Сферические конструкции – Купольный дом бревенчатый что выбрать. Сферические (купольные) дома: конструкции, особенности планировки

Сферический дом — технологии строительства дома сферы из дерева.

Сферический дом — это дом полукруглой формы, каркас которого чаще всего выполняется из дерева или металла. Самый распространенный вид каркаса выполнен из множества деталей различной длины, образующие треугольники разной формы, образующие сферу. Сегодня мы рассмотрим сферические дома или по другому купольные на примере каркасных домов.

Материалы из которых чаще всего строят дома-сферы (купольные дома).

• дерево;
• пенобетон;
• металл;
• кирпич;
• пенопласт;
• пенополистирол;
• бетон;
• глина.

Кирпичные купольные дома, монолитные, построенные из пенобетона или дерева, практически ни чем не уступают по своим характеристикам и долговечности домам, построенным обычным способом.

Дом-сфера, он же купольный дом.

Преимущества сферических домов на примере купольного дома с деревянным каркасом:

• Экономичность. Каркас дома намного легче, что позволяет сэкономить на дорогостоящем фундаменте, на который уходит очень много времени;
• Конструкция позволяет вставить большое количество окон, и это почти не отразится на ее прочности;
• На строительство купольного дома уходит меньше строительных материалов, в отличие от стандартного, при этом площадь дома одинаковая. У такого дома нет несущих стен, что безусловно, положительным образом отображается на бюджете.
• Высокая прочность конструкции, благодаря необычной форме в виде множества треугольников, образующих купол;
• Круглая форма позволяет поместить дом в любом месте на участке, как не крути, он будет круглым с любого ракурса. Распределение нагрузки из-за круглой формы будет равномерным, что влечет за собой отсутствие опасных мест для нахождения людей внутри помещения;
• Конструкция сферического дома из дерева, позволяет считать его экологически чистым для проживания;
• В отличие от обычного дома, в этом затраты на отопление и систему вентиляции будут значительно меньше, примерно на 30 – 35 процентов.
• В зимнее время года выдерживает большие снеговые нагрузки.
• Дома сферической формы наиболее востребованы в США и Японии, так как они расположены вблизи воды и такие стихийные бедствия как сильные ветры, цунами и ураганы там частые явления. А дома такой форы хорошо обдуваются ветрами и меньше подвержены разрушению.

Основные недостатки домов купольной формы:

• Полукруглая конструкция дома обязывает делать нестандартные оконные и дверные проемы, что приводит к дополнительным затратам на остекление.
• Мебель часто приходится индивидуально заказывать и подгонять по форме дома, что также увеличивает затраты. При некоторой смекалке стандартная мебель, купленная в магазине, тоже впишется в такой интерьер.
• Рассчитать строительство такого дома самостоятельно очень сложно, чтобы конструкция была пропорциональной и ровной, нужно как минимум разбираться в графических программах 3D уровня.

Для проектирования расчёта сферического дома на нашем сайте есть специальная онлайн программа, которая доступна на странице: онлайн калькулятор для расчёта сферического дома.

Купольные дома из пенопласта.

Купольные дома из пенопласта

Одним из наиболее интересных вариантов строительства купольного дома, является возведение его из пенопласта или пенополистирола. Построить дом купольной формы из пенопластовых панелей очень просто, вы покупаете готовый комплект, и уже через несколько дней дом будет готов, собрать его можно самостоятельно, или доверить этот процесс профессионалам. Положительным моментом является то, что пенопласт не сгниет и не поржавеет.

Строительство купольного дома из пенопласта.

На этом плюсы заканчиваются, недостатков гораздо больше. Пенопластовые стены не пропускают воздух, дом не дышит, вам будет не комфортно в нем находиться, не говоря уже о серьезных онкологических болезнях, которые могут вызвать фенольные испарения от пенопластовых изделий.

Еще один недостаток – хрупкость, этот материал можно легко сломать, без каких-либо усилий.

Если вы решите строить собственный дом, то лучше использовать натуральное дерево, так как это экологически чистый продукт, подаренный нам природой.

Дом-сфера из дерева.

Преимущества дома сферы из хвойных пород деревьев

• Чистый и здоровый климат внутри помещения;
• Древесина – экологически чистый материал для жилого дома;
• Дом дышит, проживание в нем будет максимально комфортным;
• Конструкция купольного дома из натурального дерева достаточно прочная.

При постройке дома из натуральной дерева, нужно использовать средства и пропитки для обработки древесины от термитов, грызунов и короедов. Также не следует забывать и об огнезащитных средствах, которые защитят деревянный каркас от пожаров.

Технология строительства купольных домов

Рассмотрев поэтапное возведение дома сферы можно отметить основные положительные моменты:

• Быстрое возведение конструкции;
• Прочность;
• Легкость конструкции позволяет сэкономить на прочном фундаменте, можно использовать даже просто сваи.
• Экономичное расходование строительных материалов;
• Большая экономия на отделочных работах и отоплении.
• Выдерживает порывы ветра до 250 км/ч.

каркас геодезического купольного дома

В данном случае мы говорим о технологии каркасного строительства дома-сферы из деревянных балок, так как это самая распространенная и самая эффективная технология по большинству параметров. Итак, строительство:

После того как готов фундамент, на место привозится комплект для возведения купольного дома. Все комплектующие аккуратно уложены, нарезаны соответствующим образом и пронумерованы, благодаря этому сборка купольной конструкции значительно облегчится.

Каркас собирается с помощью специальных соединительных модулей и тривиальных болтов и гаек. Процедура сборки настолько проста, что двух человек и набора гаечных ключей будет вполне достаточно. Все места для соединений лучше выделить и высверлить заранее.

Соединительные модули или по-другому коннекторы — это пожалуй самая сложная деталь такой конструкции. Чаще всего используются соединители в виде обрезка трубы к которой под определённым углом приварены металлические лепестки для крепления к ним 5 или 6 балок. Более подробно о том какие бывают коннекторы, как их выбирать и делать самим Вы можете прочитать в отдельной статье: коннекторы купольного дома — виды, характеристики, правила монтажа.

Когда каркас готов, его обшивают влагостойким материалом, например фанерой или ОСП. Затем стены утепляют. При этом применяется гидроизоляционные материалы — для поддержания уровня влажности в доме. За счет этого зимой будет сохраняться тепло, а в летнее время дом будет дышать.

Для строительства второго этажа не нужно несущих стен, это дает воображению больше мыслей для планировки.

Один из вариантов второго этажа, несущие стены не нужны.

Сейчас нет проблем с заказом окон любой формы в расцветки, поэтому вы сможете поставить как стандартные прямоугольные окна, так и нестандартные треугольные, квадратные, окна в виде ромба, и даже круглые, все зависит от дизайна вашего дома.

В качестве кровли можно использовать: железо, гибкую черепицу, дранку, оцинкованный лист и многое другое. 

При постройке обычного, прямоугольного дома в 200 м2, понадобится отделать примерно 380 м2 его внешних поверхностей, где крыша 140 м2, а стены – 280 м2. Неважно, какой будет материал, кирпич или сайдинг, площадь меньше не станет. При постройке сферического дома, мы имеем всего 250 м2 кровли!

Последний этап, это внутренняя отделка и планировка.

Из-за того, что в таком доме нет несущих стен, ваши фантазии безграничны, планировку можно сделать какую пожелаете, и это не навредит прочности конструкции. Можно сделать мансарды, изолированные комнаты, лофты и другие архитектурные решения.

