Күмбез — құрылыс құрылымы, қисық сызықты пішінге ие, аралық тіректерсіз кеңістіктер мен бөлмелерді жабуға арналған. Балкалы немесе жазық жабындарға қарағанда, күмбез негізінен сығылу күшінде жұмыс істейді және өз салмағы мен сыртқы әсерлерден түсетін жүктемені тірек элементтеріне — қабырғаларға, колонналарға немесе пилондарға — тиімді түрде береді.

Күмбездер мыңдаған жылдар бойы архитектурада қолданылып келеді — Екіөзен арасындағы ежелгі өркениеттерден бастап, ислам сәулет өнерінің жауһарларына, Еуропа соборларына және заманауи инженерлік құрылыстарға дейін. Қазақстан құрылыс тәжірибесінде күмбездер тарихи нысандарды қалпына келтіруде де, көркем, эстетикалық тартымды әрі сенімді жабын қажет болатын жаңа жобаларда да кеңінен қолданылады.

Күмбездің негізгі бөліктері және олардың қызметі

Күмбездің құрылымында әрқайсысы жүктемені қабылдау және таратуда маңызды рөл атқаратын нақты элементтер болады:

  • Пятасы — күмбездің төменгі, тірек бөлігі, жүктемені қабылдап, оны қабырғаларға немесе бағандарға береді. Пятасы күмбездің негізін бекітіп, оның тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
  • Құлып — күмбездің шыңы, оның орталық бөлігі. Әдетте құлып соңында қаланып, құрылымды толықтай бекітеді. Аркалы күмбездерде құлып тасы қысымды қайта бөлу үшін ерекше маңызды.
  • Шелыга — күмбездің жоғарғы бөлігіндегі иілген беттердің ең жоғарғы нүктелерін жалғайтын көлденең сызық. Бұл элемент күмбездің пішінін және геометриялық қаттылығын анықтайды.
  • Пролеті — күмбез пяталарының арасындағы қашықтық. Пролеттің ұзындығы артқан сайын, күмбез иілу сызығының пішіні мұқият есептелуі қажет.
  • Көтерілу биіктігі — пяталарды қосатын сызықтан құлыптың ең биік нүктесіне дейінгі тік қашықтық. Ол күмбездің тік иілуін көрсетіп, оның көтеру қабілетіне әсер етеді.
  • Жақ беті (люнет) — күмбездің бүйірінен алынған қимасы, оның ішкі құрылымын көруге мүмкіндік береді. Жақ беті күрделі құрамдас немесе қиылысатын күмбездерді жобалауда маңызды.

Бұл бөліктерді нақты түсіну — күмбезді жобалау мен оны пайдаланудағы мінсіз жұмысын талдау үшін өте маңызды.

Күмбездің жұмыс істеу принциптері

Күмбез жүктемені иілген беті арқылы тіректерге бағыттай отырып, қысу күшімен қабылдайтынымен ерекшеленеді. Күмбездің жұмыс істеуінің негізгі принциптері мыналарды қамтиды:

  • Тік жүктемелерді иілген геометрия арқылы өтеу.
  • Тік күшті көлденең құрамдас бөлікке — распорға айналдыру. Бұл распорды сыртқы құрылымдармен (мысалы, тіреу қабырғалармен, контрфорстармен немесе жуан қабырғалармен) өтеу қажет.
  • Керілу кернеулерін азайту, себебі тас және кірпіш күмбездер керілуге төтеп бере алмайды.
  • Өздігінен күшейтілу — дұрыс қаланған және жүктелген жағдайда, жоғарыдан түсетін жүктеме неғұрлым көп болса, күмбез соғұрлым мықты жұмыс істейді, себебі материал жақсырақ сығылады.

Осы қасиеттерінің арқасында күмбездер тарихи тұрғыдан металл арматура элементтерінсіз және материалды үнемді пайдалана отырып, үлкен кеңістіктерді жабуға мүмкіндік берді.

Күмбез түрлері пішіні мен құрылысына қарай

Құрылыс тәжірибесінде күмбездің бірнеше негізгі түрлері ажыратылады, олардың әрқайсысы өз ерекшеліктеріне ие:

Цилиндрлік күмбез

Күмбездің ең қарапайым түрі, қимасында жарты шеңбер немесе доға пішінінде болады. Тік төртбұрышты кеңістіктерді жабуға қолданылады, римдік сәулетте, ортағасырлық қамалдар мен жертөлелерде жиі кездеседі.

Ерекшеліктері:

  • Қисықтық радиусы тұрақты.
  • Қысқа пролеттерде жүктемені жақсы көтереді.
  • Распор күшін өтеу үшін жуан бойлық қабырғалар немесе контрфорстар қажет.

Крест күмбезі

Екі цилиндрлік күмбездің тік бұрышпен қиылысуынан түзіледі. Готикалық сәулетте үлкен залдар мен нефтерді жабу үшін қолданылған.

