Главная / Гипсокартон

Купольное каркасное строение. Купольные дома: примеры и обзор технологий строительства. Подготовка к строительству и расчет геокупола

Разновидностью постройки, возводимой по каркасно-щитовой технологии, является геодезический купол – объект невероятно практичный, способный выполнять не одну функцию. Подобная конструкция может быть положена в основу загородного дома, теплицы, беседки или игровой зоны для детворы.

Подобная форма обладает большой несущей способностью. Вес распределяется идеально равномерно – это позволяет выдерживать солидные нагрузки и экономить на фундаменте.
Замечательные аэродинамические свойства. «Обтекаемая» форма геокупола повышает сопротивляемость даже самым мощным потокам воздуха – в виде разрушительных смерчей и ураганов.
Не вызывающая сомнений устойчивость сферического каркаса к толчкам и сотрясениям позволяет рекомендовать такой вид строительства для наиболее сейсмоопасных районов.
Экономичность названного способа создания многофункциональных домов-укрытий-оранжерей-спортплощадок бесспорна: площадь поверхности боковых частей предельно минимизирована.
Геокупольное строение – оптимальный вариант для организации совершенной системы поддержания микромиклимата: полусферические стены облегчают циркуляцию воздушной струи.
Редкостной красоты куполоподобный объект легко вписывается в оформляемую по любым дизайнерским критериям территорию и «поднимается» быстро даже строителями-непрофессионалами.

О недостатках

Пологость стенок осложняет выстраивание полок, стеллажей в геокупольной теплице. В ситуации же с куполообразной крышей жилища затрудняется членение жилого пространства.
В ходе строительных работ возникает обилие стыков, которые следует герметизировать и утеплять по отдельности. Это сложный процесс, требующий определенных навыков и терпения.
Расчеты при проектировании представляют собой непростую задачу – как и стремление к ювелирной точности и красоты брусков и треугольников, используемых при «выкладке» покрытия.

Подготовка к строительству и расчет геокупола

Если это конструкция теплично-оранжерейного типа, подыскивается участок, залитый солнечным светом. Планируете соорудить беседку или крытую спортплощадку – выбирайте теневую сторону территории. Мечтаете об оригинальном, необычном домике-шапке – вполне уместным окажется полузатененный вариант с вплотную прилегающим садом.

Стройплощадку надо освободить от холмов, неровностей, остатков пней и корней. В случае с крупным куполом может понадобиться прочная база – тогда разметка ленточного фундамента станет одним из предварительных этапов стройки. Очертив границы круга, вы выкопаете траншею и установите опалубку. Допустимо начало строительства и без бетонирования основания – при наличии нужного количества металлических свай. Заметим: слабый грунт – неудачная предпосылка для подобной идеи.

Рассчитывая использовать возводимый «зонтик» под прозрачный парник-теплицу, вы, скорее всего, поступите иначе. Первой фазой станет удаление почвы на круговой площадке внутри сооружения. Почвенную массу имеет смысл куда-то отодвинуть – чтобы впоследствии задействовать ее для высадки растений в плодородную среду. Круг-основа выстилается нетканым материалом (например, агроволокном) – такая мера не позволит прорасти сорнякам. Настил засыпается толстым слоем гравия.

Геометрия: общие и частные моменты

Еще одна серия действий связана с точным расчетом размеров как самого купола, так и каждого из составляющих его фрагментов. Наиболее часто встречается соотношение 1:2, то есть высота строения-купольника в два раза меньше диаметра его основы. Получается правильная полусфера. Площадь низа высчитывается по известной всем формуле: S = π * r 2 , где под r подразумевают радиус круга, а стабильная величина π – 3,14. Площадь собственно купола сотавит 2 π * r 2 .

Заметим: в действительности выгнутая часть окажется чуть меньше, поскольку в каркасе присутствуют и соединительные балки-рейки. Что касается установления длины граней треугольников, из которых будет компоноваться полусферическая «мозаика», лучше всего обратиться к специализирующимся на столь сложных подсчетах интернет-сайтам. Они помогут высчитать как площадь купола-полусферы, так и купольной конструкции, вытянутой ввысь на ¾ сферы (встречаются и такие: они невероятно красивы).

Здесь мы приведем результат готовых вычислений. Определенно в полную комплектацию «кровельных» деталей купола с общим диаметром в 4 м войдут 35 крупных треугольных плиток-пластин с ребром А (длина стороны 1.23 м) и 30 треугольников помельче – с ребром Б (длиной в 1, 09 м). Помните: количество плоскостей-треугольников увеличивается по мере «прибавления в росте» куполообразной «крыши». Если ваш дом-беседка будет выглядеть как срезанный на четверть шар, треугольных щитков уйдет более 90 штук. Размер же основания заметно уменьшится.

Необходимые элементы и этапы строительства

Поскольку чаще всего строение-полушар создают в «сельскохозяйственных» целях, целесообразно рассмотреть этапы воплощения в действительность идеи с оранжерейно-тепличным уклоном. Строим купол как помещение для ранних овощей-фруктов, цветов и прочих декоративных культур. Такая целеустановка отразится на выборе инструментов и стройматериалов. Круг их обширен, а вариантов исполнения допускается несколько – в зависимости от того, что уже есть в наличии и что можно приобрести сверх этого запаса.

Каркас теплицы-оранжереи может быть деревянным

Основные материалы и инструменты:

Порядок сборки и технологические нюансы

О типах покрытия

Освещая особенности «обшивочной» стройгруппы, укажем: каждый из видов покрытия хорош по-своему, но не без негативных качеств. Поликарбонат не идеально прозрачен, в жару перегревается, зато демонстрирует отменные теплосберегающие свойства и удобен для монтажа. Пленка также не отличается суперпрозрачностью, но еще более облегчает монтажный процесс. Стекло не преграждает пути солнечным лучам, очень прочно. Тем не менее тяжеловато, да и стоит недешево. Оптимальный вариант – двойной стеклопакет. Безусловно дорогой.

