Геодезический купол

Монреальский биосфер , ранее американский павильон Экспо 67 , Р. Бакминстер Фуллер , на Иль Сэйнте-Хелин , Монреаль , Квебек

Геодезический купол представляет собой гемисферическую тонкую оболочку (решетчатая оболочка), основанная на геодезическом многограннике . Жесткие . треугольные элементы купола распределяют напряжение по всей структуре, делая геодезические купола, способные выдерживать очень тяжелые нагрузки для своего размера

История

Космический корабль Земля в Эпкоте

Климатроновая теплица в ботанических садах Миссури , построенная в 1960 году и разработанная Томасом С. Ховардом из Synergetics, Inc., вдохновила купола в научно -фантастическом фильме « Тихий бег» .

Science World в Ванкувере, построенный для Expo 86 , и вдохновленный геодезическим куполом Buckminster Fuller.

Rise , публичное искусство, разработанное Wolfgang Buttress , расположенным в Белфасте , состоит из двух сфер, которые используют геодезический купол Бакминстера Фуллера.

Первый геодезический купол был разработан после Первой мировой войны Уолтером Бауэрсфельдом , Главный инженер Carl Zeiss Jena , оптической компании, для планетария для размещения своего Planetarium Projector. Первоначальный, маленький купол был запатентован и построен фирмой Dykerhoff и Wydmann на крыше Карла Зейсса Верке в Йене , Германия . Большой купол, называемый «Чудо Йены», открылся для публики в июле 1926 года.

Двадцать лет спустя Бакминстер Фуллер придумал термин «геодезический» из полевых экспериментов с художником Кеннетом Снелсоном в колледже Блэк Маунтин в 1948 и 1949 годах. Хотя Фуллер не был первоначальным изобретателем, ему приписывают американское популяризацию этой идеи, за которую он получил Патент США 2682235a 29 июня 1954 года. Самый старый выживший купол, построенный самим Фуллером, находится в Вудс -Хоул, штат Массачусетс , и был построен студентами под его опекой в ​​течение трех недель в 1953 году.

Геодезический купол обратился к Fuller, потому что он был чрезвычайно сильным для своего веса, его «омнитриангулированная» поверхность обеспечила изначально стабильную структуру, и потому что сфера охватывает наибольший объем для наименьшей площади поверхности.

Купол был успешно принят для специализированных видов использования, таких как 21 далекий ранний предупреждение, построенные в Канаде в 1956 году, 1958 года Компания Union Tank Car Company возле Батон -Руж, штат Луизиана , разработанный Томасом С. Ховардом из Synergetics, Inc. и специальными зданиями, такими как алюминиевые купола Kaiser (построенные во многих местах по всей территории США, например, Вирджиния -Бич, Вирджиния ), Аудитории, обсерватории погоды и хранилища. Купол вскоре побил записи для покрытой поверхности, закрытого объема и скорости строительства.

Начиная с 1954 года, морские пехотинцы США экспериментировали с вертолетными геодезическими куполами. 30-футовый древесный и пластиковый геодезический купол был поднят и перенесен на вертолете на 50 узлов без повреждений, что привело к производству стандартного магниевого купола магниевыми продуктами Милуоки. Тесты включали в себя практику сборки, в которых ранее неподготовленные морские пехотинцы смогли собрать 30-футовый купол магния за 135 минут, вертолетные подъемы от авианосцев и тест на долговечность, в котором якорный купол успешно выдержал без повреждений, дневной 120 миль в час (120 миль в час (120 миль в час (120 миль в час ( 190 км/ч) взрыв пропеллера от двухэтажных двигателей мощности мощности на якоре самолета.

1958 года Золотой купол в Оклахома -Сити, штат Оклахома, использовал дизайн Фуллера для использования в качестве здания банка. Другим ранним примером был центр Степана в Университете Нотр -Дам , построенный в 1962 году.

Купол был представлен более широкой аудитории в качестве павильона для нью -йоркской мировой ярмарки 1964 года, разработанной Томасом С. Ховардом из Synergetics, Inc. Этот купол теперь используется в качестве воарий в зоопарке Queens в Phushing Meadows Corona Park .

