Case a cupola – tecnologia di costruzione

Sezioni dell’articolo

• Un po ‘di storia d’origine
• Caratteristiche del progetto
• La base per costruire una casa
• Costruzione di edifici basati su una sfera geodetica
• Costruzione a cupola basata su pneumo-frame
• Case a cupola sulla base di casseforme fisse e fabbricati industriali
• Installazione di pavimenti e pareti divisorie
• Caratteristiche e vantaggi delle case a cupola
• Funzionalità di risparmio energetico
• Caratteristiche di resistenza senza pari
• Massimo risparmio
• Distribuzione ottimale dello spazio e comfort senza pari

Nell’articolo parleremo della tecnologia della costruzione a cupola, delle caratteristiche e dei vantaggi delle case a cupola, dei tre metodi più famosi per erigere tali edifici. Ma soprattutto, ti presenteremo al calcolo dei costi economici, il cui risultato ha dato alle case a cupola un vantaggio innegabile..

L’uso della tecnologia di costruzione a cupola può ridurre della metà il costo dei materiali da costruzione e ridurre i tempi di costruzione di tre volte. La soluzione al problema si basa solo sulle attrezzature tecniche dei cantieri, poiché tutti i materiali necessari sono già stati utilizzati nelle costruzioni per così tanto tempo. Questa tecnologia è stata utilizzata con successo negli Stati Uniti e in Europa occidentale dalla fine del 20 ° secolo. Fortunatamente, ora è stata posta una buona e solida base nello spazio post-sovietico per lo sviluppo della costruzione di case a cupola..

Un po ‘di storia d’origine

Dovresti iniziare a conoscere le case a cupola studiando la storia della loro origine. Sin dai tempi antichi, l’uomo ha saputo per certo l’essenza dell’armonia con il mondo circostante, in parte espressa sotto forma di edifici. Ne sono un esempio i molteplici prototipi di antiche abitazioni create a forma di emisfero: gli igloo degli eschimesi, i wigwam degli indiani nordamericani, le tende delle tribù africane. È anche comune per molti culti e denominazioni religiose utilizzare cupole come elementi o basi per templi, cattedrali e cappelle..

Nel mondo moderno, la tecnologia della costruzione di case a cupola risale alla prima metà del XX secolo, quando l’ingegnere americano Richard Fuller brevettò una tecnologia di costruzione che potesse fornire all’Europa del dopoguerra alloggi a prezzi accessibili. Sfortunatamente, l’idea non si diffuse, ma dopo cinquant’anni iniziarono a parlare di nuovo delle case a cupola, e questa volta – sul serio..

Inizialmente, gli abitanti si interessarono all’idea di case nella forma di un emisfero solo a causa della loro forma originale. Poco dopo, le persone hanno capito gli indiscutibili vantaggi di tali edifici e il loro numero nel mondo moderno è in costante crescita..

Caratteristiche del progetto

Grazie alla forma speciale, gli edifici a cupola possono essere classificati in modo sicuro come opere d’arte. Sembrano piuttosto in miniatura, ma questa immagine è ingannevole: nonostante la compattezza esterna, queste case sono molto spaziose. Si può avere l’impressione di fragilità e inaffidabilità del design, ma un aspetto attraente in questo caso non implica affatto la presenza di difetti tecnici. Le case a cupola sono superiori sotto tutti gli aspetti agli edifici di tipo cubo convenzionali.

La base per costruire una casa

L’essenza stessa della costruzione di case a cupola implica l’assenza di soffitti e supporti di supporto. Ciò consente non solo un risparmio fino al 30% sui materiali per pareti e pavimenti: la struttura diventa leggera e non richiede una base massiccia.

Gli evidenti risparmi derivanti dalla costruzione di una casa a cupola sono già visibili nella prima fase della costruzione, nel processo di costruzione della fondazione. La fondazione leggera consente di risparmiare il 50% dei soldi spesi per la produzione di terra e opere in cemento. Una base a strisce o pali viene solitamente utilizzata come base..

Costruzione di edifici basati su una sfera geodetica

Il primo metodo noto per l’implementazione di edifici a cupola era una tecnologia basata su una cornice a forma di emisfero triangolare. Il metodo si basa sull’uso di blocchi triangolari di uguali dimensioni che, con l’aumentare dell’altezza, inclinano sempre più le loro cime verso il centro, formando così una cupola. Quando sono collegati, i blocchi formano una cornice, spessa fino a quaranta centimetri.

