Koepelwoningen – bouwtechnologie

In het artikel zullen we het hebben over de technologie van koepelconstructies, over de kenmerken en voordelen van koepelwoningen, over de drie meest bekende methoden om dergelijke gebouwen te bouwen. Maar het belangrijkste is dat we u laten kennismaken met de berekening van economische kosten, waarvan het resultaat koepelwoningen een onmiskenbaar voordeel gaf..

Door het gebruik van koepelconstructietechnologie kunnen de kosten van bouwmaterialen worden gehalveerd en de bouwtijd drie keer worden verkort. De oplossing voor het probleem berust alleen op de technische herinrichting van bouwplaatsen, omdat alle benodigde materialen al zo lang in de bouw worden gebruikt. Deze technologie wordt sinds het einde van de 20e eeuw met succes toegepast in de VS en West-Europa. Gelukkig is er nu een goede en solide basis gelegd in de post-Sovjetruimte voor de ontwikkeling van koepelwoningen..

Een beetje over de oorsprongsgeschiedenis

U moet kennis maken met koepelvormige huizen door de geschiedenis van hun oorsprong te bestuderen. Sinds de oudheid kent de mens met zekerheid de essentie van harmonie met de omringende wereld, deels uitgedrukt in de vorm van gebouwen. Een voorbeeld hiervan zijn de vele prototypes van oude woningen die in de vorm van een halfrond zijn gemaakt: de iglo van de Eskimo’s, de wigwams van de Noord-Amerikaanse Indianen, de tenten van de Afrikaanse stammen. Het is ook gebruikelijk dat veel sekten en religieuze denominaties koepels gebruiken als elementen of bases voor tempels, kathedralen en kapellen..

In de moderne wereld dateert de koepelconstructietechnologie uit de eerste helft van de twintigste eeuw, toen de Amerikaanse ingenieur Richard Fuller patenteerde op een constructietechnologie die het naoorlogse Europa van betaalbare woningen zou kunnen voorzien. Helaas verspreidde het idee zich niet, maar na vijftig jaar begonnen ze weer over koepelwoningen te praten, en deze keer – in alle ernst..

Aanvankelijk raakten de bewoners alleen vanwege hun oorspronkelijke vorm geïnteresseerd in het idee van huizen in de vorm van een halfrond. Even later realiseerden mensen zich de onbetwistbare voordelen van dergelijke structuren en hun aantal in de moderne wereld groeit voortdurend..

Ontwerpkenmerken

Door de bijzondere vorm zijn de koepelgebouwen veilig te classificeren als kunstwerken. Ze zien er nogal miniatuur uit, maar dit beeld is bedrieglijk: ondanks de externe compactheid zijn deze huizen erg ruim. Men kan de indruk krijgen van kwetsbaarheid en onbetrouwbaarheid van het ontwerp, maar een aantrekkelijk uiterlijk impliceert in dit geval helemaal niet de aanwezigheid van technische gebreken. Koepelwoningen zijn in alle opzichten superieur aan conventionele kubusachtige gebouwen.

De basis voor het bouwen van een huis

De essentie van een koepelvormige woningbouw impliceert de afwezigheid van plafonds en ondersteunende steunen. Dit geeft niet alleen een besparing tot 30% op wand- en vloermaterialen: de constructie wordt licht van gewicht en vereist geen massieve basis.

De voor de hand liggende besparingen door de bouw van een koepelvormig huis zijn al zichtbaar in de eerste bouwfase – tijdens het bouwen van de fundering. De lichtgewicht fundering bespaart 50% van het geld dat wordt uitgegeven aan de productie van grond- en betonwerken. Meestal wordt als basis een strip- of paalfundering gebruikt..

Constructie van gebouwen op basis van een geodetische bol

De eerste bekende methode voor de implementatie van koepelvormige gebouwen was een technologie gebaseerd op een frame in de vorm van een driehoekige halve bol. De methode is gebaseerd op het gebruik van driehoekige blokken van gelijke grootte, die bij toenemende hoogte hun toppen steeds meer naar het midden kantelen en zo een koepel vormen. Aangekoppeld vormen de blokken een frame, tot wel veertig centimeter dik.

