Вы никогда не слышали про реципрокальную крышу?! — Тогда вам точно стоит прочитать эту статью.

Реципрокальная крыша, или, так называемые, самоопирающиеся структуры — это не ноу-хау, это всего лишь нечто хорошо забытое старое. О подобной технологии строительства, известно было еще в XII веке нашей эры, а может и раньше. Китайцы и японцы часто используют строительную технологию самоопирающихся структур при постройке различных сооружений.

Описание подобных конструкций встречаются еще у римского императора Юлия Цезаря. Так, что технологию эту «юзают» давно и успешно. Суть реципрокальных структур заключается в том, что элементы из которых состоит конструкция будут опираться сами на себя.

Поняв принцип и немного потренировавшись, можно экспериментировать над созданием своих самоопирающихся структур.

Как вы понимаете, лучше всего по этой технологии делать именно крышу, но, можно и расширять диапазон применения технологии на здание целиком.

При этом нагрузка будет распределятся равномерно во все стороны и таким образом получается довольно прочная конструкция. А еще такие конструкции очень органично вписываются в любой природный ландшафт.

Что-то похожее на самоопирающиеся структуры можно наблюдать в москве на улице Шухова, если посмотреть на стоящую там башню Шухова ( Шаболовская телевизионная башня ).

Светлый и прозорливый ум великого Леонардо Да Винчи, в свое время, исследовал самоопирающиеся структуры в качестве математической модели и пришел к определенным аксиомам, например, — для нашего трехмерного пространства требуются, как минимум, три точки опоры(три балки), чтобы создать простейшую такую структуру.

Плоха была бы технология, если бы простой человек, не мог бы ее повторить используя себе во благо. Сегодня в нашей стране уже достаточно частных построек подобного типа, а это позволяет получить определенный опыт эксплуатации.

Опыт этот говорит о том, что подобная конструкция, если все рассчитано верно, способна выдерживать и русские снега и ветровые нагрузки нашей климатической полосы.

В сети можно найти вот такую вот книженцию

в которой приведены формулы для расчета при возведении построек с применением технологии самоопирающихся структур, а также наглядно показан сам процесс в разнообразнейших его вариациях.

Так, что дерзайте! По крайней мере беседку с использованием древней технологии вам построить будет вполне по силам!

Если информация показалась вам полезной, — подписывайтесь на канал, Лайки тоже приветствуются. Делитесь с друзьями!

Крыша для экодома. Часть первая.

Мы возвели стены нашего экодома и, казалось, самое тяжёлое — позади. Всего-то делов: сделать перекрытие и крышу. Но была одна загвоздка: наш дом круглый, да ещё и вкопан в холм, а потому обычные варианты крыш нам не подошли бы.

Вариантов выбора было немного: либо закруглённая односкатная крыша, либо круглая шатровая крыша. Признаюсь честно, сделанный нами выбор мы считаем ошибкой, которая в последствие довольно дорого нам обошлась…

Нет, крышу не унесло ветром. Просто на крышу и перекрытие мы потратили гораздо больше денежных и — главное — временных ресурсов, чем планировали, и это очень сильно изменило наши планы. Но прошлого не изменить. Можно лишь проанализировать процесс принятия решений, чтобы избежать проблем в будущем.

Принятие решения

Изначально мы с женой хотели простую закруглённую односкатную крышу (справа). Она довольно просто и быстро делается, её легко обсчитать и ещё проще крыть, ведь получается плоскость. Минусы: из-за зруглой формы дома нужно было продумать как обыграть боковые фронтоны, и эта картина никак не складывалась у меня в голове. Усугублялось это тем, что для опирания односкатной крыши необходимо было несколько столбов, которые бы сильно ограничили планировку дома. Плюс, у отца, профессионального строителя, было своё мнение, и не прислушиваться к нему мы не могли.

Отец считал, что если сделаем односкатную крышу, то вся вода, которая будет течь по холму, будет протекать и по нашей крыше, и жёлоб (5) не поможет. Если же сделать шатровую, то эта вода будет замечательно обтекать и крышу, и дом. Ещё одним фактором, более всего лично меня подкупившим, было наличие чердака, который получается при сооружении шатровой крыши. Не столько за дополнительное пространство для размещения всякого хлама, сколько за возможность обслуживать перекрытие. Плюс, можно обойтись одним, центральным, столбом. Да и визуально такая крыша выглядит более эстетично.

Сложив все факторы, решение было принято в пользу шатровой крыши. Появившийся технологически центральный столб (про него уже писал) предопределил циркулярное перекрытие. Это когда все балки перекрытия идут от стен к центру.

Пиломатериал или брёвна?

