Соединение рёбер купольного дома — ДомоКомплект

Соединение рёбер геодезического купола

При проектировании геодезического купольного дома главный вопрос — это тип соединения рёбер каркаса. Именно в местах соединений действуют максимальные нагрузки, по этому именно от прочности узлов соединений зависит надёжность купольного дома.

Для начала давайте разберёмся, какие существуют типы соединения рёбер купола. И в этом нам поможет известный на весь Мир, онлайн калькулятор для расчёта купольного дома acidome.ru (автор — Сергей Попов)

Интерфейс acidome.ru

С помощью этого калькулятора рассчитано практически 90% всех купольных домов, построенных во всём мире.

В этом калькуляторе реализована возможность расчёта следующих типов соединений:

Все эти типы можно разделить на два больших класса:

  • коннекторное — соединение рёбер с помощью специальных коннекторов (соединителей);
  • безконнекторное — соединение рёбер по средствам запила их концов под определённым углом.
  •  

У каждого типа соединения есть свои преимущества и недостатки. при выборе того или иного, необходимо учитывать такие факторы как материал рёбер, диаметр купола, бюджет на строительство дома…
Давайте разберём всё по полочкам!

Коннекторное соединение

Надо сказать, что на сегодняшний день в интернете, можно встретить великое множество разнообразных коннекторов, надёжных и не очень 🙂 По этому разберём лишь те коннекторы, которые используют те, кто построил с их использованием не один купол и знает толк в действительно надёжных коннекторах.
Думаю, что будет не лишним упомянуть этих ребят:

  • geosota.ru КБ «Геосота» — команда инженеров из России, архитекторов и строителей из России, которая занимается разработками, основанными на структурном принципе геодезического купола. За 10 лет существования специалистами бюро было реализовано более 200 объектов различного назначения, частного и общественного использования (теплицы, жилые дома, павильоны, планетарии и др.) )
  • icedom.ru ребята из России построили более 50 купольных объектов, из них половина — жилые дома. За 8 лет получили уникальный опыт куполостроения.
  • dome-by.com ребята из Белоруссии проектируют и строят гео-дома по всему СНГ.
  • kupolok.net разработчик купольных конструкций и в частности коннекторов для этих конструкций
  • forum.domesworld.ru и конечно же, самый известный в среде строителей купольных домов форум «Мир Куполов», на котором можно найти любую информацию о строительстве купольного дома от теории до практических вопросов.

Киты от КБ "Геоста"

На мой взгляд, первого места заслуживает решение от КБ «Геосота».
Универсальные стальные крепления для сборки геодезических куполов диаметром от 3 до 20 метров (с площадью основания до 200 м²).

Используя такие коннекторы можно построить купольный дом со следующими параметрами:

Часть

сферы

Диаметр 

(м)

Площадь

(м²)

К-во

(шт.)

Вес

(кг)

V3

5/12

4–8

10–50

46

12,3

7/12

4–8

10–50

61

17,3

3/4

4–8

10–50

76

22,2

V4

1/4

6–10

30–80

51

13,3

3/8

6–10

30–80

71

20

1/2

6–10

30–80

91

26,4

5/8

6–10

30–80

111

33

V5

1/4

10–15

80–160

76

20

7/20

10–15

80–180

101

28,7

9/20

10–15

80–180

126

35,4

11/20

10–15

80–180

151

45,5

Коннектор "Геккель"

Отдельно стоит отметить разработку всё того же КБ «Геоста» — коннектор «Геккель», который был создан специально для постройки Планетария №1 (Санкт-Петербург)

Такой коннектор хоть и сложен в изготовлении, но зато, как нельзя лучше подойдёт для куполов большого диаметра.

А вот более простое решение — сварной коннектор. Автор — «And-Ray» один из авторов форума «Мир Куполов»

Более прост в изготовлении и подойдёт для использования в большинстве проектов купольных домов.

Сборные коннекторы

Ну и конечно же всем известные коннекторы «Партизан» в различных модификациях, некоторые из которых носят название «Клешня» и «Сокол». Конструкция данных коннекторов была разработана участниками форума «Мир Куполов» инициатор разработки Роман Продайко известный на форуме под ником «kotiara82»

Думаю, что остальные виды коннекторы не стоит принимать во внимание, так как прочность их довольно сомнительная.

Здесь нужно сказать про то, почему многие строители купольных домов выбирают именно «коннекторный» способ строительства. Так вот, основным доводом является именно прочность купольной конструкции. По их мнению, собирать купольный дом диаметром более 10 метров без коннекторов нельзя, так как прочности безконнекторного соединения при возникающих в таком каркасе нагрузках недостаточно. Но это всего лишь мнение.

К плюсам такого соединения можно так же отнести отсутствие необходимости точного соблюдения углов запила рёбер, которого требует безконнекторные соединения. Но этот плюс с лихвой компенсируется сложностью изготовления коннекторов, либо необходимостью их приобретения.

