Casas domo – tecnología de la construcción

El contenido del artículo

• Un poco sobre la historia del origen.
• Caracteristicas de diseño
• La base para construir una casa.
• Construcción de edificios a partir de una esfera geodésica
• Construcción de domo basada en pneumo-frame
• Casas abovedadas sobre la base de encofrado fijo y edificios industriales.
• Instalación de pisos y tabiques
• Características y beneficios de las casas abovedadas.
• Funciones de ahorro de energía
• Características de resistencia inigualables
• Ahorro máximo
• Distribución óptima del espacio y comodidad inigualable

En el artículo hablaremos sobre la tecnología de la construcción abovedada, sobre las características y ventajas de las casas abovedadas, sobre los tres métodos más famosos para construir dichos edificios. Pero lo más importante es que le presentaremos el cálculo de los costos económicos, cuyo resultado le dio a las casas abovedadas una ventaja innegable..

El uso de la tecnología de construcción de domos puede reducir el costo de los materiales de construcción a la mitad y reducir el tiempo de construcción en tres veces. La solución al problema se basa solo en el reequipamiento técnico de los sitios de construcción, porque todos los materiales necesarios ya se han utilizado en la construcción durante tanto tiempo. Esta tecnología se ha utilizado con éxito en Estados Unidos y Europa occidental desde finales del siglo XX. Afortunadamente, ahora se ha sentado una base buena y sólida en el espacio postsoviético para el desarrollo de la construcción de viviendas abovedadas..

Un poco sobre la historia del origen.

Debe comenzar a familiarizarse con las casas abovedadas estudiando la historia de su origen. Desde la antigüedad, el hombre ha conocido con certeza la esencia de la armonía con el mundo circundante, expresada en parte en forma de edificios. Un ejemplo de ello son los múltiples prototipos de viviendas antiguas creadas en forma de hemisferio: iglús de esquimales, wigwams de indios norteamericanos, tiendas de campaña de tribus africanas. También es común que muchos cultos y denominaciones religiosas utilicen cúpulas como elementos o bases para templos, catedrales y capillas..

En el mundo moderno, la tecnología de construcción de viviendas abovedadas se remonta a la primera mitad del siglo XX, cuando el ingeniero estadounidense Richard Fuller patentó una tecnología de construcción que podría proporcionar a la Europa de la posguerra viviendas asequibles. Desafortunadamente, la idea no se extendió, pero después de cincuenta años comenzaron a hablar de nuevo sobre las casas abovedadas, y esta vez, en serio..

Inicialmente, los habitantes se interesaron en la idea de casas en forma de hemisferio solo debido a su forma original. Un poco más tarde, la gente se dio cuenta de las ventajas indiscutibles de tales estructuras y su número en el mundo moderno crece constantemente..

Caracteristicas de diseño

Debido a la forma especial, los edificios abovedados se pueden clasificar con seguridad como obras de arte. Se ven bastante en miniatura, pero esta imagen es engañosa: a pesar de la compacidad externa, estas casas son muy espaciosas. Uno puede tener la impresión de fragilidad y falta de fiabilidad del diseño, pero una apariencia atractiva en este caso no implica en absoluto la presencia de fallas técnicas. Las casas domo son superiores en todos los aspectos a los edificios convencionales tipo cubo..

La base para construir una casa.

La esencia misma de la construcción de viviendas abovedadas implica la ausencia de techos y soportes de apoyo. Esto no solo brinda hasta un 30% de ahorro en materiales de pared y piso: la estructura se vuelve liviana y no requiere una base masiva.

Los ahorros obvios de la construcción de una casa abovedada ya son visibles en la primera etapa de la construcción, en el proceso de construcción de los cimientos. La base liviana ahorra el 50% del dinero gastado en la producción de trabajos de tierra y concreto. Por lo general, se utiliza una base de tira o pilote como base..

