Монолитный купол

Монолитный купол (от греч. mono- и -lithic, что означает «один камень») — тонкостенное сооружение, отлитое в цельной форме. Форма может быть постоянной или временной и может оставаться, а может и не оставаться частью готовой конструкции. Монолитные купола являются формой монолитной архитектуры .

История

Иглу . может быть самой ранней формой монолитного купола Хотя он построен из блоков сжатого снега , эти блоки тают и повторно замерзают, образуя прочную однородную структуру. Куполообразная форма иглу демонстрирует два основных преимущества куполообразной конструкции: большую прочность и хорошую изоляцию. Прочность обусловлена естественной прочностью арки , а изоляция – минимальной площадью поверхности сферического сечения.

Первая современная монолитная купольная конструкция была построена в Прово, штат Юта , архитектором Ли К. Неллом и открыта в 1963 году как ледовый каток. Названное Turtle Reams после того, как в 1967 году новый владелец Пол Рим превратил его в универсальный магазин , здание простояло до тех пор, пока в 2006 году его не снесли для нового строительства.

Turtle Reams был построен путем создания насыпи из грязи желаемой формы панциря, эллипсоидной секции длиной 240 футов (73 м), шириной 160 футов (49 м) и высотой 40 футов (12 м). Затем насыпь была покрыта сеткой из арматуры для обеспечения прочности и слоем бетона толщиной примерно 4 дюйма (100 мм). После затвердевания бетона грязь была выкопана через дверные проемы, оставив крышу стоять на своем месте. Затем залили пол, чтобы завершить конструкцию.

Сегодня монолитные купола используются в различных жилых, коммерческих и промышленных проектах. Благодаря прочности, долговечности и экономичности они используются для хранения больших объемов различных товаров в цементной, минеральной, сельскохозяйственной, энергетической и горнодобывающей промышленности. Благодаря своей конструктивной целостности они используются в качестве защитных сооружений на некоторых атомных электростанциях . Формы были изготовлены с использованием почти всех распространенных конструкционных материалов, включая ткань, поддерживаемую давлением воздуха.

Современные методы строительства

Современное строительство существенно отличается от первоначального метода бетонирования на грунте. Современные методы разработали три брата из Айдахо: Дэвид, Барри и Рэнди Саут. Первый купол, построенный с использованием этого метода, был построен в апреле 1976 года в Шелли, штат Айдахо :

Сооружают железобетонный фундамент, или «кольцевую балку», определяющую форму основания конструкции.
Тканевая форма, или воздушная форма , прикрепляется к фундаменту и надувается воздуходувкой. Воздушная форма содержит воздушный шлюз , позволяющий работникам войти в надутую форму.
слой пенополиуретана На внутреннюю часть формы напыляют . (Его цель — придать жесткость воздушной форме, закрепить арматуру на месте, обеспечить опору для распыления бетонной смеси и изолировать окончательную конструкцию.)
Арматура крепится к внешнему слою пенопласта с помощью зажимов, прикрепленных к пенопласту.
На арматурный каркас набрызгивается несколько дюймов бетона.
После схватывания бетона воздуходувку отключают.
Открытую поверхность воздушной формы можно оставить как есть или применить поверхностную обработку, такую как краска, плитка и т. д. (Правильный выбор материала воздушной формы обеспечит предотвращение долговременной деградации из-за ультрафиолетового излучения .)

В тех случаях, когда необходимость требует экономичного строительства нескольких небольших и простых жилищ, купол можно построить без изоляции, а воздушную форму можно удалить после завершения и повторно использовать для строительства дополнительных куполов.

Долговечность

Законченный купол устойчив к землетрясениям , торнадо и ураганам США ( Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям оценивает его как «почти абсолютную защиту» от торнадо F5 и ураганов категории 5). В последнее время ряд монолитных куполов, построенных с использованием технологии MDI, пережили крупные катастрофы:

Несколько монолитных куполов во Флориде пережили прямые удары урагана Катрина в 2005 году.
Многие монолитные купола оказались на пути лесных пожаров 2005 и 2006 годов в Оклахоме и Техасе и уцелели лишь с небольшим обуглением внешней пенопластовой изоляции.
В 2003 году правительственное здание с монолитным куполом в Ираке выдержало прямой удар массой 5000 фунтов (2300 кг). бомба . Внутренняя часть сооружения была полностью разрушена, но купол остался стоять (см. фото).

Снос Черепахи Реамса также продемонстрировал долговечность монолитной купольной конструкции. Разрушительный шар снес полосу шириной в несколько футов по периметру конструкции, не обрушившись. Когда дверной проем с одной стороны был снесен, купол наконец опрокинулся и рухнул.

