Строительство купольного дома своими руками: инструкция, чертежи, фото, видео

Купольный дом, достаточно сложен технологически. Строительство купольного дома требует мастерства, и продумать надо все до мелочей. И конечно, нужен проект. Возможно ли построить купольный дом своими руками?

И из чего строить? Чаще всего строят из дерева. Технологически возможно возвести купольные стены из кирпича и блоков, из панелей и монолитного железобетона. Этот уникальный дом, сформированный как полушар или конус, благодаря своей конструкции не потребует много строительных материалов.

Это понятно, ведь сфера, или яйцо, при минимуме толщины оболочки выдерживает наибольшие нагрузки по сравнению с другими конфигурациями, ведь данная «конструкция» по своей природе распределяет приложенные нагрузки наилучшим образом. Это ведь не плоскость, которая борется со всем миром, подставляет себя ветру и огню… а сферу и поджечь снаружи сложновато. Да и нового ничего нету, вспомнить шатер, шалаш, ярангу или церковный купол. Так, достаточно философии! Наука эниология, безусловно, интересна, и в мире купольные конструкции строят и живут в них, это факт, например — японцы.

Вопрос практический – как построить для себя купольный дом? Получить максимальный объем жилого пространства на минимальной площади участка, сэкономить на стройматериалах и фундаменте, а дом получить прочный, устойчивый и энергосберегающий?

Достоинства и недостатки купольного дома

Для принятия решения о целесообразности применения данной технологии, необходимо выяснить ее плюсы и минусы. Преимущества:

• эксклюзивный внешний вид;
• быстрое возведение и обустройство;
• возможность свободного внутреннего оформления;
• малый вес конструкции позволяет располагать ее на самых простых фундаментах;
• возможность обустройства в любых климатических регионах;
• в полукруглом помещении тепло распределяется равномерно. Поэтому такие домики обладают высокими теплоизоляционными свойствами: летом в них прохладно, а в зимнее время — тепло;
• хорошие показатели шумоизоляции;
• внутри комнаты будут просторными и светлыми, поэтому не нужно усиленного освещения;
• стройка и обустройство не требует больших денежных вложений;
• высокая сопротивляемость к ветровым нагрузкам;
• особенности конструкции делают ее устойчивой к землетрясениям;
• энергосберегающие качества.

К недостаткам отнесем:

• большое количество отходов при производстве — все материалы изготавливаются для 4-х угольных проектов;
• круглое сооружение сложнее прямоугольного разместить на маленьком участке;
• внутри тяжело расположить мебель;
• изготовление окон и дверей нестандартной формы требует дополнительных затрат.

Круглый дом: конструкция стратодезического купола // FORUMHOUSE

Особенности строений

На территории РФ не распространено возведение круглых домов, хотя каждая десятая компания согласится взять в работу проект строения необычной формы. Причин несколько. Во-первых, уже разработано более 100 готовых эскизов с подробными расчетами и разъяснениями. Нужно просто построить здание по чертежу. Во-вторых, нет нужды оплачивать патент или разрабатывать новые технологии. Все методики для строительства уже существуют и давно опробованы на практике. И наконец, для старта строительных работ будет нужно меньшее количество материалов при условии рационального распределения и раскройки.

Строительство круглого дома начинается с заливки фундамента. Он может быть на сваях в случае холмистой местности или в виде классического бетонного основания, расположенного на достаточной глубине под землей. Круглая конструкция оказывает меньшее давление на квадратный метр по сравнению с квадратными зданиями. Поэтому происходит экономия денег на покупке строительных материалов.

После окончания заливки фундамента и его застывания начинается возведение несущих конструкций. В зависимости от задуманного проекта рассчитывается угол наклона будущих стен. Из-за необычного способа сегментирования, строительство организовывается без дополнительных конструкций. Раскроенные материалы для внешних стен крепятся на каркас по принципу мозаики с учетом отверстий окон и дверей. Полученную конструкцию укрепляют по швам антикоррозионным и влагостойким составом, а внутри проводят коммуникации и внутреннюю отделку.

В качестве кровельного материала может применяться битумная, композитная, цементная или керамическая черепица. Причем расходы на покрытие будут ниже. Ведь на работу будет использовано до 95% купленного сырья, в то время как для квадратной крыши этот показатель не превышает 85%.

