Как сделать каркас сферы
Купольный дом: своими руками
За последние годы купольные дома в нашей стране из разряда экзотики перешли в категорию необычных строений. Их владельцы уже воспринимаются не как застройщики, просто решившие выделиться на фоне типовых коттеджей, а как люди, сделавшие осознанный выбор подобной конструкции.
Но массовому распространению купольных домов, как обычно, мешают стереотипы и недостаток практической информации по конструктиву подобных сооружений. Поэтому в этой статье мы расскажем:
Отличие стратодезического купольного дома от геодезического
Как показывает практика, люди, впервые увидевшие или узнавшие про купольные дома, чаще всего делятся на две категории. Это — те, кто безоговорочно принимает такую форму дома и, отметим, образ жизни, и те, кто считает подобные сооружения причудой или, как вариант, — домом не под ПМЖ, а летней дачей «не как у всех».
Не будем вдаваться в подробности обсуждения достоинств и недостатков купольных домов (а они, как и у любой строительной технологии, есть) и сконцентрируемся на практике. Итак, есть застройщик, желающий построить купольный дом. С чего начать? Отличный пример грамотного и обстоятельного подхода — история пользователя портала с ником Rustad.
Я решил построить купольный дом относительно небольшой площади, около 100 кв. м, под Санкт-Петербургом. Участок идёт под наклоном. Дом преимущественно будет использоваться летом с нечастыми заездами зимой. Возводить буду геодезический купольный дом по бесконнекторной технологии. Подобное сооружение является точной математической моделью. Строить его без расчёта и проекта нельзя, т.к. погрешность при сборке каркаса и при изготовлении деталей не должна превышать 1 мм. Если не соблюсти это правило, то при накоплении косяков каркас «уйдёт».
Прежде чем мы расскажем о нюансах проектирования и строительства дома, представленного на фото ниже, ответим на вопрос, который одним из первых возникает перед любым человеком, задумавшим возвести купольный дом.
Чем отличается стратодезический купольный дом от геодезического? Не вдаваясь в детальное описание технологии, скажем, что ключевое отличие заключается в способе возведения каркаса.
Стратодезический купол возводится из стоек, например, изготовленных из гнутоклееных деревянных балок, а этапы его сборки во многом напоминают обычную технологию каркасостроения.
Геодезический купол возводится несколько иначе. Сначала изготавливаются отдельные секции, например, в виде треугольников, которые затем, шаг за шагом, соединяются друг с другом.
При сборке рёбер (секций) геодезического купола может применяться технология коннекторного соединения (например, при помощи металлического коннектора).
Или (менее распространённая в России) бесконнекторная технология.
Rustad остановился на последнем варианте и, как мы уже говорили выше, начал с разработки проекта.
Строить купольный дом без проекта или что-то нацарапав карандашом на листке бумаги — занятие бесперспективное. На опыте знакомых могу сказать, что это всегда приводит только к одному — переделкам и бесконечной перестройке того, что получилось. Также не панацея — отдать проект на откуп дизайнеру.
Дизайнер может красиво нарисовать, но с точки зрения практики то, что он создал, зачастую просто невозможно воплотить в жизнь. Проектировать дом должен человек с профильным образованием, но даже инженер-проектировщик может не учесть положение строения на участке относительно сторон света, розу ветров, размеры отделочных материалов. Поэтому Rustad, имея в распоряжении два свободных месяца, засел за проектирование купольного дома, и вот что в итоге у него получилось.
Отметим, что проект за это время несколько раз видоизменялся с учетом рекомендаций опытных строителей, доступности материалов, особенностей расстановки мебели и внесением пожеланий от домочадцев.
Этапы возведения геодезического купольного дома
Закончив этап проектирования купольного дома, Rustad перешёл к его возведению. Сразу приведём несколько рекомендаций пользователя, касающихся организации строительства.
Дом я хотел возвести в кратчайшие сроки, поэтому привлёк помощников — одного человека, хорошо разбирающегося в особенностях каркасного строительства и подсобника. Скажу сразу, да, это — лишние расходы, но если бы я строил дом в одиночку, у меня бы на это ушло 3 летних сезона. При этом добиться качественной работы, скорее всего, не удалось бы. Т.к. чисто физически, невозможно одному удержать на весу узлы (рёбра каркаса) и при этом скреплять их друг с другом. При сборке всё время приходится что-то стягивать или отгибать. Вторая и третья пара рук жизненно необходимы. Иначе — накопление ошибок от ряда к ряду и, как следствие, «косяк» с верхним контуром.