Рекомендации по монтажу

Тепличный «домик» монтируется на установленную заранее основу-пол – снизу вверх, «кольцами». Перегородки скрепляются специальными креплениями – коннекторами. Прикручивать их можно как с внешней, так и с внутренней стороны. С точки зрения технических навыков процесс несложен, но требует аккуратности. Чем плотнее прилегают секции друг к дружке, чем меньше зазоры в местах соединений, тем легче будет обеспечить в дальнейшем целостность оболочки. С северной стороны эту «сеть» дополняют изнутри светоотражающей блестящей полосой.

Использование металлических стержней-трубок допустимо при сооружении геокупола

На предпоследней стадии работы, когда скелет уже обтянут «кожей», придется уделить время герметизации и утеплению. Система вентиляции (для знойного летнего периода – принудительная) также должна быть продумана заблаговременно. Несколько подвижных секций послужат форточками. Допустимо к вентилированию привлечь и дверное устройство – иногда его делают трансформирующимся. Поскольку низ тепличной «одежки» не задействован в освещении, здесь можно «нарастить» теплоизолирующий бортик, использовав ряд кирпичей, насыпь из щепок, опилок.

Интерьерно-садовые проблемы

Дизайн и обустройство тепличного хозяйства целиком подчинены стремлению оптимизировать условия жизни растений и придать помещению уютный, приятный для глаза вид. Выиграет тот, кто грамотно расположит стеллажи с зеленью и не забудет о потребностях главных «обитателей» сада-огорода. Место для грядок разумно будет выделить с южной стороны: там тепла и света побольше. Вентилятор желательно «запитать» от солнечной батареи, закрепляемой над «потолочной» частью купола. Ограждения грядочек неплохо бы снабдить скамеечками – «для релаксации».

Модель теплицы будущего: внутри виден разумный план обустройства посадочных рядов

Купольный парник на даче: видны вентилирующие грани-форточки

Осталось посадить рассаду-кустики-цветочки – и начать получать удовольствие от созерцания всесезонного буйства зелени. Надеемся, мечта о домашнем тропическом парке под сказочным куполом состоялась, и теперь впереди у вас – годы и годы позитива, который дарит нам единение с прекрасной природой…

В статье мы расскажем о технологии купольного строительства, об особенностях и преимуществах купольных домов, о трёх самых известных методах возведения таких зданий. Но главное — мы познакомим вас с расчётом экономических затрат, результат которого отдал купольным домам неоспоримое преимущество.

Применение технологии купольного строительства позволяет вполовину снизить затраты на строительные материалы и втрое сократить время возведения конструкции. Решение задачи упирается только лишь в техническое переоснащение строительных площадок, ведь все необходимые материалы уже и так давно используются в строительстве. В США и странах западной Европы данная технология успешно применяется ещё с конца ХХ века. К счастью, теперь и на постсоветском пространстве заложен хороший и прочный фундамент для развития купольного домостроения .

Немного об истории происхождения

Знакомство с купольными домами стоит начать с изучения истории их возникновения. Ещё с древних времён человеку была доподлинно известна суть гармонии с окружающим миром, отчасти выраженная в форме строений. Примером тому могут послужить множественные прототипы древних жилищ, создаваемых в форме полусферы: иглу эскимосов, вигвамы североамериканских индейцев, шатры африканских племён. Множеству культов и религиозных конфессий также свойственно использовать купола в качестве элементов или основы для храмов, соборов и капелл.

В современном мире технология купольного домостроения берёт своё начало в первой половине ХХ века, когда американский инженер Ричард Фуллер запатентовал технологию строительства, способную обеспечить послевоенную Европу доступным жильём. К сожалению, идея не получила распространения, но уже через пятьдесят лет о купольных домах снова заговорили, и на этот раз — всерьёз.

Изначально обывателям стала интересна идея домов в виде полусферы только благодаря их оригинальной форме. Чуть позже люди осознали неоспоримые преимущества таких строений и их количество в современном мире постоянно растёт.

Особенности конструкции

Из-за особой формы купольные строения можно смело отнести к разряду произведений искусства. Они выглядят совсем миниатюрными, но этот образ обманчив: при внешней компактности эти дома очень просторны. Может сложиться впечатление хрупкости и ненадёжности конструкции, но привлекательный внешний вид в этом случае вовсе не подразумевает наличия технических изъянов. Купольные дома по всем параметрам превосходят обычные здания кубического типа.

Основа для возведения дома

Сама суть купольного домостроения подразумевает отсутствие потолков и несущих опор. Это даёт не только до 30% экономии на материалах стен и перекрытий: конструкция становится лёгкой и не требует массивного основания.

Очевидная экономия от постройки купольного дома видна уже на первом этапе строительства — в процессе сооружения фундамента. Облегчённое основание экономит 50% денежных средств, затрачиваемых на производство земляных и бетонных работ. В качестве основы обычно используют ленточный или свайный фундамент.

Возведение зданий на основе геодезической сферы

Первым известным методом реализации купольных построек стала технология, основанная на каркасе в виде триангулярной полусферы. Метод базируется на использовании треугольных блоков равной величины, которые с увеличением высоты всё больше наклоняют свои вершины к центру, образуя таким образом купол. При соединении блоки образуют каркас, толщиной до сорока сантиметров.

Снаружи дом отделывается прессованной целлюлозой, пропитанной битумом, металлической обшивкой или просто штукатурится. Главное требование для материалов внешней отделки — абсолютная водостойкость. С внутренней стороны стены зашиваются досками, а в качестве утеплителя используется минеральная вата средней плотности. Проблема естественного освещения в доме решается за счёт треугольных стеклопакетов в пластиковой раме, изготовленных по размерам стандартной ячейки каркаса. Если стеклопакет заключён в усиленную металлическую раму, соседния ячейки каркаса можно объединять, добиваясь нестандартной геометрической формы окна.

