Купольні будинки-технологія будівництва

У статті ми розповімо про технології купольного будівництва, про особливості та переваги купольних будинків, про трьох найвідоміших методах зведення таких будівель. Але головне - ми познайомимо вас з розрахунком економічних витрат, результат якого віддав купольним домівках незаперечну перевагу.

• Трохи про історію походження
• особливості конструкції
  • Основа для зведення будинку
  • Зведення будівель на основі існуючої геодезичної сфери
  • Купольне будівництво на основі пневмокаркаса
  • Купольні будинки на основі незнімної опалубки і будівлі фабричного виробництва
  • Монтаж перекриттів і перегородок
• Особливості та переваги купольних будинків
  • енергозберігаючі особливості
  • Неперевершені характеристики міцності
  • Максимальна економія
  • Оптимальний розподіл простору і неперевершений комфорт

Застосування технології купольного будівництва дозволяє наполовину знизити витрати на будівельні матеріали і втричі скоротити час зведення конструкції. Рішення завдання впирається тільки в технічне переоснащення будівельних майданчиків, адже всі необхідні матеріали вже і так давно використовуються в будівництві. У США і країнах західної Європи дана технологія успішно застосовується ще з кінця ХХ століття. На щастя, тепер і на пострадянському просторі закладений хороший і міцний фундамент для розвитку купольного домобудівництва.

Трохи про історію походження

Знайомство скупольнимі будинками варто почати з вивчення історії їх виникнення. Ще з давніх часів людині була достеменно відома суть гармонії з навколишнім світом, частково виражена у формі будівель. Прикладом тому можуть послужити множинні прототипи стародавніх жител, що створюються у формі півсфери: голку ескімосів, вігвами північноамериканських індіанців, намети африканських племен. Безлічі культів і релігійних конфесій також властиво використовувати купола в якості елементів або основи для храмів, соборів і капел.

У сучасному світі технологія купольного домобудівництва бере свій початок в першій половині ХХ століття, коли американський інженер Річард Фуллер запатентував технологію будівництва, здатну забезпечити післявоєнну Європу доступним житлом. На жаль, ідея не набула поширення, але вже через п'ятдесят років про купольних будинках знову заговорили, і на цей раз - всерйоз.

Спочатку обивателям стала цікава ідея будинків у вигляді півсфери тільки завдяки їх оригінальній формі. Трохи пізніше люди усвідомили незаперечні переваги таких будівель і їх кількість в сучасному світі постійно зростає.

особливості конструкції

Через особливої ​​форми купольні будівлі можна сміливо віднести до розряду творів мистецтва. Вони виглядають зовсім мініатюрними, але цей образ оманливий: при зовнішній компактності ці будинки дуже просторі. Може скластися враження крихкості і ненадійності конструкції, але привабливий зовнішній вигляд в цьому випадку зовсім не має на увазі наявності технічних вад. Купольні будинки по всім параметрам перевершують звичайні будівлі кубічного типу.

Основа для зведення будинку

Сама суть купольного домобудівництва має на увазі відсутність стель інесущіх опор. Це дає не тільки до 30% економії на матеріалах стін і перекриттів: конструкція стає легкою і не вимагає масивного підстави.

Очевидна економія від споруди купольного будинку видно вже на першому етапі будівництва - в процесі спорудження фундаменту. Полегшене підставу економить 50% коштів, що витрачаються на виробництво земляних і бетонних робіт. В якості основи зазвичай використовують стрічковий або фундамент палі.

Зведення будівель на основі існуючої геодезичної сфери

Першим відомим методом реалізації купольних будівель стала технологія, заснована на каркасі у вигляді Триангулярная півсфери. Метод базується на використанні трикутних блоків рівної величини, які зі збільшенням висоти все більше нахиляють свої вершини до центру, утворюючи таким чином купол. При з'єднанні блоки утворюють каркас, товщиною до сорока сантиметрів.

Зовні будинок обробляється пресованої целюлозою, просоченої бітумом, металевою обшивкою або просто штукатуриться. Головна вимога для матеріалів зовнішньої обробки - абсолютна водостійкість. З внутрішньої сторони стіни зашиваються дошками, а в якості утеплювача використовується мінеральна вата середньої щільності. Проблема природного освітлення в будинку вирішується за рахунок трикутних склопакетів в пластиковій рамі, виготовлених за розмірами стандартної осередки каркаса. Якщо склопакет укладений в посилену металеву раму, сусідні осередки каркаса можна об'єднувати, домагаючись нестандартної геометричної форми вікна.

Особливість такого методу в тому, що споруди виконуються з екологічно чистих матеріалів. Геодезичний купол сьогодні використовується як основа в виставкових павільйонах, оранжереях і спортивних комплексах.

