Полный текст

Введение Одной из достаточно новых тенденций в строительстве считаются купольные дома, которые имеют многовековую историю (Древний Рим, Сирия, Иран, Месопотамия) [1, 2]. Для сооружения купольных конструкций использовались природные материалы - камень и дерево. С появлением новых строительных материалов (железобетона [3], различных пластмасс [4], а также профессионального применения известных материалов (дерево, камень [5]) купольные дома становятся все более популярными. Купольные конструкции используют в различном качестве: жилые дома, офисы, цирки, спортивные сооружения, кафе, зимние сады, галереи, обсерватории, производственные цеха. В России купольное строительство только начинает распространяться, в то время как в некоторых странах Европы купольные дома уже оценены по достоинству. Купольным называется дом, который имеет круглое основание, а крыша выполняется в виде сферы, или конуса, или цилиндра. Купол - это достаточно энергоэффективная строительная система, что объясняется уникальными геометрическим свойствами купола [6]. При этом энергоэффективность возрастает с увеличением пролета [7]. Купольный дом считается актуальным в том случае, если необходим большой объем помещения при минимальном количестве стройматериалов, которые существенно снижают вес конструкции. 1. Основная часть Существует ряд причин, свидетельствующих в пользу купольного строительства [7]: 1. Максимальный внутренний объем при одинаковой полезной площади дома прямоугольной формы. 2. Малый расход материалов. Материалов для строительства купольного дома необходимо на 40-50 % меньше по сравнению с домом прямоугольной формы [8]. 3. Низкие теплопотери. Купольный дом является более компактным и имеет меньшие теплопотери по сравнению с домом прямоугольной формы [9]. 4. Прочность за счет равномерного распределения нагрузок по всему куполу дома, в результате чего внутри дома отсутствуют опасные зоны. Поэтому купол выдерживает большую снеговую нагрузку. 5. Климатоустойчивость. 6. Дом-купол можно как угодно разместить на участке. 7. Через меньшую площадь поверхности проникает меньше звуков и шумов, что делает проживание в купольном доме более комфортным. 8. Небольшой купольный дом не имеет несущих стен, а в большом доме они могут устанавливаться достаточно произвольно в зависимости от внутренней планировки. 9. Короткие сроки строительства. 10. Финансовые затраты. Строительные работы не требуют сложных подъемных механизмов и большого числа рабочих. 11. Непревзойденная аэродинамика куполов обеспечивает отличное огибание ветрами [10, 11]. Купольные дома доказали свою устойчивость во время разрушительных ураганов и смерчей на побережье США. 12. Сферическме формы усиливают свет в отличие от прямоугольных, которые его поглощают [12]. 13. Уникальный внешний вид. Купольный дом всегда оригинален, непривычен, индивидуален. Конечно, строительство купольного дома далеко не такое простое занятие, как это может показаться на первый взгляд. Купольные дома имеют свои особенности и бывают различных видов в зависимости от типа и формы самого купола, технологии строительства и используемых материалов. В качестве основы для строительства могут быть использованы следующие виды куполов: геодезический, стратодезический, монолитный бетонный [13]. Геодезический купол - это каркас из треугольников различной формы (рис. 1). Геодезический купол изготавливается чаще всего из пенополиуретана, железобетона, дерева, стеклофибробетона. Геодезический купол очень легкий, поэтому для возведения дома не нужен мощный и дорогостоящий фундамент. Геодезический купол может иметь любое количество окон, можно остеклить весь купол, почти не снижая его прочностные параметры. Cферические формы усиливают свет, тогда как прямоугольные формы его поглощают. Купольный дом с геодезическим куполом показан на рис. 2. В основе стратодезического купола лежит каркас, представленный изогнутыми под определенным углом ребрами жесткости, а элементы внешне напоминают лепестки или апельсиновые дольки (в отличие от треугольников в геодезическом куполе). Стратодезический купол обладает осевой симметрией (рис. 3). Рис. 1. Фрагмент геодезического купола Fig. 1. Fragment of the geodesic dome Рис. 2. Купольный дом с геодезическим куполом Fig. 2. Dome house with geodesic dome Рис. 3. Стратодезический купол Fig. 3. Stratodesic dome Симметрия сферы позволяет наиболее эффективно размещать на ней солнечные батареи и модули солнечных коллекторов. Стратодезический купол имеет несущие элементы, которых нет в геодезическом. По этой причине стратодезический купол гораздо надежнее и удобнее в эксплуатации по сравнению с геодезическим куполом. К преимуществам относится и то, что для стратодезического купола двери и окна подходят в стандартной конфигурации, в отличие от геодезического купола. Для многих этот момент является основополагающим в выборе купольной формы. Купольный дом со стратодезическим куполом показан на рис. 4. Рис. 4. Купольный дом со стратодезическим куполом Fig. 4. Dome house with a stratodesic dome Монолитный бетонный купол основан на применении ткани ПВХ, пенополиуретанового утеплителя и арматурного каркаса (рис. 5). Рис. 5. Монолитный бетонный купол Fig. 5. Monolithic concrete dome Монолитный купол имеет ряд уникальных преимуществ: