Kuppelhuse – konstruktionsteknologi

Indholdet af artiklen

• Lidt om oprindelseshistorien
• Designfunktioner
• Grundlaget for at bygge et hus
• Opførelse af bygninger baseret på en geodetisk sfære
• Kuppelkonstruktion baseret på pneumo-ramme
• Kuppelhuse på grundlag af faste forskallinger og fabriksbygninger
• Installation af gulve og skillevægge
• Funktioner og fordele ved kuppelhuse
• Energibesparende funktioner
• Uovertrufne styrkeegenskaber
• Maksimal besparelse
• Optimal rumfordeling og uovertruffen komfort

I artiklen vil vi tale om teknologien til kuppelkonstruktion, om funktionerne og fordelene ved kuppelhuse, om de tre mest berømte metoder til opførelse af sådanne bygninger. Men vigtigst af alt vil vi introducere dig til beregningen af ​​økonomiske omkostninger, hvis resultat gav kupolhuse en ubestridelig fordel..

Brug af kuppelkonstruktionsteknologi gør det muligt at halvere udgifterne til byggematerialer og reducere konstruktionstiden tre gange. Løsningen på problemet hviler kun på det tekniske genudstyr på byggepladser, fordi alle de nødvendige materialer allerede er blevet brugt i konstruktionen så længe. Denne teknologi er blevet brugt med succes i USA og Vesteuropa siden slutningen af ​​det 20. århundrede. Heldigvis er der nu lagt et godt og solidt fundament i det post-sovjetiske rum til udvikling af bygningskompleks..

Lidt om oprindelseshistorien

Du bør starte bekendtskab med kuppelhuse ved at studere deres oprindelseshistorie. Siden oldtiden har mennesket med sikkerhed kendt essensen af ​​harmoni med den omgivende verden, delvis udtrykt i form af bygninger. Et eksempel på dette er de mange prototyper af gamle boliger, der er oprettet i form af en halvkugle: igloerne af eskimoer, wigwams fra nordamerikanske indianere, telte fra de afrikanske stammer. Det er også almindeligt for mange kulter og religiøse kirkesamfund at bruge kupler som elementer eller baser til templer, katedraler og kapeller..

I den moderne verden stammer teknologien til bygning med boliger med boliger tilbage til første halvdel af det tyvende århundrede, da den amerikanske ingeniør Richard Fuller patenterede en bygningsteknologi, der kunne give Europa efterkrigstid overkommelige boliger. Desværre spredte ideen sig ikke, men efter 50 år begyndte de at tale om kuplede huse igen, og denne gang – for alvor..

Oprindeligt blev indbyggerne interesseret i tanken om huse i form af en halvkugle kun på grund af deres oprindelige form. Lidt senere indså folk de uomtvistelige fordele ved sådanne bygninger, og deres antal i den moderne verden vokser konstant..

Designfunktioner

På grund af deres specielle form kan de kuplede bygninger sikkert klassificeres som kunstværker. De ser ganske små ud, men dette billede bedrager: på trods af den ydre kompakthed er disse huse meget rummelige. Man får muligvis indtryk af skrøbelighed og upålidelighed af designet, men et attraktivt udseende i dette tilfælde indebærer slet ikke tilstedeværelsen af ​​tekniske mangler. Kuppelhuse er overordnede i alle henseender med konventionelle kubiske bygninger.

Grundlaget for at bygge et hus

Selve essensen af ​​bygning med hvelvede boliger indebærer, at der ikke er lofter og støttestøtter. Dette giver ikke kun op til 30% besparelser på væg- og gulvmaterialer: strukturen bliver let og kræver ikke en massiv base.

De åbenlyse besparelser ved opførelsen af ​​et kuppelhus er allerede synlige på det første byggetrin – i færd med at bygge fundamentet. Det lette fundament sparer 50% af pengene, der bruges til produktion af jord- og betonarbejder. En strimmel eller bunkefundament bruges normalt som basis..

Opførelse af bygninger baseret på en geodetisk sfære

Den første kendte metode til implementering af kuplede bygninger var en teknologi baseret på en ramme i form af en trekantet halvkugle. Metoden er baseret på brugen af ​​trekantede blokke af samme størrelse, som med stigende højde vipper deres toppe mere og mere mod midten og således danner en kuppel. Når de er tilsluttet, danner blokke en ramme, op til fyrre centimeter tyk.

