Сферические (купольные) дома: конструкции, особенности планировки

Описание

Первое, что отличает купольные конструкции — это их высокий уровень прочности. Главной их особенностью является то, что уровень несущей способности сооружения повышается с увеличением его диаметра

Важно еще и то, что прочностные характеристики строения не меняются от того, какие материалы используются для его возведения

Купольный дом — это своеобразный конструктор. Его составляющие элементы типичны и рассчитываются самостоятельно.  Для расчета параметров основы-каркаса существует специальный калькулятор купольного дома. Для удобства при создании основы сооружения есть калькулятор купольного дома на русском языке. Собрать такой конструктор достаточно просто и быстро. По такой технологии возводят деревянные купольные дома.

Сборка основы-каркаса купольного дома легко произвести вручную. Все необходимые для возведения элементы характеризуются небольшими габаритами и весом. Благодаря тому, что геодезический дом идеален относительно аэродинамических свойств, его можно возводить в условиях нестабильного климата. Например, в местности с частыми ураганами или землетрясениями.

Проекты купольного дома из каркасного строения

Технологии сооружения купольных домов постоянно совершенствуются

Специфическая форма купольного дома требует особых технологий и составляющих. Его преимущества – устойчивость к ветровым нагрузкам, прекрасная звукоизоляция, большой объем – настолько привлекательны, что над методами сооружения неустанно работали почти 100 лет.

Каркасный метод сооружения позволил возводить огромные здания сферической формы: выставочные торговые центры, музейные комплексы для крупных объектов, стадионы, научные объекты. Используя те же технологии, можно выстроить и собственный загородный дом в виде шара.

Различают несколько проектов такого типа:

• Геодезический – основой служит каркас из треугольных элементов, собранных по сотовому принципу. Такая система отличается высокой несущей способностью. Чем выше здание, тем больше треугольных и многоугольных элементов используется и тем выше прочность конструкции. Между собой балки и стержни соединяются коннекторами – это единственный допустимый метод крепежа.
• Стратодезический – купол имеет осевую симметрию, собирается из дугообразных вертикальных элементов. Горизонтальные перемычки опоясывают купол. Сегменты такого каркаса имеют трапециевидную форму. Размеры элементов уменьшаются по направлению к центру купола. Крепеж выполняется за счет врезки балок друг в друга, так что таким образом сооружают даже деревянные сферы. Главная особенность по сравнению с геодезической моделью: здесь деформация скручивания компенсирует обшивка, а не каркас.
• Монолитный – капитальное строение, возводимое из бетона или железобетона. Оно тяжелое, хотя и прочное. Для сооружения монолитного купола применяют 2 технологии: торкретирование и заливка в несъемную опалубку. В первом случае «опалубкой» служит надуваемый тканевый пневматический каркас, по форме которого выгибают и крепят арматурные сетки, а затем заливают бетоном. Второй метод от обычного монолитного отличается лишь формой опалубки из пенополистирола.

Особенности строений

Круглый дом на платформе-окружности имеет отличия не только внешние, геометрические, но и метод возведения.

Такие дома бывают:

1. С ограждающими элементами, имеющими округлую форму; плоской либо конусообразной крышей; стенами, вид у которых в форме цилиндра. Такие строения внешне выглядя, как башня. Постройка их не требует применения каких-то особенных решений в плане конструкций.

   Проект круглого коттеджа в виде башни

2. Со стенами и крышей купольного типа. При постройке такой конструкции нужны специальные строительные компоненты различных видов; пространство изнутри часто выглядит необычно.
3. По плану прямоугольные, но имеющие крышу и стены цилиндрической формы. По-другому эти строения называются сводчатыми. Принимать их за округлые можно только условно, так как скругленные фигуры ограждающих деталей напоминают обычный четырехугольник. А при постройке применяются специальные арки либо соответствующие фермы.

Планировка подобных строений бывает самой разнообразной.