По словам пользователя, он руководил строительством, а его личный — физический вклад, составляет около 30%. Пригодился и опыт мастера (чтобы избежать ошибок) каркасостроителя. Также значительно увеличилась скорость сборки контура, т.к. 2 человека делают работу в 4 раза быстрее, чем 1, а 3 человека «проворачивают» тот же объём работ быстрее уже в 8 раз.
Поэтому вся стройка разбивается на ряд последовательных этапов, каждый из которых требует тщательного контроля.
1. Возведение фундамента под купольный дом.
Участок находится на склоне. Угол наклона около 12 градусов. В качестве фундамента Rustad выбрал свайно-винтовой. Свайное поле состоит из 24 свай размером:
Сваи закрутили за 2 дня, провозившись до ночи. Пользователь отмечает, что, доверившись бригадиру рабочих, он сам не разметил свайное поле.
В итоге: несколько свай оказались не там, где находятся узлы дома. Для исправления ошибки пришлось наваривать «16-й» швеллер.
2. Изготовление каркаса: рёбер, стоек и стропил.
Для каркаса закупили зимний лес и заранее нарезали все заготовки в размер на торцовочной пиле, в соответствии с проектом.
На это у пользователя ушло 4 выходных дня.
3. Сборка купольного дома.
Строительство дома началось в апреле. Погода стояла, мягко говоря, «не лётная»: то дождь, то снег, то ветер.
Возведение купольного дома началось с монтажа райзера (цилиндрического основания).
Райзер набирали из треугольников, чтобы дом выглядел, как единое целое.
На этом этапе возник вопрос, как сделать вынос под террасу. Крутить сваи под каждую лагу пользователь не хотел — получилось бы одно сплошное свайное поле. Это экономически невыгодно, а кроме этого, терраса смотрелась бы некрасиво.
Rustad решил изготовить террасу в виде «балкона» — вылета, являющегося продолжением пола первого этажа. Осталось подобрать материал, который выдержит такую нагрузку.
Когда я занялся этим вопросом и обратился на фирмы, то мне рекомендовали сделать вынос из двутавровых клееных деревянных балок. Сравнив эти балки (стенка из ОСП толщиной 18 мм) с LVL брусом, сечением 51х300 мм, я не увидел особой экономической выгоды в приобретении двутавра, а сомневаться в прочности и несущей способности LVL бруса не приходится. Его и поставил.
Смонтировав лаги, на них настелили временный пол из досок, т.к. погодные условия не позволяли сделать нормальный.
Далее приступили к сборке купола.
На сборку купола (в снег, сильный ветер и ливень) ушло 2 дня.
Важный нюанс: чтобы скрепить между собой рёбра и балки, пользователь использовал конструкционные саморезы 6х140 мм.
В отличие от обычных саморезов (особенно т.н. калёных «чёрных», которые не выдерживают динамических нагрузок и ломаются), конструкционный саморез можно согнуть в дугу, и он не лопнет. Специальная насечка прорезает, а не раздвигает волокна древесины, поэтому саморез можно ввернуть в сучок или в край доски, и она не треснет.
Также саморез прочнее обычных, а головка «звездочка» не позволяет бите сорваться и срезать грани, что упрощает завинчивание.
Инженерные коммуникации – трубы водопровода, электрические кабели провели в полу.
Ящик с электроавтоматикой также собрали в соответствии с проектом в домашней обстановке и разместили в «цоколе».
Следующий этап – обшивка собранного купола влаго- и ветрозащитной мембраной, с обязательной проклейкой нахлестов специальным скотчем. Набивка обрешётки под вентиляционный зазор. Монтаж ОСП (основы под гибкую черепицу).
Важный нюанс: обшивка купола делалась из выкроек (треугольников) из листов OSB-3, толщиной 18 мм, размерами 1220х2440 мм.
Такой гвоздь очень хорошо держит. Вырвать можно только с «мясом», а забивается он быстрее, чем крутить саморезы.
Далее: основание из ОСП закрыли подкладочным ковром и всё промазали битумной мастикой.
Сделав внешний контур, строители приступили к утеплению пола. В пол задули эковату слоем в 30 см, использовав для этого самодельную установку на базе садового пылесоса и пластиковой бочки.