Особенность такого метода в том, что постройки выполняются из экологически чистых материалов. Геодезический купол сегодня используется как основа в выставочных павильонах, оранжереях и спортивных комплексах.

Другой метод возведения стал доступен относительно недавно, и обязан своим появлением стремительному развитию полимерных материалов. Эта технология является самой необычной и сложной, но именно благодаря ей время строительства дома можно сократить до минимума. Вопрос о применимости данного метода напрямую зависит от наличия в районе строительства специализированной техники: установок для распыления бетонных смесей и оборудования для установки пневматических каркасов.

В основу дома, как всегда, ложится лёгкий ленточный фундамент в форме кольца или сплошная монолитная плита. По периметру фундамента с отступом от внешней кромки в 20 см выводятся «хвосты» вертикальных элементов армирования. Прутья должны выступать не менее чем на 40 см, а расстояние между ними составляет от 30 до 50 см, в зависимости от размеров строения и диаметра стержней. Арматура применяется обязательно профильная, толщиной не менее 12 миллиметров. Задачу по расчёту бетонной конструкции и схемы её армирования лучше поручить организации, специализирующейся на архитектурном проектировании. Хотя техника строительства купольных домов и не регламентируется конкретными государственными нормативными документами, методология расчёта прочностных и технических характеристик бетонных конструкций сферической формы была установлена ещё в прошлом веке.

Следующий этап — сооружение сетки основного армирования стен. К выступающей арматуре посредством сваривания или резьбового соединения добавляются стальные стержни номинального диаметра, длина которых равна четверти длины окружности центрального сечения сферы. После наращивания стержни загибаются к оси здания, образуя купол. Обычно длину продольных прутьев выбирают с запасом, обрезая при сопряжении излишки арматуры, которые впоследствии используются для дополнительной связи элементов армирующей сетки.

В качестве концевого соединения могут быть использованы:

кольцо с двутавровым или швеллерным профилем, если планируется сделать верхушку купола прозрачной;
сопряжение из двух стальных листов круглой формы;
соединительная секция в виде звезды из трубок соответствующего диаметра (количество вершин равно числу продольных элементов армирующей сетки).

Когда каркас приобрёл форму полусферы, к вертикальным прутьям добавляют поперечные путём сваривания или вязки проволокой .

В данной технологии должен быть задействован быстровозводимый пневматический каркас. Он изготавливается индивидуально и в надутом виде полностью повторяет контуры внутренней поверхности купола. В тех местах, где должны быть окна и двери, каркас имеет выступы заданной формы и размеров. Изготовление пневмокаркаса — самый затратный и сложный этап строительства, но поскольку технология вдвое сокращает расходы на сооружение, его цена полностью окупается.

Заказать каркас можно у предприятий, изготавливающих надувные батуты, быстровозводимые пневмоконструкции или водные горки. В качестве материала лучше выбрать ткань высокой плотности с латексной или поливинилхлоридной пропиткой. Стоимость каркаса составит от 50 тысяч рублей, сроки изготовления — около двух месяцев. После использования изделие вполне реально продать любой строительной компании.

Все последующие работы выполняются поэтапно:

Пневмокаркас прочно фиксируется внутри стальной обрешётки и надувается.
В местах расположения дверей и окон на армирующей сетке отмечаются габариты будущих проёмов по форме выступов на каркасе.
Каркас сдувается и убирается на время проведения сварочных работ.
По сделанной разметке арматура вырезается. Производится окантовка проёмов со всех четырёх сторон профильной арматурой в 2-3 ряда.
Каркас обрабатывается гидрофобным составом и устанавливается на место.

Заключительный этап работ — напыление основного материала на купол. Процесс разбивается на несколько этапов: производится послойное нанесение состава с толщиной слоя от 3,5 до 8 см, в зависимости от типа материала. После того как первый слой нанесён, но ещё не застыл, в него перпендикулярно плоскости каркаса погружают специальные стержни-маяки фиксированной длины, по которым будет контролироваться толщина стен и равномерность напыления. В качестве основного материала стен может быть использован цементно-полимерный или торкрет-бетон , пенополистирол или комбинация разных материалов. Например, внешний и внутренний слои напыления делают из торкрет-бетона, обеспечивая тем самым повышенную прочность поверхности.

После окончательного застывания смеси каркас демонтируют, устраняют дефекты напыления в проёмах, на чём процесс возведения купола заканчивается.

Купольные дома на основе несъёмной опалубки и здания фабричного производства

Купольное строительство получило распространение в России во многом благодаря системам несъёмных полистирольных опалубок и сферическим зданиям блочного типа. Изначальная задача этих технологий — реализация объектов так называемого быстрого строительства. На сооружение купольных домов в этом случае уходит не более двух недель (без учёта сооружения фундамента и внутреннего обустройства).

Обе технологии имеют ряд схожих особенностей:

Основные элементы зданий производятся в условиях домостроительных комбинатов, после чего транспортируются на объект и там собираются.
В качестве исходного материала блоков применяется пенополистирол.
Здания отличаются повышенной энергоэффективностью: по сути, купольный дом становится своеобразным «термосом» за счёт большого содержания в конструкции теплоизолирующих материалов. Внешняя отделка в обоих случаях производится нанесением водостойкой фасадной штукатурки.
В качестве основания может быть использован любой тип фундамента, в том числе и облегчённое основание для каркасного дома.
В комплекте поставки почти всегда присутствует технический проект здания и рекомендации по проведению строительных работ.