Buiten wordt de woning afgewerkt met geperste cellulose geïmpregneerd met bitumen, metalen bekleding of gewoon gestuukt. De belangrijkste vereiste voor externe materialen is absolute waterdichtheid. Aan de binnenkant zijn de muren dichtgenaaid met planken en wordt minerale wol van gemiddelde dichtheid gebruikt als isolatie. Het probleem van natuurlijk licht in huis wordt opgelost door driehoekige dubbele beglazing in een kunststof frame, gemaakt volgens de afmetingen van een standaard framecel. Als de glaseenheid is ingesloten in een versterkt metalen frame, kunnen aangrenzende cellen van het frame worden gecombineerd om een ​​niet-standaard geometrische vorm van het raam te verkrijgen.

Het bijzondere van deze methode is dat de gebouwen zijn gemaakt van milieuvriendelijke materialen. De geodetische koepel wordt tegenwoordig gebruikt als basis in tentoonstellingspaviljoens, kassen en sportcomplexen.

Koepelconstructie op basis van pneumoframe

Een andere constructiemethode kwam relatief recentelijk op de markt en dankt zijn uiterlijk aan de snelle ontwikkeling van polymeermaterialen. Deze technologie is de meest ongebruikelijke en complexe, maar het is dankzij deze technologie dat de tijd voor het bouwen van een huis tot een minimum kan worden beperkt. De vraag naar de toepasbaarheid van deze methode hangt rechtstreeks af van de beschikbaarheid van gespecialiseerde apparatuur in de bouwsector: installaties voor het spuiten van betonmengsels en apparatuur voor het installeren van pneumatische frames.

De basis van het huis is, zoals altijd, een lichtstripfundering in de vorm van een ring of een massieve monolithische plaat. Langs de omtrek van de fundering met een inspringing vanaf de buitenrand van 20 cm, worden “staarten” van verticale wapeningselementen weergegeven. De staven moeten minimaal 40 cm uitsteken en de afstand ertussen is 30 tot 50 cm, afhankelijk van de grootte van de structuur en de diameter van de staven. De wapening is noodzakelijkerwijs profiel, met een dikte van minimaal 12 millimeter. Het is beter om de taak van het berekenen van de betonconstructie en het schema van de wapening toe te vertrouwen aan een organisatie die gespecialiseerd is in architectonisch ontwerp. Hoewel de techniek voor het bouwen van koepelvormige huizen niet wordt gereguleerd door specifieke regelgevingsdocumenten van de staat, werd de methodologie voor het berekenen van de sterkte en technische kenmerken van bolvormige betonconstructies in de vorige eeuw vastgesteld..

De volgende fase is de constructie van een raster van de hoofdwandversterking. Stalen staven met een nominale diameter, waarvan de lengte gelijk is aan een kwart van de omtrek van het centrale deel van de bol, worden door middel van lassen of schroefdraad aan de uitstekende wapening toegevoegd. Na verlenging worden de staven naar de as van het gebouw gebogen en vormen ze een koepel. Meestal wordt de lengte van de langsstaven gekozen met een marge, waardoor overtollige wapening tijdens het koppelen wordt afgesneden, die vervolgens worden gebruikt voor extra verbinding van de elementen van het wapeningsnet.

Het volgende kan als eindverbinding worden gebruikt:

• een ring met een I-balk of kanaalprofiel, als u van plan bent de bovenkant van de koepel transparant te maken;
• tussenvoegen van twee ronde stalen platen;
• verbindingsgedeelte in de vorm van een ster gemaakt van buizen met de overeenkomstige diameter (het aantal hoekpunten is gelijk aan het aantal longitudinale elementen van het wapeningsnet).

Wanneer het frame de vorm van een halve bol heeft gekregen, worden transversale frames toegevoegd aan de verticale staven door lassen of breien met draad.

Deze technologie moet een geprefabriceerd pneumatisch frame gebruiken. Het wordt individueel gemaakt en volgt, wanneer opgeblazen, volledig de contouren van het binnenoppervlak van de koepel. Op die plaatsen waar ramen en deuren zouden moeten zijn, heeft het kozijn uitsteeksels van een bepaalde vorm en grootte. Het vervaardigen van een pneumatisch frame is de duurste en moeilijkste bouwfase, maar aangezien de technologie de constructiekosten halveert, loont de prijs zich volledig.

U kunt een frame bestellen bij bedrijven die opblaasbare trampolines, geprefabriceerde pneumatische constructies of waterglijbanen vervaardigen. Als materiaal is het beter om een ​​weefsel met hoge dichtheid te kiezen met latex- of PVC-impregnering. De kosten van het frame bedragen 50 duizend roebel, de productietijd is ongeveer twee maanden. Na gebruik kan het product aan elk bouwbedrijf worden verkocht..

