Кіріспе

Монолиттік күмбез (грек тіліндегі "моно" және "литик" сөздері "бір тас" дегенді білдіреді) – бір бөлікке құйылған жұқа қабықшалы құрылыс. Қалып тұрақты немесе уақытша болуы мүмкін, сондай-ақ аяқталған құрылымның бір бөлігі ретінде қалуы немесе қаламауы мүмкін. Монолиттік күмбездер – монолиттік архитектураның бір түрі.

Тарих

Иглу монолиттік күмбездің ең алғашқы түрі болуы мүмкін. Ол қысылған қардан жасалған блоктардан құралған, ал бұл блоктар еріп қайта қатып, берік, біртекті құрылымды қалыптастырады. Иглудың күмбез тәрізді пішіні күмбезді құрылыстың екі маңызды артықшылығын көрсетеді: жоғары беріктік және жақсы жылу оқшаулау. Беріктік арканың табиғи күшіне байланысты, ал жылу оқшаулау шар пішіндес бөліктің минималды беттік ауданымен байланысты. Алғашқы заманауи монолиттік күмбез Юта штатының Прово қаласында сәулетші Ли К. Кнелл салған және 1963 жылы мұз шанасы атракционы ретінде ашылған. 1967 жылы жаңа иесі Пол Риам оны жалпы дүкенге айналдырғаннан кейін «Тортл Римс» деп аталған бұл ғимарат 2006 жылға дейін тұрды, содан кейін жаңа құрылыс үшін бұзылды. Turtle Reams алдымен қалаған пішінде топырақ үйіндісі жасау арқылы салынды, ол 240 фут (73 м) ұзындығында, 160 фут (49 м) енінде және 40 фут (12 м) биіктігіндегі эллипсоидты бөлім болды. Үйінді арматурадан тоқылған тормен жабылды, бұл беріктікті қамтамасыз етті, содан кейін шамамен бірдей қалыңдықтағы бетон қабаты құйылды. Бетон қатайғаннан кейін, есіктер арқылы топырақ қазылып алынды, ал шатыр өз орнында қалды. Содан кейін еден құйылып, құрылыс аяқталды. Бүгінде монолиттік күмбездер тұрғын, коммерциялық және өнеркәсіптік жобаларда кеңінен қолданылады. Олардың беріктігі, ұзақ қызмет ету мерзімі және экономикалық тиімділігінің арқасында цемент, тыңайтқыш, ауыл шаруашылығы, энергетика және тау-кен өнеркәсібінде әртүрлі тауарлардың үлкен көлемін сақтау үшін қолданылады. Құрылымдық тұрақтылығының арқасында олар кейбір атом электр станцияларында қорғау құрылыстары ретінде пайдаланылады. Қалыптарды құрылымдық материалдардың дерлік барлық түрлерінен жасауға болады, соның ішінде ауа қысымымен тігілген матадан да.

Қазіргі құрылыс әдістері

Қазіргі заманғы құрылыс бастапқы бетонды топыраққа салу әдісінен едәуір ерекшеленеді. Бұл әдістерді Айдахо штатынан үш бауырлас – Дэвид, Барри және Рэнди Саут әзірледі. Осы әдіс қолданылып салынған алғашқы күмбез 1976 жылғы сәуірде Айдахо штатының Шелли қаласында тұрғызылды.

Құрылыстың негізінің пішінін анықтайтын темір бетон іргетас немесе «сақиналық арқалық» салынады. Бұл форма іргетасқа бекітіліп, ауа сорғысымен (блауэрмен) үрленеді. Ауа формасында жұмысшылардың формаға ауа толтырылған кезде кіруіне мүмкіндік беретін шлюз қарастырылған. Форманың ішкі бетіне полиуретан көбік қабаты себіледі. (Оның мақсаты – ауа формасына беріктік беру, арматураны бекіту, бетон қоспасын себуге қолдау көрсету және соңғы құрылысты жылу оқшаулау.) Арматура көбіктің сыртқы қабатына көбікке бекітілген ұстағыштар арқылы бекітіледі. Арматуралық қаңқаға бетонның бірнеше сантиметрік қабаты себіледі. Бетон қатып қалғаннан кейін сорғы тоқтатылады. Ауа формасының ашық бетін сол күйінде қалдыруға болады немесе бояу, плитка сияқты беттік өңдеулер қолданылуы мүмкін. (Ауа формасының материалының дұрыс таңдалуы ультракүлгін сәулеленуден туындайтын ұзақ мерзімдік тозудың алдын алуға көмектеседі.) Егер бірнеше шағын және қарапайым тұрғын үйлерді экономикалық тұрғыдан салу қажет болса, күмбезді оқшаулаусыз салуға болады, ал ауа формасы аяқталғаннан кейін алынып, басқа күмбездер салу үшін қайта пайдаланылуы мүмкін.

