымға тік қолдау береді, ал ішінде жолақтары бар қорап тәрізді еден бөлімдері, ұзын тіреулер мен кілттерге (көбінесе бастырма деп аталады) сүйеніп, жоғарыдағы салмақты, оның ішінде келесі қабырғаны және ең жоғарғы қабаттың үстіндегі шатырды ұстайды. Платформа сондай-ақ желге қарсы көлденең қолдауды қамтамасыз етеді және тік қабырғаларды тура және тік бұрышты ұстайды. Кез келген төменгі платформа өзінің құрамдас бөліктері мен кілттерінің деңгейінен жоғарыдағы платформалар мен қабырғалардың салмағын көтереді. Кейбір елдерде қаңқаға арналған ағашқа талаптар қойылатын реттелген стандарттар бар, олар сынып белгісін және 19%-дан аспайтын ылғалдылық деңгейін талап етеді. Үйді қаңқалаудың төрт тарихи әдісі бар. Қазір көбінесе астық қоймаларын салуда қолданылатын тіреу-балкалық жүйе. Қалқалы қаңқа құрылысы, сондай-ақ толық қаңқа, жартылай қаңқа, Жаңа Англияның қалқалы қаңқасы, комбинациялық қаңқа – бұл 1940 жылдарға дейін АҚШ-тың солтүстік-шығысында сақталған жеңіл қаңқаның ерте түрі, ол гирттерді, бұрыштық тіреулерді және тіреулерді пайдаланумен сипатталады, көбінесе ойылып, тігіліп, шегеленген. Платформалық қаңқа көбінесе қабырға бөлімдерін еденге орнату алдында жинап құрастырады, бұл қаптарды орналастыруды жеңілдетеді және қажетті күшін азайтады. Жоғарғы және төменгі тақталар әрбір қапқа кемінде екі шегемен (16d немесе 16 пенни шегелер) бекітіледі. Ашылу орындарында қаптар екі еселенеді (тіреулер құрады), ал кілттерді (бастырмаларды) орналастыру үшін жақтау қабырғасы кесіледі, олар сыртқы қаптар арқылы орнатылып, бекітіледі.

