Domy kopułowe – technologia budowy

Treść artykułu

• Trochę o historii pochodzenia
• Cechy konstrukcyjne
• Podstawa do budowy domu
• Budowa budynków w oparciu o sferę geodezyjną
• Konstrukcja kopuły oparta na ramie pneumatycznej
• Domy kopułowe na bazie stałego szalunku oraz budynki fabryczne
• Montaż podłóg i ścianek działowych
• Cechy i zalety domów kopułowych
• Funkcje oszczędzania energii
• Niezrównane właściwości wytrzymałościowe
• Maksymalne oszczędności
• Optymalna dystrybucja przestrzeni i niezrównany komfort

W artykule porozmawiamy o technologii budowy kopuł, o cechach i zaletach domów kopułowych, o trzech najbardziej znanych metodach wznoszenia takich budynków. Ale co najważniejsze, wprowadzimy Cię w kalkulację kosztów ekonomicznych, których wynik dał domom kopułowym niezaprzeczalną przewagę..

Zastosowanie technologii budowy kopuł może obniżyć koszty materiałów budowlanych o połowę i skrócić czas budowy o trzykrotnie. Rozwiązanie problemu tkwi jedynie w technicznym ponownym wyposażeniu placów budowy, ponieważ wszystkie niezbędne materiały są już wykorzystywane w budownictwie od tak dawna. Technologia ta jest z powodzeniem stosowana w USA i Europie Zachodniej od końca XX wieku. Na szczęście teraz w przestrzeni poradzieckiej położono dobry i solidny fundament pod rozwój budownictwa kopułowego..

Trochę o historii pochodzenia

Znajomość domów kopułowych należy rozpocząć od przestudiowania historii ich pochodzenia. Od najdawniejszych czasów człowiek z całą pewnością poznał istotę harmonii z otaczającym światem, częściowo wyrażoną w postaci budynków. Przykładem tego są liczne prototypy starożytnych mieszkań stworzonych w formie półkuli: igloo Eskimosów, wigwamy Indian północnoamerykańskich, namioty plemion afrykańskich. W wielu kultach i wyznaniach religijnych często używa się kopuł jako elementów lub podstaw świątyń, katedr i kaplic..

We współczesnym świecie technologia budowy kopuł sięga pierwszej połowy XX wieku, kiedy to amerykański inżynier Richard Fuller opatentował technologię konstrukcyjną, która mogłaby zapewnić powojennej Europie przystępne cenowo mieszkania. Niestety pomysł się nie rozprzestrzenił, ale po pięćdziesięciu latach znowu zaczęli mówić o domach z kopułą, tym razem na serio..

Początkowo idea domów w formie półkuli zainteresowała mieszkańców dopiero ze względu na ich oryginalny kształt. Nieco później ludzie zdali sobie sprawę z niezaprzeczalnych zalet takich konstrukcji, a ich liczba we współczesnym świecie stale rośnie..

Cechy konstrukcyjne

Ze względu na specjalny kształt kopułowe budynki można bezpiecznie zakwalifikować jako dzieła sztuki. Wyglądają dość miniaturowo, ale ten obraz jest mylący: pomimo zewnętrznej zwartości domy te są bardzo przestronne. Można odnieść wrażenie kruchości i zawodności konstrukcji, ale atrakcyjny wygląd w tym przypadku wcale nie oznacza obecności wad technicznych. Domy kopułowe są pod każdym względem lepsze od konwencjonalnych budynków sześciennych..

Podstawa do budowy domu

Sama istota kopułowej konstrukcji mieszkaniowej oznacza brak stropów i wsporników. Daje to nie tylko do 30% oszczędności na materiałach ściennych i podłogowych: konstrukcja staje się lekka i nie wymaga masywnej podstawy.

Oczywiste oszczędności wynikające z budowy domu kopułowego widoczne są już na pierwszym etapie budowy – w trakcie budowy fundamentu. Lekki fundament oszczędza 50% pieniędzy wydanych na produkcję robót ziemnych i betonowych. Jako podstawę stosuje się zwykle podkład listwowy lub palowy..

