Виды купольных домов и разнообразие технологий.

Прежде всего, это геодезические купола Баки Р. Фуллера, которые строят и в виде жилых куполов и в виде общественных зданий и сооружений.

Геодезические купола.

Геодезические купола строят из любого строительного материала: металла и его сплавов, бетона и его вариаций, дерева и его производных, пластмасс и ее комбинаций и т.д. Мы рассмотрим основные варианты производства и сборки жилых куполов. В большинстве сборка каркаса жилого геодезического купола из деревянных ребер осуществляется двумя вариантами:



при помощи различных коннекторов, которые изготавливают из металла, сплавов, дерева, пластмасс;







безконнекторным способом, когда каркас купола собирают из

а) готовых треугольников;


б) стыкуя ребра на месте по выбранной и рассчитанной геометрии купола.

Геодезические купола – это каркас из треугольников различной формы. Треугольники, это своего рода панели внешних ограждающих конструкций каркаса купола, которые делают не только из дерева и его производных.


В качестве строительного материала используют различные вариации со стеклофибробетоном, базальтофибробетоном, железобетоном, пенополистиролом, пенополиуретаном.






Я не буду здесь останавливаться на геодезических куполах – каркас которых изготавливают из трубы или профиля, а мембраной служат различные искусственные ткани.



Стратодезические купола.


В 1996г. Р.М. Фри использовал стратодезический купол как форму для жилых и производственных зданий, который отличался от геодезического тем, что имел осевую симметрию. Стратодезические купола более устойчивы к вертикальным нагрузкам, а осевая симметрия позволяет рассекать купол на гораздо большее количество горизонтальных слоев, ограниченных параллельными плоскостями, чем радиальная, что делает стратодезические купола более дружественными как к традиционным методам строительного конструирования, так и к поточным методам сборки.

Сегодня домокомплекты жилых куполов стратодезической формы выпускает французская компания. Есть варианты крутящихся куполов, которые способны поворачиваться вокруг своей оси на 320градусов, цена коим от 1500 евро/кв.м.

В основе каркаса стратодезического купола лежит серьезный расчет и гнутоклееная балка, оббитая снаружи ОСВ3, изнутри – отделочными - блок-хаус, вагонка, сайдинг, и т.д. и т.п.

За кажущейся простотой стоит высокоточная технология проектирования, высокое качество и технологичность производства конструктива, высокий профессионализм при монтаже каркаса. Наличие всего одной компании в мире по производству стратодезических куполов говорит о многом. Это не только патент, технология производства конструктива и сборка каркаса очень требовательная и жесткая. (Тем не менее я уже видел сайты новоявленных русских «куполостроителей», предлагающих «на выбор» купола стратодезической формы. Про открытие фабрики (цеха) по выпуску конструктива для таких куполов ничего не нашел, а вот «готовые купола, согнутые через коленку» запросто).

Монолитные бетонные купола по пневмокаркасной технологии.

Тут история создания тонких раковин из бетона начинается с таких столпов архитектуры как Антон Тедеско (Anton Tedesko (1903-1994), Пьер Луиджи Нерви (Pier Luigi Nervi (1891-1979), Эдуард Торрох (Eduardo Torroja (1891-1961) и его ученик Феликс Кандела (Felix Candela (1910-1997) и сегодня опирается на Девида Б. Сауса и его двух братьев – Барри и Рэнди Саус (David B. South 1935, Barry South, and Randy South).







В далеком 1975 году братья Саус построили свой первый монолитный купол – это было картофелехранилище в Шелли (Айдахо, США) – диаметром 32 м при высоте стрелы подъема - 10,67м. В 1979 братья получили свой первый патент и с тех пор монолитные купола стали строить во всех штатах США и сегодня их можно увидеть более чем в 50 государствах мира.



Здесь надо сразу определиться с технологиями.

Технология с использованием пневмокаркаса для создания формы будущего здания, который изготавливается из ткани ПВХ, закрепляется по периметру фундамента, надувается и затем изнутри на мембрану наносится слой утеплителя из пенополиуретана, к которому крепиться силовой каркас из арматуры и затем конструкция замоноличивается методом торкретирования. Мембрана из высококачественного ПВХ, специально подобранной для долголетней эксплуатации служит до 12 лет. Мембрана изготовленная только для создания формы раковины купола армируется и торкретируется базальтофибробетоном, который служит  сотни лет.


Бетон в такой конструкции изолирован от контакта с внешней средой и защищен от сезонных перепадов температур, потому служит долго и со временем становиться только крепче. Торкретбетон высокой плотности, нанесенный под высоким давлением, обладает и повышенными эксплуатационными свойствами, в том числе повышенным сопротивлением к истираемости, более высокой устойчивостью против выветривания и атмосферных воздействий и более низкой усадкой, чем у обычных. Базальтовый и полипропиленовый фибробетон имеет в несколько раз более высокие показатели:

  • ударной и усталостной прочности;
  • прочности на растяжение и срез;
  • трещиностойкости;
  • морозостойкости;
  • водонепроницаемости;
  • жаропрочности и пожаростойкости.

