بناء أسطح المنازل

يُعدّ بناء الأسقف المنزلية الهيكل الأساسي وغطاء السقف الموجود في معظم المنازل المنفصلة في المناخات الباردة والمعتدلة. ^{[ 1 ]} تُبنى هذه الأسقف في الغالب من الخشب ، وتتخذ أشكالاً مختلفة ، وتُغطى بمجموعة متنوعة من المواد .

تُبنى أسطح المنازل الخشبية الحديثة في الغالب باستخدام أزواج من العوارض الخشبية المشتركة أو الجمالونات الخشبية الجاهزة، والتي تُربط معًا بألواح توصيل الجمالونات . أما المباني ذات الهياكل الخشبية والمباني التاريخية، فقد تُبنى باستخدام عوارض رئيسية أو جمالونات خشبية . تُصنف الأسطح أيضًا إلى أسطح دافئة أو باردة ، وذلك بناءً على تصميمها وطريقة بنائها فيما يتعلق بالعزل الحراري والتهوية . يتحدد ميل السقف المائل بشكل أساسي بنوع مادة تغطية السقف والتصميم الجمالي. تميل الأسطح المسطحة بزاوية تصل إلى عشر درجات تقريبًا لتصريف المياه. وتوجد الأسطح المسطحة في المنازل بشكل رئيسي في المناطق القاحلة . ^{[ 2 ]}

في المناطق المعرضة للرياح العاتية، مثل المناطق التي قد تضربها الأعاصير المدارية، يتمثل الاعتبار الهندسي الرئيسي في تثبيت السقف أثناء العواصف الشديدة. ويتم ذلك باستخدام روابط معدنية مثبتة على كل عارضة أو هيكل. ولا يمثل هذا عادةً مشكلة في المناطق غير المعرضة للرياح العاتية أو الظروف الجوية القاسية.

في المملكة المتحدة، عادةً ما تكون المسافة بين عوارض السقف المبلطة بالخرسانة 600 مم (24 بوصة) ، والمسافة بين عوارض السقف الخشبية 300 مم (12 بوصة) ، والمسافة بين عوارض السقف العلوية 400 مم (16 بوصة) . أما في الولايات المتحدة، فلا تزال تُستخدم وحدات القياس الإمبراطورية، وعادةً ما تكون المسافة بين عناصر الهيكل 16 أو 24 بوصة.      

قد يتم قطع هيكل السقف لإنشاء فتحات مثل المدخنة أو النافذة السقفية . تُبنى المداخن عادةً مع مُحوِّل مياه يُعرف باسم "الكركيت" أو "السرج" فوق المدخنة. ويُستخدم غطاء معدني لسد الفجوة بين المدخنة ومواد التسقيف.

يتكون السقف البسيط ذو العوارض الخشبية من عوارض ترتكز قواعدها على ألواح جدارية أفقية أعلى كل جدار. ^{[ 3 ]} غالبًا ما تلتقي الأطراف العلوية للعوارض عند عارضة مركزية ، ولكن قد تتصل مباشرةً بعارضة أخرى لتشكيل زوج من العوارض . اعتمادًا على مادة تغطية السقف، تُثبّت إما شرائح أفقية أو عوارض خشبية أو مدادات على العوارض؛ أو تُشكّل الألواح أو الخشب الرقائقي أو ألواح الخشب المضغوط سطح السقف (المعروف أيضًا باسم الغطاء أو التغطية) لدعم غطاء السقف. تُستخدم مدادات سفلية أو ألواح مدادات أثقل لدعم امتدادات العوارض الأطول. تُربط عوارض الربط ، التي قد تعمل أيضًا كعوارض سقف، عادةً بين الأطراف السفلية للعوارض المتقابلة لمنعها من التباعد ودفع الجدران بعيدًا عن بعضها. يمكن تثبيت عوارض الربط أو روابط الربط في مكان أعلى بين العوارض المتقابلة لمزيد من المتانة. تُستخدم العوارض الخشبية، وعوارض الربط، والصفائح لنقل وزن السقف إلى جدران المبنى .