Alle volgende werkzaamheden worden in fasen uitgevoerd:

1. Het pneumatische frame zit stevig vast in de stalen kist en wordt opgeblazen.
2. Op de locaties van deuren en ramen op het wapeningsnet worden de afmetingen van toekomstige openingen gemarkeerd in de vorm van uitsteeksels op het frame.
3. Het frame is leeggelopen en verwijderd tijdens het lassen.
4. Wapening wordt gesneden volgens de gemaakte markeringen. Openingen zijn aan alle vier de zijden afgezet met profielversterking in 2-3 rijen.
5. Het frame is behandeld met een hydrofobe verbinding en op zijn plaats geïnstalleerd.

De laatste fase van het werk is het spuiten van het basismateriaal op de koepel. Het proces is opgedeeld in verschillende fasen: de samenstelling wordt laag voor laag aangebracht met een laagdikte van 3,5 tot 8 cm, afhankelijk van het soort materiaal. Nadat de eerste laag is aangebracht, maar nog niet is bevroren, worden er loodrecht op het vlak van het frame speciale staven-bakens van vaste lengte ondergedompeld, waarlangs de dikte van de wanden en de uniformiteit van het spuiten worden gecontroleerd. Cement-polymeer of spuitbeton, geëxpandeerd polystyreen of een combinatie van verschillende materialen kan worden gebruikt als het hoofdmuurmateriaal. De buitenste en binnenste spuitlagen zijn bijvoorbeeld gemaakt van spuitbeton, waardoor een verhoogde oppervlaktesterkte wordt verkregen..

Na de uiteindelijke uitharding van het mengsel, wordt het frame gedemonteerd, de defecten van het sproeien in de openingen worden geëlimineerd, waarbij het proces van het opzetten van de koepel eindigt.

Koepelwoningen op basis van vaste bekisting en fabrieksgebouwen

Koepelconstructie is in Rusland wijdverbreid geworden, grotendeels dankzij de systemen van permanente polystyreenbekisting en bolvormige blokvormige gebouwen. De eerste taak van deze technologieën is de implementatie van objecten van de zogenaamde snelle constructie. In dit geval duurt de bouw van koepelwoningen niet langer dan twee weken (exclusief de constructie van de fundering en interne inrichting).

Beide technologieën hebben een aantal vergelijkbare kenmerken:

1. De belangrijkste elementen van gebouwen worden geproduceerd in de omstandigheden van woningbouwfabrieken, waarna ze naar de site worden vervoerd en daar worden geassembleerd..
2. Als uitgangsmateriaal voor de blokken wordt geëxpandeerd polystyreen gebruikt..
3. De gebouwen onderscheiden zich door een verhoogde energie-efficiëntie: in feite wordt het koepelhuis een soort “thermoskan” vanwege het hoge gehalte aan warmte-isolerende materialen in de constructie. De buitenafwerking gebeurt in beide gevallen door het aanbrengen van waterdichte gevelpleister.
4. Elk type fundering kan als basis worden gebruikt, inclusief een lichtgewicht basis voor een kozijnhuis.
5. De afleverset bevat bijna altijd een technisch ontwerp van het gebouw en aanbevelingen voor de constructiewerkzaamheden.

Er zijn ook een aantal verschillen:

1. Blokhuizen hebben geen extra betonwerk nodig.
2. De geprefabriceerde structuur van kant-en-klare blokken kan worden gedemonteerd en verplaatst. Heel vaak is het gebruik van dergelijke huizen seizoensgebonden..
3. Technologieën verschillen in de methoden voor het plaatsen van deur- en raamopeningen.
4. Blokgebouwen, in tegenstelling tot bekistingen, worden vaak volledig uitgerust geleverd (inclusief deuren, ramen, ventilatiesystemen, etc.).
5. Door het gebruik van permanente bekisting wordt de verscheidenheid aan vormen en maten enigszins beperkt..

Wat betreft de constructietechniek, deze is vrij eenvoudig. De structurele elementen worden na aanlevering op de bouwplaats gesorteerd en in groepen verdeeld. Het eerste is het souterrain: het wordt aan de basis bevestigd door middel van beugels of ankers. Daarachter is de constructie van het koepelvormige deel. De blokken hebben de vorm van honingraten van dezelfde grootte en vorm. Ze worden aan elkaar bevestigd met een slot of bovenliggende mechanische verbindingen..

