Kuppelhäuser – Bautechnik

In dem Artikel werden wir über die Technologie des Kuppelbaus, über die Merkmale und Vorteile von Kuppelhäusern und über die drei bekanntesten Methoden zur Errichtung solcher Gebäude sprechen. Vor allem aber führen wir Sie in die Berechnung der wirtschaftlichen Kosten ein, deren Ergebnis Kuppelhäuser einen unbestreitbaren Vorteil verschaffte..

Kuppelhaus

Durch den Einsatz der Kuppelbautechnologie können die Kosten für Baumaterialien halbiert und die Bauzeit um das Dreifache verkürzt werden. Die Lösung des Problems beruht nur auf der technischen Umrüstung der Baustellen, da alle notwendigen Materialien bereits so lange im Bau verwendet wurden. Diese Technologie wird seit Ende des 20. Jahrhunderts in den USA und Westeuropa erfolgreich eingesetzt. Glücklicherweise wurde jetzt im postsowjetischen Raum ein gutes und solides Fundament für die Entwicklung des Kuppelwohnungsbaus gelegt..

Ein wenig über die Entstehungsgeschichte

Sie sollten Kuppelhäuser kennenlernen, indem Sie die Entstehungsgeschichte studieren. Seit der Antike kennt der Mensch mit Sicherheit das Wesen der Harmonie mit der umgebenden Welt, das sich teilweise in Form von Gebäuden ausdrückt. Ein Beispiel hierfür sind die zahlreichen Prototypen antiker Wohnhäuser in Form einer Halbkugel: Iglus von Eskimos, Wigwams nordamerikanischer Indianer, Zelte afrikanischer Stämme. Es ist auch üblich, dass viele Kulte und religiöse Konfessionen Kuppeln als Elemente oder Sockel für Tempel, Kathedralen und Kapellen verwenden..

Kuppelhaus aus Ton

In der modernen Welt geht die Technologie des gewölbten Wohnungsbaus auf die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts zurück, als der amerikanische Ingenieur Richard Fuller eine Bautechnologie patentierte, die Europa nach dem Krieg bezahlbaren Wohnraum bieten könnte. Leider verbreitete sich die Idee nicht, aber nach fünfzig Jahren sprachen sie wieder über Kuppelhäuser, und diesmal – ernsthaft..

Die Bewohner interessierten sich zunächst nur aufgrund ihrer ursprünglichen Form für die Idee von Häusern in Form einer Halbkugel. Wenig später erkannten die Menschen die unbestreitbaren Vorteile solcher Gebäude und ihre Zahl in der modernen Welt wächst ständig..

Design-Merkmale

Aufgrund der besonderen Form können die Kuppelgebäude sicher als Kunstwerke eingestuft werden. Sie sehen ziemlich klein aus, aber dieses Bild täuscht: Trotz der äußeren Kompaktheit sind diese Häuser sehr geräumig. Man kann den Eindruck von Zerbrechlichkeit und Unzuverlässigkeit des Designs gewinnen, aber ein attraktives Erscheinungsbild impliziert in diesem Fall keineswegs das Vorhandensein technischer Mängel. Kuppelhäuser sind herkömmlichen Würfelgebäuden in jeder Hinsicht überlegen.

Die Basis für den Bau eines Hauses

Das Wesen des gewölbten Wohnungsbaus impliziert das Fehlen von Decken und Stützstützen. Dies spart nicht nur bis zu 30% bei Wand- und Bodenmaterialien: Die Struktur wird leicht und erfordert keine massive Basis.

Streifenfundament für ein Kuppelhaus

Die offensichtlichen Einsparungen durch den Bau eines Kuppelhauses sind bereits in der ersten Bauphase sichtbar – beim Bau des Fundaments. Das leichte Fundament spart 50% der Ausgaben für die Herstellung von Erd- und Betonarbeiten. Als Basis wird üblicherweise ein Streifen- oder Pfahlfundament verwendet..

