Начнем с того, что многие выдающиеся изобретения человек позаимствовал у природы. Давайте обратим внимание на «технологии», используемые птицами при строительстве своих жилищ. Нетрудно заметить, что здесь нигде нет прямых углов. Полусферы, шары, окружности – только такие формы признает природа. Получается, что столь любимая нами жилая «коробка» вовсе не является венцом творения.

Обратив внимание на этот природный феномен, инженеры исследовали механические свойства сферических и купольных конструкций. Оказалось, что они не только обладают отличной аэродинамикой, но и намного прочнее прямоугольных.

Сферические, купольные жилища в истории известны давно. Такие строения, как яранги, чумы, вигвамы и т.д. — построены по этому принципу. Отличаются они высокой устойчивостью и простотой возведения, чем и заслужили популярность наших предков. Но купольные дома в чистом виде, как явление современного строительства, появились не так давно — примерно во второй половине прошлого века. Когда американский ученый Фуллер разложил купольную конструкцию на простые фигуры — треугольники, из которых часто и собирается вся конструкция. Именно по этому принципу строятся многие сферические дома и сегодня. 

Энергетически сферическая поверхность безупречна. При максимальном внутреннем объеме она имеет минимальную площадь поверхности. Поэтому в купольном строении потери тепла во внешнюю среду в несколько раз меньше, чем в обычном доме.

В наши дни сферические дома из области теоретики перешли в разряд практических технологий экологического строительства. Тысячи людей во всем мире успели оценить их преимущества и не жалеют о своем выборе

Купольный или сферический дом — это названия строительной технологии. Собственно, название отражает особенность домостроения такого типа — дом не прямоугольный, а выполнен в виде полусферы. Вернее — в виде многогранника, приближающегося по внешнему виду к сфере.

Строятся купольные дома, в основном, по каркасной технологии, так что сооружение получается легким. Каркас собирается из бруса или металлических труб, обшивается листовым строительным материалом (фанера, ОСБ). Между стойками каркаса укладывается утеплитель (пенополистирол, минеральная вата, экологические материалы типа джута, высушенных водорослей и т.п.). То есть, кроме необычной формы в технологии строительства нет ничего нового, материалы подбираются как для обычного каркасного дома.

Строят купольные дома и из монолитного железобетона. Но эта технология используется нечасто, особенно в нашей стране, где пиломатериалы, порой, обходятся дешевле. Если учесть еще и необходимость хорошей теплоизоляции бетонного купола, становится понятным его непопулярность.

Существует две технологии, по которым собирают каркасные купольные дома: геодезический и стратодезический купол. Они имеют свои особенности, способные оказать влияние на ваш выбор.

Геодезический купол

Купол разделен на треугольники, из которых и собирается многогранник. Особенность этой технологии — в одной точке сходится большое количество балок. Для обеспечения их надежной фиксации используются коннекторы — специальные устройства из стали, позволяющие надежно соединять элементы несущей конструкции.

Геодезический купол для сферического дома строят на основе треугольников, при этом количество коннекторов исчисляется десятками или даже сотнями, и их наличие сильно влияет на стоимость строительства. Те, кто планируют строить купольный дом своими руками, стараются обойтись без коннекторов или сделать их тоже самостоятельно. Причины понятны, но при недостаточной прочности соединения, здание при нагрузках может разрушится.

 

Достоинство каркаса этого типа — устойчивая конструкция. При разрушении 35% элементов купол не разрушается. Это проверено в сейсмоактивных регионах, при ураганах. Такая устойчивость позволяет с легкостью убирать некоторое количество перемычек. То есть проем под двери, окна можно делать в любом месте, практически любого размера. Единственное, что требуется учесть — окна будут треугольные. В этой конструкции от этого никуда не деться. Для многих это критический недостаток.

Еще одна особенность — при сборке каркаса, без обшивки он имеет хорошую устойчивость к нагрузкам на скручивание, но не очень хорошо воспринимает горизонтальные нагрузки. Потому каркас сначала собирают полностью и лишь потом его обшивают.