Строительство купольного дома под ключ

Если Вы решили заказать дом-сферу под ключ, то все работы по строительству такого дома можно условно поделить на два этапа:

1. Подготовительные работы. Сюда входит изготовление частей конструкции, и их последующая обработка, маркировка и упаковка;
2. Доставка готового комплекта на место строительства, и его сборка.

Первый этап работ:

• Выбор места для строительства дома сферы, проведение замеров и разметки на участке.
• Составление проекта купольного дома и согласование с клиентом.
• Заключение договора на строительство дома между заказчиком и строительной фирмой.
• Подготовка компьютерной модели сферического дома с выводом деталировки.
• Изготовление деталей и стропильных элементов нужных размеров для каркаса дома.
• Изготовление деталей для наружной обшивки дома, строго по компьютерной выкройке.
• Обработка деревянного каркаса антисептическими и огнезащитными средствами, а также обработка металлических деталей антикоррозийным покрытием.
• Предварительная сборка конструкции дома на территории строительной фирмы.
• Нумерация и манкировка всех деталей.
• Разборка каркаса на территории строительной фирмы и упаковка элементов конструкции для доставки ее на место строительства.

Второй этап работ:

• Возведение фундамента. Работы по возведению фундамента можно проводить параллельно с первым этапом.
• Подведение всех коммуникаций к нужным местам.
• Доставка готового комплекта дома на участок клиента.
• Подготовка деталей дома и распределение их на территории согласно занимаемому месту.
• Сборка конструкции сферического дома.
• Обшивка дома с наружной стороны.
• Установка окон и дверей.
• Кровельные работы.
• Работы по утеплению дома и обшивка стен с внутренней стороны.
• Внутренние работы: стены, потолок, полы и планировка комнат.
• Отделочные и сантехнические работы, подключение всех коммуникаций.
• Передача готового дома заказчику.

Вы можете построить купольный дом своими силами. Для этого вам необходима земля и готовый комплект дома, заказать который вы можете как из уже имеющихся у поставщика, так и разработать его самостоятельно. Конструкции купольного типа можно использовать не только для строительства жилых домов, но и для строительства других построек, например: бани, беседки, зимнего сада, уличных бассейнов, теплицы и др.

Бассейн под купольный крышей.

Также можно использовать многофункциональные комплексные сооружения купольной формы для строительства отелей, гостиниц, спортивных комплексов, и многого другого.

Комплекс зданий из домов-сфер.

виды, проекты, планировка, расчеты куполообразных конструкций и зданий

Купольные дома необычной формы – смелая идея. Оригинальная форма выделяется из одинаковой безликой массы однотипных строений, привлекает внимание, прекрасно вписывается в окружающий ландшафт.

Проявить свою индивидуальность, удивить друзей и соседей, получить тёплое прочное жильё при небольших затратах помогут технологии возведения купольных домов (смотрите другие типы частных домов).

Особенности и технология купольных конструкций

Технология возведения купольных домов разработана в семидесятых годах прошлого века. Идея частного дома непривычной формы, с большим внутренним пространством и свободной планировкой быстро разошлась по разным странам.

Оригинальный внешний вид подчёркивают самые разнообразные материалы наружной и внутренней отделки:

• стекло и дерево;
• металл, декоративный камень, стеклопластик;
• бетон и кирпич.

Купольные дома состоят из каркаса, утепления и обшивки. В частном индивидуальном строительстве каркас выполняют из дерева. Альтернатива каркасному дому – монолитный бетонный купол. По японской технологии дома возводятся даже из пенопласта с последующей окраской.

Присутствует и мистическая составляющая. Проводя параллели с храмами и церквями, эзотерики утверждают, что купольный свод постройки, не имеющий углов, привлекает положительную энергию. Чистая природная энергия оздоравливает жильцов, даёт покой, умиротворение, гармонизирует отношения.

По конструктивным особенностям каркаса различают:

1. Геодезический купол;
2. Стратодезический купол;
3. Монолитный бетонный купол.

Геодезический купол

Принцип построения каркаса купольного вида разработан американским архитектором Ричардом Фуллером на основе геометрической формы Земли.

Геодезический купол – архитектурное сооружение в форме сферы, образованное соединением балок в треугольники по сотовому принципу. Система соединённых между собой стержней обладает высокой несущей способностью независимо от прочностных характеристик материала.

Чем больше высота купола, тем больше элементов использовано, образовано треугольников и многоугольников. От увеличения количества геометрических фигур в куполе увеличивается несущая способность конструкции.

Вместе с тем, материалов на возведение уходит немного, удельный вес конструкции небольшой. Треугольники соединены между собой крепёжным элементом особой формы, коннектором.

Важно! Геодезический каркас должен собираться только с помощью коннекторов.

Соединяющие элементы, вне зависимости от материала балок, всегда металлические или пластиковые. Для защиты от коррозии металлические коннекторы красят.

Сферический купол Фуллера нашёл применение в зданиях, где с минимальным весом нужно получить максимальный объём помещения. Стадионы, промышленные здания, научные лаборатории, склады, выставочные центры построены на основе сотового геодезического купола.

Стратодезический

Стратодезический купол имеет осевую симметрию, образован гнутыми дуговыми стойками, сходящимися в одной точке. Горизонтальные перемычки опоясывают каркас по кругу. Сегменты стратодезического купола имеют форму трапеций, а не треугольников.

В первых от фундамента рядах ячейки большие. Приближаясь к куполу, размеры сегментов уменьшаются.

Главное отличие конструкции от геодезического купола в том, что деформацию скручивания компенсирует не каркас, а обшивка.

После возведения нижнего ряда перемычек, конструкцию сразу же обшивают материалом стен. Без выполнения обшивки каркас сложится.

Соединение балок стратодезического купола происходит без коннекторов, за счёт врезки балок друг в друга с помощью замков. Стыки дополнительно фиксируются болтами и нагелями.

Обратите внимание

Бесконнекторная технология соединений подходит только для деревянного  стратодезического каркаса. На стыки приходится самая большая нагрузка, неправильное выполнение приведет к расхождению соединений, потере жёсткости и обрушению конструкции.

Стыки криволинейных деревянных стоек в точке схождения стратодезического каркаса выполняют с помощью запилов разной формы.

Стратодезическая форма каркаса образует крупные трапециевидные ячейки, что позволяет использовать оконные, дверные конструкции стандартного типа.

После сборки каркаса выполняется обшивка с обеих сторон с промежуточным утеплением. Затем устанавливаются оконные, дверные блоки, перегородки. Приступают к финишной отделке.

Монолитный бетонный

Монолитный купол не относится к каркасной технологии строительства. Строения капитальные. Возводятся двумя методами:

1. Торкретирования, послойного набрызга под давлением.
2. Заливкой бетонной смесью несъёмной опалубки из вспененного полистирола.

Торкретирование

При выборе метода постройки торкретированием, после возведения фундамента, надувается пневматический каркас из ткани с водонепроницаемой пропиткой. По пневматической форме укладываются и выгибаются металлические арматурные сетки, пропуская оконные и дверные проёмы.

Бетонная смесь, торкрет, наносится под давлением за несколько раз до достижения запланированной толщины стены. После набора бетоном рабочей прочности тканевая сфера сдувается, наплывы раствора счищаются, приступают к утеплению, установке окон, монтажу инженерного оборудования, отделке.