Другой купол от Expo 67 на Монреальской мировой ярмарке, где он был частью американского павильона. Покрытие структуры сгорело, но сама структура все еще стоит, и под названием Biosphère интерпретации в настоящее время находится музей о реке Святой Лоуренс .

В 1970 -х годах лицензированные планы Zomeworks для структур, основанных на других геометрических твердых веществах, таких как твердые тела Джонсона , твердые частицы архимеда и каталонские твердые тела . Эти структуры могут иметь некоторые лица, которые не являются треугольными, являются квадратами или другими многоугольниками.

был построен купол В 1975 году на Южном полюсе , где было важно устойчивость к снегу и ветровой нагрузке.

1 октября 1982 года один из самых известных геодезических куполов, Spaceship Earth в Epcot в Walt Disney World Resort в Бэй -Лейк , штат Флорида , недалеко от Орландо . Здание и поездка внутри него названы одним из знаменитых терминов Бакминстера Фуллера, Spaceship Earth , мировоззрения, выражающего обеспокоенность по поводу использования ограниченных ресурсов, доступных на Земле, и поощряя всех на нем действовать как гармоничная команда, работающая над большим хороший. Здание - это икона Epcot, представляющий весь парк.

Для Всемирной ярмарки 1986 года (Expo 86) , состоявшейся в Ванкувере , геодезический купол, вдохновленный Buckminster Fuller, был разработан главным архитектором Expo Бруно Фрески для выставки ярмарки. Строительство началось в 1984 году и было завершено к началу 1985 года. Купол и здание в настоящее время служат центром искусства, науки и техники и были названы научным миром .

В 2000 году был построен первый в мире полностью устойчивый геодезический купольный отель, Ecocamp Patagonia Национальный парк Kawésqar в Чилийской Патагонии , Открытие в следующем году в 2001 году. Дизайн купола отеля является ключом к сопротивлению сильным ветрам региона и основан на жилищах коренного народа Kaweskar . Геодомы также становятся популярными в качестве подразделения Glamping (гламурный кемпинг).

Методы строительства

Лонг -Айленд Зеленый Купол

Деревянные куполы имеют отверстие, просверленное по ширине стойки . Полоса из нержавеющей стали фиксирует отверстие стойки к стальной трубе. С помощью этого метода стойки могут быть сокращены до точной длины. Треугольники внешней фанеры затем прибивают к стойке. Купол обернут снизу в верхнюю часть с несколькими сшивающими слоями смолы , чтобы пролить воду и отделано черепицей. Этот тип купола часто называют куполом в центре и истощении из-за использования стальных концентраторов, чтобы связать стойки вместе.

Панельные купола построены из отдельно рамки древесины, покрытых фанерой. Три члена, включающие треугольную раму, часто разрезают под углами составных, чтобы обеспечить плоскую подгонку различных треугольников. Отверстия просверлены через члены в точных местах и ​​стальные болты, а затем соединяют треугольники, чтобы сформировать купол. Этими членами часто бывают 2х4 или 2х6, что позволяет больше изоляции в пределах треугольника. Техника панели позволяет застройщику прикреплять фанерную кожу к треугольникам, безопасно работая на земле или в удобном магазине из погоды. Этот метод не требует дорогих стальных концентраторов.

Стальная структура может быть легко сконструирована из электрического трубопровода. Один из них выравнивает конец стойки и сверла отверстия болтов на необходимой длине. Один болт обеспечивает вершину стойки. Орехи обычно устанавливаются со съемным блокирующим соединением или, если купол является портативным, имеют кассовую гайку с шплинтом . Это стандартный способ построить купола для спортивных залов джунглей .

Купола также можно построить с помощью легкой алюминиевой структуры, который можно либо приваривать, либо приваривать вместе или быть подключенным к более гибкому узловому точке/концентраточному соединению. Эти купола обычно обтянуты стеклом, которое удерживается на месте с помощью ПВХ , которое может быть запечатано силиконом, чтобы сделать его водонепроницаемым. Некоторые конструкции позволяют исправить двойное остекление или для изолированных панелей в рамках.