Планировка дома круглой формы

Одним из оригинальных методов является возведение здания без перегородок, где помещение изнутри будет выглядеть большим залом. Такой каркасный дом можно соорудить и своими руками.

Проекты коттеджей, в которых предусматривается круглая башня, — довольно неординарное решение. В обычных случаях башня применяется в качестве эркера для столовой или гостиной либо в ней устанавливают лестницу на следующий этаж и чердачное помещение.

Для того чтобы сделать кирпичную башенную конструкцию, нужен профессиональный мастер. Если используется газобетон, то это наиболее простое решение, так как работа состоит из несложной обработки изделий несущих стен.

А КАК НА САМОМ ДЕЛЕ? КОНСТРУКЦИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ДОМА

Под полусферической оболочкой прячется скелет – каркас из балок, которые соединены в узлы. Их количество зависит от площади дома и самого проекта.

Сферический (купольный) дом, по сути, все тот же хорошо известный каркасник. Только в технологии строительства нет разделения на стены и крышу – сферическое жилище от и до возводится однотипно – балки, узел.

В роли балок служит, как правило дерево. Иногда используется металл. Обшивка каркаса, за исключением формы, которую надо придать листовым материалам, тоже стандартна.

Но не все так просто. Главный элемент – узел – или как его еще именуют коннектор – элемент не типичный и распространен не сильно. Изготавливается он, как правило, из металла и потому не дешев.

10 неоспоримых достоинств купольных домов

Несмотря на существующие недостатки купольных конструкций, назовём на наш взгляд 10 основных преимуществ:

1. Если вы владеете некоторыми навыками в области строительства, возвести простую купольную конструкцию для вас не составит труда. Для этого продумайте проект здания и посчитайте смету.
2. Не требует мощного фундамента. Это компенсируется жёсткостью соединённых между собой балок.
3. Эксплуатация жилого помещения возможна и в зимнее время года. Сферическая форма купола позволяет лучше сохранять температуру при небольших теплопотерях.
4. В случае дождя потоки воды не задерживаются на поверхности, а быстро стекают вниз (то же относится и к снегу).
5. Купольная форма здания лучше противостоит сейсмологической опасности.
6. Благодаря отсутствию углов, отсутствуют и пустые карманы. Всё пространство может быть заполнено мебелью.
7. Здания хорошо располагаются на любой территории, вписываясь в местный ландшафт.
8. Строительство такого дома обходится примерно на четверть дешевле стандартного сооружения.
9. Затраты на содержание купольного дома в 2 раза меньше, чем прямоугольного.
10. Элементы каркаса покрыты специальным раствором. Это уменьшает риск возникновения пожара.

Помимо этого, достоинством купольных домов является отсутствие несущих перегородок. В процессе эксплуатации здания это не создаёт никаких проблем с его планировкой. В случае возникновения желания сделать перестановку, можно изменять расположение перегородок. Благодаря сфере, звук плохо проникает во внутреннее пространство. Обеспечивается защита от шума со стороны улицы.

Совет! Один из самых подробных материалов про купольные дома представлен в популярном интернет-журнале Homius.ru.

Дом сфера – прихоть архитектора или подсказка природы?

Начнем с того, что многие выдающиеся изобретения человек позаимствовал у природы, наблюдая за жизнью животных

Давайте обратим внимание на «технологии», используемые птицами при строительстве своих жилищ. Нетрудно заметить, что здесь нигде нет прямых углов. Полусферы, шары, окружности – только такие формы признает природа

Получается, что столь любимая нами жилая «коробка» вовсе не является венцом творения

Полусферы, шары, окружности – только такие формы признает природа. Получается, что столь любимая нами жилая «коробка» вовсе не является венцом творения.

Обратив внимание на этот природный феномен, инженеры исследовали механические свойства сферических и купольных конструкций. Оказалось, что они не только обладают отличной аэродинамикой, но и намного прочнее прямоугольных

Энергетически сферическая поверхность безупречна. При максимальном внутреннем объеме она имеет минимальную площадь. Поэтому в купольном строении потери тепла во внешнюю среду в несколько раз меньше, чем в обычном доме. Не зря обитатели арктики эскимосы веками строили сферические домики «иглу» из снега. Практический опыт подсказал им, какой должна быть ветростойкая и энергоэффективная конструкция.

