СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КУПОЛООБРАЗНЫХ ЗДАНИЙ
METHOD TO ERECT DOME-LIKE BUILDINGS

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения куполообразных зданий, и может быть использовано при строительстве зданий различных форм (округлых, а также форм, близких к «природным» не симметричным с элементом перетекания).
Известен способ возведения куполообразного сооружения путем сборки каркаса, включающего ребра, и покрытия каркаса материалом (RU 2040664 C1, опубликовано 25.07.1995). Сооружение предназначено для проведения зрелищных мероприятий, имеет невысокую прочность и не предусматривает теплоизоляцию.
Наиболее близким к предложенному является способ возведения куполообразных зданий, согласно которому сначала собирают круглый металлический каркас (для формирования купола), затем на нем закрепляют оболочку, которую при помощи вентиляторов наполняют воздухом для придания ей куполообразной конфигурации. Затем изнутри на поверхность оболочки наносят полиуретановую пену, которая, застывая, формирует первичный жесткий каркас. Далее на крючках, закрепленных в пене, собирают каркас и после этого осуществляют набрызгивание раствора толщиной 50 см, при этом все операции проводятся изнутри здания. Оболочка, которая использовалась для формирования купола, в дальнейшем остается как гидроизоляция (см. «Библиотека строителя - Статьи - Надуем - будем жить» в Интернете на сайте http://stroylib.com/article_35.html). К недостаткам известного способа следует отнести ограничения по применению теплоизоляции, поскольку в данной технологии объем каркаса заполнен бетоном, а полиуретановая пена играет одновременно две роли: это формирование каркаса и теплоизоляция, и поэтому замененной быть не может, поскольку для этого нужно менять всю технологию. Кроме того, пена - это материал, не отличающийся большой долговечностью и прочностью, тем более пена нанесена снаружи здания и может быть механически повреждена, что сразу скажется на теплоизоляции здания. Здание не дышит, поскольку оболочка полностью герметична, а это чревато накоплением влаги внутри стены и, как следствие, развитием в стене грибка, поскольку летом влага, накопленная за зиму, выйти не успеет из-за большой толщины стены. Внутренняя отделка здания требует больших затрат для достижения ровной поверхности стен. Большой вес здания требует изготовления серьезного фундамента, что ведет к удорожанию строительства.
Задачей изобретения является создание способа монтажа куполообразных зданий с требуемыми геометрическими, теплоизоляционными и прочностными характеристиками и меньшими затратами на их возведение.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении возможности использования различных теплоизоляционных материалов и разнообразия форм зданий при сохранении прочностных характеристик.
Указанный технический результат достигается в заявленном способе за счет того, что формируют куполообразный каркас, формируют опалубку путем обшивки внутренней стороны каркаса, формируют слой бетона нанесением его на внешнюю сторону опалубки, формируют внешнюю стенку путем обшивки внешней стороны каркаса, в процессе обшивки заполняют пространство между образующейся внешней стенкой и сформированным слоем бетона теплоизоляционным материалом.
При этом согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения, указанный технический результат достигается также за счет того, что:
- на сформированную внешнюю стенку укладывают кровельное покрытие;
- каркас формируют в виде двухуровневой сетки, шарнирно соединенные элементы которой расположены по меридианам и параллелям;
- при формировании слоя бетона осуществляют его армирование сеткой;
- для формирования слоя бетона без его армирования используют фибробетон;
- при формировании опалубки устанавливают с помощью шпилек на внутренней стороне каркаса регулируемые направляющие и придают им требуемый изгиб путем регулирования их положения на шпильках, а обшивку осуществляют путем закрепления материала опалубки на регулируемых направляющих;
- нанесение слоя бетона осуществляют набрызгиванием на опалубку со стороны каркаса;
- после затвердевания сформированного слоя бетона опалубку снимают;
- при формировании внешней стенки устанавливают с помощью шпилек на внешней стороне каркаса регулируемые направляющие и придают им требуемый изгиб путем регулирования их положения на шпильках, а обшивку осуществляют путем закрепления материала внешней стенки на регулируемых направляющих;
- в качестве элементов каркаса используют брус дерева или трубы;
- в качестве направляющих используют доску или соединенные в несколько слоев полосы фанеры;
- в качестве материала опалубки и внешней стенки используют доску, фанеру или плиту OSB;
- в качестве теплоизоляционного материала используют полистиролбетон, аэролит, пенобетон или волокнистый материал.
