Casas domo – tecnologia de construção

Neste artigo, falaremos sobre a tecnologia de construção de cúpulas, sobre as características e vantagens das casas em cúpula, sobre os três métodos mais famosos de construção de tais edifícios. Mas o mais importante, apresentaremos a você o cálculo dos custos econômicos, cujo resultado deu às casas em cúpula uma vantagem inegável..

O uso da tecnologia de construção de dome permite reduzir pela metade o custo dos materiais de construção e três vezes reduzir o tempo de construção. A solução para o problema está apenas no reaparelhamento técnico dos canteiros de obras, pois todos os materiais necessários já são utilizados na construção há muito tempo. Essa tecnologia tem sido usada com sucesso nos EUA e na Europa Ocidental desde o final do século XX. Felizmente, agora uma base boa e sólida foi lançada no espaço pós-soviético para o desenvolvimento da construção de moradias em cúpula..

Um pouco sobre a história de origem

Você deve começar a se familiarizar com as casas abobadadas estudando a história de sua origem. Desde os tempos antigos, o homem conhece com certeza a essência da harmonia com o mundo ao seu redor, expressa em parte na forma de edifícios. Um exemplo disso são os múltiplos protótipos de moradias antigas criadas em forma de hemisfério: o iglu dos esquimós, as cabanas dos índios norte-americanos, as tendas das tribos africanas. Também é comum que muitos cultos e denominações religiosas usem cúpulas como elementos ou bases para templos, catedrais e capelas..

No mundo moderno, a tecnologia de construção de moradias em cúpula remonta à primeira metade do século XX, quando o engenheiro americano Richard Fuller patenteou uma tecnologia de construção que poderia fornecer moradias populares à Europa do pós-guerra. Infelizmente, a ideia não se espalhou, mas depois de cinquenta anos eles começaram a falar sobre casas abobadadas novamente, e desta vez – a sério..

Inicialmente, os habitantes se interessaram pela ideia de casas em forma de hemisfério apenas devido à sua forma original. Um pouco mais tarde, as pessoas perceberam as vantagens indiscutíveis de tais edifícios e seu número no mundo moderno não para de crescer..

Características de design

Devido à sua forma especial, os edifícios abobadados podem ser classificados com segurança como obras de arte. Parecem em miniatura, mas esta imagem engana: apesar do tamanho exterior compacto, estas casas são muito espaçosas. Pode-se ter a impressão de fragilidade e insegurança do design, mas uma aparência atraente neste caso não implica em nada a presença de falhas técnicas. As casas em cúpula são superiores em todos os aspectos aos edifícios cúbicos convencionais.

A base para construir uma casa

A própria essência da construção de moradias abobadadas implica a ausência de tetos e suportes de apoio. Isso não dá apenas economia de até 30% em materiais de parede e piso: a estrutura se torna leve e não requer uma base maciça.

As economias óbvias com a construção de uma casa abobadada são visíveis já na primeira fase de construção – no processo de construção da fundação. A fundação leve economiza 50% do dinheiro gasto na produção de terraplenagem e obras de concreto. Uma fundação de faixa ou pilha é geralmente usada como base..

Construção de edifícios baseados em esfera geodésica

O primeiro método conhecido para a implementação de edifícios em cúpula foi uma tecnologia baseada em uma estrutura em forma de hemisfério triangular. O método baseia-se na utilização de blocos triangulares de igual tamanho, que, com o aumento da altura, inclinam cada vez mais seus topos em direção ao centro, formando uma cúpula. Quando conectados, os blocos formam uma moldura, com até quarenta centímetros de espessura.

No exterior, a casa é acabada com celulose prensada impregnada com betume, bainha metálica ou simplesmente rebocada. O principal requisito para materiais externos é a resistência absoluta à água. Por dentro, as paredes são costuradas com tábuas e lã mineral de média densidade é usada como isolamento. O problema da luz natural na casa é resolvido por janelas de vidros duplos triangulares em moldura de plástico, feitas de acordo com as dimensões de uma célula de moldura padrão. Se a unidade de vidro estiver encerrada em uma moldura de metal reforçada, células adjacentes da moldura podem ser combinadas, obtendo uma forma geométrica não padrão da janela.

A peculiaridade desse método é que os edifícios são feitos de materiais ecológicos. A cúpula geodésica é hoje usada como base em pavilhões de exposições, estufas e complexos esportivos.

Construção de cúpula baseada em pneumo-frame

Outro método de ereção tornou-se disponível há relativamente pouco tempo e deve sua aparência ao rápido desenvolvimento de materiais poliméricos. Esta tecnologia é a mais invulgar e complexa, mas é graças a ela que o tempo de construção de uma casa pode ser reduzido ao mínimo. A questão da aplicabilidade deste método depende diretamente da disponibilidade de equipamentos especializados na área da construção: instalações para pulverização de misturas de concreto e equipamentos para instalação de caixilhos pneumáticos.

