Монолитный купол (от греч. mono- и -lithic, что означает «один камень») — это тонкослойная конструкция, отлитая в виде цельной конструкции. Форма может быть постоянной или временной и может оставаться или не оставаться частью готовой конструкции. Монолитные купола — это форма монолитной архитектуры .
Иглу может быть самой ранней формой монолитного купола. Хотя он построен из блоков спрессованного снега , эти блоки тают и снова замерзают, образуя прочную однородную структуру. Куполообразная форма иглу демонстрирует два основных преимущества куполообразной структуры: большую прочность и хорошую изоляцию. Прочность обусловлена естественной прочностью арки , а изоляция — минимальной площадью поверхности сферического сечения.
Первая современная монолитная купольная конструкция была построена в Прово, штат Юта , архитектором Ли С. Неллом и открыта в 1963 году как ледовый каток. Названное Turtle Reams после его преобразования в 1967 году в универсальный магазин новым владельцем Полом Римом, здание простояло до тех пор, пока не было снесено в 2006 году для нового строительства.
Turtle Reams был построен путем создания насыпи из грязи в желаемой форме оболочки, эллипсоидального сечения длиной 240 футов (73 м), шириной 160 футов (49 м) и высотой 40 футов (12 м). Затем насыпь была покрыта сеткой из арматуры для обеспечения прочности и слоем бетона толщиной примерно 4 дюйма (100 мм). После того, как бетон застыл, грязь была выкопана через дверные проемы, оставив крышу стоять на своем месте. Затем был залит пол, чтобы завершить конструкцию.
Сегодня монолитные купола используются в различных жилых, коммерческих и промышленных проектах. Благодаря прочности, долговечности и экономичности они используются для хранения большого количества различных товаров в цементной, удобрительной, сельскохозяйственной, энергетической и горнодобывающей промышленности. Благодаря своей структурной целостности они используются в качестве защитных сооружений на некоторых атомных электростанциях . Формы были изготовлены с использованием практически всех распространенных конструкционных материалов, включая ткань, поддерживаемую давлением воздуха.
Современное строительство существенно отличается от первоначального метода бетона поверх грунта. Текущие методы были разработаны тремя братьями из Айдахо: Дэвидом, Барри и Рэнди Саут. Первый купол, построенный с использованием этого метода, был построен в апреле 1976 года в Шелли, штат Айдахо :
В случаях, когда необходимо экономичное строительство нескольких небольших и простых жилых домов, купол можно построить без изоляции, а воздушную опалубку можно снять после завершения строительства и повторно использовать для строительства дополнительных куполов.
Купол, после завершения строительства, устойчив к землетрясениям , торнадо и ураганам ( Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям США оценивает их как «почти абсолютную защиту» от торнадо F5 и ураганов категории 5). В последнее время ряд монолитных куполов, построенных с использованием технологий MDI, пережили крупные катастрофы:
Снос Reams' Turtle также продемонстрировал прочность монолитной купольной конструкции. Шаровая молния снесла полосу шириной в несколько футов по периметру конструкции, без обрушения. Когда дверной проем с одной стороны был снесен, купол в конце концов опрокинулся и рухнул.
Монолитный купол по ряду причин очень энергоэффективен. Сферические секции купола предлагают минимальную площадь поверхности для объема, который они содержат, поэтому меньше поверхности для теплопередачи с наружным воздухом. Цельная конструкция монолитного купола также устраняет многие швы, через которые может просачиваться воздух, хотя это в некоторой степени смягчается в жилых куполах добавлением нескольких дверей и окон. При размещении изоляционной пены на внешней стороне бетонной оболочки бетон действует как термическая масса внутри здания, уменьшая колебания внутренней температуры гораздо больше, чем традиционная домашняя изоляция внутри кирпичной или каменной облицовки.
Хотя монолитный купол имеет многочисленные доказанные инженерные преимущества, у него есть и некоторые недостатки как инженерного, так и социального характера.
Социальные недостатки монолитных куполов во многом схожи с геодезическими куполами из-за схожей формы и нетрадиционной конструкции. Эти недостатки:
Самый большой монолитный купол в мире — это дом христианского центра Faith Chapel в Бирмингеме, штат Алабама , высота которого составляет 72 фута (22 м), а диаметр — 280 футов (85 м). [2] Внутри находится двухуровневое помещение площадью 74 500 квадратных футов (6 920 м 2 ). [3]
Некоторые сообщества в Соединенных Штатах решили использовать технологию монолитного купола при строительстве новых школ. [4]
Жилой дом, монолитный «Купол дома» на Ариола Драйв в Пенсакола Бич, Флорида , пережил несколько ураганов с момента его постройки в 2003 году. [5]
