domuri geodezice

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI 2014

Ghita Alexandru Dan

1

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE, INDUSTRIALE SI AGRICOLE

MASTER INGINERIA CLADIRILOR

SITEME STRUCTURALE DIN LEMN

DOMURI GEODEZICE

GHITA ALEXANDRU DAN

AN II, GR. 1


Ghita Alexandru Dan

2

DOMUL GEODEZIC – LOCUINTA EFICIENTA ENERGETIC SI FINANCIAR

Introducere în domurile geodezice

De-a lungul istoriei, omul a experimentat continuu, cu desene, materiale şi tot felul de încercări practice, în vederea atingerii obiectivului de a obtine MAI MULT folosind cat MAI

PUŢIN !

Nici un om din istoria recentă a umanităţii nu a făcut mai mult pentru a avansa acest obiectiv decât R. Buckminster Fuller, filozof, matematician, inginer, istoric, poet şi inventator al DOMULUI GEODEZIC.

Cupolele geodezice de astăzi, inventate de Fuller în 1949, sunt recunoscute la nivel mondial ca fiind cel mai eficient sistem de construcţii cunoscute de om până în prezent. Cupolele sunt calote sferice de tip geodezic. O sferă geodezică este un aranjament de poligoane care aproximează o sferă perfect rotundă. Domul Geodezic este o constructie de sine statatoare cu forma sferica, ce are la baza principiile structurale ale domului clasic si a carei anvelopa este impartita in forme triangulare cu ajutorul unei structuri din lemn sau metal.

Toate suprafeţele de mari dimensiuni, cum sunt stadioanele spre exemplu, sunt acoperite cu structuri de tip geodezic.

Datorita conformatiei structurale favorabile, aceste domuri geodezice pot avea deschideri foarte mari fara sa se utilize puncte de sprijin interioare, doar cu ajutorul sustinerii perimetrale.

R. Buckminster Fuller


Ghita Alexandru Dan

3

Cupole geodezice

Cea mai largă utilizare a structurii geodezice sunt cupolele geodezice sau domurile geodezice. În cazul domurilor geodezice folosite ca locuinţă, numărul avantajelor este copleşitor faţă de cel al dezavantajelor care ar fi în număr de 1. Şi anume, obişnuinţa oamenilor de a locui în spaţii rectangulare îi face reticenţi faţă de alte forme constructive, mai ales cele rotunde.

Complet greşit! Locuinţele de formă circulară, datorită proprietăţilor extraordinare, au fost folosite din cele mai vechi timpuri, încă din epoca mezolitică (10.000 î.Hr.) până în prezent, de la ecuator până la poli, pe toate meridianele (vezi imaginile).

Avantajele unice ale unei case de tip DOM GEODEZIC sunt:

• Eficienţa energetică extraordinară, datorită formei structurale şi tehnologiei de construcţie

• Este cu 80% mai eficientă energetic decât o casă normală la aceeaşi suprafaţă utilă • Este cu 50% mai eficientă decât o casă din lemn la aceeaşi suprafaţă utilă • Are o extraordinară rezistenţă la factorii naturali externi: cutremure până la 8,5 grade pe

scara Richter, vânt şi uragan până la 320 km/h şi încărcări de până la 20 t pe punct de structură

• Uniformitate de neegalat a luminii, distribuţia perfectă a căldurii şi a sunetului • Asigură o mare libertate de proiectare a planurilor de interior


Ghita Alexandru Dan

4

• Şi nu în ultimul rând…este cu până la 40% mai ieftină decât o casă obişnuită la aceeaşi suprafaţă utilă Pe lângă posibilităţile foarte variate de amenajare interioară, domul oferă de asemenea,

multe posibilităţi interesante exterioare, cum ar fi uşi şi ferestre convenţionale şi extensii suplimentare, terase şi piscine, sere, garaje, pridvoare sau alte structuri convenţionale.

Pe lângă avantajele la interior ale domului şi o rezistenţă structurală extraordinară, avantajele exteriorului unui dom, includ: o foarte bună integrare a domului în medii naturale, design personalizat, ecologic şi cu o ocupare minimă a solului pentru maxim de utilitate a spaţiului acoperit sau cu alte cuvinte „mai mare pe dinăuntru decât pe dinafară”.