На фиг.1 показано вертикальное сечение каркаса монтируемого здания. На фиг.2 - вид каркаса сверху. На фиг.3 - вид каркаса изнутри. На фиг.4 показан фрагмент стены здания - место А на фиг.1.
Заявленный способ реализуется следующим образом.
Сначала формируют каркас 1 будущего здания. Каркас может создаваться различными способами в зависимости от величины здания и ветровых характеристик района, где оно будет возводиться. Данный пример может использоваться для возведения жилого дома в личном строительстве. Каркас 1 собирают из сегментов, каждый из которых состоит из шарнирно соединенных элементов 2, выполненных в виде бруса или труб определенного диаметра, формы и длины. Каркас 1 предпочтительно собирают в виде двухуровневой сетки, шарнирно соединенные элементы 2 которой расположены по меридианам и параллелям купола. Каркас может также быть сформирован из длинномерных гибких элементов, изогнутых с нужной кривизной и зафиксированных.
Расстояние между элементами 2 выбирается в зависимости от необходимой толщины изоляции и площади будущего здания. После монтажа каркаса 1 (фиг.2, 3) с его внутренней стороны через определенный шаг устанавливают шпильки 3, на которые крепят направляющие 4, которые могут быть выполнены из доски или полос фанеры, соединенных в несколько слоев (использоваться может любой материал в виде полосы заданной длины с определенными характеристиками на изгиб).
Направляющие 4 за счет длины шпилек 3 отодвигают от каркаса 1 на определенное расстояние, которое зависит от толщины наносимого слоя 6 бетона. Затем направляющим 4 придают требуемый изгиб путем их регулировки на шпильках 3 с целью точной отработки внутренней конфигурации будущего здания, что в дальнейшем скажется на прочности и устойчивости строения. Делают это с помощью тонкого троса, закрепленного в центре здания и имеющего длину радиуса здания внутри. После этого каркас 1 с внутренней стороны по регулируемым направляющим обшивают материалом для создания опалубки 5. В качестве материала для опалубки 5 может быть использована доска, фанера или плита OSB определенной толщины. Затем осуществляют формирование слоя 6 бетона нанесением его на внешнюю сторону опалубки 5 со стороны каркаса 1. Слой 6 наносится путем набрызгивания бетона. При этом если не используется фибробетон, то этот слой 6 армируют сеткой (не показана). В частном случае реализации таких бетонных слоев может быть несколько в зависимости от размеров здания и внешних условий. Например, после нанесения слоя по всему зданию ему дают высохнуть и таким же способом наносят второй, третий слой. После затвердевания раствора образуется строение наподобие «скорлупы яйца», без стыков и швов. Также следует отметить, что конечный слой, формирующий эту скорлупу, неравномерен: сверху он тоньше, чем внизу. Этот плавный переход толщины задается расчетами здания.
После затвердевания опалубка 5 может быть снята, поскольку этот слой 6 далее используется как внутренняя стенка для последующего заполнения пространства каркаса 1 (пространства между слоем 6 бетона и внешней стенкой 7) теплоизоляционным материалом, например полистиролбетоном, пенобетоном, аэролитом или сухим волокнистым теплоизоляционным материалом, таким как эковата. Обшивают внешнюю сторону каркаса 1 также по регулируемым направляющим, выставленным по той же технологии, но снаружи здания. При этом процесс заполнения обязательно осуществляют в несколько этапов по мере обшивки каркаса 1 с внешней стороны, т.е. в процессе формирования внешней стенки 7. Для этого внешняя стенка 7 сначала поднимается, например, только на метр, но по всему зданию, и образовавшееся пространство заполняют теплоизоляцией, затем еще на метр и т.д. Такой прием позволяет качественно и без пропусков заполнить внутреннее пространство каркаса 1. В качестве материалов для обшивки внешней стороны каркаса 1 могут быть использованы также доска, фанера или плиты OSB. Обшивка - внешняя стенка 7 - служит основанием для дальнейшего нанесения кровельного покрытия: гидроизоляция и черепица (на чертежах не показано).
Таким образом, заявленный способ позволяет осуществлять быстрый монтаж зданий не только правильных округлых форм, но и зданий с перетекающими не симметричными формами, близкими к «природным». При этом в заявленном способе возможно применять различные виды материалов для теплоизоляции за счет разделения процессов формирования каркаса и утепления здания.