чрезвычайная прочность, быстрота возведения, доступность строительства и экономия за счет формы. Дом с монолитным бетонным куполом приведен на рис. 6. Существует несколько способов возведения купольных домов: строительство на основе геодезической сферы, метод строительства дома на основе пневмокаркаса, метод возведения дома-купола на основе несъемной опалубки и технология возведения купольного дома, представляющего собой сборную конструкцию фабричного производства. От выбора типа купола изначально зависит и технология возведения купольного дома [14]. Рис. 6. Дом с монолитным бетонным куполом Fig. 6. House with a monolithic concrete dome Технология, основанная на использовании геодезической сферы, является первой в ряду методов строительства купольных домов. Подобные строения возводятся из треугольных деревянных блоков, из которых и образуется купол. Блоки соединяются между собой, образуя каркас, толщина которого может достигать 40 см. Для отделки фасада такого дома используются водостойкие материалы. Изнутри комнаты обшиваются досками и утепляются минеральной ватой, имеющей среднюю плотность. Главное достоинство этой технологии заключается в применении экоматериалов. Пневмокаркасная технология - сложная и необычная, но с ее помощью сокращается время возведения дома. Этот метод был разработан после того, как началось стремительное развитие производства полимерных материалов. Для выполнения строительных работ потребуется спецтехника, в том числе установка, с помощью которой распыляется бетонная смесь, и оборудование, предназначенное для монтажа пневмокаркаса. Купольный дом на пневмокаркасе устанавливается либо на монолитную плиту, либо на ленточный фундамент. Технология, основанная на использовании полистирольной опалубки и блоков, позволяет возводить здания в течение двух недель, если не брать во внимание сооружение фундамента и внутреннюю отделку. Эта технология привлекает тем, что все элементы дома производят на промышленных предприятиях. Стройматериалы привозят на стройплощадку, где и собирают. Исходным материалом в данном случае является пенополистирол. Такие дома энергоэффективны, так как их конструкция основана на использовании большого количества теплоизоляционных материалов. На фасад дома наносится водостойкая штукатурка [14]. Технология купольного дома, представляющего собой сборную конструкцию фабричного дома, во многом аналогична методу полистирольной опалубки. Она тоже производится на промпредпртиятиях. Скорость возведения дома также высока. Поскольку такие блочные дома часто используют сезонно, то они имеют широкое применение. Для блочных домов не нужно дополнительное бетонирование, и поставляются они сразу полным комплектом, включая двери, окна, вентиляционные системы. Монтаж дома довольно прост, внешний слой блоков имеет специальное покрытие, что упрощает и ускоряет фасадную отделку дома. Строительство купольных домов имеет недостатки: 1. Сложность расчетов, так как геодезический купол не может быть рассчитан в двух плоскостях, необходимы навыки работы в программах 3D-графики. 2. Возведение купольных домов не описано в классической литературе по строительству, опытные строители в повседневной практике не сталкиваются с домами-куполами. 3. При строительстве купольного дома образуется больше отходов стройматериалов, чем при возведении прямоугольного дома, так как здесь необходимы стройматериалы в треугольном виде, а не привычном прямоугольном. 4. Часто необходимо применение нестандартных, cпециально изготовленных дверей, окон, пожарных лестниц, мебели. 5. Непривычность и боязнь владельцев купольного дома жить в уникальном, вызывающем недоумение у окружающих доме. Однако перечисленные недостатки дома-купола могут быть устранены покупной готовых проектов, обращением к профессионалам-куполостроителям и др. Авторы работы [15] показывают возможность применения системы автоматизированного проектирования с помощью библиотечных элементов, что значительно облегчает проектирование сложных объектов, в том числе купольных. Заключение Благодаря огромному опыту архитекторов и строителей всего мира в настоящее время появляются все новые и новые идеи. Доказательством этого является купольный дом. Различные типы куполов (геодезический, стратодезический, монолитный бетонный) в большой степени определяют технологию возведения купольного дома: купольное строительство на основе геодезической сферы, возведение дома на основе пневмокаркаса, метод строительства купольного дома на основе несъемной опалубки и технология возведения купольного дома, представляющего собой сборную конструкцию фабричного производства. Купольный дом - это оптимальный вариант для любого региона России в силу своих неоспоримых преимуществ: мощности и устойчивости, геометрической симметрии форм и прочности, энергоэффективности, скорости возведения и уникальности. Имеющиеся недостатки купольного строительства могут быть устранены при грамотном профессиональном проектировании и применении стройматериалов. Поэтому можно с уверенностью сказать, что купольный дом будет оценен по достоинству.

Об авторах

Г. И Зубарева

Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова

И. В Соргутов

Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 1018

PDF (Russian) - 504

Ссылки

• Ссылки не определены.