Заказать проект круглого дома возможно, однако это потребует дополнительных усилий и увеличения строительной сметы. Чтобы компенсировать их, можно построить круглый дом своими руками. Это снизит расходы на оплату труда рабочих, но потребует навыков в строительстве.

Вам будет интересно: Особенности проектов узких домов: варианты планировки, размещение на участке, современные решения

Проекты купольных домов: фото

Для того чтобы начать стройку, нужно иметь точные геометрические размеры каркаса и его узлов. Как правило, каждый проект индивидуален, потому что геодезический купол позволяет сочетать разнообразные конструктивные и дизайнерские варианты. К тому же, застройщик может использовать разные стройматериалы, средства для монтажа, технологии. Важное условие — соблюдение всех требований для создания силового каркаса.

Сферические объекты, сооруженные из кирпича или камня, обладают такими же характеристиками, что и стандартная четырехугольная постройка. Интересными и практичными являются сооружения из пенополистирола и пенопласта по японской технологии. В большинстве случаев специалисты совершенствуют такие жилища для круглогодичного проживания в них людей.

Самой популярной технологией создания купольных домов считается каркасное строение. Каркас сооружают из любых материалов, его элементы соединяют с помощью специальных приспособлений — коннекторов.

Чтобы точно запланировать будущие действия и расходы, необходимо тщательно подготовиться. Кроме общих требований к жилищу, учитываем следующие факторы:

• Проект разрабатывают с учетом действующих стандартов строительства, противопожарных правил.
• Для заливки фундамента следует учитывать состав почвы, уровень залегания подземных вод.
• При выборе комплектующих деталей обращайте внимание на современные изделия. Искусственные материалы по своим характеристикам и свойствам лучше натуральных аналогов.
• Чтобы объект недвижимости был энергетически эффективным, используйте современное и качественное оборудование для отопления, вентилирования и кондиционирования.

Проектированием конструкций занимаются специализированные организации. Там можно посмотреть стандартные проекты домов-полусфер. Дешевле будет использовать готовый проект, сделанный профессионалами, внося в него личные поправки.

Примеры и разновидности купольных конструкций

Сферическую конструкцию можно построить двумя способами:

• В виде геодезического купола (собирается из треугольных каркасных ячеек, стыкуемых с помощью узловых элементов — коннекторов).
• Из гнутых стоек или сегментов арочной формы, соединяемых вершинами (стратодезический купол).

Геодезический купол

Стратодезический купол

Гнутоклееные деревянные стойки для сборки стратодезического купола

По технологии стратодезического купола собирают «маковки» православных храмов. Геодезический купол пришел к нам из Америки. Его изобретателем считают инженера Фуллера.

Несмотря на различия во внешнем виде, эти конструкции отличаются минимальным весом, высокой жесткостью и устойчивостью.

Дома в форме сферы можно строить из любого материала, начиная от пенопласта и заканчивая бетоном. Выбор конкретного варианта зависит от технической оснащенности исполнителя. Для возведения жилых зданий чаще всего используют конструкции с деревянным каркасом.

Причин для этого несколько. Древесина – экологичный и прочный материал, обладающий высокой упругостью. Геодезические купола собирают из деревянных балок, соединяя их стальными коннекторами.

Каркас дома на основе геодезического купола

Стратодезические жилые конструкции строят из гнутоклееных балок.

Каркас здания на основе стратодезического купола

Японская технология сферических зданий основана на использовании гнутых пенопластовых блоков с замками. Из них собирают небольшие одноэтажные постройки. Пенопласт в таком доме выполняет сразу две функции: конструкционного материала и утеплителя.

Современный домик-«иглу» строится не из снега, а из пенопластовой «скорлупы»

Минимальный вес дома-сферы позволяет возводить его на мелкозаглубленном ленточном или свайном фундаменте. Для утепления секций используют минвату, солому, эковату или пенопласт.

Наиболее распространенный вид кровельного покрытия – мягкая битумная черепица. Этот материал идеально ложится на криволинейные поверхности.

Дом-сфера, покрытый битумной черепицей

Сторонники экостроительства делают выбор в пользу деревянного гонта – тонких дощечек, образующих оригинальное чешуйчатое покрытие.

