Maisons à dôme – technique de construction

Points d’article

• Un peu d’histoire d’origine
• Caractéristiques de conception
• La base pour construire une maison
• Construction de bâtiments basés sur une sphère géodésique
• Construction de dôme basée sur un châssis pneumatique
• Maisons de dôme sur la base de coffrages fixes et de bâtiments d’usine
• Installation de sols et de cloisons
• Caractéristiques et avantages des maisons en forme de dôme
• Fonctions d’économie d’énergie
• Caractéristiques de résistance inégalées
• Économies maximales
• Répartition optimale de l’espace et confort inégalé

Dans l’article, nous parlerons de la technologie de la construction en dôme, des caractéristiques et des avantages des maisons en dôme, des trois méthodes les plus connues de construction de tels bâtiments. Mais surtout, nous vous présenterons le calcul des coûts économiques, dont le résultat a donné aux maisons en forme de dôme un avantage indéniable..

L’utilisation de la technologie de construction de dômes peut réduire de moitié le coût des matériaux de construction et de trois fois le temps de construction. La solution au problème ne repose que sur le rééquipement technique des chantiers, car tous les matériaux nécessaires sont déjà utilisés dans la construction depuis si longtemps. Cette technologie est utilisée avec succès aux États-Unis et en Europe occidentale depuis la fin du 20e siècle. Heureusement, une base solide et solide a été posée dans l’espace post-soviétique pour le développement de la construction de logements en forme de dôme..

Un peu d’histoire d’origine

Vous devriez commencer à vous familiariser avec les maisons en forme de dôme en étudiant l’histoire de leur origine. Depuis l’Antiquité, l’homme a connu avec certitude l’essence de l’harmonie avec le monde environnant, en partie exprimée sous la forme de bâtiments. Les multiples prototypes d’habitations antiques créés sous la forme d’un hémisphère en sont un exemple: l’igloo des Esquimaux, les wigwams des Indiens d’Amérique du Nord, les tentes des tribus africaines. Il est également courant que de nombreux cultes et confessions religieuses utilisent des dômes comme éléments ou bases pour les temples, les cathédrales et les chapelles..

Dans le monde moderne, la technologie de la construction de logements en forme de dôme remonte à la première moitié du XXe siècle, lorsque l’ingénieur américain Richard Fuller a breveté une technologie de construction qui pourrait fournir à l’Europe d’après-guerre des logements abordables. Malheureusement, l’idée ne s’est pas répandue, mais après cinquante ans, ils ont recommencé à parler de maisons en forme de dôme, et cette fois – sérieusement..

Au départ, les habitants se sont intéressés à l’idée de maisons en forme d’hémisphère uniquement en raison de leur forme originale. Un peu plus tard, les gens ont réalisé les avantages indiscutables de ces bâtiments et leur nombre dans le monde moderne ne cesse de croître..

Caractéristiques de conception

En raison de leur forme particulière, les bâtiments en forme de dôme peuvent être classés en toute sécurité comme des œuvres d’art. Elles ont l’air assez miniatures, mais cette image est trompeuse: malgré la compacité extérieure, ces maisons sont très spacieuses. On peut avoir l’impression de fragilité et de manque de fiabilité du design, mais une apparence attrayante dans ce cas n’implique pas du tout la présence de défauts techniques. Les maisons en forme de dôme sont supérieures à tous égards aux bâtiments conventionnels de type cube.

La base pour construire une maison

L’essence même de la construction de logements en forme de dôme implique l’absence de plafonds et de supports. Cela permet non seulement jusqu’à 30% d’économies sur les matériaux des murs et des sols: la structure devient légère et ne nécessite pas de base massive.

Les économies évidentes résultant de la construction d’une maison en forme de dôme sont visibles dès la première étape de la construction – lors de la construction des fondations. La fondation légère permet d’économiser 50% de l’argent dépensé pour la production d’ouvrages en terre et en béton. Une fondation en bandes ou sur pieux est généralement utilisée comme base..

Construction de bâtiments basés sur une sphère géodésique

La première méthode connue pour la réalisation de bâtiments en forme de dôme était une technologie basée sur une ossature en forme d’hémisphère triangulaire. Le procédé est basé sur l’utilisation de blocs triangulaires de taille égale, qui, avec une hauteur croissante, inclinent de plus en plus leur sommet vers le centre, formant ainsi un dôme. Lorsqu’ils sont connectés, les blocs forment un cadre, jusqu’à quarante centimètres d’épaisseur.