Ещё один вопрос, не дававший нам покоя: из чего делать балки и стропила? Из пиломатериала или брёвен? С одной стороны, пиломатериал дешевле, да и к тому же мы не нашли в продаже брёвна диаметром 100-150 мм, а 400-миллиметровые нам продавать отказались. С другой стороны, в шаговой доступности от нас находится лес из монгольского дуба и чёрной и белой берёзы, который не просто можно, но и нужно было проредить.

Чем нас привлекали брёвна? Во-первых, в наших глазах они гораздо красивее пиломатериала. Во-вторых, они гораздо прочнее. Плюс, засчёт круглой формы из них можно изготавливать ресипрокальные конструкции крыши (ещё пишут «реципрокальные» — самоопирающиеся). Если вы про них ничего не слышали — поищите, почитайте. Вид такой крыши изнутри можно увидеть на картинке этой статьи. Самое главное их достоинство помимо внешнего вида — они могут нести невообразимо огромный вес, причём без всякого центрального столба. На эту тему мы даже провели эксперимент на спичках:

Но все виды ресипрокальных крыш, которые мы нашли в интернете, были симметричными. Плюс, все точки опоры на стены находились в одной плоскости. Нам же необходимо было сделать несимметричную крышу с точками опоры на разной высоте. Плюс, не всё было ясно с нашим огромным южным окном… Как поведёт себя такая неравномерная ресипрокальная конструкция? Ни у нас, ни у знающих людей, с которыми консультировались, не было внятного ответа на этот вопрос.

Последней каплей было мнение отца о том, что деревья из нашего леса вряд ли будут обладать необходимыми прочностными качествами, да и, вероятнее всего, со временем будут гнить. Сейчас, проведя ряд экспериментов, я понимаю что это не так в обоих случаях. Но в тот момент данных эксперимента у меня не было, а его проведение заняло у меня более полугода. Поэтому мы склонили свой выбор в сторону пиломатериала. Но, признаюсь честно, мы до сих пор мечтаем о такой крыше. И если мне доведётся строить ещё один дом — я приложу все усилия, чтобы его крыша была ресипрокальной.

Шатровое перекрытие

Балки перекрытия мы делали из 4-хметровой доски сечением 100х25. Кому-то это покажется мало, но на деле этого оказалось достаточно. Тем более что балки шли с шагом 50-60 см вместо обычных 100-120 см. На площадке центрального столба все 40 балок не поместились, поэтому делал врезки (см фото ниже).

Балки зашивались горбылём. Получалось довольно красиво, почти как ресипрокальная крыша. Но законченный рисунок перекрытия мы увидели только после завершения крыши. Сначала закрыли только те места, которые необходимы для работы над крышей, а уже потом доделывали перекрытие.

Интересный момент: на этапе возведения стен нам с женой было лень класть ещё один ряд мешков, и мы решили сделать шатровое перекрытие. Уровень стен у нас получился на 20 см ниже уровня площадки, врезанной в центральный столб для опирания балок перекрытия. Так что балки лежали не в плоскости, а под углом около 5°. В привыкшем к прямым углам мозгу это создаёт интересное ощущение искривлености пространства, которое не передаст ни одна фотография.

Самонесущая ресипрокальная крыша для беседки. Конструкция Леонардо да Винчи

Представим ситуацию: кто-то задумал построить шестиугольную теплую беседку с центральным расположением печи, камина или открытого очага. Т.к. балки кровли стыкуются по осевому центру строения – дымоход в центре не разместить. Но решение для такой кровли есть – это самонесущая ресипрокальная крыша:

Схематично конструкция кровли выглядит так:

Каждая балка опирается на соседнюю, и вся конструкция замыкается в кольцо. Получается жесткая конструкция с опиранием на стены или вертикальные столбы. В центре остается пространство для выхода дымохода.

Если не верите, что такая конструкция работает – можете сложить ее без крепежа даже из спичек или небольших брусков:

Такой тип кровли является самонесущей конструкцией. Фиксация балок необходима только для предотвращения смещения и ветрозащиты (чтобы не оторвало шквалистым ветром). На крепеж в обычных условиях нет нагрузки.

Конструкция ресипрокальной крыши может быть и многоуровневой, с большим количеством балок, опирающиеся друг на друга. Это позволяет сделать кровлю больших по площади многоугольных строений. Т.к. угол ската небольшой – нужно учитывать снеговую нагрузку.

Минус у такой конструкции – это сложность сделать кровельное покрытие. Пожалуй, единственный из оптимальных вариантов – зашить OSB-листами и уложить мягкую черепицу.

Этот принцип построения самонесущих конструкций достаточно древний, например известна конструкция самонесущих мостов по схеме Леонардо да Винчи:

Рисунок Леонардо на втором слайде. Каждая наклонная балка опирается на впереди стоящую поперечную, а верхней гранью упирается в нижнюю поперечную. Т.к. все нагружается собственным весом – получается устойчивая конструкция. Просто и гениально.