Pfahlgründung für ein Kuppelhaus

Bau von Gebäuden auf der Grundlage einer geodätischen Kugel

Die erste bekannte Methode zur Implementierung von Kuppelgebäuden war eine Technologie, die auf einem Rahmen in Form einer dreieckigen Halbkugel basierte. Das Verfahren basiert auf der Verwendung von dreieckigen Blöcken gleicher Größe, die mit zunehmender Höhe ihre Spitzen immer mehr zur Mitte hin neigen und so eine Kuppel bilden. Im verbundenen Zustand bilden die Blöcke einen bis zu vierzig Zentimeter dicken Rahmen.

Bau eines Kuppelhauses vom geodätischen Typ

Draußen wird das Haus mit gepresster Zellulose fertiggestellt, die mit Bitumen, Metallverkleidung oder einfach verputzt ist. Die Hauptanforderung für Außenmaterialien ist die absolute Wasserbeständigkeit. Von innen sind die Wände mit Brettern vernäht und als Dämmung wird Mineralwolle mittlerer Dichte verwendet. Das Problem des natürlichen Lichts im Haus wird durch dreieckige doppelt verglaste Fenster in einem Kunststoffrahmen gelöst, der die Größe einer Standardrahmenzelle hat. Wenn die Glaseinheit in einem verstärkten Metallrahmen eingeschlossen ist, können benachbarte Zellen des Rahmens kombiniert werden, um eine nicht standardmäßige geometrische Form des Fensters zu erzielen.

Geodätisches Kuppelhaus

Die Besonderheit dieser Methode ist, dass die Gebäude aus umweltfreundlichen Materialien bestehen. Die geodätische Kuppel dient heute als Grundlage für Ausstellungspavillons, Gewächshäuser und Sportanlagen.

Kuppelkonstruktion basierend auf Pneumo-Rahmen

Eine andere Bauweise wurde vor relativ kurzer Zeit verfügbar und verdankt ihr Aussehen der raschen Entwicklung von Polymermaterialien. Diese Technologie ist die ungewöhnlichste und komplexeste, aber dank ihr kann die Zeit für den Bau eines Hauses auf ein Minimum reduziert werden. Die Frage nach der Anwendbarkeit dieser Methode hängt direkt von der Verfügbarkeit von Spezialgeräten im Baubereich ab: Installationen zum Sprühen von Betonmischungen und Geräte zum Installieren von pneumatischen Rahmen.

Die Basis des Hauses ist wie immer ein Lichtstreifenfundament in Form eines Rings oder einer massiven monolithischen Platte. Entlang des Umfangs des Fundaments mit einer Vertiefung von der Außenkante von 20 cm werden „Schwänze“ vertikaler Bewehrungselemente angezeigt. Die Stäbe sollten mindestens 40 cm hervorstehen und der Abstand zwischen ihnen beträgt 30 bis 50 cm, abhängig von der Größe der Struktur und dem Durchmesser der Stäbe. Die Bewehrung ist notwendigerweise ein Profil mit einer Dicke von mindestens 12 Millimetern. Es ist besser, die Aufgabe der Berechnung der Betonkonstruktion und des Schemas ihrer Bewehrung einer auf architektonische Gestaltung spezialisierten Organisation anzuvertrauen. Obwohl die Technik des Baus von Kuppelhäusern nicht durch spezifische staatliche Regulierungsdokumente geregelt ist, wurde im letzten Jahrhundert die Methode zur Berechnung der Festigkeit und der technischen Eigenschaften von kugelförmigen Betonkonstruktionen festgelegt..

Kuppelhaus aus Beton

Die nächste Stufe ist der Bau eines Gitters der Hauptwandbewehrung. Stahlstangen mit Nenndurchmesser, deren Länge einem Viertel des Umfangs des Mittelteils der Kugel entspricht, werden der hervorstehenden Verstärkung durch Schweißen oder Gewindeverbindung hinzugefügt. Nach dem Ausfahren werden die Stangen zur Achse des Gebäudes gebogen und bilden eine Kuppel. Üblicherweise wird die Länge der Längsstäbe mit einem Rand gewählt, wodurch überschüssige Bewehrung während der Paarung abgeschnitten wird, die anschließend zur zusätzlichen Verbindung der Elemente des Bewehrungsnetzes verwendet wird.