Несъёмная опалубка

Каркас из пенополистирола производится в заводских условиях, поставляется на строительную площадку набором готовых к установке блоков. Блоки опалубки соединяются между собой, стыки герметизируются монтажной пеной.

В опалубку устанавливается арматура, заливается бетон. После отвердения устанавливают оконные и дверные заполнения и начинают отделку.

Преимущества и недостатки

Любой дом – сочетание положительных и отрицательных моментов. Ни одна технология не идеальна, всегда есть недостатки и преимущества, порой вытекающие друг из друга. Минус в одном качестве оборачивается плюсом в другом. Баланс плохого и хорошего даёт удивительные результаты.

Плюсы купольных зданий

Кроме очевидных эстетических качеств, сфера имеет прекрасные для строительства эксплуатационные свойства:

• отсутствие углов снижает ветровую нагрузку. Потоки воздуха просто обтекают конструкцию, осадки скатываются с поверхности;
• высокая сейсмоустойчивость благодаря форме. При полном разрушении до 35% элементов конструкция не обрушится. Таких показателей не даёт ни одна форма, кроме сферической;
• естественное освещение купол усиливает. Прямоугольные конструкции поглощают свет;
• одинаковая температура по всему помещению и свободная циркуляция воздуха делает уникальным микроклимат;
• высокая энергоэффективность за счёт меньшей площади поверхности теплоотдачи;
• экономия материалов по сравнению с прямоугольным домом той же площади составит 20-25%.

Каркас и остальные материалы поступают на площадку отдельными деталями, готовыми к установке.

Небольшой вес строения экономит расходы на фундамент. Самые распространённые конструктивные схемы фундаментов под дома купольной формы – свайные, ленточные, плитные.

Минусы

Помимо сложного расчета (в трех измерениях), к недостаткам сферических зданий также относят:

• небольшой выбор материалов для отделки. Не все отделочные материалы способны повторять криволинейную поверхность. Из-за уменьшающейся к потолку поверхности стен трудно оклеивать комнаты обоями. В санузлах, ванных комнатах возникают трудности с применением керамической плитки;
• помещения, расположенные по кругу, будут иметь неправильную форму, расширяясь от входа;
• естественное освещение центрального помещения в одноэтажном доме возможно только через крышу. В двухэтажном строении обеспечить естественный источник света крайне сложно;
• недостаток материалов для кровельного покрытия. Мягкая черепица, рулонные материалы, идеально повторяющие купольную форму ограничивают выбор. Часто кровля выполняется из тех же материалов, что и стены здания;
• на данный момент нет единой нормативной базы правил постройки купольных домов на территории России;
• конструктивной схемой не предусмотрено устройство подвалов, цокольных этажей.

Проекты и особенности планировки домов купольного типа

Необычный, креативный, нестандартный – первые мысли, возникающие в голове человека при виде купольного дома. Тем не менее абсолютно все строения подчиняются архитектурным правилам.

Входная группа

Входная группа – важный архитектурный элемент частного дома. Входная дверь приглашает войти гостей и обитателей, привлекает внимание, украшает фасад.

В сферическом доме установить входную дверь непросто. Удаление связей под проём не влияет на жёсткость геодезического каркаса, в стратодезическом куполе проёмы подлежат усилению. Основную проблему представляет вписание прямоугольной формы в изогнутую поверхность.

Существует три решения входной группы:

• устройство тамбура на входе в дом;
• удаление сегментов каркаса с запасом. После установки дверного косяка пустоты заполняют укороченными рёбрами, жёстко фиксируя входную дверь;
• заказ изготовления индивидуальной двери, повторяющей форму стены.

Козырёк над дверью не только защищает от дождя, солнца, но и обрамляет дверь. Колонны, поддерживающие козырёк, придадут входной группе продуманный, законченный вид.

Организация пространства

Планировка сферического дома будет отличаться от привычной, но позволит воплотить самые нестандартные дизайнерские фантазии.

Все перегородки выполняются из лёгких материалов: гипсокартонных листов, древесных плит по металлическим профилям или деревянному брусу.

В планировке этажа центральное место занимает общая проходная комната, остальные помещения располагают сегментарно по кругу.

По центру располагают:

• гостиные, кухни, столовые;
• проходное помещение без назначения;
• коридор.

Общее помещение будет связано дверями с остальными комнатами.

Если в доме больше одного этажа, по центру хорошо смотрится винтовая лестница, подчеркивая круглую форму строения. На втором этаже традиционно размещают спальни, индивидуальные помещения, кабинеты, библиотеки. Устроив в центре купола даже небольшой участок остекления, получают источник света днём и  настоящее звёздное небо ночью.

При нехватке места соединяют переходами два или три купола. Для летнего отдыха по кругу пристраивают открытые террасы. Остеклённая веранда увеличит площадь дома.

Входная дверь отделяется тамбуром для предотвращения потери тепла зимой и сохранения микроклимата летом.

Советы по обустройству куполообразного дома

Мнения по поводу сложности меблировки купольного дома неверны. В каждом помещении криволинейная только одна стена, с одним или несколькими окнами. На этой стене можно без труда разместить:

• полки под книги и интерьерные безделушки;
• встроенные шкафы;
• картины;
• светильники;
• драпировки.

Пусть эта стена будет просто украшением.

Если в планировке без использования части стены не обойтись, например, для письменного стола или изголовья кровати, нужный участок стены приводится к плоскости с помощью листов гипсокартона или ОСП.

Внутренняя отделка

Изнутри купольные дома отделывают:

• деревянной вагонкой. Вагонка крепится вертикально, горизонтально, узорами. Дерево придаёт пространству экологический стиль и тонкий аромат;
• обоями. Полосы сужают к потолку, разделяют гнутыми деревянными рейками;
• гладкими и структурными штукатурками и красками. Палитра текстур и цвета внесёт разнообразие в цветовую гамму помещений.

Хорошим решением будет разместить камин по центру гостиной. Символ семейного очага создаёт тепло, уют, согревает домашних долгими зимними вечерами.

Остекление

Важное качество геодезического каркаса держать форму используют для увеличения площади остекления.

Стекло сделает фасад дома лёгким и воздушным, обеспечит естественное освещение в любое время года. Остеклённый купол превратит второй этаж в смотровую площадку. Если оконные блоки находятся на высоте, их оборудуют системами автоматического открывания.

Посмотрите на видео ниже, как хозяева неординарного круглого дома рассказывают об его конструкции, стадиях строительства, характеристиках и материалах:

При правильном подходе купольный дом никогда не разочарует жильцов, оставаясь долгие годы необычным, красивым жильём с превосходными эксплуатационными качествами.

Фото готовых домов внутри и снаружи

Построили купольный дом? Есть чем поделиться? Ждём отзывы и комментарии.

Геодезический купол — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 ноября 2018; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 ноября 2018; проверки требуют 3 правки.

Геодезический купол (геокупол, геодом) — сферическое архитектурное сооружение, собранное из стержней, образующих геодезическую структуру, благодаря которой сооружение в целом обладает хорошими несущими качествами. Геодезический купол является несущей сетчатой оболочкой.

Форма купола образуется благодаря особому соединению балок: в каждом узле сходятся ребра слегка различной длины, которые в целом образуют многогранник, близкий по форме к сегменту сферы.