Небольшой мост, построенный по этой схеме. Не нужны большого сечения балок, длинные бревна. Подпорки под них, которые опираются на грунт и на дно речки или ручья. Материалоемкость такой конструкции явно меньше традиционных конструкций.

Конструкция купольного дома относится тоже к самонесущим конструкциям.

Но что делать, если Вы не рискнете собирать такую самонесущую кровлю, а остановитесь на классической? Вот один из вариантов стыковки балок, чтобы в центре осталось место под дымоход:

Необходимо будет сварить двухуровневую конструкцию из уголков и трубы по проектным размерам. А проект кровли предварительно нарисовать в программе SketchUp.

Фотография взята из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки

Подписывайтесь на канал, добавляйте его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.

Оригинальная кровля и дизайнерские крыши

Все о кровле и крышах. Проверенные и новейшие материалы, технологии, дизайнерские разработки в производстве и монтаже крыш и кровли в домостроении

000666

воскресенье, 7 августа 2016 г.

Как построить купольную самонесущую ресипрокальную ирландскую крышу. Описание возведения самоподдерживающейся реципрокальной крыши – стропильные схемы и фото

Как ни странно, ресиптокальная конструкция (Reciprocal frame), кажущаяся вроде не серьезной, выдерживает достаточно большой вес, а значит сможет не рухнуть под нагрузкой, которую даёт снег или покрытие из дёрна, что тоже немаловажно в экологическом строительстве.

По такому принципу сделана крыша собора в Линкольне.

Ресипрокальная крыша (она также называется ирландская, самоподдерживающаяся или самонесущая крыша) — интересная, дешевая и быстрая в изготовлении.

Самонесущая крыша строится таким образом, что каждое бревно опирается и поддерживается другими брёвнами в структуре и не нуждается в опоре по центру.

Кстати, при постройке своего знаменитого домика хоббита Саймон Дейл использовал эту технологию.
Такая крыша — это самонесущая спираль, где каждое бревно опирается на следующее и не нуждается в поддержке по центру дома.

Пришло время, когда стоит поговорить о круглой ресипрокальная крыша. Данная конструкция предусматривает совсем иной способ строительства, чем тот, который применяют при монтаже двускатных крыш, поэтому стоит уделить внимание не самой технике ее установки, а материалам, из которых она изготавливается.

Верхняя часть такой ирландской крыши напоминает навес. Частенько мы стоим под ним на остановке автотранспорта или восхищаемся аркой перед входом в дом друзей. Кровля из поликарбоната – вещь удобная. Этот материал и гнется, и не ломается. Так почему бы не построить загородный дом с круглой ресипрокальной крыше, чтобы в теплое время года любоваться звездами сквозь прозрачный купол.

Для того, чтобы осуществить задуманное, прежде всего, стоит собрать больше информации о том, какие дуги на крышу лучше всего подойдут для строительства.

Однозначно – дуги из прочного металла или деревянных брусьев. Только они способны выдержать и тяжесть кровельного материала, и осадки в виде дождя и снега.

Купольная ресипрокальная крыша: красота и прочность

Небольшие купольные дома все больше и больше завоевывают популярность. Их яйцеобразность достигается путем монтажа металлических или деревянных полудуг. Интересно и то, что 1/5 часть конструкции – это стены, а остальное – крыша.

Купольная ресипрокальная крыша смотрится креативно, если по внешней стороне идут укрупненные элементы настила. Округлость крыши достигается при помощи особого каркаса из брусьев, который заполняют утеплителями и обшивают внутри и снаружи фанерой. Верхняя часть – черепица или поликарбонат. Важно знать про устройство крыши дома и стропильную систему ресипрокальной крыши.

Интересны по своей структуре и конические ресипрокальные крыши, история которых началась с кельтов

Коническая форма ресипрокальной крыши

В настоящее время коническая форма мансард неплохо смотрится в круговых зданиях. Винтажный стиль крыш достигается при помощи каркаса, состоящего из круговых дуг. Однако и самонесущие крыши с конической оболочкой настила тоже создают вытянутые кверху сферические формы. Красиво? Да! Удобно? Относительно.

У каждого человека свои предпочтения красоты и удобства: для кого-то полусфера юрты – идеальная пропорция, а для кого-то рубленный из дерева дом. И только крыша вне конкуренции, лишь бы тепло сохраняла да не протекала.

Недавно из Ирландии один из экостроителей привез чертежи и фотографии веерной стропильной круглой крыши для шестигранных или круглых домов. Очень необычная конструкция с отверстием на вершине конуса для каминной трубы. Возможно, что такая крыша завоюет популярность у тех, кто захочет жить подальше от города.