A base da casa, como sempre, é uma fundação de faixa leve em forma de anel ou uma laje monolítica maciça. Ao longo do perímetro da fundação com um recuo da borda externa de 20 cm “caudas” de elementos de reforço verticais são exibidos. As hastes devem se projetar pelo menos 40 cm, e a distância entre elas é de 30 a 50 cm, dependendo do tamanho da estrutura e do diâmetro das hastes. O reforço é utilizado necessariamente em perfil, com espessura de pelo menos 12 milímetros. É melhor confiar a tarefa de cálculo da estrutura de concreto e do esquema de suas armaduras a uma organização especializada em projeto arquitetônico. Embora a técnica de construção de casas abobadadas não seja regulamentada por regulamentação estadual específica, a metodologia de cálculo da resistência e das características técnicas das estruturas esféricas de concreto foi estabelecida no século passado..

A próxima etapa é a construção da malha de reforço da parede principal. Barras de aço de diâmetro nominal, cujo comprimento é igual a um quarto da circunferência da seção central da esfera, são adicionadas à armadura saliente por meio de soldagem ou conexão roscada. Após a extensão, as hastes são dobradas ao eixo do edifício, formando uma cúpula. Normalmente, o comprimento das hastes longitudinais é escolhido com uma margem, cortando o excesso de reforço no acasalamento, que são posteriormente utilizados para conexão adicional dos elementos da malha de reforço.

O seguinte pode ser usado como uma conexão final:

• um anel com uma viga I ou perfil de canal, se você planeja tornar o topo da cúpula transparente;
• interface de duas folhas de aço redondas;
• seção de conexão em forma de estrela constituída de tubos de diâmetro correspondente (o número de vértices é igual ao número de elementos longitudinais da malha de reforço).

Quando a moldura adquire a forma de um hemisfério, os transversais são adicionados às hastes verticais por soldagem ou tricô com arame.

Essa tecnologia deve envolver uma estrutura pneumática pré-fabricada. É feito individualmente e, quando inflado, segue completamente os contornos da superfície interna da cúpula. Nos locais onde deveriam estar as janelas e portas, a moldura tem saliências de uma determinada forma e tamanho. A fabricação de uma estrutura pneumática é a etapa de construção mais cara e difícil, mas como a tecnologia reduz os custos de construção pela metade, seu preço compensa completamente.

Você pode solicitar uma estrutura de empresas que fabricam trampolins infláveis, estruturas pneumáticas pré-fabricadas ou toboáguas. Como material, é melhor escolher um tecido de alta densidade com impregnação em látex ou PVC. O custo do quadro será de 50 mil rublos, o tempo de produção é de cerca de dois meses. Após o uso, o produto pode ser vendido para qualquer construtora..

Todo o trabalho subsequente é realizado em etapas:

1. A estrutura pneumática é firmemente fixada dentro da caixa de aço e infla.
2. Nas localizações das portas e janelas na malha de reforço, as dimensões das futuras aberturas são marcadas na forma de saliências na moldura.
3. O quadro é desinflado e removido durante a soldagem.
4. O reforço é cortado de acordo com as marcações feitas. As aberturas são cortadas em todos os quatro lados com acessórios de perfil em 2-3 filas.
5. A estrutura é tratada com um composto hidrofóbico e instalada no lugar.

A etapa final do trabalho é a pulverização do material de base na cúpula. O processo é dividido em várias etapas: a composição é aplicada camada a camada, com espessura de camada de 3,5 a 8 cm, dependendo do tipo de material. Depois de aplicada a primeira camada, mas ainda não congelada, são imersos nela hastes-balizas especiais de comprimento fixo, perpendiculares ao plano da moldura, ao longo da qual será controlada a espessura das paredes e a uniformidade da pulverização. Pode-se usar cimento-polímero ou concreto projetado, poliestireno expandido ou uma combinação de diferentes materiais como material da parede principal. Por exemplo, as camadas de pulverização externa e interna são feitas de concreto projetado, proporcionando assim maior resistência superficial..

Após a solidificação final da mistura, a moldura é desmontada, são eliminados os defeitos de pulverização nas aberturas, com o que termina o processo de construção da cúpula.

Casas domo com base em cofragem fixa e edifícios de fábrica

A construção de domos se espalhou na Rússia, em grande parte devido aos sistemas de formas permanentes de poliestireno e edifícios esféricos do tipo bloco. A tarefa inicial dessas tecnologias é a implementação de objetos da chamada construção rápida. Neste caso, a construção de casas abobadadas não leva mais de duas semanas (excluindo a construção da fundação e arranjo interno).