Элементы конструкции геодезического купола

Первым геодезическим куполом (на основе икосаэдра) стал открытый 18 июля 1926 в Йене планетарий, созданным немецким инженером Вальтером Бауэрсфельдом.

Популяризатором геодезиков был Ричард Фуллер, изучавший в конце 1940-х годов свойства куполов. Позднее он получил патент на конструирование геодезических куполов.

Конструкция геодезического купола заинтересовала Фуллера прежде всего благодаря малой массе при большом внутреннем пространстве. Фуллер надеялся, что геодезики помогут решить послевоенный жилищный кризис.

Купола нашли своё применение в различных архитектурных строениях — больших оранжереях, планетариях, аудиториях, складах, ангарах. Жилые же купола не оправдали своих надежд из-за высокой стоимости^{[источник не указан 236 дней]}.

Преимущества и недостатки геодезических куполов[править | править код]

Купола обладают рядом преимуществ, которые делают их уникальными архитектурными сооружениями. Купола обладают большой несущей способностью, причем чем больше купол, тем она выше (за счёт распределения нагрузки на большее количество элементов конструкции)^[1].^{[источник не указан 709 дней]} Простые сооружения создаются очень быстро из достаточно лёгких элементов силами небольшой строительной группы: структуры до 50 метров собираются даже без строительного крана. Купола также обладают идеальной аэродинамической формой, благодаря чему их можно возводить в ветреных и ураганных районах.

Однако есть и недостатки. Массовые современные строительные материалы имеют прямоугольную форму (листы фанеры, стекла, рулоны утеплителя и гидроизоляции, листовой прокат), а для покрытия граней купола их приходится дополнительно обрабатывать, придавая форму треугольника, из-за чего появляются многочисленные обрезки.

Благодаря своему футуристическому виду геодезики попали во множество фантастических произведений. В ряде из них купола накрывают целые колонии людей, осваивающих планеты звёздных систем.

Также геодезические купола являются ключевым архитектурным элементом в произведениях из трилогии «Киберпространство» Уильяма Гибсона.

Сферические дома: преимущества новых технологий

И, правда, почему? Ранее мы немного затронули тему быстрого строительства малоэтажных домов. В коротком ролике хорошо видно, как очень быстро строится сфера (особенно при ускоренном воспроизведении видео), но только ли это служит причиной? Наверняка нет, поэтому давайте разбираться в этом вопросе…

Начнем издалека. В природе не существует прямых углов (разве что кристаллы пирита и поваренной соли имеют кубическую форму). Все живые организмы (особенно молодые самки Homo sapiens) имеют приятные округлые очертания. Норы, гнезда и термитники, т.е. жилища наших братьев меньших, строятся ими не взирая на достижения современной планиметрии и стереометрии (ну, не заканчивали они Архитектурный).

Следовательно, им (братьям) удобно жить в своих жилищах без углов. Так как наши предки (пушистые палеомышки Juramaia Sinensis) когда-то очень давно (в Юрском периоде) припеваючи жили в своих норках, то наша генетическая память и вызывает приятные переживания при виде сферических домиков (наверняка подземная обеденная зала имела такую форму). С этим разобрались.

Продолжим с другой стороны, но тоже издалека. Большинство ученых мозговедов сходятся во мнении, что только несколько процентов от числа всех нейронов нашего серого вещества могут одновременно находиться в активном (возбужденном) состоянии, а остальные мирно дремлют до лучших времен.

Нет, это не совсем верно — остальные нейроны в фоновом режиме занимаются анализом (так называемая «интуиция») в том числе, насколько тот или иной дом подходит для нашего проживания (второй фоновый процесс — анализ и выбор спутницы жизни). Чем больше они нам подходят, тем подсознательно сильнее нравятся и вызывают неподдельный интерес. С иррациональным разобрались.

Теперь возьмем в помощницы точные науки.

• Площадь сферы, имеющей тот же объем, что и куб, на четверть меньше площади поверхности последнего. В переводе на бытовой язык — материалов для строительства сферического дома нужно меньше.
• Периметр основания стен купольного дома почти в полтора раза меньше, чем периметр прямоугольного строения той же площади (по полу). Потери тепла через фундамент зависят только от его длины и не зависят от площади пола.
• На постройку каркаса сферического (купольного) дома нужно в 5 (пять!) раз меньше пиломатериалов по сравнению с его «угловатым» собратом.
• Утеплителя (при одинаковом тепловом сопротивлении стен) для купола нужно в 2 раза меньше.

Это математика. Теперь физика:

• Сооружения сферической конструкции передают нагрузки на несущее основание равномерно, и не имеют критических высоконагруженных узлов в отличие от параллелепипеда. Следовательно, для строительства сферы можно применять конструкционные элементы меньшего сечения (экономия на материалах).
• Конвекционные потоки теплого воздуха внутри сферы не оставляют «холодных» зон и равномерно распределяют тепло по всему объему дома (экономия на обогреве).
• Ламинарное (без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления) обтекание полусферы воздушным потоком не создает зон повышенного и пониженного давлений, в отличие от классических вертикальных стен. Разрежение на подветренной стороне прямоугольного дома и повышенное давление перед наветренной стеной неизбежно создают всепроникающие сквозняки, уносящие в трубу драгоценное тепло.
• Завихрения воздушного потока срывают с вертикальных стен классических построек пограничный слой теплого воздуха, служащий им дополнительной тепловой защитой. Сферические дома лишены этого недостатка, следовательно энергоносителей на их отопление идет на 70% меньше.

Теперь о «тонких материях»:

• Сферическая форма дома позволяет приверженцам Фэн-шуй и Васту Пуруша Мандала расположить оси дверей и окон в «правильных» направлениях с точностью до долей градуса. Соорудить столько этажей и расположить спальные, кухонные и прочие зоны именно там, где и положено по всем канонам этих древних учений.
• Самым «тонким» местом любого строительства является возможность подъезда к объекту тяжелой строительной техники. Сферический дом можно выстроить хоть на одиноко стоящем утесе — все элементы конструкции монтируются парой рабочих без применения подъемных кранов и прочих бетоновозов.
• Внутреннее пространство сферического дома усиливает естественное освещение за счет многократных переотражений света, чего не наблюдается в обычном доме.

И напоследок перечислим несомненные достоинства купольных конструкций:

• Высокая устойчивость к воздействию ветра, снега, землетрясений и прочих стихийных бедствий.
• Возможность самостоятельно выполнить монтаж несущих конструкций без привлечения специально обученных людей.
• Высокая скорость возведения, и при необходимости, неразрушающего демонтажа.
• Свобода в выборе внутренней планировки — куполу не требуются поддерживающие его стены и колонны.

Пожалуй самым большим достоинством сферического дома является отсутствие углов, а, следовательно, и соблазна поставить в них нашалившего ребенка. Пусть растут свободными личностями без детских обид на несправедливые наказания и имперскую архитектуру!

Виталий Гребнев: Преимущества купольных (сферических домов): athunder — LiveJournal

Чем сферические дома выгоднее панельных?

Строительство домов из различных панелей не так выгодно, как Вам кажется. Если Вы посчитаете стоимость зданий под цеха, землю, оборудование, отопление, электричество, амортизацию, зарплаты, налоги, материалы, транспорт, упаковки, время и т.д., что эти панели нужно будет возить за 50-100 км на стройплощадки, не побив – то окажется, что это совсем не так здорово. Да, собирать из панелей можно быстро, ну и что? А здесь и не надо быстро отливать всё то, что было перечислено. Всё это было давно передумано. Тем не менее, всегда рад любому грамотному движению в малоэтажном строительстве.

