Kuppelmajad – ehitustehnoloogia

Artiklis räägime kupli ehitamise tehnoloogiast, kuplikujuliste majade omadustest ja eelistest, kolmest kuulsaimast meetodist selliste ehitiste püstitamiseks. Kuid peamine on see, et tutvustame teile majanduskulude arvutamist, mille tulemus andis kuplikujulistele majadele vaieldamatu eelise..

Kuplite ehitamise tehnoloogia kasutamine võimaldab ehitusmaterjalide maksumust vähendada poole võrra ja ehituse aega kolm korda vähendada. Probleemi lahendus sõltub ainult ehitusplatside tehnilistest ümberehitustest, sest kõiki vajalikke materjale on ehituses juba nii kaua kasutatud. Seda tehnoloogiat on USA-s ja Lääne-Euroopas edukalt kasutatud alates 20. sajandi lõpust. Õnneks on nõukogudejärgses ruumis kuplikujulise elamuehituse arendamiseks pandud hea ja kindel alus..

Pisut päritolu ajaloost

Kuplimajadega tuleks tutvuda, uurides nende päritolu ajalugu. Juba iidsetest aegadest on inimene kindlalt teadnud ümbritsevaga harmoonia olemust, mida osaliselt väljendatakse ehitiste kujul. Selle näiteks on poolkera kujul loodud iidsete eluruumide mitmed prototüübid: eskimode iglu, Põhja-Ameerika indiaanlaste wigwamid, Aafrika hõimude telgid. Samuti on tavaline, et paljud kultused ja religioossed konfessioonid kasutavad kuplid templite, katedraalide ja kabelite elementide või alusena..

Kaasaegses maailmas pärineb kupli ehitustehnoloogia kahekümnenda sajandi esimesest poolest, kui ameerika insener Richard Fuller patenteeris ehitustehnoloogia, mis suudab pakkuda sõjajärgsele Euroopale taskukohaseid elamispindu. Kahjuks idee ei levinud, kuid viiekümne aasta pärast hakkasid nad uuesti rääkima kuplikujulistest majadest ja seekord – tõsiselt..

Algselt hakkasid elanikud poolkera kujuliste majade idee vastu huvi tundma alles nende algse kuju tõttu. Veidi hiljem mõistsid inimesed selliste ehitiste vaieldamatuid eeliseid ja nende arv tänapäevases maailmas kasvab pidevalt..

Kujunduse omadused

Oma erilise kuju tõttu saab kuplikujulisi ehitisi ohutult klassifitseerida kunstiteosteks. Nad näevad välja üsna miniatuursed, kuid see pilt on petlik: vaatamata välisele kompaktsusele on need majad väga avarad. Võib jääda mulje disaini habrasest ja ebausaldusväärsest, kuid atraktiivne välimus ei tähenda antud juhul sugugi tehniliste puuduste olemasolu. Kuppelmajad on igas mõttes paremad kui tavalised kuupmeetrised ehitised.

Maja ehitamise alus

Kupliliste elamuehituse olemus tähendab lagede ja tugitugede puudumist. See annab seina- ja põrandamaterjalidele kokkuhoiu mitte ainult kuni 30%: konstruktsioon muutub kergeks ega vaja massiivset alust.

Kuplimaja ehitamisest tulenev ilmne kokkuhoid on nähtav juba ehituse esimeses etapis – vundamendi ehitamise käigus. Kerge vundament säästab 50% pinnase- ja betoonitööde tootmiseks kulunud rahast. Alusena kasutatakse tavaliselt riba või vaia vundamenti..

Geodeetilisele sfäärile tuginevate hoonete ehitamine

Esimene kuplikujuliste ehitiste teostamise teadaolev meetod oli tehnoloogia, mis põhines raamil kolmnurkse poolkera kujul. Meetod põhineb võrdse suurusega kolmnurksete plokkide kasutamisel, mis kasvava kõrguse korral kallutavad oma tippe üha enam keskpunkti poole, moodustades nii kupli. Kui need ühendatakse, moodustavad plokid raami, paksusega kuni nelikümmend sentimeetrit.