Anordnung des Verstärkungsrahmens des Kuppelhauses

Folgendes kann als Endverbindung verwendet werden:

  • ein Ring mit einem I-Träger oder einem Kanalprofil, wenn Sie die Oberseite der Kuppel transparent machen möchten;
  • Verbindung von zwei runden Stahlblechen;
  • Verbindungsabschnitt in Form eines Sterns aus Rohren mit entsprechendem Durchmesser (die Anzahl der Eckpunkte entspricht der Anzahl der Längselemente des Bewehrungsnetzes).

Wenn der Rahmen die Form einer Halbkugel angenommen hat, werden den vertikalen Stäben durch Schweißen oder Stricken mit Draht Querstangen hinzugefügt.

Diese Technologie muss einen vorgefertigten pneumatischen Rahmen verwenden. Es wird einzeln hergestellt und folgt im aufgeblasenen Zustand vollständig den Konturen der Innenfläche der Kuppel. An den Stellen, an denen sich Fenster und Türen befinden sollten, weist der Rahmen Vorsprünge einer bestimmten Form und Größe auf. Die Herstellung eines pneumatischen Rahmens ist die teuerste und schwierigste Bauphase. Da die Technologie jedoch die Baukosten halbiert, zahlt sich der Preis vollständig aus.

Kuppelkonstruktion basierend auf Pneumo-Rahmen

Sie können einen Rahmen bei Unternehmen bestellen, die aufblasbare Trampoline, vorgefertigte pneumatische Strukturen oder Wasserrutschen herstellen. Als Material ist es besser, ein Gewebe mit hoher Dichte und Latex- oder PVC-Imprägnierung zu wählen. Die Kosten für den Rahmen betragen 50.000 Rubel, die Produktionszeit beträgt ca. zwei Monate. Nach Gebrauch kann das Produkt an jede Baufirma verkauft werden..

Alle nachfolgenden Arbeiten werden schrittweise ausgeführt:

  1. Der pneumatische Rahmen ist fest in der Stahlkiste fixiert und bläst sich auf.
  2. An den Stellen von Türen und Fenstern auf dem Verstärkungsnetz sind die Abmessungen zukünftiger Öffnungen in Form von Vorsprüngen am Rahmen markiert.
  3. Der Rahmen wird entleert und für die Dauer des Schweißens entfernt.
  4. Die Verstärkung wird gemäß den Markierungen geschnitten. Die Öffnungen sind von allen vier Seiten mit einer Profilverstärkung in 2-3 Reihen eingefasst.
  5. Der Rahmen wird mit einer hydrophoben Verbindung behandelt und an Ort und Stelle installiert.

Betonspray

Die letzte Arbeitsstufe ist das Aufsprühen des Grundmaterials auf die Kuppel. Das Verfahren ist in mehrere Stufen unterteilt: Die Zusammensetzung wird Schicht für Schicht mit einer Schichtdicke von 3,5 bis 8 cm je nach Materialtyp aufgetragen. Nachdem die erste Schicht aufgetragen, aber noch nicht gefroren wurde, werden spezielle Stangen-Leuchtfeuer mit fester Länge senkrecht zur Rahmenebene eingetaucht, entlang derer die Dicke der Wände und die Gleichmäßigkeit des Sprühens gesteuert werden. Als Hauptwandmaterial kann Zementpolymer oder Spritzbeton, expandiertes Polystyrol oder eine Kombination verschiedener Materialien verwendet werden. Beispielsweise bestehen die äußeren und inneren Sprühschichten aus Spritzbeton, wodurch eine erhöhte Oberflächenfestigkeit bereitgestellt wird..

Nach dem endgültigen Aushärten der Mischung wird der Rahmen zerlegt, die Defekte des Sprühens in den Öffnungen werden beseitigt, wodurch der Prozess des Aufrichtens der Kuppel endet.