Udenfor er huset færdig med presset cellulose imprægneret med bitumen, metalhylning eller blot pudset. Hovedkravet for udvendige materialer er absolut vandbestandighed. Fra indersiden er væggene syet op med tavler, og mineraluld med medium densitet bruges som isolering. Problemet med naturligt lys i huset løses ved hjælp af trekantede dobbeltvinduer i en plastikramme, der er lavet i henhold til dimensionerne på en standard rammecelle. Hvis glasenheden er indkapslet i en forstærket metalramme, kan tilstødende celler i rammen kombineres for at opnå en ikke-standard geometrisk form af vinduet.

Det særegne ved denne metode er, at bygningerne er lavet af miljøvenlige materialer. Den geodesiske kuppel bruges i dag som basis i udstillingspavilloner, drivhuse og sportskomplekser.

Kuppelkonstruktion baseret på pneumo-ramme

En anden erektionsmetode er blevet tilgængelig relativt for nylig og skylder dens hurtige udvikling af polymermaterialer. Denne teknologi er den mest usædvanlige og komplekse, men det er takket være den, at tiden til bygning af et hus kan reduceres til et minimum. Spørgsmålet om anvendelsens anvendelse af denne metode afhænger direkte af tilgængeligheden af ​​specialudstyr i konstruktionsområdet: installationer til sprøjtning af betonblandinger og udstyr til installation af pneumatiske rammer.

Grundlaget for huset er som altid et lysstribefundament i form af en ring eller en solid monolitisk plade. Langs fundamentets omkreds vises et indtryk fra den ydre kant af 20 cm “haler” af lodrette forstærkningselementer. Stængerne skal stikke ud mindst 40 cm, og afstanden mellem dem er fra 30 til 50 cm, afhængigt af strukturen og stangenes diameter. Armeringen skal bruges i profil med en tykkelse på mindst 12 mm. Det er bedre at overlade opgaven med at beregne betonstrukturen og ordningen med dens forstærkning til en organisation, der er specialiseret i arkitektonisk design. Selvom konstruktionsteknikken for hvelvede huse ikke er reguleret af specifikke tilstandsreguleringsdokumenter, blev metoden til beregning af styrken og de tekniske egenskaber ved sfæriske betonkonstruktioner etableret i det forrige århundrede..

Den næste fase er konstruktionen af ​​vægforstærkningsnet. Stålstænger med en nominel diameter, hvis længde er lig med en fjerdedel af omkredsen af ​​kuglets midterdel, føjes til den fremspringende armering ved hjælp af svejsning eller gevindforbindelse. Efter udvidelse bøjes stængerne til bygningens akse og danner en kuppel. Normalt vælges længden af ​​langsgående stænger med en marge, hvorved overskydende armering afskæres ved parring, som derefter bruges til yderligere tilslutning af elementerne i forstærkningsnet.

Følgende kan bruges som en slutforbindelse:

• en ring med en I-bjælke- eller kanalprofil, hvis du planlægger at gøre toppen af ​​kuppelen gennemsigtig;
• grænseflade mellem to runde stålplader;
• forbindelsessektion i form af en stjerne lavet af rør med den tilsvarende diameter (antallet af hjørner er lig med antallet af langsgående elementer i forstærkningsnet).

Når rammen har fået formen af ​​en halvkugle, tilføjes tværgående stænger til de lodrette stænger ved svejsning eller strikning med tråd.

Denne teknologi skal omfatte en præfabrikeret pneumatisk ramme. Det er lavet individuelt og følger, når det er oppustet, konturerne af kuppelens indre overflade. På de steder, hvor vinduer og døre skal være, har rammen fremspring af en given form og størrelse. Fremstilling af en pneumatisk ramme er det mest kostbare og vanskelige konstruktionsstadium, men da teknologien halverer byggeomkostningerne, betaler prisen sig fuldstændigt.