Budowa budynków w oparciu o sferę geodezyjną

Pierwszą znaną metodą wykonania budynków kopułowych była technologia oparta na ramie w postaci trójkątnej półkuli. Metoda opiera się na zastosowaniu trójkątnych bloków jednakowej wielkości, które wraz ze wzrostem wysokości coraz bardziej pochylają swoje wierzchołki do środka, tworząc w ten sposób kopułę. Po połączeniu bloki tworzą ramę o grubości do czterdziestu centymetrów.

Na zewnątrz dom wykończony prasowaną celulozą impregnowaną bitumem, okładziną metalową lub po prostu otynkowany. Głównym wymaganiem dla materiałów zewnętrznych jest absolutna wodoodporność. Od wewnątrz ściany obszyte są deskami, a izolację stanowi wełna mineralna średniej gęstości. Problem naturalnego światła w domu rozwiązują trójkątne okna z podwójnymi szybami w ramie z tworzywa sztucznego, wykonane według wymiarów standardowej ramki ramowej. Jeśli szklana jednostka jest zamknięta w wzmocnionej metalowej ramie, sąsiednie komórki ramy można łączyć w celu uzyskania niestandardowego geometrycznego kształtu okna.

Osobliwością tej metody jest to, że budynki są wykonane z materiałów przyjaznych dla środowiska. Kopuła geodezyjna jest dziś używana jako podstawa w pawilonach wystawienniczych, szklarniach i kompleksach sportowych.

Konstrukcja kopuły oparta na ramie pneumatycznej

Inna metoda budowy stała się dostępna stosunkowo niedawno i zawdzięcza swój wygląd szybkiemu rozwojowi materiałów polimerowych. Ta technologia jest najbardziej nietypowa i złożona, ale to dzięki niej czas budowy domu można skrócić do minimum. Kwestia możliwości zastosowania tej metody zależy bezpośrednio od dostępności specjalistycznego sprzętu na budowie: instalacji do natrysku mieszanek betonowych oraz sprzętu do montażu ram pneumatycznych.

Podstawą domu jak zwykle jest lekki fundament listwowy w postaci pierścienia lub solidnej monolitycznej płyty. Wzdłuż obwodu fundamentu z wcięciem od zewnętrznej krawędzi 20 cm wyświetlane są „ogony” pionowych elementów zbrojenia. Pręty powinny wystawać co najmniej 40 cm, a odległość między nimi wynosi od 30 do 50 cm, w zależności od wielkości konstrukcji i średnicy prętów. Zbrojenie jest koniecznie profilem o grubości co najmniej 12 milimetrów. Obliczenie konstrukcji betonowej i schematu jej zbrojenia lepiej powierzyć organizacji specjalizującej się w projektowaniu architektonicznym. Chociaż technika budowy domów kopułowych nie jest regulowana przez szczegółowe krajowe dokumenty regulacyjne, metodologia obliczania wytrzymałości i właściwości technicznych sferycznych konstrukcji betonowych została ustalona w ubiegłym wieku..

Kolejnym etapem jest wykonanie rusztu zbrojenia ściany głównej. Stalowe pręty o średnicy nominalnej, których długość jest równa jednej czwartej obwodu środkowej części kuli, są dodawane do wystającego zbrojenia za pomocą spawania lub połączenia gwintowego. Po wysunięciu pręty są wyginane do osi budynku, tworząc kopułę. Zwykle długość prętów podłużnych dobiera się z marginesem, odcinając nadmiar zbrojenia podczas łączenia, które są następnie wykorzystywane do dodatkowego łączenia elementów siatki zbrojeniowej.

Jako połączenie końcowe można użyć:

• pierścień z profilem dwuteowym lub kanałowym, jeśli planujesz uczynić górę kopuły przezroczystą;
• połączenie dwóch okrągłych blach stalowych;
• odcinek łączący w postaci gwiazdy wykonany z rur o odpowiedniej średnicy (liczba wierzchołków jest równa liczbie podłużnych elementów siatki zbrojeniowej).