Бетонные и пенопластические купола обычно начинаются со стального купола, обернутого куриной проволокой и проволочным экраном для армирования. Провод с курицей и экран привязаны к каркасу с проволочными галстуками. Затем на кадре распыляется слой материала. Тесты должны выполняться с небольшими квадратами для достижения правильной консистенции бетона или пластика. Как правило, несколько слоев необходимы внутри и снаружи. Последним шагом является насыщение бетонных или полиэфирных куполов тонким слоем эпоксидного соединения для проливкой воды.

Некоторые бетонные купола были построены из сборных бетонных панелей, предварительно напряженных, бетонных панелей, которые могут быть прикреплены на месте. Болты находятся внутри поднятых сосудов, покрытых небольшими бетонными крышками для проливания воды. Треугольники перекрываются на пролив воду. Треугольники в этом методе могут быть сформированы в формах, узорвавшихся в песке с деревянными узорами, но бетонные треугольники обычно настолько тяжелые, что их нужно размещать с помощью крана. Эта конструкция хорошо подходит для куполов, потому что ни одно место не позволяет воде объединяться на бетон и протекать. Металлические крепежи, суставы и внутренние стальные рамы остаются сухими, предотвращая повреждение морозирования и коррозии. Бетон сопротивляется солнцу и выветриванию. Некоторая форма внутреннего мигания или герметизации должна быть размещена над суставами, чтобы предотвратить черновики. 1963 года Cinerama Dome был построен из сборных бетонных гексагонов и пентагонов.

Купола теперь можно напечатать на высоких скоростях, используя очень большие, мобильные «3D -принтеры», также известные как аддитивные производственные машины. Материал, используемый в качестве нити, часто представляет собой форму бетонной или пластиковой пены с закрытыми клетками.

Учитывая сложную геометрию геодезического купола, строители купола полагаются на столы длины стойки или «аккордовые факторы». В геодезической математике и в том, как ее использовать , Хью Кеннер духе, что они предоставляют основную информацию о дизайне для сферических систем, в течение многих лет охранялись как военные секреты. в том же писал: «Таблицы аккордовых факторов, содержащих Из популярной науки ежемесячно был все, кто был за пределами круга полных лицензиатов, должен был продолжаться ». (Страница 57, издание 1976 года). Другие таблицы стали доступны с публикацией Domebook Lloyd Kahn 1 (1970) и Domebook 2 (1971).

Купольные дома

Фуллер надеялся, что геодезический купол поможет решить послевоенный жилищный кризис. Это соответствовало его предыдущим надеждам на обе версии Дома Dymaxion .

Жилые геодезические купола были менее успешными, чем те, которые использовались для работы и/или развлечений, в основном из -за их сложности и последующих больших затрат на строительство. Профессиональные опытные подрядчики купола, в то время как трудно найти, существуют и могут устранить большую часть перерасхода затрат, связанных с ложными запусками и неверными оценками. Сам Фуллер жил в геодезическом куполе в Карбондейле, штат Иллинойс , на углу Форест -авеню и Черри. Фуллер мысли о жилых куполах как о воздухе, предоставляемых продуктами, производимыми аэрокосмической отраслью. Собственный купольный дом Фуллера по -прежнему существует, Дом Р. Бакминстера Фуллера и Энн Хьюлетт Дом , и группа под названием RBF Dome NFP пытается восстановить купол и зарегистрирована как национальный исторический ориентир . Это в Национальном реестре исторических мест .

В 1986 году патент на технику строительства купола с участием полистирольных треугольников, ламинированных для усиленного бетона снаружи, а настенный дольдо был присужден американской изобретательности Рокледжа, штат Флорида. Техника строительства позволяет сборным куполам в форме комплекта и установлена ​​домовладельцем. Этот метод превращает швы в самую сильную часть структуры, где швы и особенно концентраторы в большинстве куполов деревянных рамков являются самой слабой точкой в ​​структуре. Это также имеет преимущество в том, что он водонепроницаемый.