All’esterno, la casa è rifinita con cellulosa pressata impregnata di bitume, rivestimento metallico o semplicemente intonacata. Il requisito principale per i materiali esterni è la resistenza all’acqua assoluta. All’interno, le pareti sono cucite con assi e lana minerale a media densità viene utilizzata come isolamento. Il problema della luce naturale in casa è risolto da finestre triangolari con doppi vetri in un telaio di plastica, realizzato secondo le dimensioni di una cella standard. Se l’unità di vetro è racchiusa in un telaio di metallo rinforzato, le celle adiacenti del telaio possono essere combinate per ottenere una forma geometrica non standard della finestra.

La particolarità di questo metodo è che gli edifici sono realizzati con materiali ecologici. La cupola geodetica è oggi utilizzata come base in padiglioni espositivi, serre e complessi sportivi.

Costruzione a cupola basata su pneumo-frame

Un altro metodo di costruzione è diventato disponibile relativamente di recente e deve il suo aspetto al rapido sviluppo di materiali polimerici. Questa tecnologia è la più insolita e complessa, ma è grazie ad essa che il tempo per costruire una casa può essere ridotto al minimo. La questione dell’applicabilità di questo metodo dipende direttamente dalla disponibilità di attrezzature specializzate nell’area della costruzione: impianti per la spruzzatura di miscele di calcestruzzo e attrezzature per l’installazione di telai pneumatici.

La base della casa, come sempre, è una fondazione a striscia di luce sotto forma di un anello o una solida lastra monolitica. Lungo il perimetro della fondazione con una rientranza dal bordo esterno di 20 cm, vengono visualizzate le “code” di elementi di rinforzo verticali. Le aste dovrebbero sporgere di almeno 40 cm e la distanza tra loro è da 30 a 50 cm, a seconda delle dimensioni della struttura e del diametro delle aste. Il rinforzo deve essere usato nel profilo, con uno spessore di almeno 12 millimetri. È meglio affidare il compito di calcolare la struttura in cemento e lo schema del suo rinforzo a un’organizzazione specializzata nella progettazione architettonica. Sebbene la tecnica di costruzione di case a cupola non sia regolata da specifici documenti normativi statali, la metodologia per il calcolo della resistenza e delle caratteristiche tecniche delle strutture sferiche in calcestruzzo è stata stabilita nel secolo scorso..

La fase successiva è la costruzione di una griglia di rinforzo del muro principale. Barre d’acciaio di diametro nominale, la cui lunghezza è pari a un quarto della circonferenza della sezione centrale della sfera, vengono aggiunte al rinforzo sporgente mediante saldatura o connessione filettata. Dopo l’estensione, le aste sono piegate sull’asse dell’edificio, formando una cupola. Di solito, la lunghezza delle aste longitudinali viene scelta con un margine, tagliando l’eccesso di rinforzo durante l’accoppiamento, che vengono successivamente utilizzati per un ulteriore collegamento degli elementi della rete di rinforzo.

Quanto segue può essere utilizzato come connessione finale:

• un anello con un profilo a I o canale, se si prevede di rendere trasparente la parte superiore della cupola;
• interfacciamento di due lamiere di acciaio rotonde;
• sezione di collegamento sotto forma di una stella fatta di tubi del diametro corrispondente (il numero di vertici è uguale al numero di elementi longitudinali della rete di rinforzo).

Quando il telaio ha acquisito la forma di un emisfero, quelli trasversali vengono aggiunti alle aste verticali mediante saldatura o lavorazione a maglia con filo.

Questa tecnologia deve utilizzare un telaio pneumatico prefabbricato. È realizzato singolarmente e, quando gonfiato, segue completamente i contorni della superficie interna della cupola. In quei luoghi dove dovrebbero essere le finestre e le porte, il telaio ha sporgenze di una determinata forma e dimensione. La produzione di un telaio pneumatico è la fase di costruzione più costosa e difficile, ma poiché la tecnologia dimezza i costi di costruzione, il suo prezzo paga in pieno.