Construcción de edificios a partir de una esfera geodésica

El primer método conocido para la implementación de edificios abovedados fue una tecnología basada en un marco en forma de hemisferio triangular. El método se basa en el uso de bloques triangulares de igual tamaño que, al aumentar la altura, inclinan cada vez más la parte superior hacia el centro, formando así una cúpula. Cuando se conectan, los bloques forman un marco de hasta cuarenta centímetros de grosor..

En el exterior, la casa está acabada con celulosa prensada impregnada con betún, revestimiento metálico o simplemente enlucido. El principal requisito para los materiales exteriores es la absoluta resistencia al agua. En el interior, las paredes están cosidas con tablas y se utiliza lana mineral de densidad media como aislamiento. El problema de la luz natural en la casa se resuelve mediante ventanas triangulares de doble acristalamiento en un marco de plástico, del tamaño de una celda de marco estándar. Si la unidad de vidrio está encerrada en un marco de metal reforzado, las celdas adyacentes del marco se pueden combinar para lograr una forma geométrica no estándar de la ventana..

La peculiaridad de este método es que los edificios están hechos de materiales ecológicos. La cúpula geodésica se utiliza hoy como base en pabellones de exposiciones, invernaderos y complejos deportivos..

Construcción de domo basada en pneumo-frame

Otro método de construcción estuvo disponible relativamente recientemente y debe su apariencia al rápido desarrollo de materiales poliméricos. Esta tecnología es la más inusual y compleja, pero es gracias a ella que el tiempo de construcción de una casa se puede reducir al mínimo. La cuestión de la aplicabilidad de este método depende directamente de la disponibilidad de equipos especializados en el área de la construcción: instalaciones para proyectar mezclas de concreto y equipos para instalar marcos neumáticos..

La base de la casa, como siempre, es una base de tira ligera en forma de anillo o losa monolítica maciza. A lo largo del perímetro de la base con una sangría desde el borde exterior de 20 cm, se muestran «colas» de elementos de refuerzo verticales. Las varillas deben sobresalir al menos 40 cm, y la distancia entre ellas es de 30 a 50 cm, dependiendo del tamaño de la estructura y el diámetro de las varillas. El refuerzo es necesariamente de perfil, con un espesor de al menos 12 milímetros. Es mejor confiar la tarea de calcular la estructura de hormigón y el esquema de su refuerzo a una organización especializada en diseño arquitectónico. Aunque la técnica de construcción de casas abovedadas no está regulada por documentos normativos estatales específicos, la metodología para calcular la resistencia y las características técnicas de las estructuras esféricas de hormigón se estableció en el siglo pasado..

La siguiente etapa es la construcción de una rejilla del refuerzo del muro principal. Las barras de acero de diámetro nominal, cuya longitud es igual a un cuarto de la circunferencia de la sección central de la esfera, se agregan al refuerzo sobresaliente mediante soldadura o conexión roscada. Después de la extensión, las varillas se doblan hacia el eje del edificio, formando una cúpula. Por lo general, la longitud de las varillas longitudinales se elige con un margen, cortando el exceso de refuerzo durante el acoplamiento, que posteriormente se utiliza para la conexión adicional de los elementos de la malla de refuerzo..

Se puede utilizar lo siguiente como conexión final:

• un anillo con una viga en I o un perfil de canal, si planea hacer transparente la parte superior de la cúpula;
• interconexión de dos láminas de acero redondas;
• sección de conexión en forma de estrella hecha de tubos del diámetro correspondiente (el número de vértices es igual al número de elementos longitudinales de la malla de refuerzo).

Cuando el marco ha adquirido la forma de un hemisferio, los transversales se agregan a las varillas verticales soldando o tejiendo con alambre..

Esta tecnología debe utilizar un marco neumático prefabricado. Se fabrica individualmente y, cuando se infla, sigue completamente los contornos de la superficie interior de la cúpula. En aquellos lugares donde deberían estar las ventanas y las puertas, el marco tiene protuberancias de una forma y tamaño determinados. Fabricar un bastidor neumático es la etapa de construcción más costosa y difícil, pero dado que la tecnología reduce a la mitad los costos de construcción, su precio se amortiza por completo..