Du kan bestille en ramme fra virksomheder, der fremstiller oppustelige trampoliner, præfabrikerede pneumatiske strukturer eller vandrutsjebaner. Som materiale er det bedre at vælge et stof med høj densitet med latex- eller PVC-imprægnering. Omkostningerne ved rammen vil være fra 50 tusind rubler, produktionstiden er cirka to måneder. Efter brug kan produktet sælges til ethvert byggefirma..

Alt efterfølgende arbejde udføres i trin:

1. Den pneumatiske ramme er fast fast inde i stålkassen og blæses op.
2. På placeringerne af døre og vinduer på forstærkningsnettet markeres dimensionerne på fremtidige åbninger i form af fremspring på rammen.
3. Rammen tømmes og fjernes under svejsningens varighed.
4. Armering skæres i henhold til de foretagne markeringer. Åbninger er kantede fra alle fire sider med profilbeslag i 2-3 rækker.
5. Rammen behandles med en hydrofob forbindelse og installeres på plads.

Den sidste fase af arbejdet er sprøjtning af basismaterialet på kuppelen. Processen er opdelt i flere trin: sammensætningen påføres lag for lag med en lagtykkelse på 3,5 til 8 cm, afhængigt af materialetypen. Efter at det første lag er blevet påført, men endnu ikke frosset, nedsænkes der specielle stænger-beaconer med en fast længde vinkelret på rammen, langs hvilket væggetykkelsen og sprøjtningens ensartethed styres. Cementpolymer eller skudbeton, ekspanderet polystyren eller en kombination af forskellige materialer kan anvendes som hovedvægsmateriale. For eksempel er de ydre og indvendige sprøjtelag lavet af skudbeton, hvilket giver øget overfladestyrke..

Efter den endelige hærdning af blandingen afmonteres rammen, sprøjtens defekter i åbningerne fjernes, hvorpå processen med opstilling af kuppelenderne fjernes.

Kuppelhuse på grundlag af faste forskallinger og fabriksbygninger

Kuppelkonstruktion er blevet udbredt i Rusland hovedsageligt på grund af systemerne med permanent polystyrenforskaling og sfæriske bloktypebygninger. Disse teknologiers indledende opgave er implementering af objekter i den såkaldte hurtige konstruktion. I dette tilfælde tager byggeriet af husehuse højst to uger (ekskl. Opførelsen af ​​fundamentet og internt arrangement).

Begge teknologier har en række lignende funktioner:

1. Hovedelementerne i bygninger produceres i husbygningsfabrikker, hvorefter de transporteres til stedet og samles der..
2. Udvidet polystyren bruges som udgangsmateriale til blokke..
3. Bygningerne er kendetegnet ved øget energieffektivitet: faktisk er kuppelhuset en slags “termos” på grund af det høje indhold af varmeisolerende materialer i strukturen. Ekstern efterbehandling i begge tilfælde udføres ved påføring af vandtæt fasadepuds.
4. Enhver form for fundament kan bruges som base, inklusive en let base til et rammehus.
5. Leveringssættet indeholder næsten altid et teknisk design af bygningen og anbefalinger til byggeri.

Der er også adskillige forskelle:

1. Blokkehuse kræver ikke yderligere betonarbejde.
2. Den præfabrikerede struktur af færdige blokke kan adskilles og flyttes. Meget ofte er brugen af ​​sådanne huse sæsonbestemt..
3. Teknologier adskiller sig i metoderne til arrangement af dør- og vindueåbninger.
4. Blokbygninger leveres i modsætning til forskaling ofte fuldt udstyret (inklusive døre, vinduer, ventilationssystemer osv.).
5. Brug af faste forskallinger begrænser noget af former og størrelser..

Hvad angår konstruktionsteknikken er det ganske enkelt. Strukturelementerne sorteres og opdeles efter grupper på byggepladsen. Den første er kælderniveauet: det er fastgjort til basen ved hjælp af konsoller eller ankre. Bag det er konstruktionen af ​​den kuppelformede del. Blokkene er i form af honningkager i samme størrelse og form De er fastgjort til hinanden med låse eller faste mekaniske forbindelser.

Hvis vi taler om bygninger med permanent forskalling, kan betonhældning udføres både efter komplet montering og i dens proces. Under alle omstændigheder, når hovedstrukturen opføres, er en armeringsramme monteret inde i den. Toppen af ​​kupplen er en separat leveret flerlagsenhed, der kan fremstilles som en dobbeltvindue i en plastikramme.