Панельно-щитовые дома делали ещё лет сорок назад, и они есть во многих посёлках, в народе их называли – «панельно-щелевые» (хотя сейчас технологии улучшились, но не кардинально). По сути, всё это какие-то «карточные домики», которые сейчас усиленно пропагандируются, а их ведь сносит ураганами и наводнениями и в Америке, и на Кубе, и во многих других странах целыми городами. Повезло, что до России ураганы пока не доходили.

Можно строить дома в различных стилях, которые существовали в истории, и дома-сферы не единственный, но по ряду параметров – наиболее оптимальный путь на сегодняшний и завтрашний день.

Почему сферические конструкции экономят энергию, затрачиваемую на отопление и охлаждение?

Ответ снова кроется в самой форме сферической конструкции. Чем меньше общая площадь внешней поверхности (стен и крыши), тем выше КПД энергозатрат на контроль климата в помещении. Внешняя площадь купола почти на четверть меньше, чем у параллелепипеда с такой же жилой площадью. Площадь поверхности, подверженной воздействию окружающей среды, имеет намного больше влияния на энергетическую эффективность, чем качество замазки в швах и толщина стен. К тому же, теплопотери фундамента здания, в основном, зависят не от площади пола, а от длины периметра. Купол с меньшим отношением периметра к площади, чем у «коробкоподобного» дома», потеряет меньше теплоты через фундамент.

Эффективный воздухообмен внутри такого купола только способствует еще большей экономии средств на отоплении и кондиционировании; искривлённая поверхность купола способствует натуральной циркуляции воздуха в помещении. Снаружи купола, благодаря аэродинамическому эффекту конструкции, ветер огибает купол с меньшим сопротивлением. Для сравнения, «коробкоподобный» дом является плоским барьером для ветра, создавая сильное положительное давление ветра с одной стороны и разреженность (отрицательное давление) на противоположенной внешней поверхности, что и создаёт сквозняки, высасывающие тепло батарей наружу, а высосанный воздух замещается уличным.» (интернет).

В чём ещё преимущества сферических конструкций по сравнению с традиционным жильем?

Особенности интерьера купольной конструкции дадут несравненно большую свободу планировки, соборные потолки, равномерность распределения света, тепла и звука. Купола отличаются превосходными световыми характеристиками, так как сферические формы усиливают свет, а прямоугольные – поглощают. Во многих случаях внутри купола светлее, чем на улице, даже без внутреннего освещения (из-за отражения света от стен и его фокусирования в направлении центра купола). Акустические преимущества включают равномерное распределение звука, отсутствие резонирующего звука и на 30% меньше внешних шумов.

Каковы преимущества дизайна купольных конструкций?

Так как мы говорим о круге, то купольные конструкции обладают неисчерпаемым потенциалом для индивидуализации проекта как изнутри (стены, двери и пр. могут быть расположены где угодно, не уменьшая прочность), так и снаружи. В дополнение к этому владельцы купольного жилья отмечают ощущения «благодати и лёгкости» внутри таких домов. Что может быть связано с полным соответствием нормам эргономики («фэн-шуй», если угодно) конструкций, вдохновлённых самой Природой.

Что Вас подвигло заниматься сферами, новыми технологиями?

Наша жизнь. Глядя на то, как все, прямо сказать, мучаются при строительстве не важно чего, работая ещё главным архитектором района, понимал − что-то надо делать: нельзя строить дорого, долго, материалоёмко и трудоёмко. Тогда вся страна стояла в «долгострое». Понял, что природа так не строит. Вдруг осознал − у природы нет прямого угла! Это было важное для меня открытие. С этого и начались первые помыслы о сфере: яйцо, голова, планеты, атомы, клетки и т.д.

Давно пришло время менять отношение к строительству − по нашим технологиям или по другим, но мы должны строить иначе: быстрее, легче и дешевле, созвучно с природой, миром.

Мы сделали в этом направление первые шаги.

Какие строительные материалы заложены при строительстве Ваших домов?

Изначально концепция продумывалась для строительства домов из цельновозведённых прозрачных сфер. И в 1991 году по её материалам была госэкспертиза при Совете Министров СССР с положительными отзывами: написали, что это манифест. Многие годы искал и ждал появления новых необходимых материалов. В 2001 г. узнал о разработках академика Соболева В.М., встречался с ним; он приблизился к созданию подобных материалов на основе обеднённых кремнезёмов, но массового применения этому пока нет.

Поэтому два года назад решил использовать существующие строительные материалы и технологии. Остановился на полистиролбетоне, как наиболее подходящем на данном этапе материале. Он хорошо сочетает в себе теплоизолирующие и прочностные характеристики, являясь, по сути, сверхлёгким бетоном на цементном вяжущем и вспученном (полистирольном) заполнителе. С 01.09.1999 на полистиролбетон введён в действие ГОСТ Р51263-99. За основу взял технологию, разработанную в Международном внедренческом центре строительных технологий.

По данной технологии дом площадью 180–250 м² с отделкой изготавливается за 2,5–3 месяца «под ключ».

Заинтересовали и технологии на основе вспененных кремнезёмов − таких, как «Эколит», «Силпор»; встречался с автором данной разработки − очень заманчиво, хотя пока эти материалы вдвое дороже полистиролбетона. Но эксперименты по данным технологиям мы начинаем проводить. Вообще, сейчас есть три патента на разные технологические процессы строительства быстровозводимых домов. Есть технологии, нацеленные на возведение строительных объёмов за 2–5 дней, в зависимости от назначения.

Возможна ли высотная застройка подобным методом, − а, следовательно, и использование идеи в урбанистических структурах?

Дело в том, что многие запрограммированы на то, что если строить высоко, то обязательно модульную секцию над секцией, и так до облаков, где отношение высоты дома к основанию стремится к бесконечности. Этакая «доминошная» застройка, как в Манхеттене: один дом тронь − все остальные попадают. Не говоря уже о том, насколько подобное строительство сейсмоопасно.

Сферы великолепно держат нагрузки на сжатие, это арки; поэтому при блокировании трёх, четырёх, десяти и более сфер в ансамбль, нагружая их общей лёгкой платформой, можно проектировать любой высоты объёмно-пространственные композиции. Монтировать металлические опоры с каким-нибудь зеркальным напылением, чтобы они отражали свет и «пропадали» визуально. На платформах монтируются другие сферы, висячие сады, рекреации и т.п., и так вверх и вширь, включая в пространственные ансамбли старинные жилые дома, пруды, парки и т.п. Но это мы будем делать из лёгких, прозрачных, цельновздутых сфер.

В городских структурах наши технологии нашли бы применение в большом диапазоне строительных объектов: кафе, магазины, офисы, салоны и т.п. При совершенствовании технологии возможно создавать многофункциональные пространственные композиции в воздушной среде, монтируя их на металлических площадках, поднимая на 5-6 метров над землей, − и тем самым не используя дорогую городскую землю. В подобных «воздушных» городских композициях могут размещаться дефицитные гаражи с въездом по пандусам, и мы наконец-то освободили бы дворы для людей. Там могут располагаться детские сады, магазины, спортзалы, салоны, выставки и т. п. Зачем всё это строить непосредственно на земле, с тяжёлыми фундаментами, толстыми стенами?…

Какие материалы будут использоваться при отделке домов?