Puoi ordinare un telaio da aziende che producono trampolini gonfiabili, strutture pneumatiche prefabbricate o scivoli d’acqua. Come materiale, è meglio scegliere un tessuto ad alta densità con impregnazione di lattice o PVC. Il costo del telaio sarà di 50 mila rubli, il tempo di produzione è di circa due mesi. Dopo l’uso, il prodotto può essere venduto a qualsiasi impresa di costruzioni..

Tutti i lavori successivi vengono eseguiti in più fasi:

1. Il telaio pneumatico è fissato saldamente all’interno della cassa d’acciaio e si gonfia.
2. Nelle posizioni di porte e finestre sulla rete di rinforzo, le dimensioni delle aperture future sono contrassegnate sotto forma di sporgenze sul telaio.
3. Il telaio viene sgonfiato e rimosso per la durata della saldatura.
4. L’armatura viene tagliata secondo le marcature fatte. Le aperture sono bordate da tutti e quattro i lati con rinforzo del profilo in 2-3 file.
5. Il telaio è trattato con un composto idrofobo e installato in posizione.

La fase finale del lavoro è la spruzzatura del materiale di base sulla cupola. Il processo è suddiviso in più fasi: la composizione viene applicata strato per strato con uno spessore dello strato da 3,5 a 8 cm, a seconda del tipo di materiale. Dopo che il primo strato è stato applicato, ma non si è ancora congelato, vengono immersi in essa appositi coni retinici di lunghezza fissa perpendicolari al piano del telaio, lungo il quale verranno controllati lo spessore delle pareti e l’uniformità della spruzzatura. Il polimero di cemento o il calcestruzzo proiettato, il polistirene espanso o una combinazione di materiali diversi possono essere utilizzati come materiale della parete principale. Ad esempio, gli strati di spruzzatura esterni ed interni sono realizzati in calcestruzzo proiettato, fornendo così una maggiore resistenza superficiale..

Dopo l’indurimento finale della miscela, il telaio viene smontato, i difetti della spruzzatura nelle aperture vengono eliminati, a cui termina il processo di costruzione della cupola.

Case a cupola sulla base di casseforme fisse e fabbricati industriali

La costruzione della cupola è diventata diffusa in Russia in gran parte grazie ai sistemi di casseforme permanenti in polistirolo e edifici sferici a blocchi. Il compito iniziale di queste tecnologie è l’implementazione di oggetti della cosiddetta costruzione rapida. In questo caso, la costruzione di case a cupola non richiede più di due settimane (esclusa la costruzione della fondazione e la disposizione interna).

Entrambe le tecnologie hanno una serie di caratteristiche simili:

1. Gli elementi principali degli edifici sono prodotti nelle condizioni delle fabbriche di costruzione di case, dopo di che vengono trasportati sull’oggetto e assemblati lì..
2. Il polistirolo espanso viene utilizzato come materiale di partenza per i blocchi..
3. Gli edifici si distinguono per una maggiore efficienza energetica: infatti, la casa a cupola diventa una sorta di “thermos” a causa dell’elevato contenuto di materiali termoisolanti nella struttura. La finitura esterna in entrambi i casi viene eseguita applicando un intonaco impermeabile per facciate.
4. Qualsiasi tipo di fondazione può essere utilizzata come base, inclusa una base leggera per una casa di legno.
5. Il set di consegna comprende quasi sempre una progettazione tecnica dell’edificio e raccomandazioni per i lavori di costruzione.

Ci sono anche diverse differenze:

1. Le case di blocco non richiedono ulteriore lavoro concreto.
2. La struttura prefabbricata di blocchi già pronti può essere smontata e spostata. Molto spesso l’uso di tali case è stagionale..
3. Le tecnologie differiscono nei metodi di disposizione delle aperture di porte e finestre.
4. Gli edifici a blocchi, al contrario della cassaforma, sono spesso forniti completamente attrezzati (inclusi porte, finestre, sistemi di ventilazione, ecc.).
5. L’uso di casseforme fisse limita in qualche modo la varietà di forme e dimensioni..

