Купольная форма уравновешивает внешнюю нагрузку во всех направлениях. Кроме того, нагрузка, воспринимаемая куполом, создает в нем нормальные мембранные напряжения с влиянием изгиба на относительно небольших участках поверхности. В современной практике чаще всего применяются купола, срединная поверхность которых описывается уравнением шара, эллипсоида вращения или кругового конуса (конические купола проще в изготовлении, но менее экономичны, чем сферические).
В куполах вращения, нагруженных распределенными нагрузками, по меридиональным направлениям возникают только сжимающие напряжения. По направлению параллелей в верхних участках возникают кольцевые сжимающие, а в нижних — кольцевые растягивающие напряжения, которые деформируют купол и вызывают напряжения изгиба.
Параллельно с куполами, имеющими гладкую поверхность, интенсивно развиваются различные виды куполов с каркасно-ребристой структурой поверхности, позволяющие собирать оболочки значительных размеров из небольших стандартных элементов.
При грамотном конструировании и изготовлении купольные оболочки могут достигать значительных размеров. Например, архитектор М. Курокава изготовил пенопластовый купольный жилой дом со свободной планировкой диаметром 12 м. Специфичность материала подчеркнута свободной вырезкой проемов в оболочке — для веранды и дверей.
Рис. 1. Жилой пенопластовый купол, арх. М. Курокава. Общий вид, план.
В поисках новых архитектурных форм по проекту западногерманского архитектора Р. Дёрнаха был построен Биодом. Основная идея сооружения — дать образ жилища, по композиции и методам возведения отвечающий естественным, природным закономерностям. Нарочитая брутальность общей формы, отсутствие строгой геометрической закономерности в ее построении, грубая кладка из необработанных брусков пенопласта контрастной противостоят индустриальным методам современной архитектуры.
Интересен проект купольного жилого дома, разработанный штутгартскими архитекторами В. Пимплем и Х. Штенцелем. Купол имеет диаметр 10 м и высоту 5 м. Сборные элементы имеют отогнутые фланцы для соединения. Элементам придана форма треугольника со срезанными углами, так что при соединении получается проем для окна или вентилятора. Удачно найденная форма объемных элементов, сочетание их с круглыми проемами образуют достаточно живописную необычную форму купола.
Рис. 1. Дом-купол из объемных элементов, ФРГ, арх. В. Пимпль и Х. Штенцель. Общий вид, разрез, план.
Суперизолированный дом в форме геодезического купола, построенный Стивом Тиффани (Steve Tiffany), имеет диаметр 14,2 м.
Дом выполнен каркасным с суперизоляцией и покрытием омедненной металлической черепицей.
Купольная форма была выбрана не только по причине того, что в районе строительства нередки смерчи и торнадо, но также и в связи с тем, что Стиву нравились интерьеры круглых домов. Кроме того, купольный дом весьма энергоэкономичен.
Применив суперизоляцию дома Стив добился того, что большую часть года дом не нуждается в дополнительном отоплении, т.к. обычно достаточно тепла, поступающего от бытовых приборов и солнечного тепла, поступающего через окна южной ориентации (direct gain).
Подробнее о жилом геодезическом куполе Стива Тиффани и этапах его строительства можно прочитать на сайте Стива.
Времена меняются, меняются вместе с ними и требования к произведениям
человеческого труда. Так компьютер пятидесятилетней давности, как и
кремниевое ружье, теперь музейные экспонаты. Особую актуальность это
имеет применительно к современному дому. Сейчас конструкции домов,
медленно менявшиеся на протяжении столетий, претерпевают революционные
трансформации. В мире формируется иной взгляд на характер массового
жилья. Новейшие технологии позволяют строить недорогие, безопасные, и
кардинально снижающие негативное воздействие на окружающую среду,
жилища. Стали появляться дома, которые назвали экологическими, или
экодомами.