Puede solicitar un marco a empresas que fabrican trampolines inflables, estructuras neumáticas prefabricadas o toboganes de agua. Como material, es mejor elegir una tela de alta densidad con impregnación de látex o PVC. El costo del marco será de 50 mil rublos, el tiempo de producción es de aproximadamente dos meses. Después de su uso, el producto se puede vender a cualquier empresa de construcción..

Todo el trabajo posterior se lleva a cabo en etapas:

1. El marco neumático se fija firmemente dentro de la caja de acero y se infla.
2. En las ubicaciones de puertas y ventanas en la malla de refuerzo, las dimensiones de las aberturas futuras están marcadas en forma de protuberancias en el marco..
3. El marco se desinfla y se quita mientras dure la soldadura..
4. El refuerzo se corta de acuerdo con las marcas realizadas. Las aberturas están bordeadas por los cuatro lados con refuerzo de perfil en 2-3 filas.
5. El marco se trata con un compuesto hidrófobo y se instala en su lugar..

La etapa final del trabajo es la pulverización del material base en la cúpula. El proceso se divide en varias etapas: la composición se aplica capa a capa con un espesor de capa de 3,5 a 8 cm, según el tipo de material. Después de que se ha aplicado la primera capa, pero aún no se ha congelado, se sumergen en ella barras-balizas especiales de longitud fija perpendiculares al plano del marco, a lo largo de las cuales se controlará el grosor de las paredes y la uniformidad de la pulverización. Como material de la pared principal se puede utilizar cemento-polímero o hormigón proyectado, poliestireno expandido o una combinación de diferentes materiales. Por ejemplo, las capas de pulverización exterior e interior están hechas de hormigón proyectado, lo que proporciona una mayor resistencia superficial..

Después del endurecimiento final de la mezcla, se desmonta el marco, se eliminan los defectos de la pulverización en las aberturas, con lo que finaliza el proceso de erección de la cúpula..

Casas abovedadas sobre la base de encofrado fijo y edificios industriales.

La construcción de cúpulas se ha generalizado en Rusia en gran parte gracias a los sistemas de encofrado de poliestireno permanente y edificios de tipo bloque esférico. La tarea inicial de estas tecnologías es la implementación de objetos de la llamada construcción rápida. En este caso, la construcción de casas abovedadas no lleva más de dos semanas (excluyendo la construcción de los cimientos y la disposición interna).

Ambas tecnologías tienen varias características similares:

1. Los elementos principales de los edificios se producen en las condiciones de las fábricas de construcción de viviendas, después de lo cual se transportan al sitio y se ensamblan allí..
2. El poliestireno expandido se utiliza como material de partida para los bloques..
3. Los edificios se distinguen por una mayor eficiencia energética: de hecho, la casa abovedada se convierte en una especie de «termo» debido al alto contenido de materiales aislantes del calor en la estructura. El acabado exterior en ambos casos se realiza mediante la aplicación de yeso de fachada impermeable..
4. Se puede utilizar cualquier tipo de cimiento como base, incluida una base liviana para una casa de estructura.
5. El juego de entrega incluye casi siempre un diseño técnico del edificio y recomendaciones para la obra..

También hay varias diferencias:

1. Las casas de bloques no requieren trabajo de hormigón adicional.
2. La estructura prefabricada de bloques prefabricados se puede desmontar y mover. Muy a menudo, el uso de estas casas es estacional..
3. Las tecnologías difieren en los métodos de disposición de las aberturas de puertas y ventanas..
4. Los edificios de bloques, a diferencia del encofrado, a menudo se suministran completamente equipados (incluidas puertas, ventanas, sistemas de ventilación, etc.).
5. El uso de encofrados fijos limita algo la variedad de formas y tamaños..