تتوفر دعامات الأسقف الجاهزة بتشكيلة واسعة من الأنماط. ويتم تصميمها من قبل الشركة المصنعة لكل مبنى على حدة.

تُبنى الجمالونات الخشبية أيضاً بأنماط متنوعة باستخدام وصلات خشبية أو معدنية. تُسمى العوارض الخشبية الثقيلة، التي تفصل بينها عادةً مسافة تتراوح بين 240 سم (8 أقدام) و 370 سم (12 قدماً)، بالعوارض الرئيسية . قد تُدمج العوارض الرئيسية مع العوارض العادية أو تحمل مدادات عادية .    

يجب تصميم هيكل السقف لتحمل الأحمال الإنشائية ، بما في ذلك ما يُسمى بالحمل الميت ، ووزنه الذاتي، ووزن غطاء السقف، بالإضافة إلى الأحمال البيئية كالثلوج والرياح. وقد يتطلب الأمر تصميم الأسقف المسطحة لتحمل الأحمال الحية إذا كان من الممكن المشي عليها. في الولايات المتحدة، تحدد قوانين البناء الأحمال بالرطل لكل قدم مربع، وتختلف هذه الأحمال باختلاف المنطقة. ويحدد الحمل والمسافة بين الدعامات حجمَ وتباعدَ العوارض والجمالونات. ^{[ 4 ]}

صُممت مواد التسقيف، بما في ذلك ^الطبقة السفلية والغطاء، أساسًا لتصريف المياه. كما يُعد الغطاء عنصرًا رئيسيًا في التصميم المعماري، لذا تتوفر مواد التسقيف بألوان وأنماط متنوعة. يُعد ^{القرميد الإسفلتي الغطاء} الرئيسي للأسقف في منازل أمريكا الشمالية ، ولكن بعضها يستخدم أنواعًا أخرى من القرميد أو الأسقف المعدنية . أما أسقف القرميد والقش فهي أكثر شيوعًا في أوروبا منها في أمريكا الشمالية. وتساعد بعض مواد التسقيف على خفض تكاليف تكييف الهواء في المناطق الحارة بفضل تصميمها العاكس للضوء.

تُعدّ ألواح الأسفلت أكثر مواد التسقيف استخدامًا في أمريكا الشمالية، إذ تُشكّل ما يصل إلى 75% من جميع أسطح المنازل ذات المنحدرات الحادة. كما يزداد الإقبال على هذا النوع من المواد في أوروبا نظرًا لانخفاض تكاليف تركيبه. وتُهيمن ألواح الأسفلت على سوق تسقيف المنازل في أمريكا الشمالية، لأنها عادةً ما تكون أقل تكلفة ^{[ 6 ]} مقارنةً بالمواد الأخرى.

في جنوب الولايات المتحدة والمكسيك، تحظى أسطح القرميد الطيني بشعبية كبيرة أيضًا، نظرًا لطول عمرها وقدرتها على تحمل رياح الأعاصير بأقل قدر من الضرر أو بدون أي ضرر.

تحظى أسطح المنازل المصنوعة من الأردواز والقرميد بشعبية كبيرة في أوروبا. ويبلغ عمر العديد من أسطح الأردواز في أوروبا أكثر من 100 عام، وعادةً ما تتطلب الحد الأدنى من الصيانة والإصلاحات.

تُعدّ تهوية مساحة السقف ضرورية لتنظيم درجة الحرارة داخلها. فبدون تهوية مناسبة، قد تتسبب الرطوبة في تكثف الرطوبة داخل نسيج السقف، مما قد يؤدي إلى أضرار هيكلية جسيمة، وتعفن رطب أو جاف، وتلف العزل.

يُعدّ تكثّف الرطوبة داخل أسطح المباني مشكلةً أكبر اليوم، وذلك بسبب انخفاض التهوية الطبيعية نتيجةً لزيادة إحكام غلق المباني، واستخدام نوافذ وأبواب عالية الأداء، وغياب المداخن. ويؤدي هذا الإحكام إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء داخل المباني، فكلما زادت حرارة الهواء، زادت كمية بخار الماء التي يحملها.