Ресипрокальная крыша образует круглое окно-фонарь, освещающее комнату.

Соединение лучей-стропил на вершине таково, что они сами за себя цепляются и не дают крыше поехать. Лучей может быть от трех до.. (штук сто вам хватит?). В центре всегда образуется прекрасное отверстие, которое можно заделать, сделать там круглое или панорамное окно, поставить витраж. И цветные лучи на восходе будут освещать вашу кровать и… на чем мы остановились? Еще дымоход для костра можно сделать.

Как правило, используется круглый лес: бревна, стволы и пр. Можно и прямоугольный брус (если просчитаете все углы соединений). На сайтах есть формулы, определяющие зависимости между размером строения, высотой, углом крыши, диаметром бревна, размером отверстия.. Можно попытаться сделать на глаз (я сам считал по формулам). Ну и хорошо бы просчитать нагрузку и диаметр бревен, чтоб они просто не сломались под февральским снегом. В моих строениях (в 2011 году построен легкий 9 метровый шатер и теплый козлятник, тоже 9 метров), при кол-ве лучей 12-15, и диаметре 9 метров, толщина бревна из сосны в самом тонком месте 12 см. Это позволяет крыше держать большой снег, 5 см грунта и 50 см соломы (я так утеплил козлятник), даже если все козы и соседи заберутся на крышу (двойной запас прочности).

Разработать проект и всё подготовить

Это значит, вам надо определиться с местом, размерами, материалами, инструментами, людьми и прочим. По сути, реципрокальная — это просто крыша. Кладется она на примерно ровную (можно наклонную) и примерно круглую (овал допускается) поверхность. Вы можете выбрать любые стены: бревно, камень, саман, землебит и прочее.

Построить купол не просто, проектировка такой крыши это весьма трудное и долгое дело, не говоря уже о непосредственном строительстве. Именно поэтому возведением таких крыш в абсолютном большинстве случаев занимаются профессионалы. Надо сразу сказать, что если вы мечтаете о такой крыше и хотите воплотить свою мечту в реальность, вам надо понимать, что обойдется этот каприз в очень немаленькую сумму. Платить надо всем, и проектировщикам, и строителям и продавцам строительных материалов. Само собой, есть и вариант с самостоятельным строительством, который существенно уменьшает общие затраты, но только вот как уже было сказано в начале, спроектировать и построить купольную крышу это не гвоздь вбить, тут нужен опыт как в строительстве сложных конструкций, так и в их проектировании.

Строительство купола самонесущей ресипрокальной крыши для современного коттеджа своими руками

На первом этапе надо заняться проектированием попутно определяясь с материалами. Важно понимать, что чем меньше весит материал, тем лучше, в то же время материал должен обладать необходимыми прочностными характеристиками. Другими словами, в случае со строительством купола самонесущей ресипрокальной крыши надо найти золотую середину между легкостью и прочностью. Купол можно выстроить даже из стекла. Ну а что касается каркаса, то его лучше всего сделать из металла. Строить каркас купольной крыши из древесины весьма непредусмотрительно, потому как древесина не отличается ни высокой прочностью, ни устойчивостью к негативам.

Каркас купола самонесущей ресипрокальной крыши должен быть и прочным, и правильным, он должен являть собой часть круга, если можно так выразиться. Строить каркас надо под тот материал, которым он будет обшиваться, это касается и веса обшивки. Если, к примеру, купол будет обшит поликарбонатом, то каркас можно выстроить из уголков, а если в качестве обшивки будет использован более тяжелый материал, то из квадратной трубы или из швеллеров. Тут уже все зависит от того о куполе какого размера идет речь, а также от того, что именно за материал будет на него стелиться

На первый взгляд кажется, что сделать купольную ирландскую крышу очень легко, но я должен вас разочаровать. Для возведения этого типа крыши нужен опыт и знания специалистов по дизайну, архитектуре и строительству, услуги которых не очень дешёвые. Но как поступить, когда хочется иметь свой свод с купольной конструкцией, а финансовое состояние не позволяет нанять специалистов? Не переживайте, все возможно, вы можете самостоятельно составить проект и построить купол, не тратя средств на услуги специалистов.

Стоит обратить внимание на то, что чем больше вы в запасе материала, тем объёмнее получите купол. Старый забор можно использовать, как замена для досок, которые прекрасно будут служить гранями для будущего купола.