Другие примеры были построены в Европе. В 2012 году алюминиевый и стеклянный купол использовался в качестве купола в эко -доме в Норвегии А в 2013 году в Австрии был построен дом на стеклянном куполе.

В Чили примеры геодезических куполов легко применяются для размещения в отеле в качестве геодезических куполов в палаточном стиле или купола, покрытых стеклом. Примеры: Ecocamp Patagonia, Чили; и Элки Домос, Чили.

Недостатки

Бакминстер Фуллер, собственный дом , проходит восстановление после ухудшения.

Хотя в конце 1960 -х и начале 1970 -х годов в качестве жилищной системы в качестве жилищной системы в качестве жилищной системы были дома купола, в конце 1960 -х и начале 1970 -х годов. Бывший сторонник купольных домов, Ллойд Кан , который написал две книги о них ( Domebook 1 и Domebook 2 ) и основал публикации приюта, разочаровался в них, назвав их «умными, но не мудрыми». Он отметил следующие недостатки, которые он перечислил на веб -сайте своей компании: Полбокованные строительные материалы (например, фанера, пряди) обычно поставляются в прямоугольных формах, поэтому некоторые материалы, возможно, придется отменять после обрезания прямоугольников до треугольников, увеличивая стоимость строительства. Огненные побеги проблематичны; Коды требуют их для более крупных структур, и они дороги. Окна, соответствующие коду, могут стоить от пяти до пятнадцати раз больше, чем в окнах в обычных домах. Профессиональная электрическая проводка стоит дороже из -за увеличения времени труда. Даже ситуации, проведенные владельцами, являются дорогостоящими, потому что для строительства купола требуется больше определенных материалов. Расширение и распределение также сложны. Кан отмечает, что купола сложно, если не невозможно построить с помощью натуральных материалов, обычно требующих пластмасс и т. Д., Которые загрязняют и ухудшаются при солнечном свете.

Воздушная стратификация и распределение влаги в куполе необычны. Условия, как правило, быстро ухудшают деревянные кадрирование или внутренние панели.

Конфиденциальность трудно гарантировать, потому что купол трудно разделить удовлетворительно. Звуки, запахи и даже отраженный свет, как правило, передаются по всей структуре.

Как и в случае любой изогнутой формы, купол производит участки стен, которые могут быть трудно использовать, и оставляет некоторую периферическую площадь пола с ограниченным использованием из -за отсутствия запасного сустава. В форме круговых планов не хватает простой модульности, обеспечиваемой прямоугольниками. Объекты и подготовители дизайн с плоскими поверхностями. Размещение стандартного дивана на внешней стенке (например) приводит к получению полумесяца позади дивана.

Строители купола, использующие нарезанный оболочный материал (обычный в 1960-х и 1970-х годах), трудно запечатать купола от дождя из-за их многочисленных швов. Кроме того, эти швы могут быть подчеркнуты, потому что обычное солнечное тепло сгибает всю структуру каждый день, когда солнце движется по небу. Последующее добавление ремней и внутренней гибкой отделки гипсокартона практически исключило это движение, которое было замечено во внутренней отделке.

Наиболее эффективным методом гидроизоляции с деревянным куполом является пост купола. Пиковые крышки в верхней части купола или для модификации купольных фигур используются там, где наклон недостаточен для ледяного барьера. цельные железобетонные или пластиковые Также используются купола, и некоторые купола были построены из пластиковых или восковых карточных треугольников, которые перекрываются таким образом, чтобы сбросить воду.

Бывший студент Бакминстера Фуллера Дж. Болдуин настаивал на том, что никаких причин не существует, чтобы утечка не существует, чтобы утечь, и что некоторые дизайны «не могут» протечь.

Связанные закономерности

Строительство очень сильных, стабильных сооружений из моделей усиливающих треугольников чаще всего можно увидеть в дизайне палатки . Он был применен в реферате в другом промышленном дизайне , но даже в науке управления и совещательных структурах в качестве концептуальной метафоры , особенно в работе Stafford Beer , чей «трансмиграционный» метод основан на дизайне купола, который только фиксированные числа Люди могут принять участие в процессе на каждой стадии обсуждения .