Сыртқы қабырғаға арналған тұғырлар

Үй құрылысындағы қабырғалық қаңқа сыртқы және ішкі қабырғалардың тік және көлденең элементтерін қамтиды. Бұл элементтер – тіреулер, қабырға тақталары және диндельдер деп аталады, олар барлық қаптама материалдары үшін тіреу негізі болып табылады және жоғарғы қабаттарды, төбе мен шатырды қолдайды. Олар төменгі тақтаға немесе іргетастың табанына тіреледі және жоғарғы тақтаны қолдайды. Тіреулер әдетте ағаштан немесе қаңқалық ағаштан жасалады және әдетте ортасында белгілі бір арақашықтықта орналастырылады. Бұл арақашықтық жүктемеге және қабырға жабынының түрі мен қалыңдығына байланысты шектеулерге байланысты өзгертілуі мүмкін. Көбірек жылу оқшаулау үшін кеңірек 1 1/2 дюйм x 5 1/2 дюймдік тіреулер қолданылуы мүмкін. 3 1/2 дюймдік тіреу кеңістігіне орналастырылатыннан артық жылу оқшаулау басқа тәсілдермен де қамтамасыз етілуі мүмкін, мысалы, қатты немесе жартылай қатты жылу оқшаулау материалдары немесе 1 1/2 дюйм x 1 1/2 дюймдік көлденең қаптама жолақтары арасындағы қаптамалар немесе тіреулердің сыртына орнатылған қатты немесе жартылай қатты жылу оқшаулау қаптамасы арқылы. Тіреулер тіреулермен бірдей ені бар 1 1/2 дюймдік ағаштан жасалған көлденең жоғарғы және төменгі қабырға тақталарына бекітіледі. Бөлмелердің қабырғалары қабырға жабынының түрі мен қалыңдығына байланысты ортасында немесе белгілі арақашықтықта орналасқан тіреулермен салынуы мүмкін. Егер бөлмеде айналмалы есік болмаса, кейде ортасында орналасқан тіреулер қолданылады, тіреудің кең жағы қабырғаға параллель етіп орнатылады. Бұл әдетте тек киім шкафтарын немесе шкафтарды қоршап тұрған қабырғалар үшін жасалады. Бөлмелер тік жүктемені көтермейтіндіктен, есік ашылған жерде бір ғана тіреу қолданылуы мүмкін. Ашылған жердің жоғарғы жағы тіреулермен бірдей ені бар бір ағашпен көпірленіп қойылуы мүмкін. Бұл элементтер қабырға жабыны, есік жақтаулары және жиектерді бекітуге арналған тіреуді қамтамасыз етеді. Құрастырылған бөлімдері тік болуын тексергеннен кейін, олар бұрыштарында және қиылысқан жерлерінде шегеленеді. Полиэтилен жолағы көбінесе ішкі қабырғалар мен сыртқы қабырғалардың арасында және екінші жоғарғы тақтаны орнатудан бұрын ішкі қабырғалардың бірінші жоғарғы тақтасының үстіне, полиэтилен ауа кедергісінің үздіксіздігін қамтамасыз ету үшін орналастырылады. 1637 жылы Солтүстік Америкадағы ағылшын отарларының солтүстік-шығысында ағаш қаңқалы үйлер ауыр бұрыштардың арасына жеңіл тіреулерді орнатқан. Норман Ишем былай деп жазды: "кейде қаңқа тік тақталармен жабылады, олар аралық қаңқасыз, бірақ көп үйлерде ауыр ағаштардың арасындағы кеңістіктер жеңіл тік таяқтармен толтырылады". 19-ғасырдың басында шеге жасау өнеркәсібінің дамуы, 1700 жылдардың соңында Массачусетсте алғашқы машиналардың құрастырылуын жеделдетті. Ньюберипорттан (Массачусетс штаты) Джейкоб Перкинс күніне 10 000 шеге шығаратын машина ойлап тапты. Баллонды қаңқада ұзын, үздіксіз қаңқа элементтері (қабырға тіреулері) төменгі тақтадан жоғарғы тақтаға дейін созылады, ал аралық еден құрылымдары оларға кірістіріліп, шегеленеді. Терезелердің биіктігі, бас жағы және келесі қабаттың биіктігі тіреулерде сатылы бағанамен белгіленеді. Бұрын ұзын ағаш көп болған кезде, баллонды қаңқалар негізінен платформалық қаңқалармен алмастырылды. АҚШ-та баллонды қаңқаны кім енгізгені белгісіз. Алайда, баллонды қаңқаны пайдаланған алғашқы ғимарат 1832 жылы Иллинойс штатының Чикаго қаласында Джордж Вашингтон Сноу немесе Августин Деодат Тейлор салған қойма болуы мүмкін. 1833 жылы Тейлор Чикагодағы алғашқы католик шіркеуін, Сент-Мэри шіркеуін баллонды қаңқа әдісін қолдана отырып салды; бұл ғимарат Ұлы Чикаго өртінен бұрын бірнеше рет көшіріліп, қалпына келтірілді. 1830 жылдары Хузиер Солон Робинсон кейінгі құрылысшылар "баллонды қаңқа" деп атаған революциялық жаңа қаңқа жүйесі туралы мақалалар жариялады. Робинсонның жүйесі 2x4 стандартты ағаштан жасалған, мықты, жеңіл қаңқаны құру үшін бірге тігілген. Құрылысшылар жаңа технологияны қабылдауға тартынды; алайда 1880 жылдарға қарай 2x4 қаңқаның кейбір түрі стандартты болды. Мүмкін, баллонды қаңқаның алдындағы нұсқасы 31 жыл бұрын Миссуридегі француздар қолданған шығар. 19-ғасыр Америкасында ағаш көп болса да, білікті жұмысшылар жетіспеді. Арзан машинамен жасалған шегелердің пайда болуы, сондай-ақ 19-ғасырдың басындағы сумен жұмыс істейтін пилорамалар баллонды қаңқаны өте тартымды етті, өйткені ол посттық және қабырғалы құрылыстарға қажетті құрамалар, ойыстар мен тіректерді қажет етпейтін білікті ағаш ұсталарын қажет етпеді. Алғаш рет кез келген шаруа өз ғимараттарын көп уақытты алатын оқудан өтусіз салай алатын болды. Баллонды қаңқа Батыс АҚШ-ты және Канаданың батыс провинцияларын мекендегені айтылады. Ол болмаса, Батыс қалалары бір түндік бойы гүлдей алмас еді. Сонымен қатар, құрылыс құнының күрт төмендеуі салдарынан баллонды қаңқа Солтүстік Американың кедей халқының тұрғын үй жағдайларын жақсартқан болуы мүмкін. Алайда, баллонды қаңқаға өте ұзын тіреулер қажет болды және 1920 жылдары биік ағаштардың қорлары таусылғанда платформалық қаңқа кеңінен қолданыла бастады. Баллонды қаңқа өрт сөндіруде қиындықтар тудырады, өйткені көптеген ескі баллонды қаңқалы ғимараттарда ашық қаңқа қуыстарында өрт тоқтатушылар немесе өртке қарсы тоқтатушылар болмайды және өрт қысқа мерзімде тік бойымен таралуы мүмкін. Еден қаңқасы мен қабырға қаңқасы қуыстары байланысқандықтан, өрт жылдамдықпен құрылым бойынша таралуы мүмкін. Көптеген баллонды қаңқалы ғимараттар өртке қарсы тоқтатуды талап ететін құрылыс ережелері енгізілгенге дейін салынған, ал өрт подвалдан шатырға бірнеше минут ішінде таралуы мүмкін. Платформалық және баллонды қаңқа арасындағы басты айырмашылық едендерде. Баллонды қабырға тіреулері бірінші қабаттың іргесінен екінші қабаттың жоғарғы тақтасына немесе ендік қиығына дейін созылады. Платформалық қаңқалы қабырға, керісінше, әр қабат үшін тәуелсіз.

