Геодезический купол (геокупол) всегда привлекает внимание. Он отличается от большинства более классических навесов тем, что сочетает в себе дизайн, элегантность и функциональность.
Когда мы смотрим на него, мы часто восхищаемся его нетрадиционной формой, гармонией, уникальной геометрией и красотой.
Некоторые из самых больших и удивительных куполов в мире можно увидеть в общественных местах, таких как ботанические сады, музеи и парки развлечений.
Вот два примера:
Telus World of Science – Ванкувер, Канада:
Стеклянный геодезический купол в музее Дали, Фигерас, Испания:
Практическое применение геокупола в архитектуре
Геодезические купола на практике применяют довольно часто. Вот наиболее распространенные сферы: дома (их иногда называют пузырьковыми или купольными домами), теплицы (купольные теплицы), палатки (также называемые купольными палатками), открытые гостиничные номера, зимние сады, вольеры, фотостудии, перголы, садовые беседки, бунгало, классы под открытым небом, кафе, комнаты для занятий йогой, детские игровые комнаты, pop-up магазины…
Купол дома
Купольная палатка для глэмпинга на природе
Геодезическая садовая теплица
Садовая беседка в стиле иглу
Номер в отеле
Первый геокупол был построен в 1922 году в Иене, Германия, в качестве поверхности для проектора планетария Zeiss.
Позднее американский архитектор Р. Бакминстер Фуллер развил эту идею и запатентовал сооружение. С тех пор геодезические купола становятся все более популярными и сейчас являются настоящим трендом.
Основные преимущества геокупола:
Идеальная форма
Фуллер твердо верил, что геокупол — идеальное природное сооружение. Почему? Просто потому, что он окружает максимально возможную поверхность с наименьшим количеством материала.
В гармонии с окружающей средой он держится сам по себе, без дополнительных стен или колонн. Открытое пространство, которое он создает, предлагает бесконечные возможности использования.
Быстрый монтаж геокупола
Если присмотреть, то видно, что геокупол состоит из сети треугольников.
Эти треугольные опоры находятся под постоянным напряжением, что делает конструкцию практически неразрушимой. В настоящее время купол площадью 110 квадратных метров может быть построен 4-6 людьми менее чем за день, а меньшие купола собираются за считанные часы.
Хотя на практике никогда не удается получить совершенную сферу в архитектуре, она может быть очень близка к ней, и геодезические купола являются почти идеальными фракциями таких сфер.
Производительность
Если бы вы создали две структуры одинакового размера, одну прямоугольную, а другую куполообразную, для второй потребовалась бы площадь на 30% меньше. Что это означает?
На постройку ушло бы на 1/3 меньше материала (и она была бы более прочной, чем прямолинейная конструкция). Это также означает, что вы сэкономите на счетах за отопление и охлаждение, так как меньше места для обогрева или охлаждения!
Исключительная надежность
Геокупола очаровательны по многим причинам, не последней из которых является их исключительная долговечность. Они сочетают в себе твердую арочную форму с треугольниками, самой прочной геометрической формой, известной человеку.
В результате получается чрезвычайно прочная конструкция, способная выдерживать огромные нагрузки. Благодаря своим фиксированным сторонам треугольники, составляющие купольную конструкцию, передают силы через свои стороны более равномерно, чем другие формы.
Говорят даже, что геодезические купола лучше противостояли пожарам и землетрясениям, чем конструкции на основе прямоугольных форм.
Легкость
Вернемся ненадолго к старейшему планетарию в мире (и первому геодезическому куполу). Конструкция Бауэрсфельда для завода Zeiss должна была быть предельно легкой — купол нужно было разместить на крыше.
Он также должен был быть достаточно широким, чтобы вместить большое количество посетителей, достаточно круглым, чтобы обеспечить хорошую поверхность для проекции пространства, и достаточно прочным, чтобы выдержать торнадо.
Так и случилось. Воздушная масса собирается внутри и силы равномерно распределяются по всей поверхности.
Уважение к окружающей среде
В свете ощутимых последствий глобального потепления правительства принимают все более строгие законы, направленные на минимально возможное воздействие на окружающую среду во всех областях. Купола — это решение.
Инженеры-строители прилагают все усилия, чтобы конструкция купола не оставляла места экологическим ошибкам.
Таким образом, купола соответствуют принципам эко-ответственного проектирования и основаны на идее защиты ограниченных ресурсов Земли.
