Надуем - будем жить

Волочай О. Надуем - будем жить // Строительство и реконструкция . . 5 декабря 2002 (№ 12) . С. 16

Купола давно относятся к традиционным архитектурным формам. Но несколько десятков лет назад появился купол, ставший ?новой парадигмой в строительстве?. Это воздушный или монолитный купол. Его использование было запатентовано Дэвидом Б. Сауфом. Популярность технологии Сауфа продолжает расти. Вполне вероятно, недалек тот день, когда и воздушный купол перейдет в разряд традиционных.

Технология, созданная воздухом

Построить здание на основе воздушного купола достаточно просто. Сначала собирается круглый металлический каркас. Затем к нему прикрепляется круглая форма, которая при помощи двух вентиляторов наполняется воздухом и приобретает вид купола. В раздутом виде купол покрывается восьмисантиметровым слоем полиуретановой изоляционной пены. Следующий этап ? сборка из стальных дуг металлического каркаса. Каркас фиксируется вмонтированными в слой полиуретана крючьями и покрывается пятидесятисантиметровым слоем бетона. После этого ? отделочные работы.

Получается настолько прочная конструкция, что ее рекомендовали к применению в районах, подверженных стихийным бедствиям: землетрясениям, торнадо, ураганам. Дом, построенный на основе воздушного купола, способен противостоять ветру, дующему со скоростью более 200 км/час и выдерживает землетрясения силой в восемь баллов.

Воздушный купол изготовлен из полиэстера, покрытого винилом, и обладает высокой прочностью и огнестойкостью. На заре становления технологии, для снижения себестоимости строительства было принято простое, но значительно экономящее денежные средства решение ? использовать купол многократно. Т. е. купол надули, нанесли слой полиуретановой пены, построили железобетонный каркас, купол сняли. Можно переходить к следующему аналогичному процессу. На первый взгляд единственная сложность ? очистить воздушную форму от остатков пены. Оказалось не все так просто. А чем накрыть полиуретан? Верхний слой крыши протекать не должен ? пена не выдержит, начнет пузыриться. Перепробовали многое: различные виды штукатурки, акриловый, бутил-каучуковый и уретановый эластомеры, бетон. Все они выдерживали не более пяти лет. Потом куполообразный свод начинал капать.

Конечно, существовали надежные покрытия, дававшие 100% гарантию, но они были дороже воздушного купола. Поэтому строителям пришлось вернуться к первоначальной технологии ? использовать купол не в качестве инструмента, а как составляющую здания.

Возможности и преимущества

Куполообразные строения могут менять размер и даже, как не странно, форму. Допустимы включения фрагментов обычных железобетонных стен или других куполов. В случае необходимости можно построить двойной купол (по принципу матрешки). Такой купол лучше приподнять над землей при помощи свай, а двери сделать в его основании. Технологию строительства с использованием воздушного купола можно использовать при создании одно- и двухэтажных зданий.

Одно из главных преимуществ воздушно-купольной технологии (термин автора статьи) в ее дешевизне. Монолитный купол не нуждается в мощном, глубоком фундаменте. Он поддерживается кольцевой железной опорой. Лучи опоры погружаются в землю на рассчитанную глубину и заливаются бетоном. Если строительство ведется на мягких почвах, то опорные части купола могут быть увеличены по периметру, т. е. не надо достраивать никаких дополнительных поддерживающих структур.

Кроме того, строительные работы круглый год ведутся на закрытой, ?утепленной? стройплощадке. Помимо своей главной функции ? создания формы строения, воздушный купол выполняет и вторую ? защита от непогоды. Из графика работ не выбьют ни проливные дожди, ни снежные метели.

Слой полиуретановой изоляционной пены, которым покрыта воздушная форма, является очень мощным энергосберегающим фактором. Нагревание и охлаждение купола обычно на 25-50% дешевле, чем обычного здания той же площади. Кроме того, слой полиуретана ? барьер для проникновения влаги.

Вентиляция и обогрев

Чтобы оптимизировать температурный баланс куполообразных домов, системы нагрева и охлаждения воздуха направляют его поток вдоль стен. В отличие от обычных строений в куполах системы вентиляции подают свежий воздух не постоянно, а ?порциями?. Специальный датчик, контролирующий содержание оксида углерода, определяет, когда надо почистить ?атмосферу?.

?Отец? технологии воздушного купола Д. Б. Сауф в качестве системы охлаждения воздуха предложил использовать длинную захороненную в земле трубу. В некоторых случаях, это доказало свою эффективность. Например, в районах с жарким климатом. В идеале дом, снабженный охлаждающим трубопроводом, должен находиться на небольшом холме. Трубопровод состоит из двух частей: первая параллельна откосу холма, а вторая расположена почти горизонтально, с очень небольшим углом наклона. Он необходим для того, чтобы в трубопроводе не скапливалась вода. Теоретически, трубы десятисантиметрового диаметра и трехметровой длины достаточно для охлаждения 150 м2. дома. На практике, очень немногие дома расположены на невысоких холмах. Для всех остальных, возможно, использование трубы в форме перевернутого U. Труба должна иметь небольшой диаметр, чтобы не стать удобным туннелем для мелких грызунов.