Существует и несколько отличий:

Блочные дома не требуют дополнительного проведения бетонных работ.
Сборная конструкция из готовых блоков может быть разобрана и перемещена. Очень часто использование таких домов носит сезонный характер.
Технологии отличаются методами обустройства дверных и оконных проёмов.
Здания из блоков, в отличие от опалубочных, часто поставляются в полной комплектации (включая двери, окна, вентиляционные системы и пр.).
Использование несъёмной опалубки несколько ограничивает разнообразие форм и размеров.

Что касается техники сооружения, то она довольно проста. Элементы конструкции, после доставки на место строительства, сортируются и разделяются на группы. Первым монтируется цокольный уровень: он крепится к основанию посредством кронштейнов либо анкеров. За ним производится сооружение купольной части. Блоки имеют форму сот одинаковых размеров и формы. Они закрепляются между собой замковыми либо накладными механическими соединениями.

Если речь идёт о зданиях с несъёмной опалубкой, то заливка бетоном может производиться как после полной сборки, так и в её процессе. В любом случае по мере возведения основной конструкции внутри неё монтируется армирующий каркас. Верхушка купола представляет собой отдельно поставляемый многослойный блок, который может быть выполнен в виде стеклопакета в пластиковой раме.

После возведения стен проводится:

Установка дверей и окон:
- в опалубочных домах оконные и дверные проёмы остаются гладкими. Установка производится любым доступным способом;
- блочные строения часто имеют заводские пазы и замковые (механические) соединения, что облегчает процесс монтажа.
Герметизация стыков монтажной полиуретановой пеной.
Внешняя отделка, установка оконных отливов, вентиляционных решёток и прочей фурнитуры.
Устройство отмостки фундамента и монтаж дренажных каналов.

Внешняя отделка опалубочных зданий требует нанесения слоя черновой штукатурки с использованием стекловолоконной сетки. В блочных домах внешний слой деталей имеет специальное покрытие (например, полимерцемент), облегчающее процесс выполнения фасадной отделки, или готовую финишную водостойкую поверхность с элементами декора.

Монтаж перекрытий и перегородок

Устройство междуэтажных перекрытий предусмотрено в основном в купольных домах на основе геосферы и пневмокаркаса. Перекрытия могут быть либо сборными, либо железобетонными. Процесс их сооружения довольно прост:

Сначала собирается основной каркас из металлических или деревянных балок . В первом случае используются тавровый или двутавровый сортамент с «пятаками» на торцах. Стальные балки крепятся анкерами или проходными скобами, а для фиксации деревянных брусьев применяются винтовые штифты, которые вкручиваются с наружной стороны здания.
Несущие конструкции соединяются связями.
Сборное деревянное перекрытие заполняется минеральной ватой и зашивается обрезной доской или древесными плитами.
Если требуется заливка железобетона, в промежутки между несущими балками устанавливается армирующая сетка с размером ячейки от 10х10 см и толщиной проволоки не менее 6 мм.
Опалубка для заливки бетона выполняется из OSB-плит, которые крепятся к балкам при помощи оцинкованной проволоки. Как правило, на один погонный метр балки требуется от пяти точек привязки.
Опалубку следует покрыть полиэтиленом, после чего можно заливать бетонную смесь.

Особенности и преимущества купольных домов

Дома, построенные по любой из технологий купольного строительства, отличаются рядом особых свойств, которых невозможно достичь традиционными методами строительства. Именно благодаря этим отличиям купольные здания являются не просто альтернативой домам кубического типа. Они представляют собой совершенно новый вид сооружений, способный решать большинство насущных бытовых проблем при отсутствии каких либо материальных затрат.

Энергосберегающие особенности

Отопление купольного дома в зимний период требует на 20-30% меньше энергоресурсов, по сравнению с обычными зданиями. Во-первых, это достигается благодаря уникальной форме дома: при одинаковой площади объём купольного здания значительно меньше. Кроме того, сферическая форма помещения способствует поддержанию постоянной естественной циркуляции воздуха, а это значит, что более тёплый воздух не будет скапливаться вверху помещения. Данная особенность отлично прослеживается при тепловизионном обследовании. Есть ещё одна хитрость, благодаря которой можно добиться дополнительной экономии на отоплении: если в верхней части здания разместить панорамное остекление или прозрачную верхушку купола, дом будет дополнительно нагреваться за счёт парникового эффекта.

Непревзойдённые прочностные характеристики

Идеально равномерное распределение нагрузки на конструкцию обеспечивается её сферической формой. На какой бы участок сооружения не производилось механическое воздействие, оно будет эффективно распределяться по всему массиву. Это свойство особенно ярко выражено в домах, построенных на основе триангулярного каркаса из-за сбалансированного размещения рёбер жёсткости и точек опоры. Для регионов с неустойчивым климатом купольные дома подходят наилучшим образом: благодаря обтекаемой форме они остаются невосприимчивыми к порывам ветра со скоростью до 230 км/ч.

Максимальная экономия

Как упоминалось выше, строительство дома по купольной технологии экономит около 50% денежных средств. Давайте проверим это утверждение на примере сравнения купольного дома с традиционным.