Casa de tip DOM GEODEZIC nu are nevoie de fundaţii clasice cu zeci de metri cubi de beton şi fier. Domul poate fi montat pe fundaţii simple, din lemn, izolate termic, pe centuri sau radiere din beton, de aproximativ 30-40 cm înălţime sau poate fi montat pe piloni, deasupra apei sau în orice zonă de şes sau de munte.

Casa de tip DOM geodezic se poate construi din lemn sau materiale combinate, fără a fi nevoie de specializări, instalaţii sau echipamente speciale. Poate fi ridicată şi finisată de 2-3 oameni în 30-40 de zile şi în funcţie de diametrul domului, cu costuri între 20.000 şi 50.000 de euro.

Diametrele domului pentru locuit pot fi între (7,6 m cu 70 mp utili) şi 15 m (cu până la 300 mp utili).

Domurile pot avea mai multe etaje, în funcţie de diametru, fundaţii speciale cu pivniţă, garaj sau magazii şi dependinţe exterioare pentru utilităţi multiple.

Domul şi viaţa

Interior – locuinţă de tip Dom Geodezic cu diametrul de 12 m

Un dom este mult mai mult decât o colecţie de triunghiuri. Simetria geometrică de bază, rezistenţa şi spaţialitatea combinate, creează un sentiment „de bine” care nu poate fi atins prin simpla adăugare de triunghiuri individuale.


Ghita Alexandru Dan

5

Deşi nenumăratele descrieri ale avantajelor “de a trăi într-un spaţiu rotund” au fost scrise de-a lungul timpului de către proprietarii de dom, important şi remarcabil pentru toate domurile, este „sentimentul bun, de plenitudine, pe care îl ai când deschizi uşa şi intri în el”.

Domul – economie de energie

Domul geodezic este cea mai eficientă formă de a închide o suprafaţă de teren. Dacă construiţi o încăpere de 10×10 m aveţi patru ziduri în lungime de 10 m fiecare. Dacă faceţi un zid circular în lungime de 40 m obţineţi o suprafaţă acoperită, cu 27% mai mare decât suprafaţa pătrată de 10×10 m. Cele mai multe case, fiind o combinaţie de forme dreptunghiulare şi pătrate, se încadrează între 40% şi 60% din suprafaţa de teren, rezultând o suprafaţă locuibilă, cu mult mai mică decât a unui dom a cărui bază este în formă de cerc.

Factorul care afectează utilizarea eficientă a materialelor şi distribuţia uniformă a energiei, în orice structură, este forma acesteia. Multe dintre casele de astăzi, cu plafoane drepte, sunt cele mai puţin eficiente posibil, din punct de vedere tehnic. În contrast, un dom geodezic foloseşte cu până la 40% mai puţine materiale decât o casă obişnuită sau din lemn.

Deoarece formele sferice tind să amplifice lumina în timp ce formele dreptunghiulare au tendinţa de a absorbi lumina, eficienţa domului este net superioară în comparaţie cu o construcţie clasică, iar infiltrarea de zgomot din afară este cu 30% mai mică, toate din cauza cupolei şi caracteristicile unice reflectorizante.

Datorită ventilaţiei speciale naturale şi permanente, în interiorul domului se creează un microclimat constant, foarte sănătos, care se păstrează indiferent de anotimp sau temperaturile exterioare.

Caracteristicile Domului NSD

In continuare voi discuta despre un anumit tip de dom geodezic, si anume domul NSD (Natural Spaces Domes) fabricat de firma EEE-HABITAX, care se remarca prin folosirea unui sistem berevtat de prindere a barnelor din lemn in noduri, astfel obtinandu-se pereti cu grosimi intre 40 si 70 de cm dupa necesitati si asigurarea unui sistem natural de ventilatie si control al umiditatii


Ghita Alexandru Dan

6

Conectorii metalici de forta Super-Lok™ si Ultra-Lok™

Inima domului geodezic in sistem NSD este sistemul de conectori metalici de forţă Super/Ultra-Lok™

Conectorii Super-Lok™ si Ultra-Lok™ sunt incercati, omologati si patentati si au venit ca raspuns la o multitudine de incercari, timp de multi ani, incercari efectuate cu tot de felul de materiale inadecvate si ieftine, ce impuneau o serie de ranforsari suplimentare ulterioare, folosirea utilajelor mari, reajustari in montaj, deci costuri finale suplimentare.