Базальтовая фибра, также, как и полипропиленовая, распределяясь по всей матрице бетона, обеспечивает трехмерное упрочнение бетона по сравнению с традиционной стальной арматурой, которая обеспечивает лишь двухмерное упрочнение.

Построенные в 1976 году таким образом купола стоят до настоящего времени абсолютно без требований к своему ремонту. Тогда использовали фибру из стекловолокна и сетку рабицу для армирования верхнего слоя. За время существования технологии построены тысячи жилых куполов площадью от 30 до 1500м2. По такой технологии строят купола как для многочисленных арендных и малобюджетные поселков, так и огромные особняки, стоимостью миллионы долларов.

В мире широко используют купола в качестве складов, хранилищ, теплиц, оранжерей, планетариев, обсерваторий, спортивных сооружений, театров, школ, музеев, церквей и т.д.

Например, сегодня делают автоматизированные склады для цемента, способного вместить до 100 тыс. т.


В Арабских Эмиратах в 1999г. для цементной компании менее чем за шесть месяцев было построено куполообразное хранилище с четырьмя туннелями общей вместимостью 115 тыс. т. Для строительства туннелей использовали пневмокаркасную технологию, при этом только стали было израсходовано на 40% меньше, чем при строительстве обычных бункеров.

Всего за 10 недель был построен купол диаметром 62 м и высотой 31,5м. вместимостью 90 тыс. т. для крупнейшего производителя цемента Southdown в США.



Купола строят как хранилища для фруктов и овощей. В купольных хранилищах на тысячи тонн полностью автоматизируют погрузку/выгрузку, откачивают воздух и устанавливают температуру хранения – срок хранения достигает двух трех лет – при этом отходы не превышают 0,1%, а смета на содержание такого хранения составляет всего 40% от классического овощехранилища. Хотя сегодня можно говорить наоборот – в США хранилища купольной формы скорее классика, чем новодел.

Недавно Дэвид Б. Саус получил патент на «Crenosphere» —монолитный купол, диаметр которого можно варьировать от 91,5 до 300м, а высоту до 150м. При этом «Crenosphere» не имеет никаких внутренних опор.




Технология «EcoShell» — это купола без теплоизоляции. Делают фундамент, готовят, как правило, многоразовый пневмокаркас – в форме выбранного купола – устанавливают его внутрь фундамента, крепят, надувают и затем сверху снаружи устанавливают силовой каркас здания из арматуры, который торкретируется, штукатурится, красится. Через пару дней пневмокаркас сдувают, вынимают и приступают к внутриотделочным работам. Как правило, такие купола ставят в теплом влажном климате, где нет необходимости в тепловой защите помещений.

Технология Binichell – это когда внутри фундамента здания раскладывают арматуру на разложенный пневмокаркас заданной формы, укладывают расчетным слоем бетон и по воздуховодам подают воздух, который поднимает каркас и уложенный на него бетон. Сверху такую конструкцию так же накрывают второй мембраной для создания условий «созревания» бетонной скорлупы. Технология Binichell позволяет конструировать и строить геометрию здания практически любой сложности. Это необязательно купол, это может быть любая Гауссова форма.

Все технологии суперсовременные, все технологии опираются на новейшие научные разработки в области фибробетонов, базальтовой арматуры, пенополистирола и пенополиуретана, на самое современное оборудование для торкретирования. Тем более, что знание этих технологий дает возможность комбинировать их применение – что позволяет создавать практически любые конструкции куполов с минимальными затратами средств, материалов, времени.


Особое совершенство и изумительное качество в работе с пневмокаркасной технологией добавляет знание и применение технологии «3D panel». Новейшие достижения в разработках смесей для торкретирования, новейшие торкрет-машины в купе с опытом и знаниями купольных технологий открывают практически безграничные возможности для проектирования и строительства куполов любой сложности и назначения.


Отдельно надо сказать о возможности комбинирования пневмокаркасных технологий куполостроения с шаростержневыми системами. Наиболее целесообразно применять такое комбинирование при строительстве планетариев, обсерваторий, теплиц, оранжерей, ботанических садов, музеев, театров.




Основной (и единственный) недостаток купольных конструкций – это неосведомленность о них людей в России из-за отсутствия полной и достоверной информации о свойствах купола. Все другие «не» относятся к качеству проектирования, изготовления и к материалам, т.е. как и при любом другом строительстве. В остальном сложно-искривленная форма куполов имеет общие преимущества, геодезические они или нет. Об этих преимуществах я и расскажу.

Продолжение следует.

  • Здравствуйте. Интересует купольный дом. Технология монолит. Свяжитесь со мной пожалуйста gapon55555@mail.ru

    Гость (Владислав)
  • Купол это форма - основа, а далее необходимые материалы и комбинирование архитектуры с других технологий. В целом, можно оптимизировать вариант до нулевого энергопотребления и самообезпечения. Неприхотливое и эффективное жилище созданное для человека.

    Гость