Ambas as tecnologias têm vários recursos semelhantes:

1. Os principais elementos dos edifícios são produzidos em fábricas de construção de casas, após o que são transportados para o local e aí montados..
2. O poliestireno expandido é usado como matéria-prima para os blocos..
3. Os edifícios distinguem-se pelo aumento da eficiência energética: na verdade, a casa abobadada torna-se uma espécie de “garrafa térmica” devido ao elevado teor de materiais isolantes de calor na estrutura. O acabamento externo em ambos os casos é realizado através da aplicação de gesso de fachada impermeável.
4. Qualquer tipo de fundação pode ser usado como base, incluindo uma base leve para uma casa de madeira.
5. O conjunto de entrega quase sempre contém um projeto técnico da construção e recomendações para o trabalho de construção.

Existem também várias diferenças:

1. Casas de bloco não requerem trabalho adicional de concreto.
2. A estrutura pré-fabricada de blocos prontos pode ser desmontada e movida. Muitas vezes, o uso de tais casas é sazonal..
3. As tecnologias diferem nos métodos de disposição das aberturas de portas e janelas.
4. Os edifícios de blocos, ao contrário de cofragem, são frequentemente fornecidos totalmente equipados (incluindo portas, janelas, sistemas de ventilação, etc.).
5. O uso de cofragem fixa limita um pouco a variedade de formas e tamanhos..

Quanto à técnica de construção, é bastante simples. Os elementos estruturais, depois de entregues no canteiro de obras, são triados e divididos em grupos. O primeiro é o nível do porão: ele é preso à base por meio de suportes ou âncoras. Atrás dela está a construção da parte abobadada. Os blocos têm a forma de favos de mel do mesmo tamanho e formato. Eles são fixados uns aos outros com conexões mecânicas de bloqueio ou suspensas.

Se se trata de edifícios com fôrmas permanentes, a concretagem pode ser realizada tanto após a montagem completa quanto no processo. Em qualquer caso, à medida que a estrutura principal vai sendo erguida, uma moldura de reforço é montada no seu interior. O topo da cúpula é uma unidade multicamadas fornecida separadamente que pode ser feita como uma unidade de vidro duplo em uma moldura de plástico.

Depois que as paredes forem erguidas:

1. Instalação de portas e janelas:
   • nas casas de cofragem, as aberturas das janelas e portas permanecem lisas. A instalação é feita de qualquer forma disponível;
   • estruturas de bloco geralmente têm ranhuras de fábrica e conexões de bloqueio (mecânicas), o que facilita o processo de instalação.
2. Vedação de juntas com espuma de poliuretano.
3. Decoração exterior, instalação de peitoris, grades de ventilação e outros acessórios.
4. Instalação de área cega de fundação e instalação de canais de drenagem.

O acabamento externo de edifícios de cofragem requer uma camada de gesso áspero com malha de fibra de vidro. Em casas de bloco, a camada externa das peças possui um revestimento especial (por exemplo, cimento de polímero), que facilita o processo de decoração da fachada, ou um acabamento superficial impermeável com elementos decorativos.

Instalação de pisos e divisórias

O dispositivo de tetos entre pisos é fornecido principalmente em casas abobadadas com base na geosfera e pneumo-frame. Os tetos podem ser pré-fabricados ou de concreto armado. O processo de construção é bastante simples:

1. Primeiro, a estrutura principal é montada com vigas de metal ou madeira. No primeiro caso, os feixes T ou I são usados ​​com “moedas” nas extremidades. As vigas de aço são fixadas com âncoras ou suportes de passagem e os pinos de parafuso são usados ​​para fixar as vigas de madeira, que são aparafusadas do lado de fora do edifício.
2. Estruturas de suporte são conectadas por laços.
3. O piso de madeira pré-fabricado é preenchido com lã mineral e costurado com tábua afiada ou tábua de madeira.
4. Se for necessário vazar concreto armado, uma malha de reforço com um tamanho de malha de 10×10 cm e uma espessura de fio de pelo menos 6 mm é instalada nas lacunas entre as vigas de suporte.
5. A cofragem para a concretagem é realizada em placas OSB, as quais são fixadas às vigas com arame galvanizado. Como regra, um metro linear de uma viga é necessário de cinco pontos de ancoragem.
6. A fôrma deve ser coberta com polietileno, após o qual a mistura de concreto pode ser vazada.

Características e benefícios das casas com cúpula

Casas construídas usando qualquer uma das tecnologias de construção de cúpula têm uma série de propriedades especiais que não podem ser alcançadas com métodos de construção tradicionais. É graças a essas diferenças que os edifícios em cúpula não são apenas uma alternativa às casas cúbicas. Eles representam um tipo completamente novo de estruturas que podem resolver a maioria dos problemas urgentes do dia a dia na ausência de quaisquer custos de material..