Gdy rama uzyska kształt półkuli, poprzeczne pręty są dodawane do pionowych prętów przez spawanie lub dzianie drutem.

Ta technologia musi wykorzystywać prefabrykowaną pneumatyczną ramę. Jest wykonywany indywidualnie i po napompowaniu całkowicie dopasowuje się do konturów wewnętrznej powierzchni kopuły. W miejscach, w których powinny znajdować się okna i drzwi, ościeżnica ma wypukłości o określonym kształcie i rozmiarze. Wykonanie ramy pneumatycznej to najbardziej kosztowny i najtrudniejszy etap budowy, ale ponieważ technologia zmniejsza o połowę koszty budowy, jej cena w pełni się opłaca.

Możesz zamówić stelaż w firmach produkujących dmuchane trampoliny, prefabrykowane konstrukcje pneumatyczne czy zjeżdżalnie wodne. Jako materiał lepiej wybrać tkaninę o dużej gęstości z impregnacją lateksową lub PVC. Koszt ramy wyniesie od 50 tysięcy rubli, czas produkcji to około dwóch miesięcy. Po użyciu produkt można sprzedać dowolnej firmie budowlanej..

Wszystkie kolejne prace wykonywane są etapami:

1. Rama pneumatyczna jest mocno zamocowana wewnątrz stalowej skrzyni i napełnia się.
2. W miejscach drzwi i okien na siatce wzmacniającej wymiary przyszłych otworów zaznaczono w postaci wypukłości na ramie.
3. Rama jest opróżniana i zdejmowana na czas spawania.
4. Zbrojenie docinamy zgodnie z wykonanymi oznaczeniami. Otwory są obszyte ze wszystkich czterech stron wzmocnieniem profilowym w 2-3 rzędach.
5. Rama jest impregnowana związkiem hydrofobowym i instalowana na miejscu.

Ostatnim etapem pracy jest natrysk materiału bazowego na kopułę. Proces dzieli się na kilka etapów: kompozycję nakłada się warstwa po warstwie o grubości od 3,5 do 8 cm, w zależności od rodzaju materiału. Po nałożeniu pierwszej warstwy, ale jeszcze nie zamrożonej, zanurza się w niej prostopadle do płaszczyzny ramy specjalne pręty-latarnie o ustalonej długości, wzdłuż których kontrolowana będzie grubość ścianek i równomierność natrysku. Jako główny materiał ścienny można zastosować cement-polimer lub beton natryskowy, styropian lub kombinację różnych materiałów. Na przykład zewnętrzna i wewnętrzna warstwa natryskowa są wykonane z betonu natryskowego, co zapewnia zwiększoną wytrzymałość powierzchni..

Po ostatecznym stwardnieniu mieszanki rama jest demontowana, eliminowane są wady natryskiwania w otworach, na których kończy się proces wznoszenia kopuły.

Domy kopułowe na bazie stałego szalunku oraz budynki fabryczne

Konstrukcja kopuł stała się powszechna w Rosji w dużej mierze dzięki systemom trwałego szalunku ze styropianu i sferycznym budynkom blokowym. Początkowym zadaniem tych technologii jest realizacja obiektów tzw. Szybkiej budowy. W tym przypadku budowa domów kopułowych trwa nie dłużej niż dwa tygodnie (z wyłączeniem budowy fundamentu i aranżacji wewnętrznej).

Obie technologie mają wiele podobnych cech:

1. Główne elementy budynków powstają w fabrykach domów jednorodzinnych, po czym są transportowane na miejsce budowy i tam montowane..
2. Jako materiał wyjściowy do bloków stosowany jest spieniony polistyren..
3. Budynki wyróżniają się zwiększoną energooszczędnością: faktycznie dom kopułowy staje się rodzajem „termosu” ze względu na dużą zawartość materiałów termoizolacyjnych w konstrukcji. Wykończenie zewnętrzne w obu przypadkach odbywa się poprzez zastosowanie wodoodpornego tynku elewacyjnego.
4. Jako podstawę można użyć dowolnego rodzaju fundamentu, w tym lekkiej podstawy do domu szkieletowego.
5. Komplet dostawy prawie zawsze zawiera projekt techniczny budynku i zalecenia dotyczące prac budowlanych.