Деревянный гонт естественно смотрится на сферическом здании

Двухуровневый дом на основе стратодезического купола с гонтовой облицовкой

Недавно на рынке появились новые материалы, идеально адаптированные для создания бесшовного кровельного ковра. Это «жидкая пробка» (частицы пробкового дерева в акриловом полимере) и жидкая резина.

Как мы уже говорили, материал для строительства сферического дома может быть разнообразным. Если вам больше нравится бетон, нет проблем.

Используя технологию набрызга, можно возводить купольные постройки из легкого бетона

Современные технологии позволяют строить такие дома с помощью пневмоопалубки из ПВХ, на которую наносится вспененный утеплитель. Затем по утеплителю ставят арматурный каркас и наносят на него бетонную смесь методом торкретирования.

Из одних соломенных блоков дом-сферу не построишь. Этот материал используют как утеплитель. Солому плотно набивают в ячейки из досок и собирают из них купол.

Пространственный каркас выполнен из деревянных ячеек, наполненных соломой

Что требуется для строительства

Приступая к обустройству сферического сооружения, необходимо подготовить инструменты и материалы. Лучше собрать весь инвентарь заранее, чтобы во время работ не тратить время на поиски недостающих приборов.

Наиболее востребованы конструкции из деревянных брусьев. Сечение подбирается индивидуально в соответствии с предполагаемыми нагрузками на купол. Соединяют деревянные элементы при помощи коннекторов. Они бывают пятилучевыми и шестилучевыми. Данные элементы применяются при изготовлении полукруглых построек большой площади.

В случае возведения небольшого домика можно применить безконнекторную сборку. Профессиональные мастера часто отказываются от применения коннекторного метода сооружения каркаса. В этом случае бруски подгоняются точно друг под друга, что позволяет соединять их шурупами с минимумом швов.

Для облицовки каркаса применяют:

• листы ОСБ;
• фанеру;
• пенопласт;
• гипсокартон;
• другие листовые материалы.

Для крыши используют гибкую черепицу, рубероид, листовые кровельные материалы на основе алюминия.

Слой изоляции производят из качественной минваты. При ее укладке необходимо предупредить попадание внутрь сырья влаги. Более практичный вариант — вспененный полиуретан, который не боится воды. Материал создается непосредственно во время строительства из жидких компонентов. Увеличиваясь в объеме, он заполняет все свободное пространство, создавая эффективный изоляционный слой.

Внутренняя отделка ничем не ограничена. Применяют вагонку, деревянные панели, гипсокартон с последующей окраской или же обои. Для проведения строительных и отделочных работ подойдут такие инструменты:

• рулетка;
• уровень;
• электрический уголок;
• ножовка;
• электролобзик;
• электродрель;
• деревообрабатывающий станок;
• кровельные ножницы;
• молоток;
• перчатки;
• кисти;
• болгарка;
• крестовая отвертка.

Пошаговая инструкция строительства купольного дома своими руками

Подготовив все необходимые материалы и оборудование, нужно выполнить подготовительные мероприятия: изготовить основные части конструкции, обработать их и подготовить к сборке.

Подготовка к строительству

Прежде всего, нужно выполнить необходимые подготовительные работы. К ним относится разметка площадки, где будет возводиться дом. Ее требуется очистить от грунта, а затем засыпать щебнем и песком. Определитесь с моделью здания. Выберите подходящую частоту ячеек. От этого параметра зависит сферичность конструкции: чем больше показатель, тем круглее получится дом. Обычно выбирается 2v или 3v.

Изготовьте фанерные элементы и стропила будущего строения. На этом же этапе сделайте требуемое количество коннекторов. В процессе изготовления изделий ориентируйтесь на чертежи, подготовленные заранее. Коннекторы из металлических пластин обработайте антикоррозийным средством. Залейте фундамент. Вместо него также может послужить десятиугольная конструкция из досок. Сечение заготовок выбирается индивидуально с учетом будущих нагрузок.

Монтаж конструкции

При помощи электрической пилы или лобзика, сделайте из досок элементы трапециевидной формы. На основание из щебня и песка уложите рубероид, а поверх него — трапециевидные заготовки. Убедитесь в ровности установки элементов и скрепите трапеции шурупами. Далее возводятся внутренние вертикальные стены. Для сборки этих элементов используйте деревянный брус. Детали соединяйте шурупами.