Ерекшеліктері:

  • Күмбездердің қиылысу сызықтары қаттылық қабырғаларын (қырларын) құрайды.
  • Ауыр қабырғаларсыз төртбұрышты немесе тік төртбұрышты пролеттерді жабуға мүмкіндік береді.

Қырлы-крест күмбезі

Крест күмбезінің дамыған түрі, мұнда негізгі жүктемені қырлар (аркалар) көтереді, ал олардың арасындағы бөліктер жеңіл толтырма ретінде қызмет етеді.

Ерекшеліктері:

  • Жоғары сәулеттік айқындылық.
  • Күшін жоғалтпай күмбездің салмағын азайту.

Куполды күмбез (сфералық күмбез)

Сфера бөлігінің пішініне ие. Дөңгелек немесе көпбұрышты үй-жайларды жабу үшін қолданылады, діни сәулетке — мешіттерге, соборларға тән.

Ерекшеліктері:

  • Жүктемені барлық бағытта біркелкі бөледі.
  • Айрықша сәулеттік екпіні бар әсерлі ішкі кеңістік.

Конус тәрізді күмбез

Қиылған конус пішініне ие. Мұнараларды, ротондаларды, құдықтарды жабу үшін қолданылады.

Ерекшеліктері:

  • Күмбезді құрылыстың конус тәрізді геометриясына оңай кіріктіруге мүмкіндік береді.

Эллипстік күмбез

Кесіндісінде эллипстік пішінге ие. Берілген сәулеттік әсерлерге қол жеткізу үшін күмбездің көтерілу биіктігін және пролет енісін өзгертуге мүмкіндік береді.

Күмбездерді жасауға арналған материалдар

Тарих бойы күмбез құрылысында әртүрлі материалдар қолданылған:

  • Тас — массивті тарихи күмбездер үшін негізгі материал.
  • Кірпіш — жеңілірек және икемдірек материал, құрылыс қарқынын арттырып, күрделі пішіндер жасауға мүмкіндік берді.
  • Бетон — Ежелгі Римде (opус цементитум) қолданылған және бүгінгі күні монолитті темірбетон күмбездерге пайдаланылады.
  • Ағаш — жеңіл күмбезді жабын ретінде қаптамамен қолданылады.
  • Заманауи композиттер — жеңіл декоративті күмбездер мен аркалық құрылымдар үшін.

Материалды таңдау сәулеттік мақсаттарға, жабылатын кеңістіктің пролетіне, ұзақ мерзімділік талаптарына және бюджет шектеулеріне байланысты жүзеге асырылады.

Күмбездердің Қазақстандағы қазіргі құрылыс саласындағы қолданылуы

Қазақстанның қазіргі құрылыс практикасында күмбездер бірнеше негізгі бағытта қолданылады:

  • Сәулет ескерткіштерін қалпына келтіру – тарихи ғимараттарды түпнұсқа технологияларды сақтай отырып қайта жөндеу.
  • Мешіттер мен діни нысандарды салу – күмбездер діни сәулеттің маңызды элементі ретінде кеңінен пайдаланылады.
  • Қоғамдық кеңістіктерді жобалау – вокзалдар, сауда галереялары, мәдени орталықтар сияқты нысандарда кеңістікке салтанат беру үшін күмбездер қолданылады.
  • Жеке құрылыс – ренессанс, классицизм және шығыс сәулеті стиліндегі особняк, қоныс және виллаларда күмбездер эстетикалық және мәртебелік рөл атқарады.

Күмбездер тек құрылымдық шешім ғана емес, сонымен қатар нысанның мәртебесін айқындайтын сәулеттік композицияның жарқын элементіне айналып отыр.

Күмбездерді жобалаудың ерекшеліктері

Күмбездерді жобалау келесі принциптерді сақтауды талап етеді:

  • Жүктемелерді біркелкі тарату үшін геометрияны дәл есептеу.
  • Көлденең күштерді талдау және оларды өтейтін элементтерді жобалау (контрфорстар, анкерлер).
  • Күмбез материалының сығылуға беретін беріктігін ескеру.
  • Құрылыс технологиясын сақтау — опалубка орнату, құмдау немесе бетондау жұмыстарында.

Жобалау кезеңіндегі қателіктер біркелкі емес үйкеліске, жарықтардың пайда болуына, конструкцияның ішінара бұзылуына әкелуі мүмкін, бұл әсіресе толығымен сығылуға жұмыс істейтін күмбездер үшін өте қауіпті.

Қорытынды

Күмбез — ең ежелгі әрі тиімді құрылыс конструкцияларының бірі болып табылады, ол үлкен пролеттерді жоғары архитектуралық көркемдік пен сенімділікпен жабуға мүмкіндік береді. Оның ерекше қасиеттері күмбездерді классикалық архитектурада да, заманауи инженерлік шешімдерде де сұранысқа ие етеді.

Қазақстанның құрылыс саласы үшін, тарихи мұраға құрметпен қарап, жаңа архитектуралық формаларды дамытуға ұмтылатын елде, күмбездер дәстүр мен инновацияны біріктіре алатын ерекше архитектуралық ортаны қалыптастырудың маңызды құралы болып қала береді.