Наружные поверхности сфер обрабатываются, в зависимости от проекта, цементными растворами с армированными добавками с последующим покрытием цветными гидрофобизаторами, естественным камнем, керамикой, нанесением различной фактуры.

Внутренние поверхности стен − это те же возможности, что сейчас используются при отделке поверхности в интерьерах. В верхней части сферы монтируется светопрозрачный купол, покрытый двумя слоями ячеистого или монолитного поликарбоната, с вентиляционным отверстием.

В чем обобщённые экономические преимущества возведения сферических строений?

Согласно проведённым расчётам, возведение домов-сфер является экономически выгодным по сравнению со строительством по традиционным технологиям.

Поверхность шара примерно на 20% меньше, чем поверхность куба такого же объёма. Это означает, что при строительстве сферических сооружений нужно меньше материалов, чем на прямоугольные.

• Стены. Для возведения стен жилого пространства единого объёма с двумя этажами площадью 200 м2 нужно отлить стены площадью 270 м2 при толщине стены 300–350 мм, общий вес стен будет около 25 тонн. Для того, чтобы возвести стены из кирпича толщиной 510 мм, необходимо 165 м3 материала. За вычетом оконных и дверных проёмов общий вес кирпичных стен с раствором составляет 400 тонн. Для доставки кирпича к месту стройки потребуется свыше 30 КАМАЗов и кран для погрузки-разгрузки. Стоимость 1 м3 кладки в каждом районе будет варьироваться, но со всеми расходами будет находиться в пределах 6000-7000 руб/м3. Подобное строительство отличается высокой трудоёмкостью, материалоёмкостью и долговременностью. При применении новой технологии (дома-сферы) заливаются сразу 3 опалубки общей площадью 90 м2 за 1-2 дня. Время высыхания для демонтажа опалубок – 3 часа. При хорошей погоде время изготовления стен составляет 5-7 дней. Стоимость находится в пределах 2000–2500 руб/м3 (пеносиликальцит). Время схватывания 1-2 часа. При использовании данной технологии в опалубки вставляется шланг, и заливается пеносиликальцит, а не разносятся по этажам кирпичи. Строительство ведётся без применения подъёмных кранов. Соответственно, изменятся в сторону значительного удешевления и экономические показатели.


• Кровля. Известно, что в коттеджном строительстве стоимость кровли составляет 25-30% от СМР (строительно-монтажных работ) в целом. В сферических объёмах стены одновременно являются и крышей. Как таковой кровли нет, она является составной частью общего объёма. А такая беда всех прямоугольных домов в нашем климате, как падающие сосульки, – в сферических объемах отсутствует, что делает данный вид домов безопаснее для человека.


• Фундаменты. Общая нагрузка на грунт дома с фундаментными кольцами составляет 7-10 г/см2. Такие дома можно ставить на слабых заболоченных грунтах, в тундре. Изготавливаются кольцеобразные, армированные бетонные или пеносиликальцитные фундаменты, поднятые над уровнем земли на подушке из ПГС (песчано-гравийная смесь). При этом фундаменты являются и отмосткой. В фундаментах есть пояс технологических проёмов, которые заполняются пеносиликальцитом или полистиролбетоном, выполняя функцию ограждения от промерзания. Строительство таких фундаментов обходится значительно дешевле.


• Системы отопления и вентиляции. С точки зрения теплотехники, сфера – идеальная по энергосбережению форма. Источниками тепла могут быть все существующие системы теплоснабжения. Температура распределяется по всему дому равномерно, без перепадов. Для зимнего отопления достаточно тёплых полов на первом этаже. Кроме того, светопрозрачный купол зимой, в солнечную погоду, даёт дополнительное тепло во внутреннее пространство дома. Вентиляцию необходимо делать не только в кухнях и туалетах, а и в спальнях и других жилых помещениях, чтобы дышать экологически чистым ионизированным воздухом, насыщенным заряженными аэроионами. «Эти системы для куполов мало чем отличаются от традиционных, кроме КПД расчетов, где, как правило, требуется на 30–40% меньше мощности калорифера или кондиционера, чем в стандартном прямоугольном доме. Не следует забывать и о том, что проект предусматривает пассивное отопление и кондиционирование, использующее солнечную энергию. Современные теплообменные системы для купольных конструкций позволяют экономить на отоплении за счёт дополнительного нагрева тёплым воздухом, покидающим помещение через вентиляционные воздуховоды и дымоход».


• Время. Время – одна из самых главных величин, определяющих строительный процесс. При доведении технологии до отлаженного и быстрого взаимодействия всех составляющих, жилые дома и другие объекты возможно выполнять за 1-2 месяца «под ключ», в зависимости от объёма. Одним из факторов, сокращающих длительность строительства, является то, что при данной технологии объекты возводятся сразу на месте и исключена характерная для традиционных строительных технологий перевозка тяжелых стройматериалов издалека.

Будут ли армироваться сферические стены и как?

Здесь-то как раз и работают уникальные возможности сферы, шара. У скорлупы нет арматуры − а попробуйте раздавить. Раздавите лампочку в руках?

Металлическая арматура-клетка − это великолепный экран, экран от всех живых биоэнергетических потоков. Большинство из нас поместили в железную клетку Фарадея.

Мы будем стремиться к полному отказу от арматуры, пока же используем до отметки 0,6 м редкое армирование, чтобы «защемить» основание, но и здесь предпочитаем базальто-пластик.

Сферические поверхности и раньше строились и возводились конструкторами, архитекторами; в чём здесь новизна?

Конечно. Посмотрите на небо, на капли дождя, на бутоны цветов − везде сферы. И люди строили сферы. Но технологии их создания были очень сложными, материалоёмкими, долговременными, дорогостоящими. Они монтировались из огромного количества деталей, заказанных специально для данной постройки.

Строили павильоны, спортзалы, общественные заведения, культовые здания: церкви, мечети, минареты, − но всё это для разового пребывания человека, всё это не масштабно с человеком. Ввиду этого построено довольно мало сфер в мировой практике, если не брать культовых зданий. Было построено несколько яйцеобразных, иногда сферических домов в Европе, но всё это строилось по собственной инициативе, индивидуально − соответственно, долго и дорого.

Мы предлагаем технологии быстровозводимых объёмов с практически любым функциональным назначением, а это большая разница.

Нужно не бывать раз в полгода в сферических пространствах, а жить в них.

Жизнь в сферическом доме лечит организм.

Источник: http://sfera-grifona.com/faq.html

Сферическая пространственная конструкция

Изобретение относится к области строительства, а именно к сферической пространственной конструкции. Технический результат изобретения заключается в снижении веса сферической конструкции, упрощении ее сборки, повышении точности выполнения сферической поверхности. Сферическая конструкция содержит каркас, выполненный из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек. Площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок. К отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, на который уложен твердый утеплительный материал. Форма материалов конгруэнтна форме соответствующих ячеек. Канавки между соседними плитами утеплителя на часть их глубины заполнены утеплительным материалом. Свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном. Из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству архитектурных сооружений криволинейной формы, и может быть использовано для возведения зданий различного назначения в виде сферы и зданий с купольным покрытием.

Сфера (греч. σφαι˜ρα — мяч) — замкнутая поверхность, геометрическое место точек в пространстве, равноудаленных от данной точки, называемой центром сферы. Сфера также является телом вращения, образованным при вращении полуокружности вокруг своего диаметра (ВИКИПЕДИЯ, интернет).