После утепления пол застелили листами влагостойкого ГСП (гипсо-стружечными плитами) толщиной 12 мм, уложив их в 2 слоя.
Смонтировав основание, перешли к утеплению стен. Для этого использовали синтетический нетканый материал (утеплитель) толщиной 5 см, уложив его в 3 слоя.
С этим видом утеплителя приятно работать. Он не колется, не боится влаги, легкий. Только резать ножом трудно, лучше использовать ножницы или специальный электрорезак для ковров. И добавлю: лучше не ставить на утеплитель тяжелые предметы, а также не складировать рулоны в высоту. Утеплитель может не восстановить форму после снятия нагрузки. Лучше действовать по такому алгоритму – привезли и сразу укладываем.
Утеплив стены, по каркасу натянули пароизоляцию и также зашили всё гипсо-стружечными плитами, но только толщиной в 10 мм.
На этом этапе дом уже приобрёл законченный вид. После возведения перегородок начался монтаж инженерных систем и отделочные процессы.
Сюда вошли следующие работы:
Снаружи наколотили гибкую черепицу.
Райзер обшили имитацией бруса.
Навес закрыли сотовым поликарбонатом, толщиной в 10 мм.
Приступили к отделке комнат и санузла.
Смонтировали дренажную систему и систему автономной канализации.
Сколько стоит построить купольный дом
По словам Rustad, его строение сломало стереотипы людей, живущих в посёлке. Настолько необычным, оригинальным и запоминающимся выглядит купольный дом. Люди, чтобы посмотреть на сооружение, приезжают «на экскурсию» со всего района и привозят родственников из города. Причём, когда строение только начали возводить, сельчане терялись в догадках, что же это будет. Слухи ходили, что пользователь строит обсерваторию, библиотеку, но меньше всего думали, что это будет жилой дом.
Когда я только задумал строительство купольного дома, то проехал по фирмам, у которых на сайтах написано, что они строят подобные сооружения. Вывод из этих поездок неутешительный — никто толком таких домов не строит. Цель на «фирме» одна — заманить клиента и переубедить его на строительство обычного каркасника. Становиться подопытным я не захотел, поэтому взял всё в свои руки. Причём, дом я построил по малораспространённой в России технологии — бесконнекторного соединения. Как уже говорилось выше – для подобного строительства нужен хотя бы 1 помощник. Проект обязателен! Допустимая погрешность деталей каркаса +/- 1-2мм для дерева, +/-0.5мм для металла.
Дом начали строить 28 апреля и закончили (под чистовую отделку) 4 июня. Всего за это время потратили 1.6 млн руб., при проектной стоимости в 950 тыс. Но в эту цену входят расходы, которые нельзя напрямую отнести к «коробке», или они претерпели изменения на стадии строительства. Это:
Подведение итогов
Купольные дома приобретают всё большее количество поклонников. Кто-то хочет построить необычный дом для «вау»-эффекта. Кому-то нравится сама философия жизни в купольном доме (а она отличается от жизни в обычном коттедже). Кто-то просто хочет испытать себя и попробовать свои силы в строительстве. Четвёртых подкупает особая атмосфера большого пространства, скорость и относительная дешевизна строительства и экономичность (в плане отопления) грамотно построенного купольного дома.
Те, кто только раздумывает о строительстве купольного дома и хотел бы узнать больше о проекте Rustad, а также задать строителю интересующий его вопрос, может ознакомиться с темой купольный дом на склоне. V4 D9.4.
На FORUMHOUSE есть статьи, где рассказывается об этапах строительства необычного каменного дома с круглой крышей и приводятся рекомендации, как изготовить гнутую стропильную систему для полукруглой и стрельчатой крыши.
Также советуем посмотреть видео — круглый дом: конструкция стратодезического купола и дом-геосфера, где рассказывается о нюансах возведения геодезического купольного дома.
Купольная беседка – оригинальная конструкция на радость домочадцам
Беседка – один из важнейших атрибутов загородной жизни, позволяющий без привязки к погодным условиям отдохнуть на свежем воздухе. Выбор конструктива зависит от финансовых возможностей, от личных предпочтений и потребностей, и от общего стиля имеющихся на участке построек. Беседка должна стать украшением двора или, как минимум, органично вписаться в окружающее пространство, а не создавать диссонанс. Квадратные, прямоугольные, круглые, овальные – такими строениями уже никого не удивишь, а вот купольные беседки встречаются реже, их достоинства пока что оценил сравнительно узкий круг дачников. Тем приятнее, что опыт строительства купольной конструкции уже есть у участников портала FORUMHOUSE.