Kuppelhäuser auf Basis fester Schalungen und Fabrikgebäude

Der Kuppelbau hat sich in Russland vor allem dank der Systeme der permanenten Polystyrolschalung und der kugelförmigen Blockgebäude verbreitet. Die anfängliche Aufgabe dieser Technologien ist die Implementierung von Objekten der sogenannten schnellen Konstruktion. In diesem Fall dauert der Bau von Kuppelhäusern nicht länger als zwei Wochen (ausgenommen der Bau des Fundaments und die interne Anordnung)..

Bau eines Kuppelhauses aus fester Schalung

Beide Technologien weisen eine Reihe ähnlicher Merkmale auf:

  1. Die Hauptelemente von Gebäuden werden unter den Bedingungen von Hausbaufabriken hergestellt, danach zum Standort transportiert und dort montiert..
  2. Expandiertes Polystyrol wird als Ausgangsmaterial für die Blöcke verwendet..
  3. Die Gebäude zeichnen sich durch eine erhöhte Energieeffizienz aus: Tatsächlich wird das Kuppelhaus aufgrund des hohen Gehalts an wärmeisolierenden Materialien in der Struktur zu einer Art „Thermoskanne“. Die Außenveredelung erfolgt in beiden Fällen durch Auftragen von wasserfestem Fassadenputz.
  4. Jede Art von Fundament kann als Basis verwendet werden, einschließlich einer leichten Basis für ein Rahmenhaus.
  5. Das Lieferset enthält fast immer eine technische Gestaltung des Gebäudes und Empfehlungen für die Bauarbeiten.

Es gibt auch mehrere Unterschiede:

  1. Blockhäuser erfordern keine zusätzlichen Betonarbeiten.
  2. Die vorgefertigte Struktur vorgefertigter Blöcke kann zerlegt und verschoben werden. Sehr oft ist die Nutzung solcher Häuser saisonabhängig..
  3. Die Technologien unterscheiden sich in der Anordnung der Tür- und Fensteröffnungen.
  4. Blockgebäude werden im Gegensatz zu Schalungen häufig komplett ausgestattet geliefert (einschließlich Türen, Fenster, Lüftungssysteme usw.)..
  5. Die Verwendung von Dauerschalungen schränkt die Vielfalt der Formen und Größen etwas ein..

Die Bautechnik ist recht einfach. Die Strukturelemente werden nach der Lieferung auf die Baustelle sortiert und in Gruppen eingeteilt. Das erste ist das Untergeschoss: Es wird mit Klammern oder Ankern an der Basis befestigt. Dahinter befindet sich die Konstruktion des Kuppelteils. Die Blöcke haben die Form von Waben gleicher Größe und Form. Sie sind mit Schloss oder mechanischen Überkopfverbindungen aneinander befestigt..

Kuppelhaus aus expandiertem Polystyrol

Wenn es sich um Gebäude mit dauerhafter Schalung handelt, kann das Betonieren sowohl nach der vollständigen Montage als auch während des Prozesses durchgeführt werden. In jedem Fall wird beim Aufbau der Hauptstruktur ein Verstärkungsrahmen darin montiert. Die Oberseite der Kuppel ist eine separat gelieferte mehrschichtige Einheit, die als doppelt verglaste Einheit in einem Kunststoffrahmen hergestellt werden kann.

Nachdem die Mauern errichtet wurden:

  1. Installation von Türen und Fenstern:
    • In Schalungshäusern bleiben Fenster- und Türöffnungen glatt. Die Installation erfolgt auf jede verfügbare Weise.
    • Blockstrukturen haben häufig Werksnuten und Verriegelungsverbindungen (mechanische Verbindungen), was den Installationsprozess erleichtert.
  2. Dichtungsfugen mit Polyurethanschaum.
  3. Außendekoration, Installation von Fensterbänken, Lüftungsgittern und anderen Armaturen.
  4. Installation des Fundamentjalousienbereichs und Installation von Entwässerungsrinnen.