Надуем ? будем жить

Чаще всего технология воздушных куполов используется при строительстве школ, спортивных сооружений, конференц-залов, церквей, складов, хранилищ и магазинов. Например, в небольшом городе Тексома (США), находящемся на границе штатов Техас и Оклахома, не могли построить новую школу в течение 20 лет. Денег не хватало. Пока муниципалитет города не узнал о технологии монолитных куполов. Вскоре школа появилась, потому как стоимость здания, построенного на основе воздушного купола, обычно ниже других. На ее отоплении экономят до $3,5 тыс. в год. И муниципалитет надеется вскоре полностью окупить все строительные затраты.

Очень популярна технология при строительстве церквей. Купол для них форма традиционная. Не так давно в г. Бирмингем, штат Алабама, была построена церковь с самым большим монолитным куполом. Он имеет диаметр 85,4 м. Общая площадь строения 5800 мг. В церкви может разместиться 3 тыс. человек.

Недавно Дэвиду Б. Сауфу был предоставлен патент на ?Crenosphere? ? огромный монолитный купол, предназначенный для проведения крупномасштабных спортивных событий. Его диаметр может варьировать от 91,5 до 300 м, а высота достигает 150 м. К достоинствам ?Crenosphere? относится то, что она не имеет никаких внутренних опор, которые мешают в полной мере, наслаждаться просмотром спортивных соревнований.

Довольно часто купола используют в качестве хранилищ. Например, цемента. Первоначально купол был способен вместить от 15 до 30 тыс. т. цемента. Несколько лет назад он увеличился в размерах настолько, что в нем можно хранить до 100 тыс. т. В 1999 г. для цементной компании Gulf (Объединенные Арабские Эмираты) было построено куполообразное хранилище с четырьмя туннелями общей вместимостью 115 тыс. т. При строительстве туннелей так же была использована воздушно-купольная технология. Весь объем работ был выполнен менее чем за шесть месяцев, а стали, было использовано на 40 % меньше, чем при строительстве бункера со стальной крышей.

В этом же, 1999 г. для одного из крупнейших производителей цемента ? компании Southdown (США) был построен купол диаметром более 60 м и высотой 31,5 м. Хранилище вместимостью 90 тыс. т. было построено всего за 10 недель.

За время существования технологии построены сотни жилых куполообразных домов. От крохотных, площадью в 30 м2., до роскошных особняков, стоимостью в несколько миллионов долларов. Недавно появились два новых типа жилых куполов: ?Orion? и ?EcoShell?.

?Orion? ? двухэтажный домик площадью 223 м2. Его внешние стены при помощи фанеры ?замаскированы? под обычные прямые. ?EcoShell? ? купол без изоляции. Ее отсутствие, значительно снижает стоимость дома, до $1000. Создатели ?EcoShell? надеялись, что он может пригодиться при решении жилищной проблемы в развивающихся странах. И не просчитались. Уже поступил заказ на строительство 4000 куполообразных домов в г. Гиберабад (Индия).

Избушка, повернись!

Наверное, не каждый в качестве уютного семейного очага представляет себе что-то куполоподобное. А если оно еще и крутится вокруг собственной оси? Оказывается, есть немало смельчаков (или романтиков), мечтающих поселиться во вращающемся доме-куполе. Кстати, им уже есть из чего выбирать. Только одна из компаний ? ?Sun-space? (г. Ванкувер) предлагает девять различных моделей вращающихся куполов. Площадь домиков варьируется от 75 до 390 м2. Два года назад все модели были перепроектированы с целью увеличения площади второго этажа.

Главный секрет вращающихся домов в установленной под ними поворотной системе. Поворотный стол управляется 745 Вт двигателем, мощностью всего в одну лошадиную силу. Управление вращением дома можно передать компьютеру, можно включать-выключать кнопочку, а можно повернуть дом вручную.

Вращение, как дополнительное ?удобство? не исключает наличия уже привычных электричества, водоснабжения или канализации. Все это течет по гибким шлангам, подключенным к дому, повторяя траекторию его движения.

Собирается вращающийся купол за три месяца бригадой из четырех человек: техника и трех рабочих. Наверное, все-таки это потрясающе ? жить во вращающемся доме. Ложишься спать, а за окном стриженый газон, просыпаешься ? а там корабельные сосны.

Очень скоро во вращающихся куполах можно будет просто посидеть за чашечкой кофе. ?Sunspace? готовит проекты для вращающихся офисов, магазинов, гостиниц, закусочных.