A l’extérieur, la maison est finie avec de la cellulose pressée imprégnée de bitume, un bardage métallique ou simplement enduit. La principale exigence pour les matériaux extérieurs est la résistance à l’eau absolue. De l’intérieur, les murs sont cousus avec des planches et de la laine minérale de densité moyenne est utilisée comme isolant. Le problème de la lumière naturelle dans la maison est résolu par des fenêtres triangulaires à double vitrage dans un cadre en plastique, réalisées selon les dimensions d’une cellule à ossature standard. Si l’unité de verre est enfermée dans un cadre métallique renforcé, les cellules adjacentes du cadre peuvent être combinées pour obtenir une forme géométrique non standard de la fenêtre.

La particularité de cette méthode est que les bâtiments sont fabriqués à partir de matériaux respectueux de l’environnement. Le dôme géodésique est aujourd’hui utilisé comme base dans les pavillons d’exposition, les serres et les complexes sportifs.

Construction de dôme basée sur un châssis pneumatique

Une autre méthode de construction est devenue disponible relativement récemment, et doit son apparence au développement rapide des matériaux polymères. Cette technologie est la plus inhabituelle et la plus complexe, mais c’est grâce à elle que le temps de construction d’une maison peut être réduit au minimum. La question de l’applicabilité de cette méthode dépend directement de la disponibilité d’équipements spécialisés dans le domaine de la construction: installations de projection de mélanges de béton et équipements pour l’installation de cadres pneumatiques.

La base de la maison, comme toujours, est une fondation en bande légère sous la forme d’un anneau ou d’une dalle monolithique solide. Le long du périmètre de la fondation avec un retrait à partir du bord extérieur de 20 cm, des « queues » d’éléments de renforcement verticaux sont affichées. Les tiges doivent dépasser d’au moins 40 cm et la distance entre elles est de 30 à 50 cm, en fonction de la taille de la structure et du diamètre des tiges. Le renfort doit être utilisé en profil, avec une épaisseur d’au moins 12 millimètres. Il est préférable de confier la tâche de calcul de la structure en béton et du schéma de son armature à un organisme spécialisé dans la conception architecturale. Bien que la technique de construction de maisons en forme de dôme ne soit pas réglementée par des documents réglementaires spécifiques de l’État, la méthodologie de calcul de la résistance et des caractéristiques techniques des structures sphériques en béton a été établie au siècle dernier..

La prochaine étape est la construction d’une grille du renfort du mur principal. Des barres d’acier de diamètre nominal, dont la longueur est égale à un quart de la circonférence de la section centrale de la sphère, sont ajoutées à l’armature en saillie au moyen d’une soudure ou d’une connexion filetée. Après extension, les tiges sont pliées dans l’axe du bâtiment, formant un dôme. Habituellement, la longueur des tiges longitudinales est choisie avec une marge, coupant l’excès de renforcement lors de l’accouplement, qui sont ensuite utilisés pour la connexion supplémentaire des éléments du treillis de renforcement.

Les éléments suivants peuvent être utilisés comme connexion d’extrémité:

• un anneau avec un profil de poutre en I ou de canal, si vous prévoyez de rendre le dessus du dôme transparent;
• interfaçage de deux tôles d’acier rondes;
• section de raccordement en forme d’étoile constituée de tuyaux du diamètre correspondant (le nombre de sommets est égal au nombre d’éléments longitudinaux du treillis d’armature).

Lorsque le cadre a acquis la forme d’un hémisphère, des transversales sont ajoutées aux tiges verticales par soudage ou tricotage avec du fil.

Cette technologie doit utiliser un châssis pneumatique préfabriqué. Il est fabriqué individuellement et, lorsqu’il est gonflé, suit complètement les contours de la surface intérieure du dôme. Aux endroits où devraient se trouver les fenêtres et les portes, le cadre présente des saillies d’une forme et d’une taille données. La fabrication d’un châssis pneumatique est l’étape la plus coûteuse et la plus difficile de la construction, mais comme la technologie réduit de moitié les coûts de construction, son prix est entièrement rentable..