En cuanto a la técnica de construcción, es bastante sencilla. Los elementos estructurales, después de ser entregados a la obra, se clasifican y dividen en grupos. El primero es el nivel del sótano: se fija a la base mediante ménsulas o anclajes. Detrás está la construcción de la parte abovedada. Los bloques tienen la forma de panales del mismo tamaño y forma. Se fijan entre sí con cerradura o conexiones mecánicas aéreas..

Si hablamos de edificios con encofrado permanente, el vertido de hormigón se puede realizar tanto después del montaje completo como en su proceso. En cualquier caso, a medida que se levanta la estructura principal, en su interior se monta un marco de refuerzo. La parte superior de la cúpula es una unidad multicapa suministrada por separado que se puede fabricar como una unidad de doble acristalamiento en un marco de plástico.

Después de que se hayan erigido los muros:

1. Instalación de puertas y ventanas:
   • en las casas de encofrado, las aberturas de puertas y ventanas permanecen lisas. La instalación se realiza de cualquier forma disponible;
   • Las estructuras de bloque a menudo tienen ranuras de fábrica y conexiones de bloqueo (mecánicas), lo que facilita el proceso de instalación..
2. Sellado de juntas con espuma de poliuretano.
3. Decoración exterior, instalación de alféizares de ventanas, rejillas de ventilación y otros accesorios..
4. Instalación de zona ciega de cimentación e instalación de canales de drenaje..

El acabado exterior de los edificios de encofrado requiere una capa de yeso rugoso con malla de fibra de vidrio. En las casas de bloques, la capa exterior de las piezas tiene un revestimiento especial (por ejemplo, cemento polimérico), que facilita el proceso de acabado de fachadas, o una superficie de acabado impermeable acabada con elementos decorativos..

Instalación de pisos y tabiques

El dispositivo de techos entre pisos se proporciona principalmente en casas abovedadas basadas en la geosfera y el marco neumático. Los techos pueden ser prefabricados o de hormigón armado. El proceso de construcción es bastante simple:

1. Primero, el marco principal se ensambla con vigas de metal o madera. En el primer caso, las vigas en T o en I se utilizan con «monedas de diez centavos» en los extremos. Las vigas de acero se sujetan con anclajes o soportes de paso, y los pasadores de tornillo se utilizan para fijar las vigas de madera, que se atornillan desde el exterior del edificio..
2. Las estructuras de soporte están conectadas por lazos..
3. El piso de madera prefabricado se rellena con lana mineral y se cose con tablas con bordes o tablas de madera.
4. Si se requiere vertido de hormigón armado, se instala una malla de refuerzo con un tamaño de malla de 10×10 cm y un espesor de alambre de al menos 6 mm en los espacios entre las vigas de apoyo..
5. El encofrado para verter hormigón está hecho de placas OSB, que se unen a las vigas con alambre galvanizado. Como regla general, se requiere un metro lineal de una viga desde cinco puntos de anclaje.
6. El encofrado debe cubrirse con polietileno, después de lo cual se puede verter la mezcla de hormigón..

Características y beneficios de las casas abovedadas.

Las casas construidas con cualquiera de las tecnologías de construcción de domos tienen una serie de propiedades especiales que no se pueden lograr con los métodos de construcción tradicionales. Es gracias a estas diferencias que los edificios abovedados no son solo una alternativa a las casas cúbicas. Representan un tipo de estructuras completamente nuevo capaz de resolver los problemas cotidianos más urgentes sin ningún costo de material..

Funciones de ahorro de energía

Calentar una casa abovedada en invierno requiere entre un 20% y un 30% menos de energía que los edificios convencionales. En primer lugar, esto se logra debido a la forma única de la casa: con la misma área, el volumen del edificio abovedado es mucho menor. Además, la forma esférica de la habitación ayuda a mantener una circulación de aire natural constante, lo que significa que el aire más cálido no se acumulará en la parte superior de la habitación. Esta característica se rastrea perfectamente durante la inspección de imágenes térmicas. Hay otro truco, gracias al cual puede lograr ahorros adicionales en calefacción: si coloca un acristalamiento panorámico o una parte superior transparente de la cúpula en la parte superior del edificio, la casa se calentará adicionalmente debido al efecto invernadero..