В наши дни сферические дома из области теоретики перешли в разряд практических технологий экологического строительства. Тысячи людей во всем мире успели оценить их преимущества и не жалеют о своем выборе.

Настил кровельного материала

В роли кровельного материала можно использовать листовой шифер. Его монтаж начинается с установки обрешетки. Для этого используются брусья со средним сечением, которые крепятся на стропилах. Эти элементы устанавливаются с шагом в 0, 5 м. Брусья выпускаются за пределы рам по краям на 50 см.

Поверх обрешетки следует расстелить рубероид, уложить и зафиксировать шифер гвоздями. При этом используются резиновые прокладки. Шифер хрупкий и может повредиться при установке. Работы выполняются снизу-вверх. Листы будут перекрывать друг друга, исключая попадание влаги под кровлю. Конек нуждается в защите. Для этого можно использовать полоску кровельного материала, которая предварительно сгибается.

Каркасная технология купольного дома

Купольные дома чаще всего стоят с помощью каркасной технологии – она делает строение легким.

В прослойках между листками укладывается утеплитель.

Геодезический каркас

Здесь рядность уже не важна. Каждый элемент заполняется сэндвич-панелями, оставляя маленький зазор в 5 мм для монтажа под углом.

Нагрузка в таком случае распределяется на всю каркасную конструкцию полностью.

Если используете в качестве основы древесину, тогда обязательно покройте каркас защитными средствами (антисептиком, антипиреном).

Каркас изготавливают из деревянных треугольных блоков, которые имеют идентичные размерные характеристики.

Технология возведения купольного дома на основе пневмокаркаса

Строительство с помощью пневмокаркаса считается самым сложным, ведь для работы нужна спецтехника и оборудование, но зато благодаря этому время на возведение здания сокращается.

Фундамент для сферических домов формируют ленточный или плитный. Каркас – купол из металлических прутиков, соединенных при помощи сварки.

В этой технологии используется пневматическая каркасная конструкция.

Она создается индивидуально в надутом виде и точно повторяет контуры внутренней поверхности купола.

В тех областях, где должны быть окна и дверные полотна, каркас имеет выступы определенной формы и размеров.

Главный материал купола наносят чаще всего послойным образом, с перерывами для застывания каждого слоя.

С внутренней стороны купола делают то же самое, а после полноценного застывания стенок, переходят к заключительной отделке.

Стратодезический каркас

В стратодезической каркасной конструкции вся нагрузка ложится на дуги, из которых создается купол.

При равномерном типе заполнения каждого сектора горизонтальными балками образуются ячейки.

Проект дома на основе стратодезического купола

Стратодезические купольные жилища строятся из хорошо просушенных гнутоклееных деревянных балок, они служат одновременно и элементом декора, и несущей конструкцией. Например, харьковская компания «ЭкоДом» предлагает следующее потрясающе красивое и элегантное решение.

Стратодезические купола устойчивы к вертикальным нагрузкам, а осевая биосимметрия позволяет иссекать купол на значительно большее число горизонтальных слоев, ограниченных параллельными плоскостями, чем радиальная, что делает такие купола больше дружественным методом строительного конструирования, так и к поточным методам сборки.

Первый этаж. Заходим в маленький тамбур, а оттуда в большой холл. Рядом располагается санузел с переходом в небольшую котельную. Далее нас ждет шикарных размеров кухня и  гостиная. Справа от кухни находится спальня и кабинет. В каждом из помещений предусмотрена своя небольшая гардеробная. Из холла поднимаемся по лестничному маршу на второй этаж.

Второй этаж. Здесь архитектор расположил маленький холл с панорамным видом. Слева — санузел, справа — огромных размеров спальная комната с большой гардеробной и выходом на балкон.