Vous pouvez commander un cadre auprès d’entreprises qui fabriquent des trampolines gonflables, des structures pneumatiques préfabriquées ou des toboggans aquatiques. En tant que matériau, il est préférable de choisir un tissu haute densité imprégné de latex ou de PVC. Le coût du cadre sera de 50 mille roubles, le temps de production est d’environ deux mois. Après utilisation, le produit peut être vendu à n’importe quelle entreprise de construction..

Tous les travaux ultérieurs sont effectués par étapes:

1. Le cadre pneumatique est fermement fixé à l’intérieur de la caisse en acier et se gonfle.
2. Aux emplacements des portes et des fenêtres sur le treillis de renfort, les dimensions des futures ouvertures sont marquées sous la forme de saillies sur le cadre.
3. Le cadre est dégonflé et retiré pendant la durée du soudage.
4. Le renfort est coupé selon les marquages ​​effectués. Les ouvertures sont bordées des quatre côtés avec un renfort de profil sur 2-3 rangées.
5. Le cadre est traité avec un composé hydrophobe et installé en place.

La dernière étape du travail est la pulvérisation du matériau de base sur le dôme. Le processus est divisé en plusieurs étapes: la composition est appliquée couche par couche avec une épaisseur de couche de 3,5 à 8 cm, selon le type de matériau. Une fois que la première couche a été appliquée, mais n’a pas encore gelé, des tiges-balises spéciales de longueur fixe y sont immergées perpendiculairement au plan du cadre, le long desquelles l’épaisseur des parois et l’uniformité de la pulvérisation seront contrôlées. Le ciment-polymère ou le béton projeté, le polystyrène expansé ou une combinaison de différents matériaux peuvent être utilisés comme matériau de paroi principal. Par exemple, les couches de pulvérisation extérieure et intérieure sont constituées de béton projeté, offrant ainsi une résistance de surface accrue..

Après le durcissement final du mélange, le cadre est démonté, les défauts de la pulvérisation dans les ouvertures sont éliminés, ce à quoi le processus de montage du dôme se termine.

Maisons de dôme sur la base de coffrages fixes et de bâtiments d’usine

La construction de dômes s’est répandue en Russie en grande partie grâce aux systèmes de coffrage permanent en polystyrène et aux bâtiments de type blocs sphériques. La tâche initiale de ces technologies est la mise en œuvre d’objets de la soi-disant construction rapide. Dans ce cas, la construction de maisons en forme de dôme ne prend pas plus de deux semaines (hors construction des fondations et aménagement intérieur).

Les deux technologies présentent un certain nombre de caractéristiques similaires:

1. Les principaux éléments des bâtiments sont produits dans les conditions des usines de construction de maisons, après quoi ils sont transportés jusqu’à l’objet et y sont assemblés..
2. Le polystyrène expansé est utilisé comme matériau de départ pour les blocs..
3. Les bâtiments se distinguent par une efficacité énergétique accrue: en fait, la maison en forme de dôme devient une sorte de « thermos » en raison de la forte teneur en matériaux calorifuges de la structure. La finition extérieure dans les deux cas est réalisée en appliquant un enduit de façade imperméable.
4. Tout type de fondation peut être utilisé comme base, y compris une base légère pour une maison à ossature.
5. Le kit de livraison comprend presque toujours une conception technique du bâtiment et des recommandations pour les travaux de construction.

Il existe également plusieurs différences:

1. Les blockhaus ne nécessitent pas de travaux de béton supplémentaires.
2. La structure préfabriquée des blocs préfabriqués peut être démontée et déplacée. Très souvent, l’utilisation de ces maisons est saisonnière..
3. Les technologies diffèrent dans les méthodes de disposition des ouvertures de portes et de fenêtres.
4. Les bâtiments en blocs, contrairement aux coffrages, sont souvent fournis entièrement équipés (y compris les portes, les fenêtres, les systèmes de ventilation, etc.).
5. L’utilisation de coffrages permanents limite quelque peu la variété des formes et des dimensions..