Сравнение материальных затрат на постройку домов разных типов

Критерии сравнения	Стандартный одноэтажный дом	Дом, построенный по купольной технологии
Основные параметры здания	Общая площадь: 100 м 2 Наименьшая из возможных длина периметра: 40 м Длина внутреннего периметра: 34,4 м	Общая площадь: 100,24 м 2 Радиус внешней границы: 5,65 м Радиус внутренней границы: 5,25 м Длина внешней окружности: 35,48 м Длина внутренней окружности: 35,08 м
Данные о фундаменте	Площадь в горизонтальной плоскости: 26,04 м 2 Минимально допустимая высота: 0,7 м Объём бетонной массы: 18,23 м 3	Площадь в горизонтальной плоскости: 13,69 м 2 Минимально допустимая высота: 0,4 м Объём бетонной массы: 5,48 м 3
Данные о наружных стенах	Толщина стен: 0,6 м Высота здания: 2,7 м Объем массива стен: 59,62 м 3	Толщина стен: 0,4 м Высота здания: 4,7 м Объем массива стен: 57,94 м 3
Декоративная отделка	Площадь внешней поверхности стен: 108 м 2 Площадь внутренней поверхности стен: 92,88 м 2	Площадь внешней поверхности стен: 157,08 м 2 Площадь внутренней поверхности стен: 132,95 м 2
Кровельные работы	Требуются	Не требуются

Ориентировочная стоимость основных типов материалов, руб.
Назначение	Для стандартного дома	Для дома на геосфере	Для дома на пневмокаркасе
Фундамент (только бетон)	За куб. м: 2900 Полностью: 52 867	За куб. м: 2900 Полностью: 15 892 + 20% * = 19 070	За куб. м: 2900 Полностью: 15 892
Стены	Шлакоблок + Кирпич За куб. м: 3250 Полностью: 193 765	Бетон За куб. м: 2900 Полностью: 168 026	Дерево + Минвата За куб. м: 2300 Полностью: 133 262
Кровля	За кв. м: 2850 Полностью: 359 100	Не требуется	Не требуется
Потолочное перекрытие	За кв. м: 1100 Полностью: 110 000	Не требуется	Не требуется
Фасадная Отделка	За кв. м: 950 Полностью: 102 600	За кв. м: 1300 Полностью: 204 204	За кв. м: 500 Полностью: 78 540
Итоговая стоимость	818 332	391 300	227 696

* Ленточные фундаменты в этом случае почти на четверть выше.

Оптимальное распределение пространства и непревзойдённый комфорт

Из-за того что несущие стены отсутствуют, купольный дом не имеет никаких ограничений в планировке. В нём можно легко совместить гостиную и столовую в одну просторную комнату с высоким потолком. Комната отдыха может занимать хоть половину всего дома, а проблем с установкой джакузи в ванной и вовсе не возникнет. Примечательно, что в ходе капитального ремонта планировку можно изменить путём переноса быстровозводимых перегородок. В купольных домах нет нужды изолироваться в закрытых комнатах, пытаясь оградить себя от раздражителей: сфера эффективно поглощает звук и в то же время не пропускает шум с улицы.

Для современного жителя возведение частного здания считается заманчивой перспективой. Это возможность выбраться из душного города, жить на собственном участке, воспитывать детей в экологичных и натуральных условиях для человека. Что вы знаете о сферических купольных домах?

Купольные дома, проекты и цены

Одной из необычных разновидностей построек называют дома-сферы, другое название - геодезические дома. Хотя они появились на современном строительном рынке приблизительно в 2008 году, их никаким образом нельзя отнести к изобретениям современной архитектуры.

Постройки округлой формы с куполами строили еще в Старой Византии. Хотя, как правило, отдавали предпочтение таковой форме квартир обитатели северных стран, для которых вопрос обогрева здания зимой стоял слишком остро.

Кто изобрел геодезическую (купольную) конструкцию и для чего? Ричард Бакминстер Фуллер, философ, математик, инженер, историк, поэт. В 1951 году изобрел и запатентовал геодезический купол.

Многими фирмами в России освоена технология создания купольных строений, поэтому купить такой дом, подходящий вашим требованиям не составляет проблем. Понять, как выглядят купольные дома, можно из следующих фото.

Купольное сооружение, созданное для проживания людей, решает задачу создания удобной конструкции, позволяющей не допустить воздействия неблагоприятных факторов, оказываемых окружающей средой. Здесь имеет место положительное энергетическое равновесие. Все, кому удавалось жить в этих домах, говорят, что нахождение в строении вызывает чувство легкости и благодати.

Аэродинамическая конструкция может усилить сопротивляемость дома сильному ветру. Такое строение окажется стойким к сейсмическим воздействиям, согласно произведенным расчетам, безмятежно вынесет колебания земной коры силой до 10-12 баллов.

Даже опытных строителей часто интересует вопрос, как производить расчет купольного дома и какова его стоимость. Нельзя ответить определенно, так как в процессе проектирования могут потребоваться дополнительные пристройки, разнообразные способы отделки и материалы. Тем не менее, быстро рассчитать основную конструкцию поможет . Учитывая то, каким способом соединены ребра, их сечение и радиус окружности основания, можно получить информацию о количестве типов и числе вершин, ребер, граней, их размерах, структурной схеме купола, участках схемы на концах ребер, чертежах граней, ребер узлов.

Конструктивные особенности дома-купола

Обычно при составлении проекта рассчитывается стандартное строение, диаметром 8,1 метр. Этот размер используется при разработке типовых и частных проектов.

При радиусе купола 8м, дом имеет площадь основания около 153 м2 и высоту потолка от 7м! Какое другое двухэтажное строение, площадью около 300 м, возможно построить за короткое время?

Подробно следует рассмотреть главные отличительные особенности, включающие в себя планировку купольных жилых построек. Основание дома - база любой постройки. Его характеристики будут определяться следующими факторами: видом и механическими свойствами грунта.

При возведении такого строения будет экономный расход строительных материалов: здание будет отличаться легкостью, экономия на закладке фундамента от 25 до 40%.

К готовому дому можно возводить пристройки, максимум - 5 штук, добавляются к первому этажу сферического сооружения. К потерям жесткости системы они не ведут и могут находиться в любых из 5 проемов купола. Их применяют в виде соединения соседних куполов, веранд, оранжерей, соляриев, бани и т.д. Позитивный момент - значительное повышение нужной площади. На завершающем этапе строительства внутренняя отделка и планировка не требует несущих стен. Поэтому можно позволить себе комнаты, лофты, мансарды и прочие архитектурные изыски без ущерба для прочности конструкции.