Крупнейшие геодезические структуры купола

Основная статья: Список крупнейших куполов в мире

Согласно мировым рекордам Гиннесса, по состоянию на 30 мая 2021 года, Jeddah Super Dome , Jeddah , Саудовская Аравия ( 21,7496403 ° N 39.1516230 ° E / 21,7496403; 39.1516230 ), 210 м (690 футов) является текущим крупнейшим геодезическим куполом.

По данным Института Бакминстера Фуллера в 2010 году, 10 крупнейших геодезических куполов по диаметру в то время были:

• Seagaia Ocean Dome : Miyazaki , Япония ( 31,9551 ° N 131,4691 ° E / 31,9551; 131.4691 ), 216,5 м (710 футов) - разрушен в 2017 году.
• Нагоя Дом : Нагоя , Япония ( 35,1859 ° N 136,9474 ° E / 35,1859; 136.9474 ), 187,2 м (614 футов)
• Верхний Купол : Северный Мичиганский университет . Маркетт, Мичиган , США ( 46,5603 ° N 87,3938 ° W / 46,5603; -87.3938 ), 163,4 м (536 футов)
• Tacoma Dome : Такома, Вашингтон , США ( 47,2367 ° с.ш. 122,4270 ° С / 47,2367; -122,4270 ), 161,5 м (530 футов)
• Skydome Walkup : Университет Северной Аризоны . Флагстафф, Аризона , США ( 35,1805 ° С. 111,6529 ° С / 35,1805; -111.6529 ), 153 м (502 фута)
• Round Valley Ensphere : Springerville - Eagar, AZ , US ( 34,1204 ° N 109,2849 ° W / 34,1204; -109.2849 ), 134 м (440 футов)
• Бывший еловый гусиный ангар: Лонг -Бич, Калифорния , США (США ( 33,7513 ° N 118,1889 ° W / 33,7513; -118.1889 ), 126 м (413 футов) -позже принадлежит Carnival Cruise Line и Google .
• Formosa Plastics Storage Facility: Mailiao , Тайвань ( 23,8007 ° N 120,1947 ° E / 23,8007; 120.1947 ), 122 м (400 футов) - одиннадцать куполов.
• Обслуживание в области обслуживания автомобилей Union Tank : Батон -Руж, Луизиана , США ( 30,5827 ° N 91,2344 ° W / 30,5827; -91.2344 ), 117 м (384 фута) -разрушен в 2007 году.
• Lehigh Portland Cement Comence: Union Bridge, Мэриленд , США ( 39,5590 ° N 77,1718 ° W / 39,5590; -77.1718 ), 114 м (374 фута)

Список институтов Fuller теперь датирован. Несколько важных куполов, пропущенных или построенных позже, в настоящее время находятся в топ -10. В настоящее время многие геодезические купола больше 113 метров (371 футов) в диаметре.

• Каракаса ​ Полидер 10,4338 ° С. 66,9385 ° С / 10,4338; -66.9385 ), 143 м (469 футов)
• Сан -Кристобал Шон (MSC) Купол, Colcha "K" Муниципалитет , Боливия ( 21,1246 ° S 67,2096 ° W / -21,1246; -67.2096 ), 140 м (460 футов)
• Рувейс -нефтеперерабатывающий завод, Руваис , Объединенные Арабские Эмираты ( 24,1459 ° N 52,7392 ° E / 24,1459; 52,7392 ), 135 м (443 футов)

Смотрите также

• Геодезическая сетка - пространственная сетка на основе геодезического многогранника
• Fly's Eye Dome
• Сфера Гобермана - структура, которая напоминает геодезический купол

Внешние ссылки

• FAQ R. Buckminster Fuller: геодезические купола
• Геодезические примечания : 57 вариантов купола, представленные (1 В до 10 В) различных твердых веществ (ICOSA, куб, OCTA и т. Д.)
• Статья об Eden Doomes (PDF -файл 5,1 МБ)
• Geodaetische Kuppeln (геодезические купола) Te Dorozinski
• Метаодезарный купол, изготовленный из квадроциклов вместо треугольников F. tuczek
• Пустынные купола , ресурсы о создании куполов