Изготовьте коробку дверного проема желаемых размеров. Для ее создания нужны горизонтальные и вертикальные доски. Детали соединяйте при помощи подготовленных пазов, закрепляя шурупами, скобами или другими видами крепежа. На этом же этапе сделайте коробки для установки окон. Чтобы обшить вертикальные стены используйте доски, которые нужно крепить таким образом, чтобы не допустить просачивание в дом воды при косом дожде.

Далее следует подготовить ребра главного каркаса, которые производятся из деревянных брусков. Еще до установки их поверхность следует покрыть лаком и противогрибковыми средствами.

Чтобы изготовить пластинчатые коннекторы используйте металлические пластины. Для этого понадобится болгарка, с помощью которой следует вырезать из листа металла пятиугольные или шестиугольные детали, в зависимости от типа конструкции.

После того как коннекторы готовы, следует приступить к их заливке. Для этого сгодится бакелитовая смола или монтажная пена. Второй вариант более приемлемый, так как содержит компоненты, безопасные для здоровья человека. Чтобы возвести каркас купола, обратите внимание на чертежи, и рассчитайте количество деталей. Для соединения элементов применяют шурупы.

Отделка

Во внутренние треугольные ячейки купола укладывают теплоизолирующий материал: минеральную вату, пенопласт, стекловату. Для внутренней обшивки воспользуйтесь обычной деревянной фанерой, которая способна регулировать влажность в помещении, а также является экологически чистым и безвредным материалом.

После завершения работ по отделке внутренней части помещения, приступите к внешней отделке стен с помощью рубероида и гибкой черепицы. Слои укладывают последовательно, друг за другом. Треугольники из рубероида следует вырезать на столярном столе. Чтобы закрепить рубероид воспользуйтесь смолой или специальным клеем.

После этого приступите к внутренней отделке, которая включает:

• укладку полов;
• установку водоснабжения, вентиляции;
• отделку стен.

Созданную основу оснащают декоративными и функциональными элементами в соответствии с личными пожеланиями.

Геодезический купол. Об устройстве и моем опыте расчетов

Пожалуй сложно назвать геодезические купола чем-то необычным или новым. В этой заметке я расскажу немного об этих конструкциях в общем, об их устройстве, а также покажу на примере как я кое что на эту тему считал. Код тоже будет.

Википедию цитировать не буду. Почему я выбрал купол в качестве дома?

• При равном объеме площадь поверхности сферы будет меньше, чем у любой другой формы. Это положительно влияет как на материалоемкость, так и на энергозатраты при эксплуатации.
• Мне нравится как выглядит сфера.
• Это интересный инженерный проект, в каком-то смысле даже вызов. Это сложно, трудно и потому весело!

Как это геодезические сферы устроены вообще? С первого взгляда кажется, что это какое-то переплетение рёбер и уловить систему сложно. В этой заметке попробуем разобраться.
В основе таких конструкций лежит икосаэдр или октаэдр. В общем правильный многогранник. В моем случае это был именно икосаэдр и чаще используют его. Далее берем одну грань и заменяем ее на несколько треугольников, вершины которых лежат на сфере, центр которой совпадает с центром икосаэдра. Звучит не слишком складно. Отвлечемся.

Это и есть наш основной икосаэдр. Частота это на сколько частей мы разобьем каждое ребро икосаэдра. Ставим 3,4, 5 и ничего становится непонятно. Переключаем в режим кровли и ищем пятиугольники. В тех местах, где у нас вершина икосаэдра — будет пятиугольник. Между тремя пятиугольниками грань икосаэдра.

Если внимательно смотреть на геодезик и знать, что искать (обычно пятиугольник), то становится видна регулярность структуры. На Биосфере в Монреале при должном усердии можно найти пятиугольники и посчитать частоту. Частота у нас равна количеству ребер между двумя пятиугольниками.

Сами “большие” треугольники, с вершинами на вершинах икосаэдра также имеют структуру. На acidome в режиме кровли это видно по цвету. Треугольники расположены симметрично относительно центра “большого” треугольника. Количество их типов меньше общего числа треугольников. В случае с частотой 5 уникальных треугольников 9.