Купольне будівництво на основі пневмокаркаса

Інший метод зведення став доступний відносно недавно, іобязан своєю появою стрімкому розвитку полімерних матеріалів. Ця технологія є найбільш незвичайною і складною, але саме завдяки їй час будівництва будинку можна скоротити до мінімуму. Питання про можливість застосування даного методу безпосередньо залежить від наявності в районі будівництва спеціалізованої техніки: установок для розпилення бетонних сумішей і устаткування для установки пневматичних каркасів.

В основу будинку, як завжди, лягає легкий стрічковий фундамент у формі кільця або суцільна монолітна плита. По периметру фундаменту з відступом від зовнішньої кромки в 20 см виводяться «хвости» вертикальних елементів армування. Прути повинні виступати не менше ніж на 40 см, а відстань між ними складає від 30 до 50 см, в залежності від розмірів будови і діаметра стрижнів. Арматура застосовується обов'язково профільна, товщиною не менше 12 міліметрів. Завдання з розрахунку бетонної конструкції і схеми її армування краще доручити організації, що спеціалізується на архітектурному проектуванні. Хоча техніка будівництва купольних будинків і не регламентується конкретними державними нормативними документами, методологія розрахунку міцності і технічних характеристик бетонних конструкцій сферичної форми була встановлена ​​ще в минулому столітті.

Наступний етап - спорудження сітки основного армування стін. До виступаючої арматурі за допомогою зварювання або різьбового з'єднання додаються сталеві стрижні номінального діаметра, довжина яких дорівнює чверті довжини окружності центрального перетину сфери. Після нарощування стрижні загинаються до осі будівлі, утворюючи купол. Зазвичай довжину поздовжніх прутів вибирають із запасом, обрізаючи при сполученні надлишки арматури, які згодом використовуються для додаткової зв'язку елементів армуючої сітки.

Як кінцевого з'єднання можуть бути використані:

• кільце з двотаврових або швелерним профілем, якщо планується зробити верхівку купола прозорою;
• сполучення з двох сталевих листів круглої форми;
• сполучна секція у вигляді зірки з трубок відповідного діаметра (кількість вершин дорівнює числу поздовжніх елементів армуючої сітки).

Коли каркас придбав форму півсфери, до вертикальних прутів додають поперечні шляхом зварювання або в'язки дротом.

У даній технології повинен бути задіяний бистровозводімий пневматичний каркас. Він виготовляється індивідуально і в надутому вигляді повністю повторює контури внутрішньої поверхні купола. У тих місцях, де повинні бути вікна і двері, каркас має виступи заданої форми і розмірів. Виготовлення пневмокаркаса - самий витратний і складний етап будівництва, але оскільки технологія вдвічі скорочує витрати на спорудження, його ціна повністю окупається.

Замовити каркас можна у підприємств, що виготовляють надувні батути, швидкобудуюємі пневмоконструкции або водні гірки. Як матеріал краще вибрати тканину високої щільності з латексної або полівінілхлоридної просоченням. Вартість каркасу складе від 50 тисяч рублів, терміни виготовлення - близько двох місяців. Після використання виріб цілком реально продати будь-якої будівельної компанії.

Усі наступні роботи виконуються поетапно:

Пневмокаркас міцно фіксується всередині сталевий обрешітки і надувається.

У місцях розташування дверей і вікон на армуючої сітки відзначаються габарити майбутніх прорізів за формою виступів на каркасі.

Каркас здувається і забирається на час проведення зварювальних робіт.

За зробленої розмітці арматура вирізається. Проводиться окантовка отворів з усіх чотирьох сторін профільної арматурою в 2-3 ряди.

Каркас обробляється гідрофобним складом і встановлюється на місце.

Заключний етап робіт - напилення основного матеріалу на купол. Процес розбивається на кілька етапів: проводиться пошарове нанесення складу з товщиною шару від 3,5 до 8 см, в залежності від типу матеріалу. Після того як перший шар завдано, але ще не застиг, в нього перпендикулярно площині каркаса занурюють спеціальні стрижні-маяки фіксованої довжини, за якими буде контролюватися товщина стін і рівномірність напилення. В якості основного матеріалу стін може бути використаний цементно-полімерний або торкрет-бетон, пінополістирол або комбінація різних матеріалів. Наприклад, зовнішній і внутрішній шари напилення роблять з торкрет-бетону, забезпечуючи тим самим підвищену міцність поверхні.

Після остаточного застигання суміші каркас демонтують, усувають дефекти напилення в отворах, на чому процес зведення купола закінчується.

Купольні будинки на основі незнімної опалубки і будівлі фабричного виробництва

Купольне будівництво набуло поширення в Росії багато в чому завдяки системам незнімних полістирольних опалубок і сферичним будівлям блочного типу. Початкова завдання цих технологій - реалізація об'єктів так званого швидкого будівництва. На спорудження купольних будинків в цьому випадку йде не більше двох тижнів (без урахування спорудження фундаменту та внутрішнього облаштування).