Чтобы возвести купол самоподдерживающейся ресипрокальной крыши, нужно следовать этим инструкциям:

1. Нужно подготовить грани купола. Для конструкции высотой в три метра нужно подготовить грани двух типов, одни короткие (30 граней длиной 77см), а другие длиннее (35 граней длиной 88см);

2. Каждую сторону граней нужно подпилить под углом (около 45 градусов). Эта операция позволит быстро и удобно соединять грани, используя болты и гайки;

3. Для этого этапа понадобится монтажная лента (шириной 2,5 см), с помощью которой на все стороны грани нужно саморезами привинтить коннектор (одноболтовый);

4. Для того, чтобы при сборе купола самоподдерживающейся ресипрокальной крыши не перепутать грани, их нужно пометить краской (например, короткие грани зелёным цветом, а длинные красным). Используйте схему двухуровневого кельтского купола;

5. Далее нужно взять короткие грани, и соединить их между собой по кругу так, чтобы на земле образовался круг определённой площади;

6. После того, как вы сделали круг с малых граней, нужно взять большие и приставлять по две грани в виде треугольника, прикрепляя один конец к основанию круга с малых граней, а другой между собой вверху. Поделайте такие «треугольники» по всей окружности;

7. На конструкцию, которая вышла нужно наложить ещё один круг, то есть между каждым верхним углом «треугольника» из длинных граней, разместить по одной короткой грани (длиной 77см). Благодаря этому мы получим новый круг, который по диаметру меньше предыдущего;

8. Все вышеуказанные действия нужно проделать снова, при этом длинные грани немного нагибать внутрь. В результате мы получим следующий уровень. Этот уровень достаточно узкий и он образует соединительный треугольник, который также делается из коротких граней.

Чтобы понять, насколько торцовочная машина облегчит формирование концов брусков, придётся разметить 4-ре среза на одном из брусков, сделать срезы мелкозубой ножовкой, съездить на консультацию к знакомому в столярную мастерскую, там изготовить несколько рёбер и сравнить с первым.

Можно попробовать использовать электролобзик и формировать каждый срез за два прохода, оставляя небольшой запас в 0,5 мм. на окончательную доводку с помощью электрического рубанка и/или болгарки.

Инструменты для создания самоподдерживающейся ресипрокальной крыши: Рулетка 10-ть м., уровень 60-т см., уголок, электрический лобзик, электрорубанок, мелкозубая ножовка, две аккумуляторные дрели, электродрель (если нет второй аккумуляторной дрели), деревообрабатывающий станок, штангенциркуль. кровельные ножницы, чертилка, крестовая отвёртка, болгарка, молоток, перчатки, кисть шириной 50-т мм. для лака, матерчатые перчатки.

Выбор и подготовка площадки. Строительство начну с выбора места расположения круглой площадки радиусом два метра, снятия слоя почвы толщиной 15-ть см., засыпки площадки сначала слоем щебня толщиной 10-ть см, а затем слоем песка толщиной 10-ть см.

Укладка опорного основания

Фундамент для делать не буду, а для опоры каркаса использую 10-ть досок сечением 150*50 мм. Эти 10-ть досок будут иметь форму правильных трапеций с одинаковыми боковыми сторонами. Угол между большим основанием и боковой стороной составит 72-ва градуса, а ось трапеции, параллельная основаниям и расположенная посредине между ними, будет иметь длину 1236-ть мм.

Используя транспортир, намечаем две линии среза и отрезаем первую опорную трапецию. Она послужит образцом для изготовления остальных 9-ти трапеций. Развернув образец на 180-т градусов вокруг вертикальной оси, прикладываем образец, намечаем линию среза следующей трапеции и отрезаем её лобзиком, дисковой пилой или торцовочной машиной.

Делая срез, нужно добиваться, чтобы край пропила проходил как раз по линии среза. Покрываем 10-ть опорных трапеций Биотексом и двумя слоями яхтного лака, причём косые торцы покрывать яхтным лаком не нужно. Нарезаем 10-ть брусков длиной 1000-ча мм. и сечением 50*50 мм. в виде трапеций с углом при нижнем основании 18-ть градусов, покрываем их Биотексом и двумя слоями яхтного лака.

Эти бруски понадобятся для связывания опорных трапеций. Укладываем 10-ть кусков рубероида и 10-ть опорных трапеций на ранее подготовленную песчаную площадку, при этом косые торцы трапеций должны плотно сойтись по линиям стыковки торцев.

Надо обеспечить горизонтальность опорного десятиугольника — для этого с помощью уровня сначала обеспечиваем горизонтальность первой трапеции, слегка постукивая кулаком по трапеции для уплотнения песка под ней. Выравниваем в горизонтальной плоскости вторую трапецию и крепим её к первой 2-мя шурупами 5*80 мм., вкручивая их с внешней стороны.

С внутренней стороны прикладываем брусок сечением 50*50 мм. и прикрепляем его двумя парами шурупов 5*80 мм. Аналогичным образом выравниваем и крепим остальные опорные трапеции и косые бруски.