Купольные дома строятся из деревянных балок с заполнением из пенополистирола, либо стекловолоконных панелей. Эти современные не тяжелые и надежные материалы принято применять в виде теплоизоляционного материала. Для условий климата средней полосы, необходимой толщиной утепляющего материала будут 15 см, которые без трудностей устанавливаются при обычной толщине стен. В последнее время в этих целях стали использовать расширяющуюся пенную массу.

В виде кровельного материала для дома традиционно применяют битумную черепицу: она имеет довольно привлекательный вид, цена - также приемлема. С этим материалом просто работать, легко подобрать подходящую фактуру и цвет.

Дизайн купольного здания может учитывать окна различной формы: обычные прямоугольные, пяти, шести и треугольные. Они могут быть украшением необычного фасада. Грамотное размещение окон любой формы даст возможность получать экономию на освещении и отоплении здания. Даже зимой, в солнечные дни, дом сможет получать дополнительное пассивное отопление солнечным светом.

Для внутренней отделки дома используются материалы:

вагонка;
гипсокартон;
пластик;
всевозможные декоративные штукатурки.

Благодаря такому разнообразию отделочных материалов, интерьер дома будет сочетаться и при этом выглядеть эффектно и красиво.

Системы вентиляции и отопления купольных зданий аналогичны тем, что применяются в классическом строительстве. Для полноценного отопления нужно приобрести и установить обогревательные приборы, мощность которых будет приблизительно на 30% меньше.

Преимущества дома

Отзывы людей, которые уже испытали на себе, что такое проживать в купольных домах, помогают определить следующие положительные стороны представленных конструкций:

Возможность при минимальной площади поверхности получить максимальный объем;
Идеальная форма, которая может выдерживать большие порывы ветра и нагрузку снега;
Экономия на фундаменте. Легкость конструкции снижает нагрузку на грунт, что позволяет применять более экономичный тип фундамента. Обычно под сборный дом делается ленточный фундамент на глубину до 90 см. В результате заказчик защищен от проблем с перекосом здания и трещинами в фундаменте.
Экономия энергии в условиях как холодного, так и теплого или жаркого климата. В холодном климате обычный каменный дом потребляет для отопления и горячего водоснабжения порядка 225 кВтч/м2 в год; деревянный - 100 кВтч/м2 в год. Стена купольного каркасного дома при средней толщине в 200мм отвечает требованиям современных норм и, более того, превышает их. Даже в морозы снижение температуры при отключении отопления внутри помещений составляет 2° С в сутки. Можно сравнить стоимость содержания двух строений за 50 лет - кирпичного и каркасного. Получается, что на разницу (не в пользу кирпичного) можно построить еще один каркасный дом.
Отсутствие сезонности строительства.
Невысокие цены. Надежный купольный деревянно-каркасный дом стоит меньше, чем традиционный каменный.
Высокая устойчивость.

Недостатки

Недостатки возведения сферических зданий есть, хотя предпосылки их заключаются абсолютно не в конструкции, экономичности или же методе самой конструкции. Они носят скорее психологический и информационный характер . Действует малая осведомленность о купольном строительстве, отсутствие своеобразных знаний в сфере фуллеровской геометрии.

Возведение купольного дома своими руками

Соорудить дом-сферу можно своими руками. При строительстве такого сооружения используется следующая технология:

После закладки основания на стройплощадку завозят составляющие конструкции. Собрать каркас под силу даже человеку, который не имеет больших знаний в строительстве. Купленные материалы поставляются полностью готовые для сборки, они промаркированы и обладают цветовой кодировкой.
С целью упрощения работ по сборке купола, предпочтительно отыскать себе помощника. Для сборки каркаса используют доски и стальные модули. Процесс осуществляется при использовании гаечного ключа, доступность сборки достигается благодаря заранее подготовленными отверстиями.
После окончания сборки, каркас обшивают гидростойкой фанерой и утепляют, применяя паро - и теплоизолирующие материалы. Типовой слой термоизоляции составит 15 см. Для постройки второго этажа устанавливать вспомогательные несущие стены не потребуется.
Защиту внешней части постройки составляют окна и крыша. Для ее сооружения используют оцинковку, жесть, дранку, гибкую битумную черепицу. Заканчивается возведение внутренней планировкой и отделкой. Чтобы достичь нормального результата используются фактурные штукатурки, гипсокартон, краски, вагонка и панели из фанеры.

Купольный дом под ключ можно возвести за короткий период времени. Узнать подробнее о конструктивных особенностях, планировке и об их строительстве можно из видео.

Выбирая проект для любой дачной постройки, будь то дом, беседка или баня, мы оцениваем не только функциональность, но и привлекательность будущего строения. Ведь загородный участок – место для отдыха, и именно здесь хочется окружить себя красотой и чем-то необычным.

Если вы хотите, чтобы на вашем участке появилась по-настоящему оригинальная оранжерея, беседка или дачный домик, попробуйте освоить постройку геодезического купола. Несмотря на кажущуюся сложность конструкции, освоить ее сможет даже начинающий строитель, а затраты на материалы будут минимальными.

Вполне возможно, что многие не знают, что это за конструкция, ведь встречается она не так часто.

Поэтому остановимся подробнее на характеристиках и особенностях данной архитектурной формы. Изобретателем сооружения с несущей сетчатой оболочкой стал Ричард Фуллер. Он взял известную своей прочностью купольную конструкцию и разбил ее на треугольники, стороны которых находятся на геодезических линиях. Изобретение Фуллера помогло перевести постройку купола в дело, понятное и доступное каждому.