Сам же разработчик купольных домов Ричард Бакминстер Фуллер свой знаменитый дом, построенный еще в 50-х годах за 7 часов и в котором он прожил последующие 12 лет, возводил по технологии без коннекторов! Дом имел часть сферы 5/12 и третью частоту разбиения при диаметре 12 метров. средняя длина ребра 2,3 метра, площадь дома по полу 100 м2

Ну вот и настало время разобраться, что же такое это безконнекторное соединение?

Безконнекторное соединение

Благодаря упомянутому выше сайту для расчёта купольного дома известны следующие типы безконнекторного соединения рёбер каркаса купольного дома:

Разберём каждый из них.

Соединение Joint

Соединение Joint

Я видел только один купольный дом, выполненный этим способом смотрите его здесь. Думаю, что не зря куполостроители обходят его стороной. Практически, данное соединение выполнять довольно проблематично, а что самое главное, нагрузки в таком узле распределяются так, что в основном приходится именно на крепёж, в качестве которого здесь выступают саморезы.
По этому, данный тип соединения, пока оставим для лёгких, малых архитектурных форм — беседок, теплиц и прочих.

Соединение Cone

Бесконнекторное соединение Cone

В отличие от Joint, в соединении Cone, концы рёбер запиливаются с обоих сторон. При этом в сопряжении узла нагрузки приходятся не только на крепёж (саморезы или болты), но и на сами рёбра, которые упираются друг в друга.

Бесконнекторное соединение Cone

Отдельно нужно сказать о крепеже. Здесь нужно использовать конструкционные саморезы, которые прекрасно входят в дерево прорезая его не раздвигая волокна, можно вворачивать хоть в сучек, хоть в край.
Сделаны из достаточно прочного, нехрупкого материала. Если его сгибать пополам на 180 градусов, он не сломается! В отличии от любых других саморезов. Шляпку практически невозможно свернуть.
Ну и головка под TORX 30 конечно же лучше креста держится, бита не так быстро стирается.
Ну и по прочности на разрыв и срез не идут ни в какое сравнение с черными или оцинкованными.
На один узел из 6 ребер заворачивается 12 саморезов

Конструкционные саморезы

Соединение Semicone

Соединение SemiCone

Ещё один тип соединения, реализованный в acidome.ru Semicone.
Точнее, это даже не способ соединения, а лишь метод запиливания концов рёбер, где каждое ребро состоит вместо одной доски из двух.
По сути, это те же треугольники ГудКармы, но с другим, более острым углом запила рёбер

Соединение GoodKarma

Гудкарма

Думаю не ошибусь, если назову ГудКарму самым распространённым соединением приверженцев безконнекторной технологии куполостроения.

Эта популярность связана с простотой изготовления рёбер, и конечно же с отсутствием необходимости применения дорогостоящих коннекторов.

Так же как и любой другой тип соединения Гудкарма — это всего лишь «инструмент» для строительства, конечный результат которого, зависит от того, на сколько умело использует его мастер.

Разберём этот тип соединения подробней.

Весь купол собирается из отдельных треугольников, которые крепятся друг к другу при помощи болтового соединения

Гудкарма болтовое соединение

Треугольники в свою очередь собираются на саморезы (ни в коем случае не используйте чёрные саморезы!)

Соединение рёбер в Гудкарме

Здесь нужно отметить, что среди куполостроителей бытует мнение о том, что по технологии GoodKarma нельзя собирать купола, диаметром более 8 метров. Связано это с тем, что саморезы при сборке треугольников, вкручиваются практически вдоль волокон, что в свою очередь является не совсем надёжным соединением.
Это от части действительно так, в СП 64.13330.2011 «ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ» (СНиП II-25-80) такого соединения нет в принципе.
Согласно этого свода правил, если металлический стержень и входит в дерево вдоль волокон, то он должен вклеиваться.

НО!Всегда есть но и не одно!

  • Во первых, саморезы входят в дерево не совсем вдоль волокон, а под некоторым углом.
  • Во вторых, данный свод правил, говорит о конструкциях из дерева нетвёрдых пород, цитата «Древесину твердых лиственных пород следует использовать для нагелей, подушек и других деталей». По этому, все нагрузки в данном СНиПе были просчитаны для конструкций из дерева нетвёрдых пород. Но для строительства купола, можно использовать и лиственницу, из которой вкрученный саморез не так то просто вытащить.
  • Вспомним купольный дом, который был спроектирован и построен самим Ричардом Бакминстером Фуллером, так вот,
    ПОСТРОЕННЫЙ ЕЩЕ В 50-Х ГОДАХ ЗА 7 ЧАСОВ И В КОТОРОМ ОН ПРОЖИЛ ПОСЛЕДУЮЩИЕ 12 ЛЕТ, ВОЗВОДИЛСЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ БЕЗ КОННЕКТОРОВ. Дом имел часть сферы 5/12 и третью частоту разбиения при радиусе 6 метров. Средняя длина ребра 2,3 метра, площадь дома по полу 100 м2.
Сборка купольного дома по ГудКарме

В этом видео, Дмитрий Попов из «Студии геосфер» с двумя помощниками собирает купол диаметром 11 метров всего за 1 день.
Материал рёбер — лиственница сечением 25 на 100 мм.
Вот что об этом пишет сам Дмитрий: https://vk.com/@handsanddomes-goodkarma