Заготовка рёбер каркаса ресипрокальной крыши

Заготавливаем из брусков сечением 50*50 мм. 35-ть рёбер А длиной 1236-ть мм. и 30-ть рёбер В длиной 1093-ри мм. Простругиваем электрорубанком боковые поверхности всех рёбер до точного единого размера. Покрывать каркас купола двумя слоями яхтного лака буду после сборки каркаса, сделав исключение только для 10-ти нижних брусков А— их покроем лаком после 20-ти косых срезов.

В качестве коннекторов ранее собирался использовать пластины, вырезанные из металлического листа толщиной три мм. и имеющие формы правильных пятиугольников и шестиугольников с радиусами описанных окружностей, равными 120-ти мм.

Сохраняю этот подраздел для тех, кто не захочет возиться с 240-ка точными косыми срезами. Если же готовы повозиться с косыми срезами, смело пропускайте этот и следующий подразделы, переходя к разделу 7, выделенному жирным шрифтом.

Жёсткость и прочность будут обеспечивать не столько крепления рёбер к коннекторам, сколько заливка рёберных узлов подходящим заполнителем, а также внешняя (да и внутренняя, если она будет сделана) обшивка рёберного каркаса досками толщиной 25-ть мм.

Правильные пятиугольники и шестиугольники следует вырезать из металлического листа с помощью болгарки и электролобзика. При разметке следует использовать чертежи вершин трёх типов, обязательно выдерживая углы между осями рёбер. Имеет смысл вырезать три шаблона из более тонкого листа металла и использовать эти шаблоны для разметки коннекторов.

На шаблонах нужно наметить точки пересечения боковых поверхностей рёбер и вырезать треугольные сектора лишнего металла. Коннекторы второго типа, предназначенные для скрепления 4-х рёбер, будут иметь форму домика. На всех коннекторах нужно будет отогнуть прямоугольники, которые будут прилегать к рёбрам.

Линией отгибания должна быть линия между острыми вершинами вырезанных секторов. Угол отгибания придётся определить экспериментально. Можно упростить изготовление каждого из коннекторов, ограничившись одним разрезом до центра фигуры и согнув его в форме конуса.

Лучший выход — вырезать из пятиугольников и шестиугольников сектора, затем наштамповать на прессе коннекторные пластины трёх типов в виде полуконических и конических поверхностей — тогда их можно сделать из металлического листа толщиной три мм., а отверстия размечать и просверливать перед прикручиванием шурупов. Изготовив все коннекторы, можно начинать сборку каркаса купола.

Заливка рёберных узлов

Она понадобится при использовании как покупных, так и самодельных коннекторов из оцинковки. Сначала собирался использовать бакелитовую смолу. Так как в её состав входит вредный для здоровья фенолформальдегид, пришлось отказаться. Монтажная пена удобна в использовании, но тут непригодна из-за низкой прочности. Считаю, что лучше всего использовать смолу хвойных пород деревьев.

Возведение каркаса ресипрокальной крыши

Если посмотреть на схему каркаса купола, можно легко заметить, что он состоит из 5-ти шестиугольников и 6-ти пятиугольников. Наиболее рационально 5-ть пятиугольников собрать на столярном столе, скрепляя последовательно каждую пару рёбер двумя шурупами 5*80 мм. Каждый пятиугольник образован 5-тью рёбрами А, а внутрь каждого пятиугольника нужно вставить 5-ть рёбер В.

Если рёбра изготовлены точно, косые срезы будут плотно прилегать друг к другу всеми поверхностями срезов и будут равномерно передавать сжимающие усилия вдоль рёбер. Там же на столярном столе можно покрыть все 5-ть пятиугольников Биотексом и двумя слоями яхтного лака, а затем последовательно поднять их на вертикальную стену, прикрепить их к стене, скрепить их между собой в 6-тирёберных узлах, затем скрепить их 10-ю рёбрами А.

После этого остаётся только поставить 5-ть рёбер В в верхний пятиугольник и закрепить их там. На этом изготовление каркаса купола заканчивается!

Обшивка каркаса ресипрокальной крыши. Выбор места установки окон на куполе самоподдерживающейся крыши.

Прежде всего нужно решить, в какие треугольные грани каркаса купола будут вставлены окна, а также выбрать материалы для изготовления окон. При этом нужно осознавать, что окна из ячеистого поликарбоната пригодны для освещения и обогрева внутренности купола, но непригодны для обзора неба и окрестностей.

К тому же при установке на вершине купола они могут не выдержать снеговую нагрузку, а потому потребуют установки дополнительных рёбер внутрь треугольных граней. Впрочем, снег на куполе задерживаться не должен — его будет сдувать ветер, а основную опасность будет представлять лишь ледяной дождь, который случается весьма редко.