Kuppelhausputz aus expandiertem Polystyrol

Für die Außenveredelung von Schalungsgebäuden ist eine Schicht Rohputz mit Glasfasernetz erforderlich. In Blockhäusern weist die äußere Teileschicht eine spezielle Beschichtung (z. B. Polymerzement) auf, die den Prozess der Fassadenveredelung erleichtert, oder eine fertige wasserdichte Oberfläche mit dekorativen Elementen.

Installation von Böden und Trennwänden

Die Vorrichtung für Zwischenbodendecken wird hauptsächlich in Kuppelhäusern bereitgestellt, die auf der Geosphäre und dem Pneumo-Rahmen basieren. Decken können entweder vorgefertigter oder Stahlbeton sein. Der Bauprozess ist recht einfach:

  1. Zunächst wird der Hauptrahmen aus Metall- oder Holzbalken zusammengesetzt. Im ersten Fall werden T-Träger oder I-Träger mit „Groschen“ an den Enden verwendet. Stahlträger werden mit Ankern oder Durchgangsklammern befestigt, und mit Schraubstiften werden Holzträger befestigt, die von außerhalb des Gebäudes eingeschraubt werden.
  2. Stützstrukturen sind durch Bindungen verbunden.
  3. Der vorgefertigte Hartholzboden ist mit Mineralwolle gefüllt und mit Kantenbrettern oder Holzwerkstoffen vernäht.
  4. Wenn Stahlbeton gegossen werden muss, wird in die Lücken zwischen den Stützbalken ein Bewehrungsnetz mit einer Maschenweite von 10 x 10 cm und einer Drahtstärke von mindestens 6 mm eingebaut..
  5. Die Schalung zum Gießen von Beton besteht aus OSB-Platten, die mit verzinktem Draht an den Trägern befestigt werden. In der Regel wird ein linearer Meter eines Balkens von fünf Ankerpunkten benötigt.
  6. Die Schalung sollte mit Polyethylen bedeckt sein, wonach die Betonmischung gegossen werden kann.

Das Gerät der Überlappung und Trennwände des Kuppelhauses

Merkmale und Vorteile von Kuppelhäusern

Häuser, die mit einer der Kuppelbautechnologien gebaut wurden, weisen eine Reihe von besonderen Eigenschaften auf, die mit herkömmlichen Bauweisen nicht erreicht werden können. Dank dieser Unterschiede sind Kuppelgebäude nicht nur eine Alternative zu kubischen Häusern. Sie stellen eine völlig neue Art von Strukturen dar, die die dringendsten alltäglichen Probleme ohne Materialkosten lösen können..

Energiesparfunktionen

Das Heizen eines Kuppelhauses im Winter erfordert 20–30% weniger Energie als herkömmliche Gebäude. Dies wird zum einen durch die einzigartige Form des Hauses erreicht: Bei gleicher Fläche ist das Volumen des Kuppelgebäudes viel kleiner. Darüber hinaus trägt die Kugelform des Raums zur Aufrechterhaltung einer konstanten natürlichen Luftzirkulation bei, sodass sich keine wärmere Luft oben im Raum ansammelt. Dieses Merkmal wird während der Wärmebildinspektion perfekt verfolgt. Es gibt noch einen weiteren Trick, mit dem Sie zusätzliche Einsparungen beim Heizen erzielen können: Wenn Sie eine Panoramaverglasung oder eine transparente Oberseite der Kuppel im oberen Teil des Gebäudes platzieren, wird das Haus aufgrund des Treibhauseffekts zusätzlich beheizt.

Kuppelhaus Interieur

Unübertroffene Festigkeitseigenschaften

Idealerweise wird durch die Kugelform eine gleichmäßige Verteilung der Last auf die Struktur gewährleistet. Unabhängig davon, welcher Abschnitt der Struktur mechanischen Einwirkungen ausgesetzt ist, wird er effektiv über das gesamte Array verteilt. Diese Eigenschaft ist besonders ausgeprägt bei Häusern, die auf der Basis eines dreieckigen Rahmens gebaut wurden, da Versteifungen und Stützpunkte ausgewogen angeordnet sind. Für Regionen mit instabilem Klima sind Kuppelhäuser am besten geeignet: Aufgrund ihrer stromlinienförmigen Form bleiben sie immun gegen Windböen von bis zu 230 km / h.