Материалдар

Жеңіл каркасты құрылымдар материалдары көбінесе ағаш немесе тіктөртбұрышты болаттан – құбырлар немесе С-тәрізді профильдерден жасалады. Ағаш бөліктері әдетте шегелермен, бұрандалармен немесе ұстағыштармен бекітіледі; ал болат бөліктері – дөңгелек басты бұрандалармен немесе гайкалар мен болттармен. Сызықтық құрылымдық элементтер үшін жұмсақ ағаштар – шырша, қайын және қарағай артықшылықты таңдау болып табылады. Жеңіл каркасты материалдардың өлшемдері әртүрлі: яғни, көлденең қимасы 5 см x 30 см (екі дюйм x он екі дюйм) дейін, ал ұзындығы қабырғалар үшін – 2,5 см-ден бастап, қабырғалар үшін немесе одан да көп. Соңғы уақытта архитекторлар құрылыс бағасын төмендету мақсатында жиналмалы алюминийлік каркастарды қолдануды тәжірибелеп жатыр. Қабырға панельдері қабырға тіректерінен тұрады, олар есіктер мен терезелерге арналған ашылулармен үзіледі. Ашылулар әдетте ашылудың үстіндегі құрылымның салмағын көтеретін балка немесе арқалықпен жабылады. Балкалар әдетте тіреулерге, сондай-ақ «джектерге» орнатылады. Терезелердің айналасындағы кеңістіктер терезе астындағы тақтамен және төменгі тақтадан терезе төбесіне дейін, немесе балкадан жоғарғы тақтаға дейінгі аралықты жабатын қысқа тіректермен анықталады. Ағаштан немесе болаттан жасалған диагональды бекіткіштер, сондай-ақ қабырға тіректеріне, тақталар мен балкаларға бекітілген қаптамалар, қиылысқа төзімділікті (көлденең беріктікті) қамтамасыз етеді. Қабырға бөлімдеріне әдетте еден құрылымына бекітілген төменгі тақта және қабырғаларды байланыстырып, жоғарғы құрылымдарға тіреу беретін бір немесе екі жоғарғы тақта кіреді. Ағаш немесе болат еден каркастары әдетте еден қабырғаларының периметрі бойынша жиек тіреуін қамтиды және қабырғалардың бүгілуін болдырмау үшін аралықтың ортасына жақын көпіршелерді қамтиды. Екі қабатты құрылыста, баспалдақ үшін еден жүйесінде ашылулар жасалады, онда баспалдақ сатылары мен қадамдары көлбеу баспалдақ тіректеріне бекітілген төртбұрышты беттерге орнатылады. Жеңіл каркасты құрылыстағы ішкі қабырға жабындарына әдетте қабырға панельдері, латта және гипстен жасалған қаптама немесе сәндік ағаш панельдері кіреді. Сыртқы қабырға және төбе жабындарына көбінесе фанера немесе композиттік қаптама, кірпіш немесе тас қаптамасы және әртүрлі штукатурлық жабындар қолданылады. Қабырға тіректері арасындағы қуыстар, әдетте 60 см аралас орналасқан, әдетте шыны талшықтан жасалған немесе целлюлозалық толтырғышпен (кейде өрттен қорғау және зиянкестерді бақылау үшін борон қоспаларымен өңделген қайта өңделген газет қағазынан жасалған) толтырылады. Табиғи құрылыста, сыртқы және ішкі қабырғалар үшін сабан балаусасы, саз және кебіс қолданылуы мүмкін. Құрылымдық қабырға арқылы диагональды өтетін бөлік Т-тұғыр деп аталады. Ол желдің күшті соққан кезінде қабырғалардың құлауын болдырмайды. Қысыммен өңделген ағаш (жасыл ағаш) – төменгі тақта сыртқы ылғалға ұшырағанда, тіпті бетонмен жанасқанда да қолданылатын ағаш түрі.