Recursos de economia de energia

O aquecimento de uma casa abobadada no inverno requer 20-30% menos energia do que os edifícios convencionais. Em primeiro lugar, isto é conseguido devido à forma única da casa: com a mesma área, o volume da construção abobadada é muito menor. Além disso, a forma esférica da sala ajuda a manter a circulação de ar natural constante, o que significa que o ar mais quente não se acumula na parte superior da sala. Este recurso é perfeitamente visível durante a inspeção de imagem térmica. Existe um outro truque através do qual você pode obter economias adicionais no aquecimento: se você colocar vidros panorâmicos ou uma parte superior transparente da cúpula na parte superior do edifício, a casa será aquecida adicionalmente devido ao efeito estufa.

Características de força incomparáveis

Idealmente, a distribuição uniforme da carga na estrutura é garantida por sua forma esférica. Não importa qual seção da estrutura esteja sujeita à ação mecânica, ela será efetivamente distribuída por toda a matriz. Esta propriedade é especialmente pronunciada em casas construídas com base em uma estrutura triangular, devido à colocação equilibrada de reforços e pivôs. Para regiões com clima instável, as casas em cúpula são mais adequadas: devido à sua forma aerodinâmica, permanecem imunes a rajadas de vento de até 230 km / h.

Economia máxima

Conforme mencionado acima, construir uma casa usando a tecnologia de cúpula economiza cerca de 50% do dinheiro. Vamos verificar esta afirmação comparando uma casa abobadada com uma tradicional..

Comparação de custos de materiais para a construção de casas de diferentes tipos

Critérios de comparação	Casa padrão de um andar	Casa construída com tecnologia de cúpula
O principal parametros construção	Área total: 100 m2 Menor comprimento de perímetro possível: 40 m Comprimento do perímetro interno: 34,4 m	Área total: 100,24 m2 Raio da borda externa: 5,65 m Raio da borda interna: 5,25 m Circunferência externa: 35,48 m Circunferência interna: 35,08 m
Dados sobre a fundação	Área horizontal: 26,04 m2 Altura mínima permitida: 0,7 m Volume de concreto: 18,23 m3	Área horizontal: 13,69 m2 Altura mínima permitida: 0,4 m Volume de concreto: 5,48 m3
Dados sobre as paredes externas	Espessura da parede: 0,6 m Altura do edifício: 2,7 m Volume da matriz de parede: 59,62 m3	Espessura da parede: 0,4 m Altura do edifício: 4,7 m Volume da matriz de parede: 57,94 m3
Acabamento decorativo	Área de superfície da parede externa: 108 m2 Área da superfície da parede interna: 92,88 m2	Área de superfície da parede externa: 157,08 m2 Área da superfície da parede interna: 132,95 m2
Cobertura	Requeridos	Não requerido

Custo estimado dos principais tipos de materiais, esfregar.
Compromisso	Para uma casa padrão	Para casa na geosfera	Para casa em pneumo-frame
Fundação (apenas concreto)	Por metro cúbico m: 2900 No total: 52 867	Por metro cúbico m: 2900 Total: 15.892 + 20%* = 19.070	Por metro cúbico m: 2900 Total: 15 892
Paredes	Bloco de concreto + tijolo Por metro cúbico m: 3250 Total: 193 765	Concreto Por metro cúbico m: 2900 No total: 168 026	Madeira + Minvata Por metro cúbico m: 2300 Total: 133 262
Cobertura	Por sq. m: 2850 No total: 359 100	Não requerido	Não requerido
Laje de teto	Por sq. m: 1100 Total: 110.000	Não requerido	Não requerido
Fachada Acabamento	Por sq. m: 950 Completo: 102 600	Por sq. m: 1300 Total: 204 204	Por sq. m: 500 Total: 78 540
O final custo	818.332	391.300	227.696

^* As fundações em tiras, neste caso, são quase um quarto maiores.

Distribuição de espaço ideal e conforto incomparável

Devido ao fato de não haver paredes de suporte de carga, a casa abobadada não tem restrições de planejamento. Pode combinar facilmente as salas de estar e de jantar em um quarto espaçoso com teto alto. Uma sala de relaxamento pode ocupar pelo menos metade de toda a casa, e não haverá problemas em instalar um jacuzzi no banheiro. Vale ressaltar que durante a reforma, o layout pode ser alterado através da transferência das partições pré-fabricadas. Em casas abobadadas, não há necessidade de se isolar em cômodos fechados, tentando se proteger de irritantes: a esfera absorve efetivamente o som e ao mesmo tempo não permite que o ruído da rua passe.

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