مع ازدياد دفء الجزء المأهول من المبنى، أصبحت مساحة السقف أكثر برودة، حيث أدى استخدام العزل عالي الأداء وأغشية التسقيف إلى برودة مساحة السقف.

عندما يرتفع الهواء الدافئ الرطب من الأسفل إلى مساحة السقف الباردة، يبدأ التكثيف عندما تنخفض درجة حرارة الهواء إلى "نقطة الندى" أو عندما يتلامس الهواء الدافئ مع أي من الأسطح الباردة في السقف.

معظم مواد البناء نفاذة لبخار الماء؛ فالطوب والخرسانة والجص والخشب والعزل كلها عرضة للتكثيف الداخلي . ولهذا السبب، تشترط لوائح البناء في المملكة المتحدة تهوية الأسطح، إما باستخدام فتحات تهوية في أسفل السقف أو فتحات تهوية في قمته، أو استبدال ألواح أو بلاطات التهوية. ^{[ 7 ]}

تُسرّع تهوية سطح السقف من تبخر الماء الناتج عن التسرب أو التكثيف ، وتُزيل الحرارة مما يُساعد على منع تراكم الجليد ويُطيل عمر ألواح الأسفلت. تُحدد قوانين البناء في الولايات المتحدة معدلات التهوية بحد أدنى 1 قدم مربع (0.093 متر ^مربع ) من الفتحات لكل 150 قدم مربع (14 متر ^مربع ) (1:150)، بنسبة 1:300 في بعض الحالات. ^{[ 8 ]} يصعد الهواء الدافئ، لذا يُصمم عزل السقف بقيمة عزل حراري (r-value) أعلى ، وغالبًا ما يُركّب العزل بين عوارض السقف. يُطلق على السقف المعزول والمُهوى بشكل صحيح اسم السقف البارد . أما السقف الدافئ فهو السقف غير المُهوى، ^{[ 9 ]} حيث يُوضع العزل بمحاذاة ميل السقف. ^{[ 10 ]} السقف الساخن هو سقف مصمم بدون أي تهوية ويحتوي على كمية كافية من العزل غير المنفذ للهواء ملامسًا للغلاف الخارجي لمنع التكثف ^{[ 11 ]} كما هو الحال عند تطبيق عزل الرغوة الرشاشة مباشرة على الجانب السفلي أو العلوي من سطح السقف أو في بعض الأسقف المقببة. ^{[ 12 ]}      

يتمثل أحد التصاميم الحديثة في تركيب سطح سقف مغطى برغوة مدعومة برقائق معدنية، بالإضافة إلى سطح ثانٍ مفصول بفجوة هوائية تسمح بتدفق الهواء عموديًا إلى فتحة تهوية في أعلى السقف - وهو تصميم ذو سطحين مع فجوة هوائية. يُحسّن هذا التصميم الكفاءة. ^{[ 13 ]}

في الشرق الأدنى ، منذ العصر الروماني، وخلال العصور الوسطى وحتى بداية القرن العشرين، كانت أسطح المنازل تُبنى بالطريقة التالية: أولاً، كانوا يرتبون العوارض الخشبية فوق الجدران، بمسافة حوالي 60 سم بين كل عارضة؛ ثم يضعون فوق هذه العوارض شرائح خشبية رقيقة أفقية، أو ألواحاً ( مدادات )، متقاربة، بحيث يكون سمك كل لوح حوالي 6.75 سم، أو أقل قليلاً. ^{[ 14 ]} بعد ذلك، كانوا يثبتون فوق هذه الألواح مادة حصوية مصنوعة من ألياف نباتية طبيعية منسوجة معاً، مثل قصب السكر ، وأوراق القصب أو البردي ، وسعف النخيل ، ولحاء الأشجار . ^{[ 15 ]} فوق هذه المادة الأساسية، وضعوا أولاً طبقة سميكة من الطين، تلتها طبقة من التربة بسماكة 20 سنتيمترًا (7.9 بوصة) ، ثم غطوا السطح بمزيج من الطين والأسمنت ، يتكون من الطين والحصى وقطع الفخار المسحوقة والقش . ^{[ 15 ] [ 14 ] [ 16 ]} هذا النوع من مواد التسقيف مُجهز جيدًا لتحمل الرطوبة وهطول الأمطار الغزيرة . ^{[ 14 ]} 