Обычное оконное стекло даст возможность обозревать окрестности, но является хрупким материалом, может не выдержать снеговую нагрузку, а при разрушении очень опасно. Если будет оборудован второй этаж, можно над верхним пятиугольником поставить на 10-ти вертикальных стойках ещё один такой же пятиугольник из 10-ти рёбер и сделать 10-ть окон с двойным остеклением, получив естественный дневной фонарь для второго этажа.

Очень красиво и изящно выглядят верхние полностью прозрачные фонари купольных домов на сайте архитектора Виталия Гребнева. К тому же похоже, что эти фонари имеют в центре вентиляционный колодец. Не сомневаюсь, что эти фонари имеют приличную цену и достаточно сложны в изготовлении, так как имеют гнутые рёбра и множество выпуклых секторных стёкол.

Можно придумать, как использовать покупные автомобильные сталинитовые стёкла, а рёбра вырезать и склеить из нескольких слоёв фанеры. Так что вариантов окон второго этажа множество — думайте и решайте сами!

Выбор материала обшивки самоподдерживающейся крыши

Строители купольных ирландских домов рекомендуют проводить внешнюю обшивку каркаса купола треугольными листами фанеры ФСФ толщиной 18-ть мм.

Во-первых, эта фанера содержит фенолформальдегид, вредный для здоровья. Надо подбирать или другой тип фанеры (например, фанеру ФК), или использовать вагонку или доски с выбранной четвертью.

Во-вторых, один кв. м. раскроенных треугольных листов такой фанеры стоит примерно тысячу рублей, что будет сильно удорожать купольный дом. В-третьих, при резке стандартных листов фанеры размером 1525*1525 мм. (или 2440*1220 мм.) образуется много отходов, хотя, конечно же, часть отходов можно полезно использовать на обшивку, если немного покумекать.

Прикидка показала, что обшивать доской примерно вдвое дешевле, чем фанерой. Хотя, конечно, фанерой обшивать проще. Считаю, что лучше всего использовать доски сечением 150*25 мм., причём и на стены, и на купол использовать доски с выбранной четвертью для повышения жёсткости обшивки купола.

Судя по суммарной площади треугольных граней, равной 23,33 кв. м., для обшивки полусферы понадобится в идеале примерно 31-на 6-тиметровая доска сечением 150*25 мм. с четвертями. Так как неизбежны обрезки, которые невозможно использовать для обшивки купола, буду закупать 40-к досок размером 6000*150*25 мм., доставлять их целенькими к месту строительства купола и обрабатывать на станке.

Оставив 5-ть досок в запасе, остальные 35-ть досок простругаю на деревообрабатывающем станке. Четверти буду выбирать тоже на станке по мере необходимости, так как не везде будут нужны обе четверти. Все доски, прибиваемые на треугольные грани, будут иметь горизонтальное или наклонное верхнее ребро, а плоскость доски будет отклонена от вертикали в соответствии с наклоном треугольной грани.

Доски будут иметь косые срезы по обоим краям и приобретут формы трапеций с разными длинами нижних оснований трапеций. Ширина и толщина досок могут немного «играть», важно лишь, чтобы край доски был максимально ровным. Приходится выбирать четверти, чтобы доски имели опору не только на краях, но и друг на друга, и чтобы не было неизбежных щелей, являющихся так называемыми «мостиками холода».

Выборка четвертей увеличит расход досок — это неизбежная плата за жёсткость купола и его повышенную теплоёмкость. Чтобы упростить процесс обивки треугольных граней, одну доску размечаем по месту предполагаемого прибивания, затем используем её в качестве образца для разметки досок для таких же треугольных граней.

Проще всего обшить 10-ть граней типа 2, так как они имеют форму правильных треугольников. С них и начнём. Первая трапеция имеет основание длиной 1236-ть мм., боковые стороны образуют с основанием угол 60-т градусов. Используя рулетку и треугольник, намечаем линии разрезания доски, и электролобзиком отрезаем образец.

Перевернув образец длинным основанием вверх, прикладываем образец к доске, намечаем одну линию среза и отрезаем от доски вторую трапецию. Аналогичным образом отрезаем остальные 8-мь трапеций. Прибиваем все 10-ть трапеций к каркасу купола, используя по 6-ть оцинкованных гвоздей 2*50 мм. на каждую трапецию.

Аналогичным образом заготавливаем и прибиваем ещё 70-т трапеций 7-ми типов, имеющих постепенно уменьшающиеся размеры. Завершать обшивку каждой из 10-ти граней будем равносторонними треугольниками высотой 30-ть мм. Как и из чего их изготовим, будем соображать на месте. Такие треугольники можно будет вырезать из валяющихся повсюду обрезков доски.