Aceşti conectori patentaţi sunt speciali proiectaţi ca:

• sa respecte (chiar depasesc) normele de siguranta privind structura de rezistenta • să reziste la încărcări foarte mari; fiecare sistem punctual de connectori, singur, poate

prelua o tensiune de peste 10to, aliajul fiind ranforsat cu titan • să reziste timp foarte lung [sunt purtători de „Life-guarantee”, adică o garanţie de

minim 75 de ani], • să se monteaze uşor şi rapid şi sunt proiectati să alinieze singuri structura, dând

posibilitatea şi unui amator să-ţi monteze casa • nu erodeaza si nu se deformeaza • reperele principale să nu fie sudate (sunt turmate dintr-o bucată; sunt eliminate riscurile

de rupere], să nu rugineasca, fiind în fapt gândite special pentru a ranforsa la maxim domul geodezic


Ghita Alexandru Dan

7

Traversa dubla Super-Wal™ Dubla-traversă Super-Wal™ a fost gandita nu doar ca sa formeze un zid exterior, ci este conceputa pentru a soluţiona deodată:

• eficientă structurală maxima [dimensiunea traversei este limitată la rezistenţa optimă a unei grinzi]

• suport implicit pentru panelizarea calotei exterioare si interioare • funcţionalitatea sistemului de intraventilaţie zid • suport pentru o termo-izolaţie într-o grosime real eficientă • manevrabilitate la cotele umanului

Sistemul de dubla-traversa propus, pe langa că dublu-ranforsează domul, permite cu un minimum de materiale să se asigure structural peretului exterior o grosime apreciabila şi reala de minim 40cm, putând uşor şi cu costuri adiţionale minime să se asigure o grosime de până la 70cm Structura permite agatare completa a unei camere direct pe ea, chiar fara stalpii de rezistenta dedesubt.


Ghita Alexandru Dan

8

Sistemul de ventilatie natural directionat intra-zid Sistemul NSD, a dezvoltat un sistem intraventilatie naturala directionata in interiorul zidului ce elimina pernele de aer statice si asigura o circulatie naturala si continua a aerului, pe deasupra stratului de termo-izolatie. Aerul circula de la baza la varf, pe sub intregul invelis al domului,acest lucru eliminand caldura verii, sau condensul provocat de diferentele de temperatura interior-exterior.

Acest sistem simplu, dar foarte eficient asigura, in acelasi timp, un bioclimat interior sanatos, fara a fi nevoie de aparate electrice sau electronice ce implica un consum aditional de energie. Asigura un climat uniform in toata casa, chiar si de la o singura sursa de energie, rezultand costuri mici de incalzire/racire Pe timp de vara, este racoroasa, nu se incinge, iar iarna este calduroasa. In timp isi creaza propriu bioclimat in temperatura aproximativ constanta, indiferent de temperatura exterioara.


Ghita Alexandru Dan

9

Procedeu de asamblare NSD™ Toate aceste repere pre-asamblate si gata de montaj, fac ca dintr-o mişcare simplă să se auto-alinieze si să auto-calibreze domul pe poziţia lui, permitind chiar si unui amator sa-si construiasca casa corect si sigur. Dubla ranforsare a structurii si limitarea lungimii traversei la rezistenta ei optima structurala si folosirea conectorilor Super-Lok™ si Ultra-Lok™ au dus la posibilitatea eliminarii multelor repere de ranforsare suplimentara, de altfel foarte necesare pentru alte sisteme.


Ghita Alexandru Dan

10

Studiu de caz – Domul Bear Creek, Minnesota, SUA

Domul despre care voi discuta in paginile urmatoare este unul dintre cele mai renumte constructii de acest fel din lume deoarece este o casa verde in adevaratul sens al cuvantului, fiind folosite numai materiale ecologice, de provenienta naturala sau reciclata. Casa a primit si certificatul de “Energy Star 5 – Plus”, fiind cea mai buna notare de acest fel, cu un score H.E.R.S. de 55

Pentru fundatie s-a ales un sistem de fundare pe talpi realizat din lemn, si izolat cu 10 cm de polistiren extrudat pentru a nu fi influentat de adancimea de inghet. De aici a rezultat si un cost scazut al sapaturii respectiv a fundatiei. De asemenea, timpul de executie a fost foarte mult redus, fiind realizata in numai 3 zile. Spatiul ramas a fost umplut la loc cu pamant.