في صنعاء ، اليمن ، في أوائل القرن العشرين، كانت تُفرش حصرٌ من سعف النخيل الملتوية فوق عوارض خشبية تُستخدم لدعم الأسقف. ^{[ 17 ]} وكانت هذه الحصر تُثبّت في مكانها بواسطة أعواد خشبية موضوعة بزاوية قائمة على العوارض. ^{[ 17 ]} وفوق هذه الأعواد المتقاطعة، كانت تُفرش الشجيرات، ثم تُغطى هي الأخرى بالحصر. وكانت العوارض الخشبية والحصر تُغطى بطبقة من الجير أو الملاط الصلب جدًا. ^{[ 17 ]} ونادرًا ما كان سُمك جدار السقف يتجاوز 30 سنتيمترًا (12 بوصة) ، باستثناء العوارض. ^{[ 17 ]} 

في بلاد الغال القديمة وإسبانيا والبرتغال وأكيتين ، كانت المنازل تُبنى بأسقف مدببة تُطلى بكتل من الطين الجاف وتُغطى بالقصب والأوراق، بينما كانت تُبنى أسقف أخرى من ألواح خشب البلوط أو القش. [18] أما الكولخيون في بونتوس ^{، فكانوا يصنعون} أسقفهم عن طريق "قطع أطراف العوارض الخشبية، وجعلها تتقارب تدريجيًا أثناء وضعها بشكل عرضي، ثم يرفعونها إلى الأعلى من الجوانب الأربعة على شكل هرم. ثم يغطونها بالأوراق والطين." ^{[ 18 ]} وفي مرسيليا ، خلال العصور الكلاسيكية القديمة، لم تُستخدم القرميد على أسقف المنازل، بل كان يُستخدم التراب المخلوط بالقش فقط. ^{[ 18 ]} أما الفريجيون القدماء ، فكانوا يبنون سقفًا هرميًا من جذوع الأشجار المربوطة معًا، ويغطونها بالقصب والأغصان، ثم يُكدسون فوقها أكوامًا عالية جدًا من التراب. ^{[ 18 ]}

• 
  سقف خشبي شديد الانحدار قيد الإنشاء في اليابان
• 
  عارضة سقفية ثقيلة وعوارض خشبية. يظهر رابط أو رافدة في المقدمة.
• 
  مجموعة من الجمالونات موضوعة فوق منزل قيد الإنشاء
• 
  هيكل سقف مدعم بشكل كبير في منطقة معرضة للأعاصير
• 
  تركيب ألواح حديدية مموجة على منزل قيد الإنشاء. يظهر في الصورة جبهتان مثلثتان ومثبتات خارجية مقاومة للأعاصير.
• 
  مثال على تصميمات الأسقف المعمارية
• 
  صورة لسقف هرمي الشكل في شمال أستراليا ، تُظهر هيكلًا متعدد المسامير. القطع الزرقاء عبارة عن عوارض أو مدادات معدنية مشكلة بالدرفلة. بُني هذا السقف باستخدام دعامة خطافية فولاذية مصممة خصيصًا، مثبتة بالهيكل باستخدام براغي M16. تُثبت الدعامة ببرغي M16 مصبوب في الموقع، مغروس بعمق 300 مم (12 بوصة) في جدار من كتل الخرسانة المسلحة . يُركّب هذا النظام عادةً كل 900 مم (35 بوصة) حول المحيط.    

• الوسائط المتعلقة بالأسقف (الأنظمة الإنشائية) على ويكيميديا ​​كومنز