Характеристики проекта

• Общая площадь – 285 кв.м
• 1 этаж: 225,83 кв. м; 2 этаж: 59,17 кв. м
• Фундамент из пенобетона
• Наружные стены и кровля — из битумной черепицы и медного листа
• Перекрытия — дерево, гипсокартон
• Отделка остальной части фасада — алюминиевый софит, фасадная лента, камень, дерево.

Что представляет собой каркасно-щитовой дом

Уточним, что каркасно-щитовая технология – это разновидность каркасного строительства. Отличается она тем, что дома можно собрать прямо на подготовленном участке из, как ясно из названия, щитов, которые заранее изготовлены на производстве. Щиты – это и есть сам деревянный каркас, который сверху обшит, а внутри у него слой утеплителя. Размеры, толщину определяют заранее, а затем отдают заказ на производство. Получается, нужно просто собрать все щиты воедино и сделать это правильно, чтобы дом служил правильно и в нем было комфортно находиться.

До того как начнется установка щитов, подготавливают фундамент. Он может быть не особо «мощным», т.к. сама конструкция имеет небольшой вес – явно в разы меньше, чем дом из кирпича или бруса. За счет этого можно сэкономить и потратить немного времени на обустройство фундамента. Затем нужен еще один «фундамент» — из деревянного бруса, и именно на него монтируются заготовленные щиты.

Каркасно-щитовые дома, построенные правильно, могут спокойно «прожить» не меньше 50 лет без необходимости ремонта. Затем, конечно, «подрихтовать» что-то придется, но, если регулярно в целях профилактики ухаживать за постройкой, ремонт не понадобится очень долго.

Если каркасно-щитовой дом построен правильно, он будет «служить» не меньше 50 лет без необходимости ремонта

Кстати, сейчас есть возможность формирования каркаса и из стальных профилей: в таком случае можно сделать не одноэтажный, а, например, двух-трехэтажный дом. Стоимость строительства, конечно, вырастет, но его прочность и устойчивость тоже повысятся, постройка станет более надежной.

Поговорим и об утеплителях, которые зашиваются в каркас. Используют для утепления разные материалы, например:

• минеральная вата;
• стекловолокно;
• пенополистирол;
• изолон.

То, какую толщину утеплителя стоит использовать, зависит от климатических условий в регионе, где возводится дом. Можно проложить несколько его слоев, можно увеличить толщину панели.

Можно использовать и пенополиуретан, с которым просто работать, но цена его довольно высокая. Его наносят тонким слоем посредством напыления прямо на каркас и обшивочный материал, благодаря чему мгновенно образуется прочный слой теплоизоляции. А при желании дом можно утеплить и снаружи, затем закрыв слой утеплителя сайдингом или штукатуркой.

Порядок сооружения каркаса

На первом этапе необходимо будет установить крайние стропила, которые выступят частью фронтона фасадов. С помощью отвеса нужно проверить вертикальность. С помощью подпорок осуществляется фиксация стропил. Нижние углы фиксируются металлическими накладками и болтами. Теперь можно заняться разметкой зоны фиксации рамы и монтажом рамы с помощью гвоздей.

На заключительном этапе производится установка стропил под коньком. Как только будут завершены вышеперечисленные работы, в верхней части каркаса нужно будет укрепить ветровые связи. Их крепят к стропильным ногам. Временные подпорки исследуют убрать. По такой же технологии соединяются все три рамы каждого края.

Преимущества и недостатки

С тем, что купольные дома выглядит необычно, спорить никто не будет. Если вы хотите иметь дом или дачу «не как у всех» и не имеете ничего против каркасного домостроения, присмотритесь к этой технологии. Решение действительно нестандартное. К тому же, говорят, экономичное. Стоимость квадратного метра начинается от 200$. Но как понимаете, это минимальная цена. Такой себе эконом вариант.