Стратодезический купол

Купольные дома такой конструкции собираются из секций трапециедальной формы. То есть его фрагменты больше похожи на прямоугольники или квадраты. Такое строение позволяет использовать двери и окна стандартной конструкции. Для многих это — большой плюс.

Минус статодезиеского купола в том, что убирать элементы конструкции можно только после усиления прилегающих конструкций.

Есть у этой технологии и своя особенность сборки. Каркас должен обшиваться по мере установки стоек. То есть, второй ряд стоек собирается только после того, как обшит первый, третий ряд — после того, как второй зашит листовым материалом и т.д. Это связано с тем, что в неоконченном виде — без обшивки — каркас имеет высокую несущую способность по вертикальным нагрузкам и не очень устойчив к нагрузкам на скручивание. Как только грани обшиваются, он становится очень устойчивым и надежным.

В отличие от геодезического купола, для сборки стратодезического коннекторы не требуются. Вертикальные детали каркаса соединяются при помощи замков специальной формы.

Существуют и дома стратодезической формы на основе каркаса из гнутоклееных балок. Эти дома, не смотря на сложности в изготовлении и сборке, имеют форму, максимально приближенную к форме сферы.

Плюсы купольных домов

Кроме необычного внешнего вида плюсы у сферических домов следующие:

• Оптимальное использование пространства. Комнаты получаются с максимальной площадью пола и намного меньшей площадью потолка. То есть, неиспользуемое пространство над головой меньше.
• Меньшая внешняя поверхность стен по сравнению со стандартными прямоугольными конструкциями.
• Меньше поверхность — меньше рассеивается тепло зимой и поглощается тепло летом. То есть, содержание таких домов более экономично.
• На купольных конструкциях осадки задерживаются в очень небольших количествах — они просто скатываются.
• Конструкция легкая, фундамент под нее требуется облегченный. Обычно — ленточный, но хорош и свайный и свайно-ростверковый. На нестабильных грунтах возможно использование плитного фундамента.
• В купол можно встроить любое количество окон. Это не повлияет на устойчивость конструкции.
• Строение купола позволяет оптимально располагать солнечные батареи.
• В строениях купольного типа удобно устраивать систему вентиляции, отопления и кондиционирования. Дело в округлой форме крыши, которая способствует естественному перемешиванию воздуха.

Минусы

• Незначительно увеличивается количество отходов отделочных материалов, так как продаются они, в основном, прямоугольными листами. Но эта проблема практически не ощутима при использовании таких материалов, как мягкая кровля, минвата, вагонка, ламинат, мозаика.
• Для монтажа окон и дверей на наружных стенах требуется соответствующая подготовка проемов. Окна могут быть как мансардные, так и обыкновенные в наружном или заглубленном исполнении. Хотя на это будет потрачено немного больше времени, но именно окна придадут вашему дому неповторимый внешний вид и необычный внутренний дизайн помещений.
• Ограниченный выбор материалов для наружной отделки.  Для кровли не используются такие материалы, как шифер, металлочерепица, профнастил. А подходят несколько вариантов — мягкая черепица, деревянная дранка, листовой металл Наиболее распространенный вид кровельного покрытия – мягкая битумная черепица. Этот материал идеально ложится на криволинейные поверхности.
• Необычная планировка. Но однозначно ее отнести к недостаткам не получится. Нравятся купольные дома именно своей неординарностью. Так что нестандартная форма помещений — это, скорее, особенность, которую надо учитывать при подборе мебели и выборе отделочных материалов.

По совокупности характеристик купольные дома выглядят очень привлекательны. К тому же экономический расчет затрат подтверждает, что на постройку требуется намного меньше средств за счет меньшей поверхности стен. По математическим выкладкам площадь стен меньше почти на треть, по сравнению с прямоугольным домом такой же площади.