По замыслу изобретателя, именно такая необычная конструкция постройки должна была помочь в решении проблемы быстрого строительства недорогого и удобного жилья. Идея не прижилась и не используется в массовых застройках, но вот для создания футуристического кафе или необычного дачного домика геодезический купол – самый подходящий вариант (как на фото).

Как и любой купол, изобретение Фуллера - очень устойчивая конструкция. Равномерно распределяя вес, купол способен выдерживать значительные нагрузки и экономит затраты на постройку фундамента. Обтекаемая форма успешно выдерживает даже мощные порывы ветра. Экономичность таких построек обусловлена уменьшением площади боковых поверхностей. Внутри купола закругленные стены облегчают процесс циркуляции воздуха, создавая идеальные условия для поддержания микроклимата.

Из недостатков можно отметить более сложные, в сравнении с обычными постройками, расчеты. Поскольку конструкция состоит из большого количества деталей, при наличии повышенных требований к герметичности и теплоизоляции, придется утеплять гораздо больше стыков. Это, пожалуй, единственные минусы конструкции.

Как правильно рассчитать конструкцию

Если вы решили построить геодезический купол своими руками, первое, с чего нужно начать – провести расчеты. Основная задача расчета купола - имея заданный радиус получить следующие данные:

высоту и общую площадь постройки,
площадь поверхности геокупола,
количество и длину ребер,
величину межреберных углов, количество и вид необходимых коннекторов.

Отдельно стоит остановиться на такой детали для сборки купола как коннектор. Он представляет собой узел, который соединяет стропильные части между собой.

Поскольку коннектор – основной элемент крепежа конструкции, изготовлен он должен быть из высококачественного и прочного материала.

Коннектор – основной элемент крепежа конструкции

В зависимости от сложности купола и места нахождения в нем, коннектор может иметь четыре, пять или шесть лепестков. Набор крепежа для строительства купола можно купить, а можно сделать своими руками. Примером может служить коннектор из перфорированной ленты (на фото). Такой коннектор очень хорош тем, что на нем легко регулировать угол наклона. Купольные постройки с небольшим диаметром можно собирать и безконнекторным способом, но если вы строите просторный дачный дом, использовать для крепления ребер металлический коннектор просто необходимо.

Чтобы произвести расчет геодезического купола, нам необходимо определиться с размерами будущей постройки.

Следует помнить, что площадь основания готового купола будет меньше площади круга, так как в основании находится многогранникк, вписанный в заданную окружность.
Высота геокупола определяется по длине диаметра, и может составлять для четной высоты разбиения ½, ¼, 1/6 диаметра, а для нечетной 3/8, 5/8. Чем больше высота, тем больше конструкция будет напоминать шар.
Площадь поверхности конструкции Фуллера определяется по формуле S=4π *R2. Для купола, равного половине сферы, используем следующую формулу S=2π *R2. Если нужно рассчитать площадь сегмента сферы, формула расчета будет иметь следующий вид: S=2π *RH, где H – значение высоты сегмента.
Для расчета необходимых элементов конструкции можно использовать онлайн калькулятор. После введения данных о радиусе и высоте купола, калькулятор произведет расчет геодезического купола и выдаст данные о количестве и длине ребер, а также количестве и типе коннекторов.
Длину ребер можно высчитать и самостоятельно с помощью коэффициентов, а вот с подсчетом количества необходимых материалов лучше справится все-таки калькулятор.

Строим купол

Наиболее подходящими для купольной постройки конструкциями являются теплица, беседка или дом. Для начала выбираем место под застройку. Если это теплица, необходима хорошо освещаемая площадка, если дом или беседка, то можно выбрать и более затененный участок.

Площадку под каждое из этих сооружений выравниваем, убираем мусор, пни и корни деревьев. А теперь рассмотрим подробнее каждый вариант.

Теплица

Проще всего собрать купольную теплицу.

Для ее постройки не понадобится фундамент, а в качестве материала для основы могут служить доски, бруски, профильные трубы.
На тщательно выровненной поверхности начинаем собирать основание купола.
Сначала собираем треугольники, а потом скрепляем их между собой. Чтобы не попутать грани, их желательно подписать и постоянно сверяться со схемой.
Если теплица небольшая, при сборке коннектор можно заменить обычной монтажной лентой и саморезами.
Готовый купол можно покрыть обычной пленкой.
Значительно лучше будет смотреться теплица, покрытая поликарбонатом. Нарезанные треугольники из поликарбоната крепятся на каркас, а сверху стыки декорируются красивыми рейками.
Снаружи купол можно оградить, например, декоративным камнем, или высадить цветы и поставить маленький декоративный заборчик.

Такая необычная теплица станет настоящим украшением вашего загородного участка.

Беседка

В виде купола Фуллера можно соорудить и необычную беседку.

Оптимальным материалом для такого сооружения станет профильная труба.
Концы нарезанных трубок необходимо сплющить и загнуть относительно трубы под углом в 11 градусов.
На каждом конце трубки необходимо просверлить отверстие.
Для сборки деталей каркаса коннектор не потребуется, достаточно соединить трубы с помощью болтовых соединений так, как показано на фото.

Когда конструкция будет готова, начинается последний и самый важный этап – накрытие купола. Материал для покрытия можно выбрать самый разнообразный. Выбор его зависит только от ваших финансовых возможностей и фантазии. Если не накрывать весь купол и оставить несколько секций по бокам беседки открытыми, отверстия можно задекорировать тканью. В такой уютной и необычной беседке вы с удовольствием будете проводить время с друзьями и родными.

Дом

Геодезический купол может стать основой вашего дачного дома. Основным отличием от предыдущих строений будет необходимость возведения фундамента.

Чтобы построить дом в виде купола Фуллера, достаточно будет малозаглубленного теплоизолированного фундамента.
На фундамент крепим угловые стойки основания, укрепляем горизонтальными распорками и возводим купол.
Снаружи конструкция обшивается фанерными листами, как на фото.