Efter at væggene er blevet rejst:

1. Installation af døre og vinduer:
   • i forskalingshuse forbliver vindue og døråbninger glatte. Installation udføres på enhver tilgængelig måde;
   • blokstrukturer har ofte fabriksriller og låse (mekaniske) forbindelser, hvilket letter installationsprocessen.
2. Tætningsfuger med polyurethanskum.
3. Udvendig udsmykning, installation af vindueskarme, ventilationsgitter og andet tilbehør.
4. Installation af fundamentblindområdet og installation af dræningskanaler.

Ekstern efterbehandling af forskallingsbygninger kræver et lag groft gips ved hjælp af glasfibernet. I blokhuse har det ydre lag af dele en speciel belægning (for eksempel polymersement), som letter processen med facade-efterbehandling eller en færdig vandtæt finishoverflade med dekorative elementer.

Installation af gulve og skillevægge

Enheden med loftslofter er hovedsageligt tilvejebragt i huse, der er baseret på geosfæren og pneumo-rammen. Lofter kan være enten præfabrikerede eller armerede beton. Byggeprocessen er ganske enkel:

1. For det første samles hovedrammen af ​​metal- eller træbjælker. I det første tilfælde bruges T-bjælker eller I-bjælker med “dimes” i enderne. Stålbjælker fastgøres med ankre eller gennemgående beslag, og skruetapper bruges til at fastgøre træbjælker, der er skruet ind fra ydersiden af ​​bygningen.
2. Understøttende strukturer er forbundet med bånd.
3. Det præfabrikerede trægulv er fyldt med mineraluld og syet op med kantet eller træplade.
4. Hvis der kræves hældning af armeret beton, installeres et armeringsnet med en maskestørrelse på 10×10 cm og en trådtykkelse på mindst 6 mm i mellemrummene mellem understøtningsbjælkerne..
5. Forskalning til hældning af beton er lavet af OSB-plader, der er fastgjort til bjælkerne med galvaniseret tråd. Som regel kræves en lineær meter af en bjælke fra fem ankerpunkter.
6. Forskalingen skal dækkes med polyethylen, hvorefter betonblandingen kan hældes.

Funktioner og fordele ved kuppelhuse

Huse bygget ved hjælp af en hvilken som helst af kuppelkonstruktionsteknologierne har en række specielle egenskaber, der ikke kan opnås med traditionelle konstruktionsmetoder. Det er takket være disse forskelle, at kuplede bygninger ikke kun er et alternativ til kubiske huse. De repræsenterer en helt ny type strukturer, der kan løse de fleste af de presserende hverdagsproblemer i mangel af materielle omkostninger..

Energibesparende funktioner

Opvarmning af et kuppelhus om vinteren kræver 20–30% mindre energi end konventionelle bygninger. For det første opnås dette på grund af husets unikke form: med det samme område er volumenet af den kupplede bygning meget mindre. Derudover hjælper rumets sfæriske form med at bevare konstant naturlig luftcirkulation, hvilket betyder, at varmere luft ikke ophobes øverst i rummet. Denne funktion er perfekt synlig under termisk billedinspektion. Der er et andet trick, takket være hvilket du kan opnå yderligere besparelser på opvarmning: Hvis du placerer panoramaglasning eller en gennemsigtig top af kupplen i bygningens øverste del, opvarmes huset yderligere på grund af drivhuseffekten.

Uovertrufne styrkeegenskaber

Ideelt er jævn fordeling af belastningen på strukturen sikret ved dens sfæriske form. Uanset hvilken sektion af strukturen, der udsættes for mekanisk handling, vil den blive distribueret effektivt gennem hele matrixen. Denne ejendom er især udtalt i huse, der er bygget på basis af en trekantet ramme på grund af den afbalancerede placering af afstivere og drejepunkter. I regioner med et ustabilt klima er kuppelhuse bedst egnede: på grund af deres strømlinede form forbliver de immun mod vindkast på op til 230 km / t.

Maksimal besparelse

Som nævnt ovenfor sparer omkring 50% af pengene ved at bygge et hus ved hjælp af kuppelteknologi. Lad os kontrollere denne erklæring ved at sammenligne et kuppelhus med en traditionel..