Istnieje również kilka różnic:

1. Domy blokowe nie wymagają dodatkowych prac betonowych.
2. Prefabrykowaną konstrukcję z gotowych bloków można zdemontować i przenieść. Bardzo często użytkowanie takich domów ma charakter sezonowy..
3. Technologie różnią się sposobem rozmieszczenia otworów drzwiowych i okiennych.
4. Budynki blokowe, w przeciwieństwie do szalunków, są często dostarczane w pełni wyposażone (w tym drzwi, okna, systemy wentylacyjne itp.).
5. Zastosowanie szalunków trwałych ogranicza w pewnym stopniu różnorodność kształtów i rozmiarów..

Jeśli chodzi o technikę budowy, jest to dość proste. Elementy konstrukcyjne po dostarczeniu na plac budowy są sortowane i dzielone na grupy. Pierwszy to poziom piwnicy: jest on przymocowany do podłoża za pomocą wsporników lub kotew. Za nim jest konstrukcja kopulastej części. Bloki mają postać plastrów miodu o tej samej wielkości i kształcie. Są połączone ze sobą za pomocą zamka lub napowietrznych połączeń mechanicznych..

Jeśli mówimy o budynkach ze stałym szalunkiem, to wylewanie betonu można przeprowadzić zarówno po całkowitym montażu, jak iw jego trakcie. W każdym razie, gdy wznosi się główna konstrukcja, w jej wnętrzu montowana jest rama wzmacniająca. Górna część kopuły to oddzielnie dostarczana wielowarstwowa jednostka, która może być wykonana jako podwójna szyba w ramie z tworzywa sztucznego.

Po wzniesieniu ścian:

1. Montaż drzwi i okien:
   • w szalunkach otwory okienne i drzwiowe pozostają gładkie. Instalacja odbywa się w dowolny dostępny sposób;
   • konstrukcje blokowe często mają fabryczne rowki i połączenia blokujące (mechaniczne), co ułatwia proces montażu.
2. Uszczelnianie połączeń pianką poliuretanową.
3. Dekoracja zewnętrzna, montaż parapetów, kratek wentylacyjnych i innych elementów wyposażenia.
4. Montaż ślepej powierzchni fundamentowej i montaż kanałów odwadniających.

Zewnętrzne wykończenie budynków szalunkowych wymaga nałożenia warstwy szorstkiego tynku za pomocą siatki z włókna szklanego. W blokach zewnętrzna warstwa elementów ma specjalną powłokę (na przykład cement polimerowy), co ułatwia proces wykończenia elewacji lub wykończoną wodoodporną powierzchnię wykończeniową z elementami dekoracyjnymi.

Montaż podłóg i ścianek działowych

Urządzenie stropów międzykondygnacyjnych jest stosowane głównie w domach kopułowych opartych na geosferze i ramie pneumatycznej. Stropy mogą być prefabrykowane lub żelbetowe. Proces budowy jest dość prosty:

1. Po pierwsze, główna rama jest montowana z metalowych lub drewnianych belek. W pierwszym przypadku belki teowe lub dwuteowe są używane z „dziesięcioma dziesięcioma centami” na końcach. Belki stalowe mocowane są za pomocą kotew lub kątowników przelotowych, a kołki wkręcane służą do mocowania belek drewnianych, które wkręcane są od zewnątrz budynku.
2. Konstrukcje nośne są połączone ściągami.
3. Prefabrykowana podłoga z twardego drewna jest wypełniona wełną mineralną i zszyta obrzynanymi deskami lub panelami drewnopochodnymi.
4. Jeżeli wymagane jest wylanie żelbetu, w szczelinach między belkami nośnymi montuje się siatkę zbrojeniową o rozmiarze oczek 10×10 cm i grubości drutu co najmniej 6 mm.
5. Szalunek do wylewania betonu wykonany jest z płyt OSB, które są mocowane do belek za pomocą ocynkowanego drutu. Z reguły jeden metr bieżący belki jest wymagany z pięciu punktów kotwiczenia.
6. Szalunek powinien być pokryty polietylenem, po czym można wylać mieszankę betonową.