Цель состоит в том, чтобы оптимизировать их использование, не нарушая естественные процессы на нашей планете. Купола энергоэффективны, изготовлены из перерабатываемых материалов, а некоторые из них не требуют использования фундамента — все для поддержания природного баланса.
Они гармонично сочетают в себе архитектуру, экологию и окружающую среду, являясь прекрасным примером устойчивого дизайна, приносящего пользу человечеству.
История: изобретение и популяризация геокупола
Первый геокупол: Иена, Германия
В 1919 году, ища способ построить планетарий большего размера, немецкий инженер Вальтер Бауэрсфельд решил установить подвижные проекторы внутри неподвижного купола.
До этого купола планетария вращались, когда внешний свет проникал через отверстия купола, имитируя звезды и планеты. Однако это ограничивало размер купола и количество людей, которые он мог вместить.
Концепция внутренней проекции Бауэрсфельда предполагала работу в куполе большего размера. Первая построенная модель имела форму более половины сферы и 16 метров в диаметре .
Бауэрсфельд решил проблему построения такой большой сферы, аппроксимировав ее икосаэдром (телом с 20 равными треугольными гранями) и разделив каждую сторону на меньшие треугольники.
Он сделал треугольники примерно из 3500 тонких железных прутьев. Чтобы построить сферическую оболочку на этой раме, он построил сферическую деревянную форму внутри рамы и распылил на нее пастельную смесь.
Скорлупа была разработана с такими же пропорциями толщины, как скорлупа яйца к его диаметру, — пропорции, которые позже будут признаны особенно подходящими для геодезических куполов.
Р. Бакминстер Фуллер — американский архитектор, официально изобретший геодезический купол
Тридцать лет спустя Р. Бакминстер Фуллер, американский архитектор, инженер, поэт и философ, независимо изобрел аналогичную конструктивную систему.
После Второй мировой войны Фуллер хотел создать доступное и эффективное жилое пространство , которое можно было бы быстро построить из компонентов массового производства.
Открытый для нетрадиционных подходов , Фуллер сначала работал со сферическими формами, потому что они позволили ему заключить заданное пространство с минимальной площадью основания .
Он начал с того, что обрамил сферы сетью полос, подобных большим кругам (круги на сфере, центры которых совпадают с центрами сферы); эти полосы пересекаются, образуя треугольники.
Он назвал свое изделие «геодезическим куполом» , большие круги известны как жеоды (от греческого слова, означающего «разделять землю»). Со временем Фуллер начал формировать сферы из шестиугольников и пятиугольников (наподобие футбольных граней) и делить их на треугольники для прочности и простоты конструкции.
Это первый в мире жилой геодезический купол в Карбондейле, штат Иллинойс. Дом был построен в 1960 году изобретателем Бакминстером Фуллером и его женой леди Анной всего за 7 часов из 60 деревянных треугольных панелей. Супруги жили в доме до 1971 года.
В 1953 году Фуллер использовал свою новую систему для покрытия внутреннего двора диаметром 28 метров, окружающего здание штаб-квартиры компании Ford.
Здание не было рассчитано на то, чтобы выдерживать большой вес традиционного купола , но работа Фуллера была на 95% легче . Он завершил проектирование и строительство всего за три месяца.
Временная мачта, установленная в центре двора, поддерживала купол во время строительства, и конструкция постепенно поднималась и поворачивалась по мере завершения каждой новой секции.
Конструкция состояла из 12 000 алюминиевых скоб общим весом 1700 кг, соединенных треугольниками, а затем поднятых на место и приклепанных к растущей конструкции.
После завершения купола его аккуратно опустили на столбы, установленные над существующим зданием. Затем в каждый треугольник была установлена прозрачная панель из стекловолокна, завершающая купол. В 1954 году Фуллер получил патент на геодезические купола .
Как построить геокупол:
Конечно, изготовление геокупола лучше доверить профессионалам.
Вы можете приобрести геодезический купол у производителя, который его продает, или построить его самостоятельно, используя сборочный комплект.
Покупка геодезического купола
Покупка купольного дома, купольной теплицы или геодезического садового купола, например, является привлекательным вариантом, поскольку он позволяет вам точно определить, что вы хотите, без необходимости возводить конструкцию, если таковая имеется.
Цены могут сильно различаться в зависимости от размера купола, дизайна (типа частоты), используемых материалов (дерево, сталь, пластик, гипсокартон, картон, алюминий, бетон, бамбук, бумага, ПВХ, холст, солома, переработанные материалы), типа изоляции и т. д.