Ghita Alexandru Dan

11

Placa pe sol a fost realizata din beton armat, care a fost izolata cu 5cm de polistiren expandat. Peste aceasta izolatie s-a montat un sistem performant de incalzire in pardoseala, de joasa temperatura, care se preteaza foarte bine cu acest tip de casa bine izolata, si de asemenea poate fi folosit cu brio cu un sistem de panouri solare sau cu o pompa de caldura.

Modul de realizare al peretilor este cel descris mai devreme, cu travese duble Super-wall, care reduce costructia unei case la o simpla operatiune de montaj, aceste traverse fiind prefabricate integral in ateliere specializate. Montajul se face relativ usor, nefiind nevoie de o echipa numeroasa, traversele fiind destul de usoare pentru a fi manevrate de un singur om. Grosimea aleasa pentru viitori pereti ai casei este de 45 cm. De mentionat este faptul ca tot montajul a fost realizat in 2 zile de catre o echipa de 3 muncitori.


Ghita Alexandru Dan

12

Inchiderile exterioare au fost realizate din placaj de 21 mm grosime, care a fost preferat in locul OSB-ului deoarece acesta din urma este mult mai sensibil la umezire, si se va deteriora mult mai usor. Placajul pe de alta parte are o mai buna rezistenta structurala si se poate usca natural prin ventilatie pe parcursul verii

La partea inferioara a panourilor de placaj s-au executat mici gauri pentru a permite ventilarea naturala a peretelui, pentru a preveni aparitia umezelii si a mucegaiului si implicit distrugerea izolatiei. Aceste gauri vor fi protejate cu un sort de tabla pentru a impidica accesul direct al apei din precipitatii.


Ghita Alexandru Dan

13

Urmeaza partea cea mai importanta pentru obtinerea comfortului interior si anume izolarea termica a peretilor. Pentru a realiza acest lucru s-a folosit vata de sticla caserata cu grosimea de 20 cm care a fost montata in doua straturi ajungand astfel la o grosime considerabila de 40 de cm de izolatie, ceea ce ne apropie foarte mult de conceptul de casa pasiva. Evident, toata aceasta izolatie trebuie protejata de umezeala prin introducerea unei bariere de vapori, un film de polietilena care sa nu permita trecerea apei prin masa izolatiei

Folosind un program de calcul al rezistentei termice unidirectionale se poate constata ca

peretele depaseste valoarea de 10 ��∗�

�, ceea ce este aproximativ de 5 ori mai mult decat

prevede normativul in momentul de fata la noi in tara. Desi foarte bine izolata, acestui tip de structura ii lipseste un lucru si anume inertia termica, care este data de densitatea elementelor de constructie folosite. Acest lucru inseamana ca acesta constructie va avea nevoie de un timp mai scurt pentru incalzirea aerului interior, dar in momentul cand caldura se opreste, racirea aerului va fi destul de brusca, peretii neavand posibilitatea de a stoca caldura pentru a o ceda


Ghita Alexandru Dan

14

Pentru a-si merita numele de casa verde, domul din Bear Creek a folosit mai multe aparate de ultima generatie printre care: un recuperator de caldura aer-aer pentru a minimaliza pierderile de caldura care apar prin ventilatie, sisteme de filtrare si de purificare a apei, boiler electric de 14kw pentru incalzirea in pardoseala, iar pentru climatizare s-a optat pentru un sistem split cu o singura unitate interna de 18000 BTU pentru tot volumul casei


Ghita Alexandru Dan

15

Salonul de festivitati, Vf. Cozla, Piatra Neamt

Avand aceiasi forma de dom, dar cu o dimensiune ceva mai mare, voi discuta de salonul de festivitati aflat in punctul de plecare al partiei de schi de la Piatra Neamt. De data aceasta s-au folosit barne din lemn imbinate in noduri cu placute multicui, lucru care a permis obtierea unei forme speciale, de tip dom. Folosirea placutelor a insemnat un mai bun control al calitatii produsului finit si de asemenea o manopera mult mai scazuta pe santier


Ghita Alexandru Dan

16

Bibliografie:

- Cursul “Sisteme structurale din lemn” – Prof. Univ. Darie Maria - www.domurigeodezice.ro - www.naturalspacesdomes.com - www.mitek.ro - www.google.ro

domuri geodezice

Documents