Väljastpoolt on maja viimistletud bituumeniga immutatud pressitud tselluloosiga, metallkestaga või lihtsalt krohvitud. Välismaterjalide peamine nõue on absoluutne veekindlus. Seestpoolt on seinad õmmeldud laudadega ning isolatsioonina kasutatakse keskmise tihedusega mineraalvilla. Majas loodusliku valguse probleemi lahendavad plastkarkassis olevad kolmnurksed topeltklaasid, mis on valmistatud vastavalt tavalise raami lahtri mõõtmetele. Kui klaaspakett on kinnitatud tugevdatud metallraami, saab raami külgnevaid rakke ühendada, saavutades akna ebastandardse geomeetrilise kuju.

Selle meetodi eripära on see, et hooned on valmistatud keskkonnasõbralikest materjalidest. Geodeetilist kupli kasutatakse tänapäeval alusena näitusepaviljonides, kasvuhoonetes ja spordikompleksides.

Kupli konstruktsioon põhineb pneumoraamil

Teine püstitusmeetod on muutunud suhteliselt hiljuti kättesaadavaks ja selle välimus on tingitud polümeermaterjalide kiirest arengust. See tehnoloogia on kõige ebatavalisem ja keerulisem, kuid just tänu sellele saab maja ehitamise aega vähendada miinimumini. Selle meetodi rakendatavuse küsimus sõltub otseselt spetsiaalsete seadmete olemasolust ehitusalal: betoonisegude pihustamiseks mõeldud seadmed ja pneumaatiliste raamide paigaldamise seadmed.

Maja alus, nagu alati, on rõngakujuline kerge riba vundament või tahke monoliitne plaat. Vundamendi perimeetril kuvatakse taane 20 cm vertikaalsete tugevduselementide “sabade” välisservast. Vardad peaksid väljaulatuvalt olema vähemalt 40 cm ja nende vahekaugus on 30-50 cm, sõltuvalt konstruktsiooni suurusest ja varraste läbimõõdust. Armatuuri tuleb kasutada profiilis, paksusega vähemalt 12 millimeetrit. Parem on usaldada betoonkonstruktsiooni ja selle tugevdamise skeemi arvutamine arhitektuurilisele projekteerimisele spetsialiseerunud organisatsioonile. Ehkki kuplikujuliste majade ehitamise tehnikat ei reguleeri konkreetsed riiklikud määrused, loodi sfääriliste betoonkonstruktsioonide tugevuse ja tehniliste omaduste arvutamise metoodika eelmisel sajandil..

Järgmine etapp on peamise seina tugevdusvõrgu ehitamine. Väljaulatuvale armatuurile lisatakse nominaalse läbimõõduga terasvardad, mille pikkus on võrdne veerandi kuuli keskosa ümbermõõdust, keevitamise või keermestatud ühenduse abil. Pärast pikendamist painutatakse vardad hoone telje külge, moodustades kupli. Tavaliselt valitakse pikivarraste pikkus veerisega, katkestades paaritumisel ülearmatuuri, mida kasutatakse seejärel tugevdusvõrgu elementide täiendavaks ühendamiseks.

Lõppühendusena saab kasutada järgmist:

• I-tala või kanaliprofiiliga rõngas, kui plaanite muuta kupli ülaosa läbipaistvaks;
• kahe ümara teraslehe liidestamine;
• ühenduslõige vastava läbimõõduga torudest valmistatud tähe kujul (tippude arv on võrdne armatuurvõrgu pikisuunaliste elementide arvuga).

Kui raam on omandanud poolkera kuju, lisatakse vertikaalsetele varrastele põiki neid keevitamise või traadiga kudumise teel.

See tehnoloogia peaks hõlmama eelvalmistatud pneumaatilist raami. See on valmistatud eraldi ja täidetuna järgib täielikult kupli sisepinna kontuure. Nendes kohtades, kus peaksid olema aknad ja uksed, on raamil etteantud kuju ja suurusega väljaulatuvad osad. Pneumaatilise raami tootmine on kõige kulukam ja keerulisem ehitusetapp, kuid kuna tehnoloogia vähendab ehituskulusid poole võrra, tasub selle hind täielikult.

Raami saate tellida ettevõtetelt, mis valmistavad täispuhutavaid batuute, kokkupandavaid pneumaatilisi konstruktsioone või veeliumägesid. Materjalina on parem valida lateks- või PVC-immutusega suure tihedusega kangas. Raami maksumus on alates 50 tuhandest rublast, valmistamise aeg on umbes kaks kuud. Pärast kasutamist saab toodet müüa ükskõik millisele ehitusettevõttele..