Как построить геокупол самостоятельно:
Второй вариант — естественный выбор для тех, кто любит строить большие вещи. Мы рассмотрим, что собой представляет строительство геодезического купола, а также различные элементы, которые необходимо использовать для этой цели.
Проект
Подобно тому, как составление плана является генезисом строительства современного здания, подготовка проекта является отправной точкой строительства геодезического купола.
В геокуполах можно использовать различные конструкции. Самая простая из них – икосаэдр в форме равносторонних треугольников.
Эти треугольники могут быть далее подразделены на меньшие треугольники. В других формулах используется другое количество равносторонних треугольников, равнобедренных треугольников или и того, и другого.
Больше треугольников создаст больший геодезический купол. Компьютерные программы часто используются для поиска еще более сложных конструкций геодезических куполов.
Распорки
Прогулки относятся к серии стержней, составляющих структуру геодезического купола. Они могут быть изготовлены из металлических сплавов или дерева.
Их длина будет зависеть от типа геодезического купола. Существуют разные типы геодезических куполов из-за сложности сети треугольных элементов. По мере увеличения сложности растет и класс геодезического купола.
Низкоуровневые геодезические купола обычно имеют стойки одинаковой длины. Купола более высокого класса требуют распорок разной длины, чтобы обеспечить идеальную сферу.
К счастью, в Интернете есть доступные формулы, которые помогут вам определить длину стоек и радиусы геодезических куполов.
Материалы
Треугольные панели могут быть покрыты деревом, гипсокартоном, пластиком, бетоном и т. д. Геодезические купола разных типов также изготавливаются из разных материалов.
Сталь является наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления ступиц, соединяющих сеть прокладок (также называемых муфтами или фитингами).
Некоторые геодезические купола изготовлены из элементов, изготовленных из перерабатываемых материалов, что делает их еще более экологичными.
Установка геодезического купола
Перед сборкой всех компонентов требуется несколько проверок. Прежде всего, распорки должны быть правильной длины.
Во-вторых, концы стоек должны быть сплющены, чтобы при соединении они находились в одной плоскости.
Наконец, эти сплющенные концы также необходимо слегка закруглить. Существует формула для точного определения нужной кривизны. Затем можно приступать к сборке геодезического купола снизу вверх.
Когда конструкция будет готова, можно покрыть треугольные элементы любым из упомянутых выше материалов.
Монтаж геодезического купола не так сложен, как может показаться на первый взгляд. Это одна из тех вещей, которые легче сделать, чем сказать.
Использование комплекта для строительства геодезического купола
Однако, что может значительно упростить вашу задачу, так это приобрести комплект геодезического купола. В комплект обычно входит план строительства купола и уже подготовленные материалы с необходимыми инструкциями.
Как построить геокупол самостоятельно — пример и краткое руководство:
Вот пример пошагового примера процесса строительства 5-метрового купола:
- Выбор и распил древесины.
- Развитие треугольников.
- Утепление фундаментов и грунта.
- Сборка конструкции.
- Накройте листами водонепроницаемого материала.
- Изготовление стальной конструкции для разработки двери.
- Расположение пола и окон.
ПРЕВРАЩЕНИЕ ФОРЕМИЧЕСКОГО ДИЦЕСТАНА В ГЕОКУПОЛ
Геодезические купола спроектированы из многогранника, называемого икосаэдром, состоящего из 20 равносторонних треугольников. Проецируя края этих плоских треугольников на сферическую поверхность, образуются изогнутые равносторонние треугольники и, таким образом, купол или геодезический купол.
Как упоминалось ранее, конструкция геодезического купола основана на сочетании треугольников, которые, в свою очередь, образуют пятиугольники и шестиугольники.
Таким образом, чем больше количество треугольников (а значит, и пятиугольников и шестиугольников), тем меньше размер каждой фигуры и тем более сферическим становится купол. Это называется «частота».
Какую частоту выбрать для геокупола:
Частота V4 : это одна из наиболее часто используемых, потому что это идеальная полусфера. Если ее поставить на плоскую поверхность, все стороны ее основания опираются на нее. Это позволяет избежать многих проблем при строительстве. Комбинация двух куполов V4 создаст полную сферу.
Частота V3 : созданное полушарие несовершенно. Если бы он был установлен на плоской поверхности, только концы сторон его основания соприкасались бы с землей, что делало бы конструкцию более сложной и неустойчивой.
Частота V5 : также образует идеальную полусферу, но количество образуемых треугольников значительно увеличивается. Поэтому эта частота интересна только для больших куполов. Чем выше частота, тем больше будет количество треугольников и тем прочнее будет структура.