Вставив оконные и дверные рамы, начинаем обустраивать дом внутри. Для этого в каждый проем закладывается утеплитель и опять зашивается фанерой.

Чтобы построить такой дом, понадобиться около двух месяцев. Купольная форма не только позволит вам значительно сэкономить на строительных материалах, в процессе эксплуатации вы сможете по-настоящему оценить преимущества купола Фуллера: меньшая площадь стен и потолка уменьшает теплопотери, выпуклые стены позволяют воздуху свободно циркулировать, создавая особый микроклимат, аэродинамические свойства купола препятствуют выдуванию тепла.

Купольный дом, беседка или оранжерея - лучший вариант функциональной, недорогой и очень необычной и привлекательной постройки на загородном участке.

Пошаговая инструкция изготовления мобильного геокупола своими руками

Геодезический купол своими руками

Добрый день! Эта статья будет полезна для всех, кому интересен геокупол, и кто хочет создать эту удивительную конструкцию своими руками. В статье мы не будем вдаваться в общую теорию геокуполов, т.к. это емкая тема, описанная в других статьях. Ниже приведены конкретные инструкции как сделать мобильный геокупол небольшого размера. Такой купол будет идеальным решением для всех путешественников и любителей жить на природе, подойдет для дачной беседки или детского домика. Данный купол - это универсальный мобильный шатер, компактный при транспортировке (подойдет для любой легковой машины), быстрый в сборке (2-3 часа), очень прочный и устойчивый к природным стихиям. А еще этот дом круглый и гармоничный. В народе поговаривают, что благодаря своей синергетической (геодезической) структуре каркаса, геокупол благоприятно влияет на окружающее пространство и гармонизирует его. В этом мы много раз убеждались на опыте. Установив в таком домике печь, можно смело жить в нем до поздней осени. Есть варианты для зимовки, но они требуют утепления.

Многие фото материалы для этой статьи были собраны из разных источников, за что большая благодарность их создателям. Также отдельное спасибо латвийским друзьям, которые вдохновили нас на создание подобной инструкции.

Итак начнем!

Вот такой геодезический купол должен получится у вас в итоге.

Диаметр купола: 6,2 метров
Высота купола: 3,65 метра
Количество деталей: 165
Количество типоразмеров: 3
Площадь: 30 кв.м.
Количество болтов: 61
Размер болтов: М8х60

Подбор материала каркаса

Удобный и бюджетный материал для каркаса геодезического купола- стальная труба (электросварная). Для нашего купола подойдет круглая труба 25х1,5мм. Купить такую трубу можно на ближайшем рынке или металлобазе. Обычно, трубы продаются шестиметровой длинны. Для удобства доставки можно попилить их по 3 или 1,5 метра.

Итак нам необходимо 252 метра трубы (42 трубы по 6 метров). Стоимость около 6000 рублей.

Подбор инструментов и создание рабочего пространства

Для изготовления каркаса вам потребуется следующий набор инструментов:

Ручная болгарка с дисками по металлу (либо отрезной станок)
Ручная дрель (либо сверлильный станок)
Сверла по металлу (диаметр 9мм)
Ручной пресс
Тиски
Рабочий стол (длинной минимум 1,5 метра)

Резка труб

Подбор ручного пресса и подготовка рабочего места

Некоторые модели ручного пресса вы можете посмотреть . Если у Вас есть дружественное производство по металлообработке - Вы счастливчик).

Для быстрого и точного изготовления Вам пригодятся различные оснастки и приспособления, помогающие и ускоряющие процесс. Здесь можно проявить свой божественный интеллект или воспользоваться уже придуманными идеями.

Следующие этапы производства

Сплющивание концов трубы (в одной плоскости!!!)
Сверление
Загиб концов на 11 градусов относительно всей трубы (это необходимо для «закругления» каркаса в купол)

Схема наконечника:

Первый конец трубы плющится произвольно, а вот второй конец необходимо сплющить в той же плоскости, что и первый конец. Поэтому умельцы использую нехитрое приспособление «щель», зажимая первый сплющенный наконечник в определенной плоскости. Второй конец плющиться при этом в той же плоскости. После плющения рекомендуется обработать концы напильником или балкаркой (убрать острые углы и заусенцы).

Для сверления отверстий вы можете сделать небольшое приспособление, показанное далее на фото. В данном случае приспособление помогает закрепить трубу. При этой операции сверяется также точное расстояние между центрами отверстий (рулеткой или метка на столе).

Просверлив все отверстия, Вам необходимо загнуть плоские концы трубы на 11 градусов, относительно трубы. Для этого можно использовать приспособление, приведенное ниже. В данном случае на столе рисуется линия, соответствующая 11 градусам, являющаяся меткой, до которой Вы делаете загиб.

После всех операций у Вас должно получиться что-то подобное:

Покраска элементов

В данном вопросе существует множество подсказок, которые Вы можете найти в интернете. После покраски рекомендуется пометить все элементы цветовым обозначением для удобства сборки.

Крепеж

Болт M8, длинной 50мм - 65 штук
Шайба М8 - 130 штук
Гайка M8 - 65 штук

Сборка

Вам потребуется 2-3 человека, гаечные глючи M8 (или гайковерт) и небольшая стремянка (или тура). Первый раз собирать будет удобнее снизу вверх. Для сборки используйте цветовую схему. Собирайте купол упорядоченно, по спирали!!! Т.е. разложите и закрепите сначала нижнее кольцо, затем прикрепите к нему следующий ряд, соедините ряд. Продолжайте в том же духе, собирая каждый ряд по порядку.

Для того, чтобы публикация не была слишком большой, инструкция по изготовлению оболочки для купола будет следовать в следующем посте.

Желаем Вам успешного творчества!!!