Kõik järgnevad tööd viiakse läbi järk-järgult:

1. Pneumaatiline raam on teraskasti sees kindlalt fikseeritud ja täis.
2. Armatuurvõrgu uste ja akende asukohtades tähistatakse tulevaste avade mõõtmed raami eendite kujul..
3. Raam tühjendatakse ja eemaldatakse keevitamise ajaks.
4. Armatuur lõigatakse vastavalt tehtud märgistustele. Avad servatakse kõigist neljast küljest profiilliitmikega 2-3 reas.
5. Raami töödeldakse hüdrofoobse ühendiga ja paigaldatakse kohale.

Töö viimane etapp on põhimaterjali pihustamine kuplile. Protsess jaguneb mitmeks etapiks: kompositsioon kantakse kihiti kihi paksusega 3,5 kuni 8 cm, sõltuvalt materjali tüübist. Pärast esimese kihi pealekandmist, kuid mitte veel külmunud, sukeldatakse sellesse raami tasapinnaga risti spetsiaalsed kindla pikkusega vardad-majakad, mida mööda kontrollitakse seinte paksust ja pihustamise ühtlust. Põhiseina materjalina võib kasutada tsement-polümeeri või hakkbetooni, vahtpolüstüreeni või erinevate materjalide kombinatsiooni. Näiteks välimine ja sisemine pihustuskiht on valmistatud betoonist, pakkudes seeläbi suuremat pinna tugevust..

Pärast segu lõplikku kõvenemist raami demonteeritakse, avades pihustamise puudused kõrvaldatakse, mille järel kupli püstitamise protsess.

Kuppelmajad kindla raketise ja tehasehoonete baasil

Kupli ehitamine on Venemaal laialt levinud suuresti tänu polüstüreenist püsivate raketiste ja sfääriliste plokk-tüüpi ehitiste süsteemidele. Nende tehnoloogiate lähteülesanne on niinimetatud kiire ehituse objektide rakendamine. Sel juhul ei võta kupliga majade ehitamine kauem kui kaks nädalat (välja arvatud vundamendi ehitamine ja sisemine korraldus).

Mõlemal tehnoloogial on mitmeid sarnaseid funktsioone:

1. Hoonete põhielemendid toodetakse majaehitusvabrikute tingimustes, misjärel need transporditakse objektile ja pannakse sinna kokku..
2. Plokkide lähtematerjalina kasutatakse paisutatud polüstüreeni..
3. Hooneid eristab suurem energiatõhusus: tegelikult muutub kuplikujuline maja omalaadseks “termoseks”, kuna ehitises on suur soojusisolatsioonimaterjalide sisaldus. Väline viimistlus viiakse mõlemal juhul läbi veekindla fassaadikrohviga.
4. Alusena võib kasutada mis tahes tüüpi vundamenti, sealhulgas raami maja kerget alust.
5. Tarnekomplekt sisaldab peaaegu alati hoone tehnilist projekti ja soovitusi ehitustöödeks.

Samuti on mitmeid erinevusi:

1. Plokimajad ei vaja täiendavaid betoonitöid.
2. Valmisplokkide kokkupandavat konstruktsiooni saab lahti võtta ja teisaldada. Väga sageli on selliste majade kasutamine hooajaline..
3. Tehnoloogiad erinevad ukse- ja aknaavade paigutamise meetodites.
4. Erinevalt raketistest tarnitakse plokkhooned sageli täielikult varustatud (sealhulgas uksed, aknad, ventilatsioonisüsteemid jne)..
5. Fikseeritud raketise kasutamine piirab mõnevõrra kuju ja suuruse mitmekesisust..

Mis puutub ehitustehnikasse, siis see on üsna lihtne. Pärast ehitusplatsile toimetamist konstruktsioonielemendid sorteeritakse ja jagatakse rühmadesse. Esimene on keldri tase: see on aluse külge kinnitatud sulgude või ankrute abil. Selle taga on kupliosa ehitamine. Plokid on sama suuruse ja kujuga kärgstruktuuri kujul. Need on üksteisega kinnitatud luku või õhuliinide mehaaniliste ühendustega.