Это тоже купольный дом

Плюсы купольных домов

Кроме необычного внешнего вида плюсы у сферических домов следующие:

• Оптимальное использование пространства. Комнаты получаются с максимальной площадью пола и намного меньшей площадью потолка. То есть, неиспользуемое пространство над головой меньше.
• Меньшая внешняя поверхность стен по сравнению со стандартными прямоугольными конструкциями.

• Меньше поверхность — меньше рассеивается тепло зимой и поглощается тепло летом. То есть, содержание таких домов более экономично.

• На купольных конструкциях осадки задерживаются в очень небольших количествах — они просто скатываются.
• Конструкция легкая, фундамент под нее требуется облегченный. Обычно — ленточный, но хорош и свайный и свайно-ростверковый. На нестабильных грунтах возможно использование плитного фундамента.
• В купол можно встроить любое количество окон. Это не повлияет на устойчивость конструкции.
• Небольших размеров дом не имеет несущих стен внутри, так что расходы на строительные материалы минимальны. Купольные дома большой площади должны иметь или несущие стены, или колонны-подпорки. Но их располагать их можно почти в любом месте, что позволяет соотнести их с желаемой планировкой.
• Строение купола позволяет оптимально располагать солнечные батареи.
• В строениях купольного типа удобно устраивать систему вентиляции, отопления и кондиционирования. Дело в округлой форме крыши, которая способствует естественному перемешиванию воздуха.

По совокупности характеристик купольные дома выглядят очень привлекательны. К тому же многие говорят о том, что на постройку требуется намного меньше средств — за счет меньшей поверхности стен, идет экономия материала. По математическим выкладкам площадь стен меньше почти на треть. Но экономия если и будет, то не такой большой — стройка специфическая, с использованием специфических компонентов, которые удорожают строительство. По факту стоимость квадратного метра получается примерно такой же как при строительства каркасника обычной формы.

Минусы

Недостатки тоже есть и они тоже довольно серьезные

Во всяком случае, стоит о них знать и принимать во внимание.

• Рассчитать купольные дома самостоятельно сложно. Расчет идет не в двух, а в трех плоскостях, а это совсем непросто.
• Технология появилась не так давно, точного описания и инструкций нет.

• Заказывать такой проект и строительство желательно у организаций, которые уже имеют опыт строительства сферических построек, а их не так много.

• Остается больше отходов строительных материалов, так как продаются они, в основном, прямоугольными блоками/листами. Это снижает экономическую целесообразность, которая возникает из-за меньшей площади стен.
• В геодезических куполах двери и окна необычной формы. Их делают под заказ, а это стоит дороже. Хорошая новость в том, что все больше фирм может взяться за такой заказ, а это приводит к снижению цены.

• Ограниченный выбор материалов для наружной отделки.  Для кровли идеально подходят только два варианта — мягкая черепица или деревянная дранка. Остальные материалы из-за своей формы или жесткости неудобны. Для наружной отделки стен можно использовать тот же материал, но добавляется еще штукатурка и покраска. Есть проекты, в которых стены и «кровля» сделаны из одного материала. Так что деление условное.

• Из-за наличия скругленных стен ограничен и выбор отделочных материалов для стен в помещениях. Так крупноформатную керамическую плитку в ванной и кухне использовать не получится, а вот мозаика подойдет идеально, но она значительно дороже. При отделке вагонкой, площадь стены разбивают на участки небольшой ширины, которые разграничиваются вертикальными планками. Примерно также надо поступить при оклейке стен обоями, но смотрится это не так колоритно, как с вагонкой. Для отделки жилых и «сухих» технических помещений без проблем подходит декоративная штукатурка и покраска стен.

Есть еще необычная планировка, но однозначно ее отнести к недостаткам не получится. Нравятся купольные дома именно своей неординарностью. Так что нестандартная форма помещений — это, скорее, особенность, которую надо учитывать при подборе/заказе мебели и выборе отделочных материалов.