Обидві технології мають ряд схожих рис:

Основні елементи будівель виробляються в умовах домобудівних комбінатів, після чого транспортуються на об'єкт і там збираються.

В якості вихідного матеріалу блоків застосовується пінополістирол.

Будинки відрізняються підвищеною енергоефективністю: по суті, купольний будинок стає своєрідним «термосом» за рахунок великого вмісту в конструкції теплоізолюючих матеріалів. Зовнішня обробка в обох випадках проводиться нанесенням водостійкою фасадної штукатурки.

В якості підстави може бути використаний будь-який тип фундаменту, в тому числі і полегшене підставу для каркасного будинку.

У комплекті поставки майже завжди присутній технічний проект будівлі і рекомендації з проведення будівельних робіт.

Існує і декілька відмінностей:

Блокові будинки не вимагають додаткового проведення бетонних робіт.

Збірна конструкція з готових блоків може бути розібрана і перенесена. Дуже часто використання таких будинків носить сезонний характер.

Технології відрізняються методами облаштування дверних і віконних прорізів.

Будинки з блоків, на відміну від опалубних, часто поставляються в повній комплектації (включаючи двері, вікна, вентиляційні системи та ін.).

Використання незнімної опалубки дещо обмежує різноманітність форм і розмірів.

Що стосується техніки споруди, то вона досить проста. Елементи конструкції, після доставки на місце будівництва, упорядковано і поділяються на групи. Першим монтується цокольний рівень: він кріпиться до основи за допомогою кронштейнів або анкерів. За ним проводиться спорудження купольної частини. Блоки мають форму сот однакових розмірів і форми. Вони закріплюються між собою замковими або накладними механічними з'єднаннями.

Якщо мова йде про будівлі з незнімної опалубкою, то заливка бетоном може проводитися як після повного складання, так і в її процесі. У будь-якому випадку у міру зведення основної конструкції всередині неї монтується армирующий каркас. Верхівка купола є окремо поставляється багатошаровий блок, який може бути виконаний у вигляді склопакета в пластиковій рамі.

Після зведення стін проводиться:

Установка дверей і вікон:

• в опалубних будинках віконні та дверні прорізи залишаються гладкими. Установка проводиться будь-яким доступним способом;
• блокові будівлі часто мають заводські пази і замкові (механічні) з'єднання, що полегшує процес монтажу.

Герметизація стиків монтажною поліуретановою піною.

Зовнішня обробка, установка віконних відливів, вентиляційних решіток та іншої фурнітури.

Пристрій вимощення фундаменту і монтаж дренажних каналів.

Зовнішня обробка опалубних будівель вимагає нанесення шару чорнової штукатурки з використанням стекловолоконной сітки. У блокових будинках зовнішній шар деталей має спеціальне покриття (наприклад, полимерцемента), що полегшує процес виконання фасадної обробки, або готову фінішну водостійку поверхню з елементами декору.

Монтаж перекриттів і перегородок

Пристрій міжповерхових перекриттів передбачено в основному в купольних будинках на основі геосфери і пневмокаркаса. Перекриття можуть бути або збірними, або залізобетонними. Процес їх спорудження досить простий:

Спочатку збирається основний каркас з металевих або дерев'яних балок. У першому випадку використовуються тавровий або двотавровий сортамент з «п'ятаками» на торцях. Сталеві балки кріпляться анкерами або прохідними скобами, а для фіксації дерев'яних брусів застосовуються гвинтові штифти, які вкручуються із зовнішньої сторони будівлі.

Несучі конструкції з'єднуються зв'язками.

Збірне дерев'яне перекриття заповнюється мінеральною ватою і зашивається обрізний дошкою або деревними плитами.

Якщо потрібно заливка залізобетону, в проміжки між несучими балками встановлюється армована сітка з розміром осередку від 10х10 см і товщиною дроту не менше 6 мм.

Опалубка для заливки бетону виконується з OSB-плит, які кріпляться до балок за допомогою оцинкованого дроту. Як правило, на один погонний метр балки потрібно від п'яти точок прив'язки.

Опалубку слід покрити поліетиленом, після чого можна заливати бетонну суміш.

Особливості іпреімущества купольних будинків

Будинки, побудовані уздовж будь-яких технологій купольного будівництва, відрізняються рядом особливих властивостей, яких неможливо досягти традиційними методами будівництва. Саме завдяки цим відмінностям купольні будівлі є не просто альтернативою будинкам кубічного типу. Вони являють собою абсолютно новий вид споруд, здатний вирішувати більшість нагальних побутових проблем при відсутності будь-яких матеріальних витрат.