Cechy i zalety domów kopułowych

Domy zbudowane przy użyciu dowolnej technologii budowy kopuł mają szereg specjalnych właściwości, których nie można osiągnąć tradycyjnymi metodami budowy. To dzięki tym różnicom budynki kopułowe są nie tylko alternatywą dla sześciennych domów. Stanowią zupełnie nowy typ konstrukcji, zdolnych do rozwiązywania najpilniejszych codziennych problemów przy braku jakichkolwiek kosztów materiałowych..

Funkcje oszczędzania energii

Ogrzewanie domu kopułowego zimą wymaga 20–30% mniej energii niż konwencjonalne budynki. Po pierwsze osiąga się to dzięki wyjątkowemu kształtowi domu: przy tej samej powierzchni kubatura kopuły budynku jest znacznie mniejsza. Dodatkowo kulisty kształt pomieszczenia sprzyja utrzymaniu stałej, naturalnej cyrkulacji powietrza, co oznacza, że ​​cieplejsze powietrze nie będzie się gromadzić w górnej części pomieszczenia. Ta cecha jest doskonale widoczna podczas inspekcji termowizyjnej. Jest jeszcze jedna sztuczka, dzięki której można uzyskać dodatkowe oszczędności na ogrzewaniu: jeśli w górnej części budynku umieścimy przeszklenie panoramiczne lub przezroczysty szczyt kopuły, dom będzie dodatkowo ogrzewany dzięki efektowi cieplarnianemu.

Niezrównane właściwości wytrzymałościowe

Idealnie równomierne rozłożenie obciążenia na konstrukcję zapewnia jej kulisty kształt. Bez względu na to, która sekcja konstrukcji jest poddawana działaniu mechanicznemu, zostanie skutecznie rozłożona w całym szeregu. Właściwość ta jest szczególnie widoczna w domach zbudowanych na podstawie trójkątnej ramy ze względu na wyważone rozmieszczenie usztywnień i punktów podparcia. W regionach o niestabilnym klimacie najlepiej sprawdzają się domy kopułowe: ze względu na swój opływowy kształt są odporne na podmuchy wiatru o prędkości do 230 km / h.

Maksymalne oszczędności

Jak wspomniano powyżej, budowa domu w technologii kopułowej oszczędza około 50% pieniędzy. Sprawdźmy to stwierdzenie, porównując dom kopułowy z tradycyjnym..

Porównanie kosztów materiałów do budowy domów różnych typów

Kryteria porównania	Standardowy dom parterowy	Dom zbudowany w technologii kopułowej
Główny parametry budynek	Powierzchnia całkowita: 100 m2 Najmniejsza możliwa długość obwodu: 40 m Długość obwodu wewnętrznego: 34,4 m	Powierzchnia całkowita: 100,24 m2 Promień granicy zewnętrznej: 5,65 m Wewnętrzny promień granicy: 5,25 m Obwód zewnętrzny: 35,48 m Obwód wewnętrzny: 35,08 m
Dane o fundacji	Powierzchnia pozioma: 26,04 m2 Minimalna dopuszczalna wysokość: 0,7 m Objętość betonu: 18,23 m3	Powierzchnia pozioma: 13,69 m2 Minimalna dopuszczalna wysokość: 0,4 m Objętość betonu: 5,48 m3
Dane o ścianach zewnętrznych	Grubość ściany: 0,6 m Wysokość budynku: 2,7 m Objętość tablicy ściennej: 59,62 m3	Grubość ściany: 0,4 m Wysokość budynku: 4,7 m Objętość tablicy ściennej: 57,94 m3
Dekoracyjne wykończenie	Powierzchnia ściany zewnętrznej: 108 m2 Powierzchnia ściany wewnętrznej: 92,88 m2	Powierzchnia ściany zewnętrznej: 157,08 m2 Powierzchnia ściany wewnętrznej: 132,95 m2
Zadaszenie	wymagany	Nie wymagane