Características de resistencia inigualables

Idealmente, la distribución uniforme de la carga sobre la estructura está asegurada por su forma esférica. No importa qué sección de la estructura esté sujeta a acción mecánica, se distribuirá eficazmente por todo el conjunto. Esta propiedad es especialmente pronunciada en casas construidas sobre la base de un marco triangular debido a la colocación equilibrada de refuerzos y puntos de apoyo. Para regiones con un clima inestable, las casas abovedadas son las más adecuadas: debido a su forma aerodinámica, permanecen inmunes a las ráfagas de viento de hasta 230 km / h.

Ahorro máximo

Como se mencionó anteriormente, construir una casa con tecnología de domo ahorra aproximadamente el 50% del dinero. Revisemos esta afirmación comparando una casa abovedada con una tradicional..

Comparación de costos de materiales para la construcción de casas de diferentes tipos.

Criterios de comparación	Casa estándar de un piso	Casa construida con tecnología domo
El principal parámetros edificio	Superficie total: 100 m2 Longitud perimetral mínima posible: 40 m Longitud del perímetro interior: 34,4 m	Superficie total: 100,24 m2 Radio del borde exterior: 5,65 m Radio del borde interior: 5,25 m Circunferencia exterior: 35,48 m Circunferencia interior: 35,08 m
Datos sobre la fundación	Área horizontal: 26,04 m2 Altura mínima permitida: 0,7 m Volumen de hormigón: 18,23 m3	Área horizontal: 13,69 m2 Altura mínima permitida: 0,4 m Volumen de hormigón: 5,48 m3
Datos sobre las paredes exteriores	Espesor de pared: 0,6 m Altura del edificio: 2,7 m Volumen de la matriz de pared: 59,62 m3	Espesor de la pared: 0,4 m Altura del edificio: 4,7 m Volumen de la matriz de pared: 57,94 m3
Acabado decorativo	Superficie de la pared exterior: 108 m2 Superficie de la pared interior: 92,88 m2	Superficie muro exterior: 157,08 m2 Superficie de la pared interior: 132,95 m2
Techumbre	Necesario	No requerido

Costo estimado de los principales tipos de materiales, frote..
Cita	Para una casa estándar	Para el hogar en la geosfera	Para el hogar en pneumo-frame
Fundación (solo hormigón)	Por metro cúbico m: 2900 En total: 52 867	Por metro cúbico m: 2900 Totalmente: 15,892 + 20%* = 19,070	Por metro cúbico m: 2900 Completo: 15 892
Paredes	Bloque de cemento + ladrillo Por metro cúbico m: 3250 Total: 193 765	Hormigón Por metro cúbico m: 2900 En total: 168 026	Madera + Minvata Por metro cúbico m: 2300 Total: 133 262
Techo	Por sq. m: 2850 En total: 359100	No requerido	No requerido
Losa de techo	Por sq. m: 1100 Totalmente: 110.000	No requerido	No requerido
Fachada Refinamiento	Por sq. m: 950 Completo: 102600	Por sq. m: 1300 Total: 204 204	Por sq. m: 500 Total: 78 540
El final costo	818,332	391,300	227,696

^* Las cimentaciones de bandas en este caso son casi una cuarta parte más altas.

Distribución óptima del espacio y comodidad inigualable

Debido al hecho de que no hay muros de carga, la casa abovedada no tiene restricciones de planificación. Puede combinar fácilmente salas de estar y comedores en una habitación espaciosa con techos altos. Una sala de relajación puede ocupar al menos la mitad de toda la casa, y no habrá problemas para instalar un jacuzzi en el baño. Cabe destacar que durante la revisión, el diseño se puede cambiar transfiriendo las particiones prefabricadas. En las casas abovedadas, no es necesario aislarse en habitaciones cerradas, tratando de protegerse de los irritantes: la esfera absorbe eficazmente el sonido y, al mismo tiempo, no permite que pase el ruido de la calle..