Kui me räägime püsiva raketisega hoonetest, saab betooni valamist teostada nii pärast täielikku kokkupanekut kui ka selle käigus. Igal juhul, kui põhikonstruktsioon püstitatakse, paigaldatakse selle sisse tugevdusraam. Kupli ülaosa on eraldi tarnitav mitmekihiline üksus, mida saab valmistada topeltklaasidena plastkarkassis.

Pärast seinte püstitamist:

1. Uste ja akende paigaldamine:
   • raketiselamutes jäävad akna- ja ukseavad siledaks. Paigaldamine toimub igal võimalikul viisil;
   • plokkkonstruktsioonidel on sageli tehase sooned ja luku (mehaanilised) ühendused, mis hõlbustab paigaldamise protsessi.
2. Vuukide tihendamine polüuretaanvahuga.
3. Välisviimistlus, aknalaudade, ventilatsioonivõrede ja muude tarvikute paigaldamine.
4. Vundamendi pimeala paigaldamine ja drenaažikanalite paigaldamine.

Raketisehitiste välisviimistluseks on vaja krobelise krohvi kihti, kasutades klaaskiudvõrku. Plokimajades on osade väliskihil spetsiaalne kate (näiteks polümeertsement), mis hõlbustab fassaadi kaunistamist, või valmis veekindel viimistluspind dekoratiivsete elementidega.

Põrandate ja vaheseinte paigaldamine

Põrandalagede seadet pakutakse peamiselt kuplikujulistes majades, mis põhinevad geosfääril ja pneumoraamil. Laed võivad olla nii monteeritavast kui ka raudbetoonist. Ehitusprotsess on üsna lihtne:

1. Esiteks on põhiraam kokku pandud metall- või puittaladest. Esimesel juhul kasutatakse T-talasid või I-talasid, mille otstes on “tuhmid”. Terasest talad kinnitatakse ankrute või läbikäikudega ning hoone välisküljest sissekeeratavate puittalade kinnitamiseks kasutatakse kruvikinnitusi..
2. Tugistruktuurid on ühendatud sidemetega.
3. Kokkupandav lehtpuu põrand täidetakse mineraalvillaga ja õmmeldakse servalaua või puitlauaga kokku.
4. Kui on vaja valada raudbetooni, paigaldatakse tugitalade vahelistesse piludesse armeerimisvõrk, mille võrgusilma suurus on 10×10 cm ja traadi paksus vähemalt 6 mm..
5. Raketised betooni valamiseks on valmistatud OSB-plaatidest, mis kinnitatakse taladele galvaniseeritud traadiga. Viiest kinnituspunktist on reeglina vaja ühte sirge meetrit tala.
6. Raketis peaks olema kaetud polüetüleeniga, pärast mida saab betoonisegu valada.

Kuplimajade omadused ja eelised

Mistahes kupli ehitustehnoloogia abil ehitatud majadel on mitmeid erilisi omadusi, mida traditsiooniliste ehitusmeetoditega ei ole võimalik saavutada. Tänu nendele erinevustele pole kuplikujulised ehitised pelgalt kuupmajade alternatiiv. Need esindavad täiesti uut tüüpi struktuure, mis võimaldavad materiaalsete kulude puudumisel lahendada enamiku pakilisi igapäevaseid probleeme..

Energiasäästlikud omadused

Kondimaja talvel kütmine nõuab tavapärastest hoonetest 20–30% vähem energiat. Esiteks saavutatakse see maja ainulaadse kuju tõttu: sama pindalaga on kuplikujulise hoone maht palju väiksem. Lisaks aitab ruumi sfääriline kuju säilitada pidevat looduslikku õhuringlust, mis tähendab, et soojem õhk ei kogune ruumi ülaossa. See funktsioon on termilise pildistamise ajal suurepäraselt nähtav. On veel üks trikk, tänu millele saate kütmisel täiendavat kokkuhoidu saavutada: kui paigutate hoone ülaossa panoraamklaasid või kupli läbipaistva ülaosa, soojendatakse maja lisaks kasvuhooneefektile.