Ұзаққа созылмалылық

Құрама аяқталғаннан кейін жер сілкінісіне, торнадоға және дауылға төзімді болады (АҚШ Федералдық Төтенше жағдайларды басқару агенттігі оларды F5 торнадосы мен 5-санатты дауылдардан "шамаға жетпейтін қорғаныс" десе бағалайды). Жақында MDI технологиясымен салынған бірнеше монолиттік күмбездер ірі апаттарды бастан өткерді: 2005 жылы Флоридадағы бірнеше монолиттік күмбездер "Катрина" даулының тікелей соққысынан зардап көрмеді. 2005 және 2006 жылдары Оклахома мен Техастағы орман өрттерінің жолында көптеген монолиттік күмбездер тұрды, сыртқы көбік изоляциясының беткі қабаты ғана аз шағылысты. 2003 жылы Ирактағы монолиттік күмбезді үкімет ғимараты бомбаның тікелей соққысына төтеп берді. Құрылыстың ішкі бөлігі толығымен қирады, бірақ күмбез тұрды (суретке қараңыз). "Риамс Тартл" күмбезін бұзу да монолиттік күмбез құрылысының беріктігін көрсетті. Күмбездің периметрі бойынша бірнеше метрлік жолақты бұзу шарлары құлатусыз бұзды. Бір жақтан есік құлатылғанда, күмбез соңында аударылып, құлады.

Климатты бақылау

Монолитті күмбез бірнеше себепке байланысты өте энергия үнемді. Күмбездің шар тәрізді бөліктері көлеміне қатысты минималды бет алақанын ұсынады, сондықтан сыртқы ауамен жылу алмасуға арналған беткей азаяды. Монолитті күмбездің біртұтас құрылысы ауаның сығып шығуы мүмкін көптеген тігістерді жояды, бірақ тұрғын үй күмбездерінде бірнеше есік пен терезелердің қосылуымен бұл мәселе аздап жеңілдетіледі. Оқшаулағыш көбікті бетон қабырғасының сыртына орналастыру арқасында бетон ғимарат ішінде жылу жинағыш ретінде қызмет етеді, бұл кірпіш немесе тас қаптамасы бар дәстүрлі үйлердің жылу оқшаулауына қарағанда ішкі температураның өзгеруін айтарлықтай азайтады.

Кемшіліктер

Монолитті күмбездің көптеген дәлелденген инженерлік артықшылықтары болғанымен, инженерлік және әлеуметтік салаларда кейбір кемшіліктері де бар.

Инженерлік

Монолитті күмбезді салуда қолданылатын техникалар дәстүрлі құрылыс әдістерінен мүлдем өзгеше болғандықтан, заманауи техникаларды қолданып күмбез салуға тек арнайы дайындықтан өткен құрылыс бригадалары ғана лайықты. Монолитті күмбездерге тән қисық беткейлер бөлмелерді бөліп пайдаланғанда ерекше пішіндес бөлмелердің пайда болуына себеп болуы мүмкін, бұл тар бұрыштарда пайдалы кеңістікті ысырап етуге әкелуі мүмкін. Қабырғалардың қисықтығынан және жиһазды орналастырудағы қиындықтар, Quonset сияқты құрылыстардағыдай, пайдаланбаған еден алаңының мәселесін тудырады. Бұл әсерді күмбезді тіреуіш қабырғаға орнату арқылы немесе жер бетінде тік қабырғаларға мүмкіндік беретін пішіндегі әуе қабығын қолдану арқылы азайтуға болады. Монолитті күмбездің тігістерінің болмауы оны тым герметикалық етеді; құрғақ климаттан басқа барлық аймақтарда ылғалды сығыру құралдары қажет.

Әлеуметтік

Монолитті күмбездердің әлеуметтік кемшіліктері геодезиялық күмбездермен салыстырылатын пішін мен ерекше құрылыс есебінен көбінесе ортақ. Осы кемшіліктер: Күмбездердің өте ерекше сыртқы түрі оларды жеке тұрғын үй ретінде пайдалануға деген қызығушылықты азайтады – стандартты дөңгелек негіз көптеген аймақтардағы шағын жер участаларына ыңғайлы келмейді, ал ерекше пішін мен дизайн аудандық құрылыс ережелеріне қайшы келуі мүмкін. Алайда, жағдайға қарай, стандартты дөңгелек пішіннің түрлі нұсқалары осы мәселелердің кейбірін шешуге көмектеседі. Егер жергілікті билік монолитті күмбездер туралы жеткілікті білмесе, құрылысқа рұқсат алу қиын болуы мүмкін. Монолитті күмбездегі үйді қайта сату оның дәстүрден тыс сыртқы түріне байланысты қиындық тудыруы мүмкін.

Құрылыс деректері

Әлемдегі ең үлкен монолитті күмбез – Алабама штатының Бирмингем қаласындағы Фейт Чапел Христиан Орталығының ғимараты, оның биіктігі 72 фут (22 м), ал диаметрі 280 фут (85 м) құрайды. Ішінде екі деңгейлі кеңістік орналасқан. АҚШ-тың бірқатар қауымдары жаңа мектептер салуда монолитті күмбез технологиясын қолдануды жөн көрді. Жақында салынған монолитті күмбезді мектептердің картасын мына жерде табуға болады: Флорида штатының Пенсакола-Бич қаласындағы монолитті "Үй күмбезі" тұрғын үйі салынғалы бері бірнеше дауылға тап болды.