Als we het hebben over gebouwen met permanente bekisting, dan kan betonstorten worden uitgevoerd, zowel na volledige montage als tijdens het proces. In ieder geval, terwijl de hoofdstructuur wordt opgetrokken, wordt er een verstevigingsframe in gemonteerd. De bovenzijde van de koepel is een los bijgeleverde meerlaagse unit die als dubbele beglazing in een kunststof frame kan worden uitgevoerd.

Nadat de muren zijn opgetrokken:

1. Installatie van deuren en ramen:
   • in bekistingshuizen blijven raam- en deuropeningen glad. De installatie gebeurt op elke beschikbare manier;
   • blokconstructies hebben vaak fabrieksgroeven en vergrendelings (mechanische) verbindingen, wat het installatieproces vergemakkelijkt.
2. Afdichten van voegen met polyurethaanschuim.
3. Buitendecoratie, installatie van vensterbanken, ventilatieroosters en andere hulpstukken.
4. Installatie van een blinde funderingszone en installatie van afvoerkanalen.

Buitenafwerking van bekistingsgebouwen vereist een laag ruwe pleister met glasvezelgaas. In blokhuizen heeft de buitenste laag van onderdelen een speciale coating (bijvoorbeeld polymeercement), die het proces van geveldecoratie vergemakkelijkt, of een afgewerkt waterdicht afwerkingsoppervlak met decoratieve elementen.

Installatie van vloeren en scheidingswanden

Het apparaat van vloerverwarmingsplafonds wordt voornamelijk geleverd in koepelvormige huizen op basis van de geosfeer en het pneumoframe. Plafonds kunnen geprefabriceerd of gewapend beton zijn. Het bouwproces is vrij eenvoudig:

1. Ten eerste wordt het hoofdframe samengesteld uit metalen of houten balken. In het eerste geval worden T-balken of I-balken gebruikt met “dimmen” aan de uiteinden. Stalen balken worden bevestigd met ankers of doorvoerbeugels, en schroefpennen worden gebruikt om houten balken te bevestigen, die vanaf de buitenkant van het gebouw worden vastgeschroefd.
2. Ondersteunende structuren zijn verbonden door banden.
3. De geprefabriceerde hardhouten vloer is gevuld met minerale wol en dichtgenaaid met kanten planken of panelen op houtbasis.
4. Als gewapend beton moet worden gestort, wordt een wapeningsnet met een maaswijdte van 10×10 cm en een draaddikte van minimaal 6 mm in de openingen tussen de draagbalken aangebracht..
5. Bekisting voor het storten van beton is gemaakt van OSB-platen, die met gegalvaniseerd draad aan de balken worden bevestigd. In de regel is één strekkende meter van een ligger vereist vanaf vijf ankerpunten.
6. De bekisting moet worden bedekt met polyethyleen, waarna het betonmengsel kan worden gestort.

Kenmerken en voordelen van koepelwoningen

Huizen die zijn gebouwd met behulp van een van de koepelconstructietechnologieën, hebben een aantal speciale eigenschappen die niet kunnen worden bereikt met traditionele bouwmethoden. Het is dankzij deze verschillen dat koepelvormige gebouwen niet alleen een alternatief zijn voor kubuswoningen. Ze vertegenwoordigen een volledig nieuw type constructies die in staat zijn om de meest urgente alledaagse problemen op te lossen zonder materiële kosten..

Energiebesparende functies

Voor het verwarmen van een koepelhuis in de winter is 20 tot 30% minder energie nodig dan bij conventionele gebouwen. Ten eerste wordt dit bereikt door de unieke vorm van de woning: bij dezelfde oppervlakte is het volume van het koepelgebouw veel kleiner. Bovendien helpt de bolvorm van de kamer om een ​​constante natuurlijke luchtcirculatie te behouden, wat betekent dat warmere lucht zich niet ophoopt boven in de kamer. Deze functie wordt perfect getraceerd tijdens inspectie van thermische beeldvorming. Er is nog een truc, waardoor u extra kunt besparen op verwarming: als u panoramische beglazing of een transparante bovenkant van de koepel in het bovenste deel van het gebouw plaatst, wordt het huis extra verwarmd vanwege het broeikaseffect.

Ongeëvenaarde sterkte-eigenschappen

Idealiter wordt een gelijkmatige verdeling van de belasting op de constructie verzekerd door zijn bolvorm. Ongeacht welk deel van de structuur wordt onderworpen aan mechanische actie, het wordt effectief over de hele reeks verdeeld. Deze eigenschap komt vooral naar voren bij woningen die op basis van een driehoekig frame zijn gebouwd door de uitgebalanceerde plaatsing van verstijvers en steunpunten. Voor regio’s met een onstabiel klimaat zijn koepelwoningen het meest geschikt: door hun gestroomlijnde vorm blijven ze immuun voor windstoten tot 230 km / u.

