Несмотря на то, что купольные дома в строительстве не являются чем-то совершенно новым, они по-прежнему удивляют и вызывают любопытство. Примером первого монолитного купола, скорее всего, является иглу.Своей прочностью эта конструкция обязана блокам сжатого снега, который попеременно тает и замерзает, образуя прочную и однородную структуру.
Иглу показывает два важнейших преимущества таких конструкций, а именно их высокую прочность и отличные теплоизоляционные свойства. Своей устойчивостью монолитные купола обязаны, главным образом, естественной прочности арки, а хорошую изоляцию обеспечивает минимальная площадь сферического сечения.
Первым современным монолитным куполом был каток, построенный в Прово (штат Юта, США) в 1963 году. Четыре года спустя он был перестроен и превращен в универсам. В таком виде первая монолитная конструкция функционировала аж до момента сноса в 2006 году. В Польше самой узнаваемой куполообразной конструкцией является т.н. „космический городок”, в котором находится головной офис радиостанции RMF FM.
Современные монолитные купола используют в разных архитектурных проектах, как жилых, так и промышленных либо сервисных. Ввиду своей прочной структуры, монолитные конструкции могут выполнять роль складов для цементной, энергетической, сельскохозяйственной и горнодобывающей промышленностей. Их часто используют также в качестве т.н. построек, ограничивающих излучение на атомных электростанциях, и этим они обязаны, в основном, своей интегральной структуре.
Современные монолитные купола создают, в основном, согласно методу, разработанному в США тремя братьями: Дэвидом, Барри и Рэнди Соуз. Первый такого типа купол был построен в Шелли, Айдахо в апреле 1976 года. Строительство монолитных куполов согласно этому методу основано на нескольких этапах, выполняемых в строго определенной последовательности.
Первый этап заключается в подготовке участка под строительство. С этой целью выполняют бетонный фундамент в форме кольца, укрепленный стальными арматурными стержнями. Выведенные наружу фундамента стержни служат для сопряжения конструкции с дальнейшей основной арматурой. Таким образом образуется монолит с очень высокой структурной прочностью.
Вторым этапом создания монолитного купола является прикрепление пневматической воздушной формы к кольцу. Затем ее накачивают до момента получения нужного размера. Таким образом получают окончательную форму конструкции.
На следующем этапе в ход идут полиуретаны. Изнутри купола наносят слой полиуретановой пены, которая после затвердевания выполняет роль изоляции для всей конструкции и создает основание для ее дальнейшего армирования. На этом этапе можно использовать, в частности, готовые полиуретановые системы, доступные в ассортименте Группы PCC, которые обеспечивают выполнение высококачественных изоляционных покрытий. Примером таких продуктов являются серии Ekoprodur и Crossin®. Изоляционные полиуретановые системы позволяют получить отличную тепло- и звукоизоляцию, благодаря применению полужестких и жестких пен. Этот тип изоляции имеет очень широкий спектр применения. Ее наносят на фундаменты, полы, внутренние и внешние стены, крыши и мансарды. Благодаря применению продуктов серии Crossin® можно достичь очень хороших коэффициентов теплопроводности. Помимо готовых полиуретановых систем в ассортименте продуктов Группы PCC имеются также полупродукты, такие как: полиэфирные полиолы из серии Rokopol®, а также замедляющие горение средства (серия Roflam), компатибилизаторы и эмульгирующие средства, которые используют для производства высококачественных монтажных пен типа OCF. Все эти химические продукты находят широкое применение в современном строительстве.
Четвертый этап строительства монолитных куполов заключается в установке стальных армирующих стержней на нанесенную ранее полиуретановую пену с помощью специально разработанной системы колец. Для небольших куполов требуются стержни небольшого диаметра, устанавливаемые на больших расстояниях друг от друга. В случае больших конструкций необходимо применение более широких стержней, расположенных на меньших расстояниях.
Последний этап строительства монолитных куполов заключается в нанесении методом распыления бетона на ранее выполненное армирование. Этот слой, как правило, толщиной не превышает 8 см и тщательно покрывает стальные стержни, создавая монолитные каркасные тонкие стенки. После высыхания бетон создает исключительно жесткую и прочную конструкцию. Чтобы улучшить свойства наносимого бетона, часто используют специальные модифицирующие добавки, такие как, например, продукты серии Rofluid (M, H, P, T). Этого типа добавки в бетон используют в качестве средства, очень эффективного замедляющего схватывание бетона, что снижает предел текучести бетонной смеси. Кроме того, благодаря своей химической структуре и низкому содержанию хлоридов, продукты серии Rofluid не вызывают коррозии арматурной стали.
Монолитные купола имеют ряд преимуществ. В первую очередь, они характеризуются очень хорошими несущими и изоляционными свойствами. Этими свойствами они обязаны, в основном, своей форме. Их уникальная конструкция делает их способными выдержать даже самые большие стихийные бедствия, такие как: ураганы, а даже землетрясения. Поэтому монолитные здания пользуются особой популярностью в регионах мира, наиболее подверженных катаклизмам.
Отсутствие необходимости размещения несущих стен в монолитных конструкциях позволяет удобно распланировать расположение помещений. Кроме того, благодаря уникальной конструкции, устраняется необходимость выполнения крыши. Это в значительной степени снижает стоимость инвестиции, а также позволяет сэкономить время на изготовление конструкции. Большая экономическая выгода достигается также за счет использования значительно меньшего количества строительных материалов, чем при стандартном строительстве.
Среди недостатков и трудностей, с которыми сталкиваются во время строительства монолитных куполов, следует назвать необходимость привлечения опытных специалистов, располагающих специализированным оборудованием. Это может быть связано с относительно высокой ценой выполнения такой конструкции. Кроме того, изогнутые поверхности внутри купола влияют на адаптацию всего интерьера и меблировки. Для оптимального использования площади, особенно ее труднее доступных фрагментов, чаще всего необходимо изготовление мебели на заказ. Оригинальный внешний вид этого типа зданий также может быть недостатком, особенно на территориях с традиционной застройкой, где монолитные купола слишком отличаются.