Szacunkowy koszt głównych rodzajów materiałów, pocierać.
Spotkanie	Do standardowego domu	Do domu w geosferze	Do domu na ramie pneumatycznej
Fundacja (tylko beton)	Na metr sześcienny m: 2900 Razem: 52 867	Na metr sześcienny m: 2900 W pełni: 15892 + 20%* = 19 070	Na metr sześcienny m: 2900 Pełne: 15 892
Ściany	Blok żużlowy + Cegła Na metr sześcienny m: 3250 Razem: 193765	Beton Na metr sześcienny m: 2900 Łącznie: 168 026	Drewno + Minvata Na metr sześcienny m: 2300 Razem: 133262
Dach	Na kw. m: 2850 Łącznie: 359 100	Nie wymagane	Nie wymagane
Płyta stropowa	Na kw. m: 1100 W pełni: 110000	Nie wymagane	Nie wymagane
Fasada Wykończeniowy	Na kw. m: 950 Pełne: 102 600	Na kw. m: 1300 Razem: 204204	Na kw. m: 500 Razem: 78540
Finał koszt	818,332	391,300	227,696

^* Fundamenty listwowe są w tym przypadku prawie o jedną czwartą wyższe.

Optymalna dystrybucja przestrzeni i niezrównany komfort

Ze względu na brak ścian nośnych dom kopułowy nie ma ograniczeń planistycznych. Z łatwością łączy salon i jadalnię w jeden przestronny pokój z wysokim sufitem. Pokój relaksu może zająć co najmniej połowę całego domu, aw łazience nie będzie problemu z zamontowaniem jacuzzi. Warto zauważyć, że podczas remontu można zmienić układ poprzez przeniesienie prefabrykowanych ścianek działowych. W domach kopułowych nie ma potrzeby izolowania się w zamkniętych pomieszczeniach, starając się uchronić przed czynnikami drażniącymi: kula skutecznie pochłania dźwięk, a jednocześnie nie przepuszcza hałasu z ulicy.

Powiązane Wpisy:

1. Koszt budowy wiejskiego domu, w zależności od technologii budowy Treść artykułu Ile będzie kosztował drewniany dom Ile będzie kosztować zbudowanie domu murowanego Nowoczesny dom szkieletowy Podsumujmy Sezon budowy już otwarty, wielu Moskali w tym roku zdecyduje się na budowę własnego...
2. Domy mieszkalne: historia i perspektywy budowy we współczesnej Rosji Treść artykułu Budynki mieszkalne we współczesnej Rosji na przykładzie Moskwy i St. Petersburga Moskiewskie budynki mieszkalne XXI wieku ?Budynki mieszkalne w Sankt Petersburgu Światowe doświadczenie Ożywienie budowy apartamentowców w ramach stołecznego...
3. Materiały do ​​budowy fundamentu Treść artykułu Armatura Beton Elementy betonowe Bloki betonowe Armatura Jeśli potrzebujesz wzmocnić jakąkolwiek konstrukcję żelbetową, z reguły użyj pręta i drutu zbrojeniowego o gładkim i okresowym profilu oraz lin ze stali...
4. Dom parterowy z baru: cechy planowania i budowy Treść artykułu Jakie są cechy projektowania domów drewnianych Jak zrobić plan piętra Rozwiązanie techniczne dla przegród Lokalizacja zgodnie z planem przyciągania Problemy wyjaśniające Dzisiaj poruszymy dość konkretny temat – kwestie optymalnego...