Maximale besparing

Zoals hierboven vermeld, bespaart het bouwen van een huis met koepeltechnologie ongeveer 50% geld. Laten we deze verklaring controleren door een koepelvormig huis te vergelijken met een traditioneel huis..

Vergelijking van materiaalkosten voor de constructie van huizen van verschillende typen

Vergelijkingscriteria	Standaard huis met één verdieping	Huis gebouwd met koepeltechnologie
De belangrijkste parameters gebouw	Totale oppervlakte: 100 m2 Kleinst mogelijke omtreklengte: 40 m Binnenste omtreklengte: 34,4 m	Totale oppervlakte: 100,24 m2 Buitengrensstraal: 5,65 m Radius binnenrand: 5,25 m Buitenomtrek: 35,48 m Binnenomtrek: 35,08 m
Gegevens over de stichting	Horizontaal gebied: 26,04 m2 Minimaal toegestane hoogte: 0,7 m Betonvolume: 18,23 m3	Horizontaal gebied: 13,69 m2 Minimaal toegestane hoogte: 0,4 m Betonvolume: 5,48 m3
Gegevens over de buitenmuren	Wanddikte: 0,6 m Bouwhoogte: 2,7 m Wandvolume: 59,62 m3	Wanddikte: 0,4 m Opbouwhoogte: 4,7 m Wandvolume: 57,94 m3
Decoratieve afwerking	Oppervlakte buitenmuur: 108 m2 Oppervlakte binnenmuur: 92,88 m2	Oppervlakte buitenmuur: 157,08 m2 Oppervlakte binnenmuur: 132,95 m2
Dakbedekking	Verplicht	Niet verplicht

Geschatte kosten van de belangrijkste soorten materialen, wrijven.
Afspraak	Voor een standaard huis	Voor thuis in de geosfeer	Voor thuis op pneumoframe
fundament (alleen beton)	Per kubieke meter m: 2900 In totaal: 52867	Per kubieke meter m: 2900 Volledig: 15.892 + 20%* = 19.070	Per kubieke meter m: 2900 Volledig: 15892
Muren	Sintelblok + baksteen Per kubieke meter m: 3250 Totaal: 193765	Beton Per kubieke meter m: 2900 In totaal: 168026	Hout + Minvata Per kubieke meter m: 2300 Totaal: 133262
Dak	Per m2 m: 2850 In totaal: 359100	Niet verplicht	Niet verplicht
Plafondplaat	Per m2 m: 1100 Volledig: 110.000	Niet verplicht	Niet verplicht
Facade Afwerking	Per m2 m: 950 Volledig: 102600	Per m2 m: 1300 Totaal: 204204	Per m2 m: 500 Totaal: 78540
De laatste kosten	818.332	391.300	227.696

^* Strookfunderingen zijn in dit geval bijna een kwart hoger.

Optimale verdeling van de ruimte en ongeëvenaard comfort

Doordat er geen dragende muren zijn, kent de koepelwoning geen bouwkundige beperkingen. Het kan woon- en eetkamers gemakkelijk combineren tot één ruime kamer met een hoog plafond. Een ontspanningsruimte kan minstens de helft van het hele huis beslaan, en er zullen geen problemen zijn met het installeren van een jacuzzi in de badkamer. Het is opmerkelijk dat tijdens de revisie de indeling kan worden gewijzigd door de geprefabriceerde scheidingswanden over te brengen. In koepelwoningen is het niet nodig om jezelf te isoleren in gesloten ruimtes, om jezelf te beschermen tegen irriterende stoffen: de bol absorbeert effectief geluid en laat tegelijkertijd geen lawaai van de straat door.

Vergelijkbare inzendingen:

1. Thermoblock-huis: bouwtechnologie Thermoblock is een veelzijdig materiaal dat bouwprocedures enorm kan vereenvoudigen en in korte tijd een huis kan bouwen. Thermoblokken worden gepresenteerd in de vorm van twee polystyreenschuimplaten, die aan elkaar worden...
2. De kosten voor het bouwen van een landhuis zijn afhankelijk van de bouwtechnologie Het bouwseizoen is open, veel Moskovieten zullen dit jaar besluiten om hun eigen landhuis te bouwen. De vraag naar percelen in de regio Moskou groeit alleen maar, daarom zal er ook...

Meer lezen  Zoldertrap - beschrijving, kenmerken, installatie