Завершив обшивку 10-ти граней типа 2, приступим к обшивке 30-ти граней типа 1. Все они имеют одну сторону длиной 1236-ть мм. и две стороны длиной 1093-ри мм. Последовательно заготавливаем по 30-ть трапеций 7-ми типов, прибиваем каждую из 210-ти трапеций 6-ю оцинкованными гвоздями, причём похоже, что последняя трапеция выродится в треугольник!

Покрытие купола самоподдерживающейся ресипрокальной крыши рубероидом и гибкой черепицей

Завершив внешнюю обшивку каркаса купола, покрываем внешнюю обшивку купола рубероидом и гибкой черепицей последовательными слоями, начиная снизу и обеспечивая необходимые перехлёсты. Треугольные грани купола двух типов будем покрывать треугольными листами рубероида двух типов, имеющими припуск 10-ть см. с каждой стороны относительно граней купола.

Раскатываем часть рулона рубероида на столярном столе и намечаем треугольники двух типов, подкладываем под линию среза доску и острым ножом производим срез. Перекладывая доску, делаем ещё 5-ть срезов. Получаем образцы рубероидных треугольников двух типов.

Накладывая образцы на раскатанный рубероид и, подкладывая доску, нарезаем нужное количество треугольников. Для фиксации рубероида на обшивке используем смолу или подходящий клей. Покрытие рубероида гибкой черепицей проводим по соответствующей технологии, прилагаемой к гибкой черепице при её покупке.

Полностью перекрыв внутренний объём купольного дома, можно приступить к внутренней отделке, не особо обращая внимание на погодные условия. Внутренняя отделка сведётся к настиланию полов, обеспечению гидро-, ветро- и паро-изоляции, утеплению и внутренней обшивке стен.

При необходимости укладываем лаги, настилаем пол, ставим перегородки, делаем межэтажное перекрытие, врезаем на 2-м этаже три окна или иллюминатора и ставим лестницу, ведущую на 2-й этаж. Конечно же, нужно решить будете ли делать второй этаж сразу после создания каркаса купола, чтобы не пришлось рушить уже сделанное.

При необходимости подведения водопровода и вывода канализации можно будет сделать внутри и вне ПЭКа две ямы, от внешней ямы прокопать траншеи, между ямами сделать «прокол» с помощью бура и уложить в траншеи трубы.

При устройстве второго этажа и оборудовании там спальни (если решусь на это) придётся в двух-трёх красных треугольных гранях или сделать неоткрывающиеся окна из поликарбоната, или поставить открывающиеся окна со стёклами, или вставить корабельные открывающиеся иллюминаторы.

Прочность древесины при статическом изгибе по величине занимает промежуточное положение между прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон и может быть в среднем для разных пород принята равной около 900 кГ/см2. Если прочность при сжатии вдоль волокон принять за единицу, прочность при статическом изгибе будет примерно в 2 раза, а прочность при растяжении вдоль волокон — в 2,7 раза выше.

Самой прочной древесиной обладает Акация белая: при влажности 15% показатель предела прочности составляет 1390 кГ/кв.см. при изгибе и примерно 695 кГ/кв.см. при сжатии. При влажности 30% прочность дерева падает примерно в 1,5-2 раза. При влажности 15% показатели предела прочности при изгибе у ели и сосны составляют составляют 705 и 760 кГ/кв.см. соответственно.

Значит, при сжатии у ели — 350 кГ/кв.см., то есть брусок сечением 5*5 см. разрушится при нагрузке в 7000 кг!

Представим себе, что обшитый купол поставлен на 10-ть вертикальных опор, а при температуре ниже нуля градусов пошёл ледяной дождь и на купол начал равномерно намерзать лёд.

Зададимся вопросом «При какой толщине слоя льда начнут разрушаться опоры?» Плотность льда — 900 кг/кубометр, площадь купола — 23,33 кв. м. Чтобы начали разрушаться 10-ть опор, вес льда должен составить примерно 70000 кГ, то есть 70-т тонн! На каждый кв. м. должна действовать нагрузка 70000/23,33 = 3000 кГ/кв. м. Тогда толщина льда должна быть 3000/900 = 3,33 метра!

То есть в течение короткого времени должно выпасть три метра осадков! Такие причуды погоды на Земле не наблюдаются… Даже если бы выпало пять метров ледяного дождя, часть воды стекала бы на землю, там вода замерзала бы, под куполом вырастал бы ледяной вал с широким основанием, который принял бы на себя часть нагрузки после того, как сомкнулся бы с ледяным покрытием купола.

Скорее хоккеисты Бразилии выиграют чемпионат мира по хоккею, чем купол ирландской крыши будет нагружен до разрушения! Это ж Вам не Бауманский рынок или какой-то там аквапарк…