Monolitisk kupol
En monolitisk kupol (från grekiska mono- och -lithic, som betyder "en sten") är en tunn skalstruktur gjuten i ett stycke. Formuläret kan vara permanent eller tillfälligt och kan eller får inte förbli en del av den färdiga strukturen. Monolitiska kupoler är en form av monolitisk arkitektur .
Historia
Igloon kan vara den tidigaste formen av monolitisk kupol . Även om det är konstruerat av block av komprimerad snö , smälter dessa block och återfryser för att bilda en stark, homogen struktur. Den kupolliknande formen på iglon uppvisar de två stora fördelarna med en kupolformad struktur: stor styrka och bra isolering. Styrkan beror på bågens naturliga styrka, och isoleringen beror på den minimala ytan hos en sfärisk sektion.
Den första moderna monolitiska kupolstrukturen byggdes i Provo, Utah , av arkitekten Lee C. Knell, och öppnades 1963 som en skridskobana . Kallas Turtle Reams efter dess omvandling till en lanthandel 1967 av den nya ägaren Paul Ream, byggnaden stod kvar tills den revs 2006 för nybyggnation.
Turtle Reams byggdes genom att först skapa en jordhög i skalets önskade form, en ellipsoid sektion 240 fot (73 m) lång, 160 fot (49 m) bred och 40 fot (12 m) hög. Högen täcktes sedan med ett rutnät av armeringsjärn , för att ge styrka, och ett lager av betong cirka 4 tum (100 mm) tjockt. Efter att betongen härdats grävdes smutsen ut genom dörröppningarna och taket fick stå på sin plats. Golvet hälldes sedan för att avsluta strukturen.
Idag används monolitiska kupoler i en mängd olika bostads-, kommersiella och industriella projekt. På grund av styrkan, hållbarheten och ekonomin används de för att lagra stora mängder olika råvaror inom cement-, gödsel-, jordbruks-, kraft- och gruvindustrin. På grund av sin strukturella integritet används de som inneslutningsbyggnader vid vissa kärnkraftverk . Former har gjorts med hjälp av nästan alla vanliga strukturella material, inklusive lufttrycksstödd väv.
Aktuella byggmetoder
Modern konstruktion skiljer sig väsentligt från den ursprungliga betong-över-smutsmetoden. De nuvarande metoderna utvecklades av tre bröder från Idaho: David, Barry och Randy South. Den första kupolen byggd med denna metod byggdes i april 1976 i Shelley, Idaho :
- En armerad betongfundament, eller "ringbalk", är konstruerad, som definierar formen på basen av strukturen.
- Tygformen, eller luftformen , fästs på fundamentet och blåses upp med en luftfläkt. Luftformen innehåller ett luftsluss så att arbetare kan komma in i formen medan den är uppblåst.
- Ett lager av polyuretanskum sprayas på insidan av formen. (Dess syfte är att ge styvhet till luftformen, säkra armeringsjärnet på plats, ge stöd för sprutning i betongblandningen och isolera den slutliga strukturen.)
- Armeringsjärn fästs på det yttre lagret av skum med hjälp av klämmor som fästs på skummet.
- Flera centimeter betong sprutas över armeringsramen.
- Efter att betongen har stelnat stängs fläkten av.
- Den exponerade ytan av luftformen kan lämnas som den är, eller en ytbehandling såsom färg, kakel etc. kan appliceras. (Rätt val av luftformigt material säkerställer att man förhindrar långvarig nedbrytning på grund av ultraviolett strålning .)
I de fall där nödvändigheten kräver ekonomisk konstruktion för flera små och enkla bostäder, kan kupolen byggas utan isolering och luftformen kan avlägsnas efter färdigställandet och återanvändas för att bygga ytterligare kupoler.
Varaktighet
Kupolen är, när den är klar, jordbävnings- , tornado- och orkanbeständig (USA:s federala räddningstjänst bedömer dem som "nästan absolut skydd" från F5-tornados och kategori 5-orkaner). Nyligen har ett antal monolitiska kupoler konstruerade med MDI-tekniker överlevt stora katastrofer:
- Flera monolitiska kupoler i Florida överlevde direkta träffar av orkanen Katrina 2005.