Per quanto riguarda la tecnica di costruzione, è abbastanza semplice. Gli elementi strutturali, dopo essere stati consegnati al cantiere, sono ordinati e divisi in gruppi. Il primo è il livello del seminterrato: è fissato alla base mediante staffe o ancore. Dietro è la costruzione della parte a cupola. I blocchi hanno la forma di favi della stessa dimensione e forma. Sono fissati tra loro con connessioni meccaniche di blocco o aeree..

Se stiamo parlando di edifici con casseforme permanenti, è possibile eseguire il getto di calcestruzzo sia dopo il montaggio completo, sia nel suo processo. In ogni caso, mentre la struttura principale viene eretta, al suo interno viene montato un telaio di rinforzo. La parte superiore della cupola è un’unità multistrato fornita separatamente che può essere realizzata come unità a doppio vetro in una cornice di plastica.

Dopo che i muri sono stati eretti:

1. Installazione di porte e finestre:
   • nelle case della cassaforma, le aperture delle finestre e delle porte rimangono lisce. L’installazione viene eseguita in qualsiasi modo disponibile;
   • le strutture a blocchi hanno spesso scanalature di fabbrica e connessioni di blocco (meccaniche), che facilitano il processo di installazione.
2. Giunti di tenuta con schiuma poliuretanica.
3. Decorazione esterna, installazione di davanzali, griglie di ventilazione e altri accessori.
4. Installazione dell’area cieca di fondazione e installazione di canali di drenaggio.

La finitura esterna degli edifici della cassaforma richiede uno strato di intonaco grezzo con rete in fibra di vetro. Nelle case a blocchi, lo strato esterno delle parti ha un rivestimento speciale (ad esempio, cemento polimerico), che facilita il processo di finitura della facciata o una superficie di finitura impermeabile finita con elementi decorativi.

Installazione di pavimenti e pareti divisorie

Il dispositivo dei controsoffitti interfonici è fornito principalmente in case a cupola basate sulla geosfera e sul telaio pneumatico. I soffitti possono essere prefabbricati o in cemento armato. Il processo di costruzione è abbastanza semplice:

1. Innanzitutto, il telaio principale è assemblato da travi in ​​metallo o legno. Nel primo caso, le travi a T o le travi a I vengono utilizzate con “dimes” alle estremità. Le travi in ​​acciaio sono fissate con ancore o staffe passanti e i perni delle viti vengono utilizzati per fissare travi in ​​legno, che vengono avvitate dall’esterno dell’edificio.
2. Le strutture di supporto sono collegate da legami.
3. Il pavimento prefabbricato in legno massiccio è riempito con lana minerale e suturato con bordi o pannelli a base di legno.
4. Se è necessario versare cemento armato, negli spazi tra le travi dei cuscinetti viene installata una rete di rinforzo con una dimensione di maglia di 10×10 cm e uno spessore del filo di almeno 6 mm.
5. La cassaforma per il getto di calcestruzzo è costituita da piastre OSB, che sono fissate alle travi mediante filo zincato. Di norma, è richiesto un metro lineare di una trave da cinque punti di ancoraggio.
6. La cassaforma deve essere coperta con polietilene, dopo di che è possibile versare la miscela di calcestruzzo.

Caratteristiche e vantaggi delle case a cupola

Le case costruite utilizzando una delle tecnologie di costruzione a cupola hanno una serie di proprietà speciali che non possono essere raggiunte con i metodi di costruzione tradizionali. È grazie a queste differenze che gli edifici a cupola non sono solo un’alternativa alle case cubiche. Rappresentano un tipo completamente nuovo di strutture in grado di risolvere i problemi più urgenti di tutti i giorni in assenza di costi materiali..

Funzionalità di risparmio energetico

Il riscaldamento di una casa a cupola in inverno richiede il 20-30% di energia in meno rispetto agli edifici convenzionali. Innanzitutto, ciò è ottenuto grazie alla forma unica della casa: con la stessa area, il volume dell’edificio a cupola è molto più piccolo. Inoltre, la forma sferica della stanza aiuta a mantenere costante la circolazione naturale dell’aria, il che significa che l’aria più calda non si accumula nella parte superiore della stanza. Questa funzione è perfettamente tracciata durante l’ispezione della termografia. C’è un altro trucco, grazie al quale è possibile ottenere ulteriori risparmi sul riscaldamento: se si posizionano vetri panoramici o una parte superiore trasparente della cupola nella parte superiore dell’edificio, la casa verrà ulteriormente riscaldata a causa dell’effetto serra.