Купол — выпуклое покрытие зданий и сооружений, имеющее форму сегмента шара, параболоида или иной поверхности вращения (Новый энциклопедический словарь, изд. Большая Российская энциклопедия, М., 2005, стр.597).

Наиболее близким к предлагаемому является купол здания, представляющий собой сегмент сферы, описанный в способе возведения сферических куполов, содержащий внутреннюю металлическую сферическую поверхность, на которой закреплен армокаркас, содержащий парные параллельные дуги, проходящие от основания через вершину купола по меридианам сферы на равном расстоянии друг от друга по параллелям. Дуги закреплены на расстоянии друг от друга стержнями, приваренными к их поверхности враспор и соединенными между собой с образованием пилообразной формы. Каркас сферы заполнен бетоном методом съемной опалубки.

Основной недостаток известного устройства заключается в сложности конструкции каркаса, что не позволяет добиться правильной шаровидной поверхности купола и минимизировать риск монтажа «кривых» (с ошибкой) сфер. Кроме того, в известном устройстве жесткость сферической пространственной конструкции, а следовательно, несущая способность сферы, обеспечивается только за счет жесткости каркаса, что увеличивает вес каркаса. Большой вес каркаса и его конструкция не позволяют вести сборку каркаса сферы сверху вниз, что позволило бы не только упростить монтаж сферической поверхности, но и максимально снизить погрешность при монтаже сферической поверхности. Статистика показывает, что при стандартном монтаже сферической поверхности снизу около 20% возведенных куполов имеют дефекты формы (нешарообразные купола). Кроме того, известная конструкция сферической поверхности по окончании ее монтажа требует дополнительного утепления и дизайнерской отделки внутренней поверхности, что также усложняет ее сборку.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания сферической пространственной конструкции, осуществление которой позволяет достичь технического результата, заключающегося в снижении веса размерного (сборочного) каркаса сферы до веса, позволяющего вести монтаж сверху вниз без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, в упрощении конструкции и сборки каркаса, в возможности минимизировать ошибку при получении шаровидной поверхности купола и повысить точность выполнения сферической поверхности.

Сущность изобретения заключается в том, что в заявленной сферической пространственной конструкции, включающей каркас сферы, новым является то, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек, при этом площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, к отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек, при этом форма утеплительного материала конгруэнтна форме ячеек, на который уложен твердый утеплительный материал, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек, при этом канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом, а оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном, при этом из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, при этом бетонное покрытие объемной ячеистой структуры выполнено гидронепроницаемым. Кроме того, каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента которых обращена внутрь сферы; канавки между соседними плитами утеплителя на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки; объемная ячеистая структура представляет собой сетку «рабица»; объемная ячеистая структура покрыта гидробетоном или бетоном с добавками, обеспечивающими гидронепроницаемость.

Заявленный технический результат достигается следующим образом.

Существенные признаки формулы изобретения: «сферическая пространственная конструкция, включающая каркас сферы,…», являются неотъемлемой частью заявленного устройства и обеспечивают его работоспособность, а следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.

В заявленном устройстве каркас сферы выполнен из отрезков профилей, соединенных с образованием полых ячеек, что позволяет равномерно распределить ребра жесткости каркаса по всей сфере, а следовательно, распределить равномерно жесткость и несущую поверхность конструкции. При этом, поскольку площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, то это обуславливает возможность снижения веса каркаса и позволяет облегчить размерный (сборочный) вес каркаса до веса, позволяющего вести монтаж методом подъема сферы, т.е. сверху вниз.

При монтаже каркаса сферы сверху вниз каждый отрезок профиля самостоятельно под тяжестью земного притяжения занимает оптимальное положение, что обеспечивает оптимальное распределение нагрузки по всем отрезкам профилей. В результате, при монтаже сверху исключаются концентрированные нагрузки и возможность кривизны конечного купола. В результате все вышеизложенное позволяет минимизировать ошибки при сборке каркаса. Как уже упоминалось выше, статистика показывает, что при стандартном монтаже снизу около 20% возведенных куполов имеют дефекты формы (нешарообразные купола). Кроме того, монтаж каркаса упрощается, поскольку ведется с земли.

В заявленном устройстве к отрезкам профилей ячеек каркаса прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек. При этом выполнение каркаса сферы из отрезков профилей с Т-образной формой сечения, у которых плоскость горизонтального элемента обращена внутрь сферы, формирует внутри ячеек полки, что обеспечивает возможность закрепления в них отделочного материала. При этом выполнение формы отделочных материалов конгруэнтной форме ячеек каркаса обеспечивает плотный контакт боковых поверхностей отделочного материала с профилем, усиливая механическую связь отделочного материала с профилем каркаса.

Использование жесткого отделочного материала в виде листов или плит обеспечивает возможность его крепления к профилю каркаса, т.е. механического соединения с профилем каркаса, образуя с ним единое целое, что позволяет использовать прочностные характеристики отделочного материала для увеличения прочности каркаса.

Крепление отделочного материала к отрезкам профилей с образованием дна ячеек обеспечивает возможность заполнения каркаса утеплителем, а именно: на отделочный материал уложен твердый утеплительный материал. Причем выполнение формы утеплительного материала конгруэнтной форме соответствующих ячеек обеспечивает возможность плотного заполнения ячейки утеплителем, с усилием, что обеспечивает плотный контакт боковой поверхности утеплителя с соответствующими отрезками профилей каркаса. Поскольку канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом (монтажная пена или клинообразные рейки из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки), все утеплительное покрытие в заявленной конструкции представляет собой единое целое. В результате повышается несущая способность каркаса сферы на сжатие. Это обусловлено тем, что стержни каркаса работают как стойки центрально сжатые и растянутые, а следовательно, они избыточны по прочности на расширение и недостаточны по сопротивлению сжатию. Утеплитель компенсирует данный недостаток, так как имеет обратную характеристику, а именно: лучше работает на сжатие, чем на растяжение. Возможность снижения веса каркаса позволяет использовать тонкостенные профили, что, в свою очередь, позволяет минимизировать ширину канавок между утеплительным материалом и способствует более прочному соединению профиля каркаса и утеплителя в одно целое. Кроме того, заполнение канавок между плитами утеплителя устраняет мостики холода, повышая эффективность использования утеплителя.

Таким образом, выбор твердых отделочного и утеплительного материалов, возможность механического крепления отделочного материала к профилю каркаса, возможность обеспечения плотного контакта боковой поверхности утеплителя с профилем каркаса, заполнение канавок между плитами утеплителя твердеющим или твердым утеплительным материалом, обеспечивают прочное механическое соединение отделочного и утеплительного материала с отрезками профилей каркаса, образуя с ним единую конструкцию, что позволяет использовать прочностные характеристики материалов заполнения каркаса для повышения жесткости каркаса и повышения несущей способности сферы. В свою очередь, последнее позволяет снизить вес каркаса, используя профиль, площадь сечения которого обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, а также использовать тонкостенный профиль.

Заполнение из арматурного каркаса и бетона в канавках, образованных между соседними плитами утеплителя, свободного пространства, оставшегося от утеплительного материала, обеспечивает достижение расчетной несущей нагрузки каркаса сферы.