- Många monolitiska kupoler var i vägen för skogsbränderna 2005 och 2006 i Oklahoma och Texas , och överlevde med endast liten förkolning av den yttre skumisoleringen.
- År 2003 överlevde en regeringsbyggnad med monolitisk kupol i Irak en direkt träff av 5 000 lb (2 300 kg). bomb . Det inre av strukturen förstördes totalt, men kupolen förblev stående (se bild).
Rivningen av Turtle Reams visade också hållbarheten hos den monolitiska kupolstrukturen. En förstöringskula demolerade en remsa flera fot bred runt omkretsen av strukturen, utan att kollapsa. När en dörröppning på ena sidan drogs ner, tippade kupolen till slut och kollapsade.
Klimatkontroll
Den monolitiska kupolen är av flera skäl mycket energieffektiv. De sfäriska delarna av kupolen erbjuder minimal yta för volymen de innehåller, så det finns mindre yta för värmeöverföring med utomhusluften. Konstruktionen i ett stycke av den monolitiska kupolen eliminerar också många av sömmarna genom vilka luft kan läcka, även om detta mildras till viss del i bostadskupoler genom tillägget av flera dörrar och fönster. Genom att placera isoleringsskummet på utsidan av betongskalet, fungerar betongen som en termisk massa inne i byggnaden, vilket minskar invändiga temperaturfluktuationer mycket mer än det traditionella hemmets isolering inuti en tegel- eller stenfaner.
Nackdelar
Även om den monolitiska kupolen har många demonstrerade tekniska fördelar, finns det också några nackdelar, både tekniska och sociala.
Teknik
- Teknikerna som används i monolitisk kupolkonstruktion skiljer sig mycket från normala byggmetoder, så endast specialutbildade byggteam är lämpade för att bygga en kupol med moderna tekniker.
- De böjda ytorna som är inneboende i monolitisk kupolkonstruktion resulterar ofta i konstigt formade rum när de delas upp, vilket kan resultera i slöseri med utrymme i smala hörn. Det finns problem med slöseri med golvyta på grund av väggens krökning och problem med att montera möbler, liknande de i Quonset-hyddor . Denna effekt kan minimeras genom att konstruera kupolen på en stamvägg, eller genom att använda en luftform av sådan form att den tillåter raka, vertikala väggar på marknivå.
- Den monolitiska kupolens brist på sömmar kan göra den för väl förseglad; avfuktare krävs i alla utom de torraste klimaten.
Social
Sociala nackdelar med monolitiska kupoler delas i hög grad av geodetiska kupoler , på grund av den liknande formen och den oortodoxa konstruktionen. Dessa nackdelar är:
- Det radikalt annorlunda utseendet på kupolerna minskar också attraktionskraften för deras användning som privata bostäder – den vanliga cirkulära basen passar inte bra på små tomter som finns i många områden, och det konstiga utseendet och designen kan gå i strid med kvartersbyggnadsavtal. Beroende på situationen kan en stor variation av variationer tillgängliga från den vanliga cirkulära formen undvika vissa av dessa problem.
- Bygglov kan vara svårt att få om lokala tjänstemän inte är bekanta med den monolitiska kupolen.
- Återförsäljning av ett monolitiskt kupolhus kan vara svårt på grund av dess okonventionella utseende.
Byggrekord
Den största monolitiska kupolen i världen är hemmet för Faith Chapel Christian Center i Birmingham, Alabama , som är 72 fot (22 m) hög och 280 fot (85 m) i diameter. Inuti finns en golvyta på 74 500 kvadratfot (6 920 m 2 ) i två plan.
Vissa samhällen i USA har valt att använda monolitisk kupolteknik vid byggandet av nya skolor. En karta över nybyggda monolitiska kupolskolor finns här: [1]
Ett bostadshus, den monolitiska "Dome of a Home" Arkiverad 2013-05-26 vid Wayback Machine i Pensacola Beach, Florida , har upplevt flera orkaner sedan det byggdes.
Se även
- Binishell
- Bubble Houses (Litchfield Park, Arizona)
- Orkansäker byggnad
- Monolitisk kyrka
- Wallace Neff
- Xanadu House
externa länkar
- Att bygga monolitiska kupoler av Sean Lanham, Arkitekturveckan
- Trinity Dome Construction Log , en upplevelse för första gången hemmabyggare