Quant à la technique de construction, elle est assez simple. Les éléments structurels, après avoir été livrés sur le chantier, sont triés et répartis en groupes. Le premier est le sous-sol: il est fixé à la base au moyen de supports ou d’ancrages. Derrière, il y a la construction de la partie bombée. Les blocs se présentent sous la forme de nids d’abeilles de même taille et forme. Ils sont fixés les uns aux autres à l’aide de serrures ou de connexions mécaniques aériennes..

Si nous parlons de bâtiments avec coffrage permanent, le coulage du béton peut être effectué à la fois après l’assemblage complet et dans son processus. Dans tous les cas, lors du montage de la structure principale, un cadre de renfort est monté à l’intérieur. Le dessus du dôme est une unité multicouche fournie séparément qui peut être fabriquée comme une unité à double vitrage dans un cadre en plastique.

Une fois les murs érigés:

1. Installation de portes et fenêtres:
   • dans les maisons de coffrage, les ouvertures des fenêtres et des portes restent lisses. L’installation se fait de n’importe quelle manière disponible;
   • les structures de bloc ont souvent des rainures d’usine et des connexions de verrouillage (mécaniques), ce qui facilite le processus d’installation.
2. Joints d’étanchéité avec de la mousse de polyuréthane.
3. Décoration extérieure, installation d’appuis de fenêtre, grilles de ventilation et autres accessoires.
4. Installation de la zone aveugle de fondation et installation de canaux de drainage.

La finition extérieure des bâtiments de coffrage nécessite une couche de plâtre rugueux utilisant un treillis en fibre de verre. Dans les blockhaus, la couche extérieure des pièces est revêtue d’un revêtement spécial (par exemple, du ciment polymère), qui facilite le processus de finition de la façade, ou une surface de finition imperméable avec des éléments décoratifs.

Installation de sols et de cloisons

Le dispositif des plafonds interfloor est fourni principalement dans les maisons en dôme basées sur la géosphère et le pneumo-charpente. Les plafonds peuvent être préfabriqués ou en béton armé. Le processus de construction est assez simple:

1. Tout d’abord, le cadre principal est assemblé à partir de poutres en métal ou en bois. Dans le premier cas, des poutres en T ou des poutres en I sont utilisées avec des « dixièmes » aux extrémités. Les poutres en acier sont fixées avec des ancrages ou des supports de passage, et des goupilles à vis sont utilisées pour fixer les poutres en bois, qui sont vissées de l’extérieur du bâtiment.
2. Les structures de support sont reliées par des liens.
3. Le plancher de bois franc préfabriqué est rempli de laine minérale et cousu avec des planches bordées ou des panneaux à base de bois.
4. Si le coulage du béton armé est nécessaire, un treillis d’armature avec un maillage de 10×10 cm et une épaisseur de fil d’au moins 6 mm est installé dans les espaces entre les poutres de support..
5. Le coffrage pour le coulage du béton est constitué de plaques OSB, fixées aux poutres à l’aide de fil galvanisé. En règle générale, un mètre linéaire de poutre est requis à partir de cinq points d’ancrage.
6. Le coffrage doit être recouvert de polyéthylène, après quoi le mélange de béton peut être coulé.

Caractéristiques et avantages des maisons en forme de dôme

Les maisons construites en utilisant l’une des technologies de construction de dôme ont un certain nombre de propriétés spéciales qui ne peuvent pas être obtenues avec les méthodes de construction traditionnelles. C’est grâce à ces différences que les bâtiments en forme de dôme ne sont pas seulement une alternative aux maisons cubiques. Ils représentent un type de structure complètement nouveau qui peut résoudre les problèmes quotidiens les plus urgents en l’absence de tout coût matériel..

Fonctions d’économie d’énergie

Le chauffage d’une maison en forme de dôme en hiver nécessite 20 à 30% moins d’énergie que les bâtiments conventionnels. Tout d’abord, cela est dû à la forme unique de la maison: avec la même surface, le volume du bâtiment en forme de dôme est beaucoup plus petit. De plus, la forme sphérique de la pièce aide à maintenir une circulation d’air naturelle constante, ce qui signifie que l’air plus chaud ne s’accumulera pas en haut de la pièce. Cette caractéristique est parfaitement tracée lors de l’inspection par imagerie thermique. Il existe une autre astuce, grâce à laquelle vous pouvez réaliser des économies supplémentaires sur le chauffage: si vous placez un vitrage panoramique ou un dessus transparent du dôme dans la partie supérieure du bâtiment, la maison sera en outre chauffée en raison de l’effet de serre..