Кроме того, наличие заполнения канавок в виде арматурного каркаса позволяет выполнить окончательное формирование каркаса сферы из армированного бетона методом несъемной опалубки, в качестве которой использованы канавки, образованные между соседними плитами утеплителя.

Ранее в сферических пространственных конструкциях метод несъемной опалубки для формирования несущего каркаса сферы не применялся и использован впервые автором изобретения.

В результате в заявленной сферической пространственной конструкции каркас представляет собой монолитную конструкцию, жесткость и несущая способность которой являются результатом суммирования соответствующих характеристик материалов, заполняющих каркас.

Объемная ячеистая структура, в качестве которой может быть использована сетка «рабица», уложенная на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, образует внешнюю оболочку сферы. Причем благодаря наличию арматурных усов, выведенных в процессе заполнения канавок бетоном, обеспечивается прочное соединение сетки «рабица» с каркасом через арматуру, забетонированную в канавки между плитами утеплителя. В результате массив оболочки сферы включается в несущую способность каркаса, что позволяет использовать прочностные свойства материала оболочки сферы и повышает как прочность, так и несущую способность всей конструкции.

Для обеспечения гидронепроницаемости, если слой дополнительной гидроизоляции не предусмотрен, внешнюю оболочку сферы выполняют из гидробетона или используют добавки к бетону, обеспечивающие достижение гидронепроницаемости.

Кроме того, в заявленной конструкции внешняя оболочка сферической поверхности представляет собой объемную ячеистую структуру, уложенную на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, т.е. в заявленной сферической пространственной конструкции внешняя оболочка сферы выполнена из армированного бетона методом открытой несъемной опалубки.

Ранее в сферических пространственных конструкциях метод открытой несъемной опалубки для формирования несущей оболочки поверхности сферы не применялся и использован впервые автором изобретения.

Из вышеизложенного следует, что в заявленной сферической пространственной конструкции в процессе ее сборки происходит ступенчатое наращивание прочности и несущей способности будущей сферической поверхности, за счет прибавления на каждом этапе жесткостных и несущих свойств заполняющих каркас материалов. В результате заявленная сферическая пространственная конструкция позволяет использовать несущую способность заполняющих каркас материалов для повышения прочности и несущей способности каркаса сферической поверхности. Это позволяет снизить вес каркаса, выполняя его из условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, и выполнять сборку каркаса сверху вниз. В результате упрощается конструкция и сборка каркаса, минимизируется ошибка при получении шаровидной поверхности купола и повышается точность выполнения сферической поверхности. Одновременно, использование жесткостных и несущих свойств заполняющих каркас материалов значительно снижает общий вес конструкции. Как показал опыт, вес готовой 16-метровой полусферы составляет менее 150 кг, что в 60-100 раз меньше веса куполов классической конструкции.

Таким образом, заявленная сферическая пространственная конструкция при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении веса размерного (сборочного) каркаса сферы до веса, позволяющего вести монтаж сверху вниз без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, в упрощении конструкции и сборки каркаса, в возможности минимизировать ошибку при получении шаровидной поверхности купола и повысить точность выполнения сферической поверхности.

На фиг.1 изображен (схематично) фрагмент заявленной сферической пространственной конструкции, вертикальный разрез; на фиг.2 — каркас заявленной сферической пространственной конструкции с примером заполнения утеплительным материалом.

Заявленная сферическая пространственная конструкция содержит каркас 1 (фиг.2), который выполнен из отрезков тонкостенных профилей 2, соединенных с образованием полых ячеек 3. Площадь сечения профиля 2 обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок. К отрезкам профилей 2 ячеек 3 прикреплен жесткий отделочный материал 4 в виде листов или плит, форма которых конгруэнтна форме ячеек 3, на который уложен твердый утеплительный материал 5, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек (фиг.1, фиг.2). Канавки 6, образованные между соседними плитами утеплителя 5, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом 7, например монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки. Глубина заполнения канавки утеплительным материалом (толщина пены или рейки) соответствует требованиям по теплозащите.

Оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом 8 и бетоном 9. Из бетона 9 выведены арматурные «усы» 10, взаимодействующие с объемной ячеистой структурой 11, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал 5, на которую нанесен бетон 12. Бетонное покрытие 12 объемной ячеистой структуры 11 выполнено гидронепроницаемым, например, объемная ячеистая структура покрыта гидробетоном или бетоном с добавками, обеспечивающими гидронепроницаемость.

В примере выполнения каркас 1 выполнен из отрезков тонкостенных профилей 2 с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента 13 которых обращена внутрь сферы.

Канавки 6 между соседними плитами утеплителя 5 на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки.

При сборке каркаса используют профили с расчетной площадью сечения. Форма сечения определяется дизайнером. В узлах каркаса используют простые плоскостные соединения, не имеющие уникальных размерностей.

Сборку каркаса выполняют с земли от верхней точки и далее — путем постепенного подъема собранной конструкции либо раздвижными стойками, либо на стойках с блочным (тросовым) подъемом, либо на воздушном подъемнике (надувается подушка, скроенная по форме купола).

Монтаж отделочного материала выполняют снизу вверх, что также упрощает способ сборки заявленной пространственной сферической конструкции.

Заполнение бетоном канавок 6 между плитами утеплителя 5 и покрытие сетки «рабица» 11 бетоном 9, 12 выполняют путем набрасывания, набрызгивания, торкретирования или иного способа заполнения бетоном.

При заполнении канавок 6 бетоном 9 выводят арматурные «усы» 10, например, путем размещения в канавке 6 вязальной арматурной проволоки в процессе заполнения канавки 6 бетоном, которую затем крепят к сетке « рабица» 11.

Толщину сетки «рабица» 11 выбирают, исходя требуемой толщины внешней оболочки сферы, например сетка «рабица» толщиной 20 мм.

При собранной сфере профиль 2 каркаса 1 меняет функцию: с конструктивной на декоративную, а именно: в виде облицовочных нащельников 14 или держателей облицовочных планок.

Таким образом, заявленная сферическая пространственная конструкция позволяет:

— снизить размерный (сборочный) вес каркаса до веса, позволяющего вести монтаж минимальному количеству монтажников без применения грузоподъемных механизмов методом подъема сферы, что минимизирует риск монтажа «кривых» (с ошибкой) сфер;

— упростить узлы соединения отрезков профилей до простого, например болтового, за счет возможности сборки каркаса сверху вниз и минимизации линейной ошибки возникающей при наложении толщин креплений каждого отрезка профиля в узловом соединении 5 и более отрезков; добиться правильной шаровидной поверхности купола;

— использовать для повышения прочности и несущей способности конструкции в целом полезные свойства (прочность и несущую способность) всех элементов массива сферы начиная от нащельников, отделочных панелей и утеплителя до гидрозащитной оболочки.

1. Сферическая пространственная конструкция, включающая каркас сферы, отличающаяся тем, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек, при этом площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, к отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек, при этом форма утеплительного материала конгруэнтна форме ячеек, на который уложен твердый утеплительный материал, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек, при этом канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом, а оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном, при этом из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, при этом бетонное покрытие объемной ячеистой структуры выполнено гидронепроницаемым.

2. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента которых обращена внутрь сферы.

3. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что канавки между соседними плитами утеплителя на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки.

4. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что объемная ячеистая структура представляет собой сетку «рабица».

5. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что объемная ячеистая структура покрыта гидробетоном или бетоном с добавками, обеспечивающими гидронепроницаемость.