В процессе проектирования дома я столкнулся с задачей постройки сферы в Dynamo. Это такой инструмент, который позволяет научить Autodesk Revit работать со сложными формами. Такая среда визуального программирования. Погуглив я даже нашел скетч, который в Dynamo строил геодезическую сферу. Сферу то он строил, да не ту.

Дело вот в чем. Когда мы берем одно ребро икосаэдра и делим его на мелкие треугольники — сделать это можно несколькими способами. В acidome за это отвечает переключатель “метод разбиения”.

Найденный скетч строил сферу методом равных хорд. Что это значит? Мы берем большой треугольник икосаэдра, каждое его ребро делим на нужное нам количество частей, соединяем точки на ребрах между собой и получаем плоскую сетку из треугольников. Затем эту сетку мы проецируем на сферу. Все бы хорошо, но сами эти треугольники достаточно сильно отличаются по размеру. Центральный больше всех. Оно и понятно, центр “большого” треугольника у нас на максимальном расстоянии от сферы. Это плохо, так как в этом случае сложнее оптимизировать расход материалов. Будет больше отходов.

Другой метод разбиения (равными дугами) предполагает, что мы строим поверх “большого” треугольника дуги и уже их делим на равные части. Подход отличается, простой проекцией не обойтись.

Скетч не подходил. Я попытался его исправить и в итоге мне пришлось нырнуть в это дело с головой.

Как оказалось помимо визуальной среды Dynamo имеет встроенный Python. С этим языком я ранее не сталкивался, но где наша не пропадала? В конце концов это просто инструмент.

Дальше будут кусочки кода, прошу обратить внимание, что это мой hello world в python, а целью было не построить максимально эффективное и производительное решение, а построить нужную сферу.

Метод равных дуг.

Берем одну из граней икосаэдра и из углов этого треугольника строим дуги. for k, edge in enumerate(curves): # Строим дугу arc = Arc.ByCenterPointStartPointEndPoint(sphere_center, edge.EndPoint, edge.StartPoint) # Точки углов сохраняем, они нам пригодятся result_points.append(edge.EndPoint) result_points.append(edge.StartPoint) # Иногда дугу строит «вокруг», тогда меняем местами начало и конец if arc.SweepAngle > 90: arc = Arc.ByCenterPointStartPointEndPoint(center_point, edge.StartPoint, edge.EndPoint) # Делим дугу на равные части arc_points = Arc.PointsAtEqualSegmentLength(arc, n) else: arc_points = list(reversed(Arc.PointsAtEqualSegmentLength(arc, n))) # Сохраняем и эти точки for p in arc_points: result_points.append(p)

Затем дуги делим на равные части и соединяем точки на дугах новыми дугами. У всех дуг один центр — центр сферы. Точки соединяем не все со всеми, а одноименные. На картинке оно выглядит попроще, чем в коде.

for edge_index, point_list in enumerate(points): edge_arcs = [] for point_index, point in enumerate(point_list): next_edge_index = edge_index + 1 if len(points) == next_edge_index: next_edge_index = 0 end_point_index = n — point_index — 2 arc = Arc.ByCenterPointStartPointEndPoint(center_point, points[next_edge_index][end_point_index], point) if arc.SweepAngle > 90: arc = Arc.ByCenterPointStartPointEndPoint(center_point, point, points[next_edge_index][end_point_index]) arc_points_count = n — point_index — 1; pp = Arc.PointsAtEqualSegmentLength(arc, arc_points_count) for po in pp: on_arc_points.append(po) edge_arcs.append(arc) edges_arcs.append(edge_arcs)

Опа, а дуги то не пересекаются! Не слишком беглое гугление вывело меня на книгу, которая подтвердила мои предположения о том, что нужно в качестве вершины ребра геодезика использовать центр треугольника, образованного пересечением дуг. Также курил исходники acidome, но не помню нашел ли там этому подтверждение. Помню, что было интересно. Центры надо как-то найти. Это центр треугольника и это не сложно, но нужно было понять где же у нас в ворохе точек эти треугольники. Мне показалось самым простым вариантом соединять ближайшие друг к другу точки.