Климат-контроль

Монолитный купол по ряду причин очень энергоэффективен. Сферические секции купола имеют минимальную площадь поверхности для содержащегося в них объема, поэтому остается меньше поверхности для теплопередачи с наружным воздухом. Цельная конструкция монолитного купола также устраняет многие швы, через которые может просачиваться воздух, хотя в жилых куполах это в некоторой степени смягчается за счет добавления нескольких дверей и окон. Размещая изоляционную пену снаружи бетонной оболочки, бетон действует как тепловая масса внутри здания, уменьшая колебания внутренней температуры гораздо больше, чем изоляция традиционного дома внутри кирпичной или каменной облицовки.

Недостатки

Несмотря на многочисленные доказанные инженерные преимущества, монолитный купол имеет и недостатки, как инженерного, так и социального характера.

Инженерное дело

Технологии, используемые при строительстве монолитного купола, сильно отличаются от обычных методов строительства, поэтому для строительства купола с использованием современных технологий подходят только специально обученные строительные бригады.
Изогнутые поверхности, присущие монолитной купольной конструкции, часто приводят к тому, что при разделении комнаты получаются странной формы, что может привести к бесполезной трате пространства в узких углах. Существуют проблемы с бесполезной тратой площади из-за кривизны стен и проблемы с установкой мебели, как и в хижинах Квонсет . Этот эффект можно свести к минимуму, построив купол на стене ствола или используя воздушную форму такой формы, которая позволяет построить прямые вертикальные стены на уровне земли.
Отсутствие швов у монолитного купола может сделать его слишком герметичным; Осушители необходимы во всех регионах, кроме самого засушливого климата.

Социальные недостатки монолитных куполов во многом схожи с геодезическими куполами из-за схожей формы и нестандартной конструкции. Этими недостатками являются:

Радикально отличающийся внешний вид куполов также снижает привлекательность их использования в качестве частных резиденций — стандартное круглое основание не очень хорошо подходит для небольших участков, встречающихся во многих районах, а странный внешний вид и дизайн могут противоречить правилам соседнего строительства. В зависимости от ситуации, большое количество вариантов стандартной круглой формы позволяет избежать некоторых из этих проблем.
Разрешение на строительство может быть сложно получить, если местные чиновники не знакомы с монолитным куполом.
Перепродажа монолитно-купольного дома может быть затруднена из-за его нестандартного внешнего вида.

Строительные записи

Самый большой монолитный купол в мире — это дом христианского центра Faith Chapel в Бирмингеме, штат Алабама , высота которого составляет 72 фута (22 м), а диаметр — 280 футов (85 м). ^[2] Внутри находится площадь 74 500 квадратных футов (6 920 м²). ²) на двух уровнях. ^[3]

Некоторые общины в Соединенных Штатах решили использовать технологию монолитных куполов при строительстве новых школ. ^[4]

Жилой дом, монолитный «Купол дома» на Ариола Драйв в Пенсакола-Бич, Флорида , с момента постройки в 2003 году пережил несколько ураганов. ^[5]

См. также

Ссылки

^ Air Force Link - Неделя в фотографиях. Просмотр галереи. Архивировано 12 декабря 2007 г. на Wayback Machine.
^ «Факты о монолитном куполе FCCC» . Архивировано из оригинала 29 февраля 2008 г. Проверено 25 апреля 2008 г.
^ «Факты об архитектурных куполах» . Архивировано из оригинала 19 июня 2008 г. Проверено 25 апреля 2008 г.
^ «Монолитно-купольные школы в Америке» .
^ «Купол домаУраганы »Купол дома» . Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г. Проверено 5 июля 2014 г.

Внешние ссылки

Строительство монолитных куполов , Шон Лэнэм, Неделя архитектуры
Журнал строительства Trinity Dome , опыт начинающего домостроителя

[domebomb-1] Air Force Link - Неделя в фотографиях. Просмотр галереи. Архивировано 12 декабря 2007 г. на Wayback Machine.

[monolithicdomerecord-2] «Факты о монолитном куполе FCCC» . Архивировано из оригинала 29 февраля 2008 г. Проверено 25 апреля 2008 г.

[architectural-3] «Факты об архитектурных куполах» . Архивировано из оригинала 19 июня 2008 г. Проверено 25 апреля 2008 г.

[4] «Монолитно-купольные школы в Америке» .

[5] «Купол домаУраганы »Купол дома» . Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г. Проверено 5 июля 2014 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]