Ületamatud tugevusomadused

Ideaalis tagab koormuse ühtlase jaotuse selle sfääriline kuju. Pole tähtis, millist struktuuri osa mehaaniliselt mõjutatakse, jaotatakse see tõhusalt kogu massiivi. See omadus avaldub eriti jäigate ja pöördtappide tasakaalustatud paigutuse tõttu kolmnurkse raami alusel ehitatud majades. Ebastabiilse kliimaga piirkondadele sobivad kõige paremini kupliga majad: voolujoonelise kuju tõttu on need immuunsed tuuleiilide suhtes kiirusega kuni 230 km / h.

Maksimaalne kokkuhoid

Nagu eespool mainitud, säästab maja ehitamine kuppeltehnoloogia abil umbes 50% rahast. Kontrollime seda väidet, kui võrrelda kuplikujulist maja traditsioonilisega..

Erinevat tüüpi majade ehituse materjalikulude võrdlus

Võrdluskriteeriumid	Tavaline ühekorruseline maja	Maja on ehitatud kuppeltehnoloogia abil
Peamine parameetrid hoone	Üldpind: 100 m2 Väikseim võimalik perimeetri pikkus: 40 m Perimeetri pikkus: 34,4 m	Üldpind: 100,24 m2 Välispiiri raadius: 5,65 m Sisepiiride raadius: 5,25 m Välisümbermõõt: 35,48 m Siseümbermõõt: 35,08 m
Andmed vundamendi kohta	Horisontaalpind: 26,04 m2 Minimaalne lubatud kõrgus: 0,7 m Betooni maht: 18,23 m3	Horisontaalpind: 13,69 m2 Minimaalne lubatud kõrgus: 0,4 m Betooni maht: 5.48 m3
Andmed välisseinte kohta	Seina paksus: 0,6 m Hoone kõrgus: 2,7 m Seinamaatriksi maht: 59,62 m3	Seina paksus: 0,4 m Hoone kõrgus: 4,7 m Seinamaatriksi maht: 57,94 m3
Dekoratiivne viimistlus	Välisseina pindala: 108 m2 Siseseina pindala: 92,88 m2	Välisseina pindala: 157,08 m2 Siseseina pindala: 132,95 m2
Katusekatted	Nõutud	Pole nõutud

Peamiste materjalitüüpide eeldatav maksumus, hõõruda.
Ametisse nimetamine	Tavalise maja jaoks	Kodu jaoks geosfääris	Kodu pneumoraamil
Sihtasutus (ainult betoon)	Kuupmeetri kohta m: 2900 Kokku: 52 867	Kuupmeetri kohta m: 2900 Täielikult: 15,892 + 20%* = 19,070	Kuupmeetri kohta m: 2900 Kokku: 15 892
Seinad	Tuhaplokk + telliskivi Kuupmeetri kohta m: 3250 Kokku: 193 765	Betoon Kuupmeetri kohta m: 2900 Kokku: 168 026	Puit + Minvata Kuupmeetri kohta m: 2300 Kokku: 133 262
Katus	Ruutmeetri kohta m: 2850 Kokku: 359 100	Pole nõutud	Pole nõutud
Lagede plaat	Ruutmeetri kohta m: 1100 Täielikult: 110 000	Pole nõutud	Pole nõutud
Fassaad Viimistlus	Ruutmeetri kohta m: 950 Täis: 102 600	Ruutmeetri kohta m: 1300 Kokku: 204 204	Ruutmeetri kohta m: 500 Kokku: 78 540
Finaal maksumus	818,332	391 300	227 696

^* Riba vundamendid on sel juhul peaaegu veerand kõrgemad.

Optimaalne ruumijaotus ja ületamatu mugavus

Kuna puuduvad kandvad seinad, pole kupliga majal planeerimispiiranguid. Sellega saab hõlpsalt ühendada elu- ja söögituba üheks avaraks kõrge laega ruumiks. Lõõgastusruum võib hõivata vähemalt poole kogu majast ja mullivanni vannitoasse paigaldamisega probleeme ei teki. Tähelepanuväärne on see, et kapitaalremondi ajal saab paigutust eelvalmistatud vaheseinte ülekandmisega muuta. Kuplitega majades pole vaja end isoleerida suletud ruumides, püüdes kaitsta end ärritajate eest: kerafäär neelab tõhusalt heli ja samal ajal ei lase tänavamüra.