Caractéristiques de résistance inégalées

Idéalement, une répartition uniforme de la charge sur la structure est assurée par sa forme sphérique. Quelle que soit la section de la structure soumise à une action mécanique, elle sera efficacement répartie dans tout le réseau. Cette propriété est particulièrement prononcée dans les maisons construites sur la base d’une ossature triangulaire en raison du placement équilibré des raidisseurs et des points de support. Pour les régions au climat instable, les maisons en forme de dôme sont les mieux adaptées: grâce à leur forme profilée, elles restent à l’abri des rafales de vent jusqu’à 230 km / h.

Économies maximales

Comme mentionné ci-dessus, la construction d’une maison à l’aide de la technologie du dôme permet d’économiser environ 50% d’argent. Vérifions cette affirmation en comparant une maison en forme de dôme avec une maison traditionnelle..

Comparaison des coûts des matériaux pour la construction de maisons de différents types

Critères de comparaison	Maison standard à un étage	Maison construite avec la technologie du dôme
Le principal paramètres bâtiment	Surface totale: 100 m2 Longueur de périmètre la plus petite possible: 40 m Longueur du périmètre intérieur: 34,4 m	Surface totale: 100,24 m2 Rayon de la bordure extérieure: 5,65 m Rayon de la bordure intérieure: 5,25 m Circonférence extérieure: 35,48 m Circonférence intérieure: 35,08 m
Les données à propos de la fondation	Surface horizontale: 26,04 m2 Hauteur minimale autorisée: 0,7 m Volume béton: 18,23 m3	Surface horizontale: 13,69 m2 Hauteur minimale autorisée: 0,4 m Volume béton: 5,48 m3
Les données sur les murs extérieurs	Épaisseur de paroi: 0,6 m Hauteur du bâtiment: 2,7 m Volume de la matrice murale: 59,62 m3	Épaisseur de paroi: 0,4 m Hauteur du bâtiment: 4,7 m Volume de la matrice murale: 57,94 m3
Finition décorative	Surface du mur extérieur: 108 m2 Surface du mur intérieur: 92,88 m2	Surface du mur extérieur: 157,08 m2 Surface du mur intérieur: 132,95 m2
Toiture	Obligatoire	Non requis

Coût estimé des principaux types de matériaux, frotter.
Rendez-vous	Pour une maison standard	Pour la maison dans la géosphère	Pour la maison sur châssis pneumatique
Fondation (béton uniquement)	Par mètre cube m: 2900 Au total: 52867	Par mètre cube m: 2900 Au total: 15 892 + 20%* = 19 070	Par mètre cube m: 2900 Plein: 15 892
Des murs	Parpaing + brique Par mètre cube m: 3250 Total: 193765	Béton Par mètre cube m: 2900 Au total: 168026	Bois + Minvata Par mètre cube m: 2300 Total: 133 262
Toit	Par mètre carré m: 2850 Au total: 359 100	Non requis	Non requis
Dalle de plafond	Par mètre carré m: 1100 Totalement: 110 000	Non requis	Non requis
Façade Finition	Par mètre carré m: 950 Plein: 102600	Par mètre carré m: 1300 Total: 204 204	Par mètre carré m: 500 Total: 78 540
Le final Coût	818 332	391 300	227 696

^* Les fondations en bandes dans ce cas sont presque un quart plus élevées.

Répartition optimale de l’espace et confort inégalé

En raison du fait qu’il n’y a pas de murs porteurs, la maison en dôme n’a aucune restriction de planification. Il peut facilement combiner salon et salle à manger en une seule pièce spacieuse avec un plafond haut. Une salle de relaxation peut occuper au moins la moitié de la maison entière, et l’installation d’un jacuzzi dans la salle de bain ne posera aucun problème. Il est à noter que lors de la révision, la disposition peut être modifiée en transférant les cloisons préfabriquées. Dans les maisons en dôme, il n’est pas nécessaire de s’isoler dans des pièces fermées, en essayant de se protéger des irritants: la sphère absorbe efficacement le son et en même temps ne laisse pas passer le bruit de la rue.

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