for point in on_arc_points: distance = [] # Считаем расстояние от каждой точки до других. for p2 in on_arc_points: distance.append(point.DistanceTo(p2)) distance.sort() # Берем три ближайшие three_points = [] for p2 in on_arc_points: if point.DistanceTo(p2) <= distance[2]: three_points.append(p2); # Строим треугольник poly = Polygon.ByPoints(three_points) # Берем его центр. Эту точку складываем к тем, что собирали ранее result_points.append(poly.Center())

Теперь нам нужно соединить между собой собранные на разных этапах точки, которые и являются вершинами ребер геодезической сферы. На картинке эти точки видно хорошо, но вот когда они в массиве — все сложнее. Было несколько вариантов, но так как задача была с наименьшими трудозатратами получить рабочий скрипт, вышло вот это:

# Дальше какая-то магия с поиском какие точки из облака у нас составляют треугольники, которые грани геосферы points = dict() for i, point in enumerate(projected): points
= dict() points[‘point’] = point points[‘id’] = i points[‘distance’] = dict() for c, p2 in enumerate(projected): points[‘distance’][c] = point.DistanceTo(p2) max_dist = 0 i = 0 for i, point in points.items(): max_distance = max(point[‘distance’].values()) if max_distance > max_dist: root_point = i max_dist = max_distance row = dict() row[root_point] = points[root_point] del points[root_point] surfaces = [] while len(row): #for x in range(0, 2): next_row = dict() for id, item in row.items(): point = closest_point(points, id) if point is not None: tmp = points[point] del points[point] point2 = closest_point(points, id) points[point] = tmp if point2 is not None: surfaces.append(Surface.ByPerimeterPoints([item[‘point’], points[point][‘point’], points[point2][‘point’]])) next_row[point] = points[point] next_row[point2] = points[point2] for id, item in next_row.items(): point = closest_point(row, id) if point is not None: tmp = row[point] del row[point] point2 = closest_point(row, id) row[point] = tmp if point2 is not None: surfaces.append(Surface.ByPerimeterPoints([row[point][‘point’], row[point2][‘point’], item[‘point’]])) row.clear() for id, po in next_row.items(): if po[‘id’] in points: del points[po[‘id’]] if po[‘id’] not in row: row[po[‘id’]] = po face_triangles = surfaces Сегмент готов. Наверное существует какой-то правильный путь для решения этой задачи, но я проложил свой.

Дальше сегмент разворачивается, несколько раз копируется копируется и получается полная сфера. Вот один из поворотов:

v = Vector.ByTwoPoints(sphere_center, curves[0].StartPoint) for face_triangle in face_triangles: geodesic_sphere.append(Geometry.Rotate(face_triangle, sphere_center, v, 72)) Скриптик вышел страшненький, я его пару раз переписывал, так как были проблемы с экспортом в Revit. Думал, что проблемы с построением. В итоге на форуме Dynamo индус подсказал украинцу и все удалось!

Теперь можно строить сферу любой частоты и любого диаметра. Сравнение размеров с результатами acidome показало, что все сходится с высокой точностью. Повторяемость это хорошо.

Также я занялся оптимизацией размеров с целью минимизации обрезков. Так как все размеры были у меня на руках это было не так трудно. В итоге радиус сферы получился 5,65 метров при частоте 5. Такие размеры позволяют мне достаточно эффективно использовать материалы шириной 125 см. Такую ширину имеют листы OSB, листового металла, утеплителя, гипсокартона. При хорошей оптимизации количество обрезков минимально. Наилучших результатов можно добиться путем расчета раскладок треугольников на материале, но этим я не занимался.

Дальше было проще, так как Revit съел сложную форму и позволил с ней работать примерно с тем же успехом, что и с квадратно-параллельной.

Конечно, трудности на этом не закончились, но это уже совсем другая история.

Цена купольного дома

Если купить купольный дом, можно исключить многие из перечисленных выше проблем. Однако даже в этом случае пригодятся личные тематические знания. Они помогут правильно выбрать проект и уверенно контролировать действия строителей.

При изучении альтернативного варианта надо учитывать не только прямые, но и косвенные расходы. В некоторых ситуациях будет выгодно приобрести готовый комплект для создания надежного каркаса с гарантиями производителя. Отделку объекта и оснащение коммуникациями можно сделать самостоятельно, применяя стандартные строительные технологии.