Innenausstattung des Kuppelhauses

Maximale Einsparungen

Wie oben erwähnt, spart der Bau eines Hauses mit Kuppeltechnologie etwa 50% des Geldes. Lassen Sie uns diese Aussage überprüfen, indem wir ein Kuppelhaus mit einem traditionellen vergleichen..

Vergleich der Materialkosten für den Bau von Häusern unterschiedlicher Art

Vergleichskriterien Standard einstöckiges Haus Haus mit Kuppeltechnik gebaut
Die Haupt
Parameter
Gebäude
Gesamtfläche: 100 m2
Kleinstmögliche Umfangslänge: 40 m
Innenumfangslänge: 34,4 m
Gesamtfläche: 100,24 m2
Außenrandradius: 5,65 m
Innenrandradius: 5,25 m
Außenumfang: 35,48 m
Innenumfang: 35,08 m
Daten
über die Stiftung
Horizontale Fläche: 26,04 m2
Zulässige Mindesthöhe: 0,7 m
Betonvolumen: 18,23 m3
Horizontale Fläche: 13,69 m2
Zulässige Mindesthöhe: 0,4 m
Betonvolumen: 5,48 m3
Daten
über die Außenwände
Wandstärke: 0,6 m
Gebäudehöhe: 2,7 m
Wandarrayvolumen: 59,62 m3
Wandstärke: 0,4 m
Gebäudehöhe: 4,7 m
Wandarrayvolumen: 57,94 m3
Dekorative Veredelung Außenwandfläche: 108 m2
Innenwandfläche: 92,88 m2
Außenwandfläche: 157,08 m2
Innenwandfläche: 132,95 m2
Überdachung Erforderlich Nicht benötigt
Geschätzte Kosten der Hauptmaterialien, reiben.
Geplanter Termin Für ein Standardhaus Für zu Hause in der Geosphäre Für zu Hause auf Pneumo-Rahmen
Stiftung
(nur konkret)
Pro Kubikmeter m: 2900
Insgesamt: 52 867
Pro Kubikmeter m: 2900
Vollständig: 15.892 + 20%* * = 19.070
Pro Kubikmeter m: 2900
Voll: 15 892
Wände Schlackenblock + Ziegel
Pro Kubikmeter m: 3250
Gesamt: 193 765
Beton
Pro Kubikmeter m: 2900
Insgesamt: 168 026
Holz + Minvata
Pro Kubikmeter m: 2300
Gesamt: 133 262
Dach Pro Quadratmeter m: 2850
Insgesamt: 359 100
Nicht erforderlich Nicht erforderlich
Deckenplatte Pro Quadratmeter m: 1100
Voll: 110.000
Nicht erforderlich Nicht erforderlich
Fassade
Fertigstellung
Pro Quadratmeter m: 950
Voll: 102 600
Pro Quadratmeter m: 1300
Gesamt: 204 204
Pro Quadratmeter m: 500
Gesamt: 78 540
Der endgültige
kosten
818.332 391.300 227,696

* * Streifenfundamente sind in diesem Fall fast ein Viertel höher.

Optimale Raumverteilung und unvergleichlicher Komfort

Aufgrund der Tatsache, dass es keine tragenden Wände gibt, unterliegt das Kuppelhaus keinen Planungsbeschränkungen. Es kann problemlos Wohn- und Essbereiche in einem geräumigen Raum mit hoher Decke kombinieren. Ein Ruheraum kann mindestens die Hälfte des gesamten Hauses einnehmen, und die Installation eines Whirlpools im Badezimmer ist problemlos möglich. Es ist bemerkenswert, dass während der Überholung das Layout durch Übertragen der vorgefertigten Partitionen geändert werden kann. In Kuppelhäusern müssen Sie sich nicht in geschlossenen Räumen isolieren, um sich vor Reizstoffen zu schützen: Die Kugel absorbiert effektiv Schall und lässt gleichzeitig keinen Straßenlärm durch.

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