Sammenligning af materialomkostninger til opførelse af huse af forskellige typer

Sammenligningskriterier	Standard en-etagers hus	Hus bygget ved hjælp af kuppelteknologi
Det vigtigste parametre bygning	Samlet areal: 100 m2 Mindste mulige omkredslængde: 40 m Indvendig omkredslængde: 34,4 m	Samlet areal: 100,24 m2 Ydre grænseradius: 5,65 m Indre grænseradius: 5,25 m Udvendig omkreds: 35,48 m Indvendig omkreds: 35,08 m
Data om fundamentet	Vandret område: 26.04 m2 Minimum tilladt højde: 0,7 m Betonvolumen: 18,23 m3	Vandret område: 13,69 m2 Minimum tilladt højde: 0,4 m Betonvolumen: 5,48 m3
Data omkring de ydre vægge	Vægtykkelse: 0,6 m Byggehøjde: 2,7 m Vægopfyldningsvolumen: 59,62 m3	Vægtykkelse: 0,4 m Byggehøjde: 4,7 m Vægopfyldningsvolumen: 57,94 m3
Dekorativ efterbehandling	Udvendigt vægoverfladeareal: 108 m2 Indvendigt vægoverfladeareal: 92,88 m2	Udvendigt vægoverfladeareal: 157,08 m2 Indvendigt vægoverfladeareal: 132,95 m2
Tagdækning	Nødvendig	Ikke påkrævet

Anslåede omkostninger for de vigtigste materialetyper, gnid.
Aftale	Til et standardhus	Til hjem i geosfæren	Til hjemmet på pneumo-frame
Fundament (kun beton)	Pr. Kubikmeter m: 2900 I alt: 52 867	Pr. Kubikmeter m: 2900 Fuldt: 15.892 + 20%* = 19,070	Pr. Kubikmeter m: 2900 I alt: 15 892
Vægge	Cinder blok + mursten Pr. Kubikmeter m: 3250 I alt: 193 765	Beton Pr. Kubikmeter m: 2900 I alt: 168 026	Træ + Minvata Pr. Kubikmeter m: 2300 I alt: 133 262
Tag	Pr. Kvm m: 2850 I alt: 359 100	Ikke påkrævet	Ikke påkrævet
Loftplade	Pr. Kvm m: 1100 Fuldt: 110.000	Ikke påkrævet	Ikke påkrævet
facade Efterbehandling	Pr. Kvm m: 950 Fuld: 102 600	Pr. Kvm m: 1300 I alt: 204 204	Pr. Kvm m: 500 I alt: 78 540
Finalen koste	818.332	391.300	227.696

^* Stribefundamenter i dette tilfælde er næsten en fjerdedel højere.

Optimal rumfordeling og uovertruffen komfort

På grund af det faktum, at der ikke er nogen bærende vægge, har kuppelhuset ingen planlægningsbegrænsninger. Det kan let kombinere stue og spisestue i et rummeligt værelse med højt til loftet. Et afslapningsrum kan optage mindst halvdelen af ​​hele huset, og der er ingen problemer med at installere en jacuzzi i badeværelset. Det er bemærkelsesværdigt, at layoutet under ændringen kan ændres ved at overføre de præfabrikerede partitioner. I hvelvede huse er det ikke nødvendigt at isolere dig selv i lukkede rum og forsøge at beskytte dig selv mod irriterende stoffer: Kuglen absorberer effektivt lyd og lader samtidig ikke støj fra gaden.

Lignende poster:

1. Thermoblock hus: konstruktionsteknologi Thermoblock hus er avanceret konstruktionsteknologi, der bruges til at opbygge energi-effektive huse. Det binder murværket sammen med en lagstruktur, der isolerer effektivt mod varme og kulde, mens det stadig giver...
2. Vi bygger et “evigt hjem” eller en monolitisk sandwich-konstruktionsteknologi Vi bygger et \"evigt hjem\" ved hjælp af monolitisk sandwich-konstruktionsteknologi, der har fordele som letvægtsstrukturer, styrke og modstandsdygtighed over for kravene fra strenge miljøer. Det er let at installere og...

Læs mere  For hvilke de kan bøde i landet og i et landsted