Caratteristiche di resistenza senza pari

Idealmente, la distribuzione uniforme del carico sulla struttura è garantita dalla sua forma sferica. Indipendentemente dalla sezione della struttura soggetta ad azione meccanica, sarà effettivamente distribuita in tutto l’array. Questa proprietà è particolarmente pronunciata nelle case costruite sulla base di una cornice triangolare a causa del posizionamento equilibrato di irrigidimenti e punti di supporto. Per le regioni con un clima instabile, le case a cupola sono le più adatte: grazie alla loro forma aerodinamica, rimangono immuni da raffiche di vento fino a 230 km / h.

Massimo risparmio

Come accennato in precedenza, la costruzione di una casa utilizzando la tecnologia a cupola consente di risparmiare circa il 50% dei soldi. Controlliamo questa affermazione confrontando una casa a cupola con una tradizionale..

Confronto dei costi dei materiali per la costruzione di case di diverso tipo

Criteri di confronto	Casa a un piano standard	Casa costruita con tecnologia a cupola
Il principale parametri edificio	Superficie totale: 100 m2 Lunghezza del perimetro minima possibile: 40 m Lunghezza perimetrale interna: 34,4 m	Superficie totale: 100,24 m2 Raggio del bordo esterno: 5,65 m Raggio del bordo interno: 5,25 m Circonferenza esterna: 35,48 m Circonferenza interna: 35,08 m
Dati sulla fondazione	Area orizzontale: 26.04 m2 Altezza minima consentita: 0,7 m Volume del calcestruzzo: 18,23 m3	Area orizzontale: 13,69 m2 Altezza minima consentita: 0,4 m Volume del calcestruzzo: 5,48 m3
Dati sulle pareti esterne	Spessore della parete: 0,6 m Altezza edificio: 2,7 m Volume di array di pareti: 59,62 m3	Spessore della parete: 0,4 m Altezza edificio: 4,7 m Volume di array di pareti: 57,94 m3
Finitura decorativa	Superficie della parete esterna: 108 m2 Superficie della parete interna: 92,88 m2	Superficie muraria esterna: 157.08 m2 Superficie della parete interna: 132,95 m2
Roofing	necessario	Non richiesto

Costo stimato dei principali tipi di materiali, sfregamento.
Appuntamento	Per una casa standard	Per la casa nella geosfera	Per la casa su telaio pneumatico
Fondazione (solo calcestruzzo)	Per metro cubo m: 2900 In totale: 52 867	Per metro cubo m: 2900 Completamente: 15.892 + 20%* = 19.070	Per metro cubo m: 2900 Intero: 15.892
Walls	Cinder block + Brick Per metro cubo m: 3250 Totale: 193.765	Calcestruzzo Per metro cubo m: 2900 In totale: 168 026	Legno + Minvata Per metro cubo m: 2300 Totale: 133 262
Tetto	Al mq m: 2850 In totale: 359 100	Non richiesto	Non richiesto
Solaio a soffitto	Al mq m: 1100 Completamente: 110.000	Non richiesto	Non richiesto
Facciata Finitura	Al mq m: 950 Pieno: 102 600	Al mq m: 1300 Totale: 204 204	Al mq m: 500 Totale: 78.540
Il finale costo	818.332	391.300	227.696

^* Le fondamenta della striscia in questo caso sono quasi un quarto più alte.

Distribuzione ottimale dello spazio e comfort senza pari

A causa del fatto che non ci sono pareti portanti, la casa a cupola non ha restrizioni di pianificazione. Può facilmente combinare soggiorno e sala da pranzo in una stanza spaziosa con un soffitto alto. Una sala relax può occupare almeno la metà di tutta la casa e non ci saranno problemi con l’installazione di una vasca idromassaggio in bagno. È interessante notare che durante la revisione, il layout può essere modificato trasferendo le partizioni prefabbricate. Nelle case a cupola, non è necessario isolarsi in ambienti chiusi, cercando di proteggersi dalle sostanze irritanti: la sfera assorbe efficacemente il suono e allo stesso tempo non lascia passare il rumore dalla strada.

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