Шатырлар

Шатырлар әдетте жаңбыр немесе қарды төгуге арналған еңісті бет жасау үшін салынады, еңісі 1:15 (горизонтальды аралықтың әр сызықтық футына бір дюймнен кем) бастап, 2:1-ден асатын тік еңістерге дейін жетеді. Еңіске қарай қабырғалары ішінде орналасқан, сонымен қатар шатыр қызметін атқаратын жеңіл каркасты құрылым А-тәрізді шатыр деп аталады. Солтүстік Америкада шатырлар көбінесе асфальт, шыны талшық және ұсақ құмнан жасалған шиңкелмен жабылады, бірақ көптеген түрлі материалдар қолданылады. Жалпақ шатырларды су өткізбейтін ету үшін көбінесе балқытылған қара битум қолданылады, бірақ резеңке және синтетикалық материалдар да қолданылады. Кейбір аймақтарда болат панельдер шатыр жабыны ретінде танымал, олардың беріктігіне баға беріледі. Тақта немесе тас шатырлар жеңіл каркасты шатырлар үшін дәстүрлі жабын болып табылады. Жеңіл конструкциялы әдістер арқасында ерекше шатыр дизайндарын оңай жасауға болады. Мысалы, төбелік шатырлар барлық жағынан қабырғаларға қарай еңкейеді және бұрыштардан қырқаға дейін созылатын шатырлық қабырғалармен біріктіріледі. Екі еңіс беті бір-біріне қарай ағып жатқанда, ойыстар пайда болады. Дормерлер – бұл тік қабырғалар шатыр сызығын бұзып, әдетте шатырдың негізгі бөлігіне тік бұрышпен жалғасатын шағын аумақтар. Габельдер – бұл еңіс шатырдың бөлігі үшбұрышты қабырғаны құрап біткенде пайда болады. Клерсторилер шатырдың еңісі бойындағы үзіліс арқылы жасалады, онда қысқа тік қабырға оны басқа шатыр бөліміне қосады. Жалпақ шатырлар, әдетте суды төгу үшін ең болмағанда минималды еңіске ие болады және судың ағып кетуіне мүмкіндік беретін тесіктермен (скуперлер деп аталады) қоршалған парапет қабырғаларымен жабдықталады. Суды нашар дренаж болатын жерлерден, мысалы, түтікшенің астындағы еңіс бөлігінің артынан аудару үшін шатырларға еңістік құрылыстар (crickets) орнатылады.

Құрылымы

Жай немесе мұз қату тереңдігі шамалы немесе жоқ аймақтардағы жеңіл каркасты ғимараттар көбінесе еден және құрылымды тіреу ретінде қызмет ететін монолитті бетон плиталарға орнатылады. Басқа жеңіл каркасты ғимараттар жер асты кеңістігіне немесе жертөлеге салынды, онда ағаш немесе болат жолақтар іргетас қабырғалары арасын жабады, бұл қабырғалар әдетте құйылған бетоннан немесе бетон блоктарынан тұрады. Қатты ағаш орнына еден, төбе және шатыр құрылымдарын жасау үшін инженерлік компоненттер жиі қолданылады. I-жолақтар (жабық торлы конструкциялар) көбінесе қабатталған ағаштан жасалады, көбінесе шақпақталған тополь ағашынан, ені 4 см-ден кем және биіктігі 4 см-ге дейін болатын көлденең қабатталған бөліктер арасында жабыстырылып, 4 см-ге дейінгі қашықтықты көтеруге мүмкіндік береді. Ашық торлы жолақтар мен қиғаш конструкциялар көбінесе 4 см-ге 9 см (екіден төрт) ағаш бөліктерінен жасалады, бұл едендерге, шатыр жүйелеріне және төбелік жабындарға қолдау көрсетуге мүмкіндік береді. Платформалық құрастыру дәстүрлі түрде төрт қабатпен шектелген, бірақ кейбір биліктер өздерінің құрылыс нормаларын өзгертіп, өрттен қорғау шараларын қосып, алты қабатқа дейін салуға рұқсат берді.