Истоки
В основе сферической купольной конструкции (геокупола) находится икосаэдр – объемный двадцатигранник, состоящий из равносторонних треугольников. Так как эта геометрическая фигура только отдаленно напоминает сферу, ее «округляют» посредством увеличения количества граней – каждое ребро делится пополам и полученные точки соединяются между собой. Вместо исходного равностороннего треугольника образуется четыре маленьких, за счет чего получается фигура, более приближенная к сфере. Геокупола различаются между собой именно частотой разбиения сферы на треугольники (V), от которой зависят параметры получаемого сооружения. Хотя в строительной сфере активно используются пять типов геокуполов (по частоте разбиения), в частном секторе актуальны две частоты:
Сферические конструкции сейчас если и не на пике популярности, то близки к этому, в силу чего заказать подобную беседку не составит труда в профильной компании. Другое дело, что стоимость такого приобретения зашкаливает разумные пределы – за беседку диаметром около 6 метров могут попросить в районе двухсот тысяч. Если же засучить рукава и собрать геокупол самостоятельно – расходы на комплектующие будут, но в приемлемых размерах. А удовольствие от нахождения в уютном куполе в кругу семьи и друзей и вовсе, бесценно. Пользователь портала Добрый Den так и поступил, в очередной раз доказав, что при желании своими руками можно сделать даже столь оригинальную зону отдыха.
Строим купольную беседку
Конструкция купола универсальна – нагрузки равномерно распределяются между ребрами, поэтому нет нужды в особо прочных материалах: это может быть древесина, металлопрофиль, трубы ПВХ. Добрый Den остановился на дереве, диаметр его сферы составляет 6 метров – учитывая, что стены практически не забирают полезную площадь, этого вполне достаточно для домашних посиделок.
Я решил построить купольную беседку диаметром шесть метров, с куполом частотой 3. Для каркаса куплена доска – дюймовка. Ну, почти дюймовка – толщина от 22 до 30 мм, ширина от 140 до 155 мм. Как всегда, нормальный пиломатериал на пилораме лично отбирать нужно, а если понадеялся на авось, пожинай плоды.
Для соединения деталей существует специальный крепеж – металлические коннекторы в виде звездочек, но так как их стоимость тоже ощутима и в обычном магазине не найти, предприимчивые любители сфер придумали технологию Good Karma. Сами треугольники собираются на саморезы (можно проклеить стыки, хуже не станет), а между собой сегменты крепят болтами в определенных местах. Даже с учетом увеличения количества треугольников, сфера по этой технологии обходится дешевле, но необходимо четко выдерживать все размеры и углы врезок – если коннекторы допускают некоторые погрешности и доводку, при болтовом соединении это чревато переделкой.
Топикстартер выбрал именно Гуд Карму, как оптимальный для себя способ – учитывая, что один коннектор обойдется около тысячи, имеет смысл потратить больше дерева, времени, быть внимательнее к деталям и сэкономить приличную сумму.
Всего нужно напилить 315 досок, для ребер шести типоразмеров, доска пилится под углом в двух плоскостях – всего 630 запилов, торцовочная пила, угломер, зоркий глаз. Дальше скручиваем треугольники – на них ушло небольшое ведерко саморезов, всего получилось 105 штук.
Тестовая сборка шестиугольника показала, что углы и габариты сегментов в порядке, все сходится без перекосов, а временные затраты меньше ожидаемых – работа спорится. Изначально планировалась зеленая кровля, но сложности возникли и с уклоном – как закрепить дерн и предотвратить сползание, и со стоимостью – цена вопроса превысила бюджет. Поэтому в результате в качестве обшивки выбраны плиты OSB и мягкая кровля.
После монтажа треугольников началась сборка купола на земле. Снег не помеха – учитывая легкость конструкции, под нее может быть устроено любое основание – мелкозаглубленная лента, свайно-ростверковый фундамент, бетонная плита, площадка, облицованная диким камнем или тротуарной плиткой. Вариантов масса, Добрый Den пока обошелся вообще без базы – поставил конструкцию на деревянные же подкладки. Но чтобы продлить срок службы дерева, его не только обрабатывают защитными и декоративными средствами – стоит и основу выбирать более прочную и надежную.