енергозберігаючі особливості

Опалення купольного будинку взімній період вимагає на 20-30% менше енергоресурсів, в порівнянні зі звичайними будівлями. По-перше, це досягається завдяки унікальній формі будинку: при однаковій площі обсяг купольного будівлі значно менше. Крім того, сферична форма приміщення сприяє підтримці постійної природної циркуляції повітря, а це значить, що більш тепле повітря не буде накопичуватися вгорі приміщення. Дана особливість добре простежується при тепловізійному обстеженні. Є ще одна хитрість, завдяки якій можна домогтися додаткової економії на опаленні: якщо у верхній частині будівлі розмістити панорамне скління або прозору верхівку купола, будинок буде додатково нагріватися за рахунок парникового ефекту.

Неперевершені характеристики міцності

Ідеально рівномірний розподіл навантаження на конструкцію забезпечується її сферичної формою. На якій би ділянку споруди не проводилося механічний вплив, воно буде ефективно розподілятися по всьому масиву. Це властивість особливо яскраво виражено в будинках, побудованих на основі Триангулярная каркаса через збалансованого розміщення ребер жорсткості і точок опори. Для регіонів з нестійким кліматом купольні будинки підходять найкращим чином: завдяки обтічної форми вони залишаються несприйнятливими до поривів вітру зі швидкістю до 230 км / ч.

Максимальна економія

Як згадувалося вище, будівництво будинку по купольної технології економить близько 50% коштів. Давайте перевіримо це твердження на прикладі порівняння купольного будинку страдіціоннимі.

Порівняння матеріальних витрат на будівництво будинків різних типів

Критерії порівняння Стандартний одноповерховий будинок Будинок, побудований за купольної технології Основні параметри будівлі Загальна площа: 100 м2 Найменша з можливих довжина периметра: 40 м Довжина внутрішнього периметра: 34,4 м Загальна площа: 100,24 м2 Радіус зовнішнього кордону: 5,65 м радіус внутрішнього кордону: 5,25 м Довжина зовнішнього кола: 35,48 м Довжина внутрішнього кола: 35,08 м Дані про фундамент Площа в горизонтальній площині: 26,04 м2 Мінімально допустима висота: 0,7 м Обсяг бетонної маси: 18, 23 м3 Площа в горизонтальній площині: 13,69 м2 Мінімально допустима висота: 0,4 м Обсяг бетонної маси: 5,48 м3 Дані про зовнішніх стінах Товщина стін: 0,6 м Висота будинку: 2,7 м Обсяг масиву стін: 59,62 м3 Товщина стін: 0,4 м Висота будівлі: 4,7 м Обсяг масиву стін: 57,94 м3 Декоративне оздоблення Площа зовнішньої поверхні стін: 108 м2 Площа внутрішньої поверхні стін: 92,88 м2 Площа зовнішньої поверхні стін: 157,08 м2 Площа внутрішньої поверхні стін: 132,95 м2 Покрівельні роботи требуются Не потрібні Орієнтовна вартість основних типів матеріалів, руб. Призначення Для стандартного будинку Для будинку на геосфері Для будинку на пневмокаркасе Фундамент (тільки бетон) За куб. м 2900 Повністю 52 867 За куб. м 2900 Повністю: 15, 892 + 20% * = 19 070 За куб. м 2900 Повністю: 15, 892 Стіни Шлакоблок + Цегла За куб. м: 3250 Повністю 193 765 Бетон За куб. м 2900 Повністю 168 026 Дерево + Минвата За куб. м 2300 Повністю: 133 262 Покрівля За кв. м: 2850 Повністю 359 100 Профессиональная потрібно Не потрібно Потолочное перекриття За кв. м 1100 Повністю: 110 000 Не потрібно Не потрібно Фасадна Оздоблення За кв. м: 950 Повністю: 102 600 За кв. м 1300 Повністю: 204 204 За кв. м: 500 Повністю 78 540 Підсумкова вартість 818 332 391 300 227 696

* Стрічкові фундаменти в цьому випадку майже на чверть вище.

Оптимальний розподіл простору і неперевершений комфорт

Через те що несучі стіни відсутні, купольний будинок не має ніяких обмежень в плануванні. У ньому можна легко поєднати вітальню і їдальню в одну простору кімнату з високою стелею. Кімната відпочинку може займати будь-половину всього будинку, а проблем з установкою джакузі у ванній і зовсім не виникне. Примітно, що в ході капітального ремонту планування можна змінити шляхом перенесення швидкомонтованих перегородок. У купольних будинках немає потреби ізолюватися в закритих кімнатах, намагаючись захистити себе від подразників: сфера ефективно поглинає звук і в той же час не пропускає шум з вулиці.