Особенности строительства

Еще совсем недавно дом-купол был строительной экзотикой. За его возведение брались энтузиасты экологического движения и любители оригинальных конструкций. Сегодня интернет наполнен заводскими комплектами сферических домов. Необычное жилище на основе геодезического купола и стратодезическую конструкцию можно купить, не выходя из городской квартиры.

Тем же, кто предпочитает все делать собственными руками, мы рекомендуем остановиться на геодезическом куполе. В сборке он немного сложнее дома-сферы из полуарок, но зато не требует сложного оборудования для гнутья и склеивания древесины.

Самый ответственный узел конструкции – коннектор. От точности его изготовления зависит пространственная стыковка всех элементов. Поэтому для работы лучше купить готовый заводской комплект.

Следующий шаг – подготовка ребер каркаса из деревянных брусков толщиной 50 мм. Их ширина должна быть равной толщине утеплителя (минимум 10 см). Длину ребер выбирают, ориентируясь на сборочную схему геокупола.

Частота разбивки (V) поверхности купола – базовый элемент расчетов

Кроме частоты нужно определиться с диаметром купола и его высотой. Если вы купите готовый комплект коннекторов, то пользоваться онлайн калькулятором для расчета длин ребер вам не придется. Изготовитель делает коннекторы для сборки каркаса заданной высоты и диаметра.

Как показывает практика, купол диаметром 8 метров и высотой 4 метра оптимален для сооружения двухуровневого дачного дома общей площадью 64 м2, зимнего сада или сауны.

Для того, чтобы построить купольный дом своими руками нужно выполнить несколько операций:

• Разметить на участке фундамент под каркас (ленточный, столбчатый, «шведская плита» или свайный).
• На стадии бетонирования заложить в фундамент анкера. Они нужны для крепления подкладочного бруса, к которому фиксируют первый ряд «треугольников» каркаса.
• Сборку ведут параллельными рядами, связывая ребра каркаса в пространственную конструкцию с помощью коннекторов.
• Завершив монтаж, купол изнутри обшивают деревянной вагонкой или гипсокартонном.
• В ячейки каркаса закладывают утеплитель, накрывают его ветрозащитной мембраной и обшивают снаружи плитой Изоплат или OSB.
• В местах установки окон обшивку не делают. В зоне установки дверей каркас «разрывают», оставляя  в нем нишу нужного размера. Жесткость геодезического купола очень высокая, поэтому дверные проемы не могут ее существенно уменьшить.

Двухуровневый дом-сфера на стадии наружной обшивки плитой OSB

Некоторые застройщики делают первый этаж в виде многогранника, а второй венчают геокуполом.

Дверной проем идеально вписывается в дизайн сферического здания. А вот треугольные окна и доборные элементы дверной коробки обходятся дороже обычных. Их приходится заказывать как нестандартные изделия.

Отделка дома

Вообще, купольные дома из пенопласта можно оформлять одним из множества методов. Отделку армировкой необходимо провести сначала внутри, только после следует приступать к наружным поверхностям. Снаружи отлично будет смотреться искусственный камень, который выливается с помощью полиуретановых форм. Раствор для этого можно приготовить из:

• перфликса;
• цемента;
• муки;
• жидкого стекла;
• клея;
• пластификатора;
• железооксидного пигмента.

Крыша тоже может быть покрыта камнем, но в этом случае следует для начала установить опорные планки, которые будут представлены брусом с сечением, равным 40×60 мм.

Дополнительные советы и выводы

Если купольный дом купить, можно исключить многие из перечисленных выше трудностей. Тем не менее, даже в этом случае пригодятся личные тематические знания. Они помогут правильно выбрать проект и материалы, уверенно контролировать действия исполнителей. При изучении альтернативного варианта надо учитывать не только прямые, но и косвенные затраты. В некоторых ситуациях будет выгодно приобрести готовый набор для создания надежного каркаса с гарантиями производителя.

Отделку и оснащение объекта недвижимости можно сделать самостоятельно, с применением стандартных строительных технологий

Watch this video on YouTube