Меню

Геодезический купол из профильной трубы

Изготовление купольной теплицы своими руками

Купольная теплица, которую также называют геодезической, выделяется среди других построек закрытого грунта своим необычным внешним видом. Фактически, она похожа на круглую прозрачную беседку, но на самом деле такая форма имеет не только эстетическую, но и практическую ценность. Благодаря особенностям каркаса и покрытия, выращивать овощи в подобной постройке можно практически круглогодично, а растениям всегда будет хватать естественного солнечного освещения.

Построить купольную теплицу своими руками сложнее, чем двухскатную или арочную конструкцию, но все ваши усилия будут вознаграждены богатым урожаем и привлекательным внешним видом постройки. Из этой статьи вы узнаете, какими особенностями, преимуществами и недостатками обладает геодезический купол, и как его правильно построить своими руками.

Купольная теплица своими руками

Покупка готовой купольной теплицы может обойтись слишком дорого. При этом вам в любом случае придется готовить участок под постройку и самостоятельно собирать каркас. Исходя из этого, гораздо практичнее найти готовые чертежи геокуполов и построить теплицу своими руками с нуля.

Поскольку геодезические купола имеют весьма необычную форму, а их каркас состоит из множества элементов, мы приведем детальную инструкцию всех этапов строительства, чтобы вы с легкостью смогли украсить свой участок такой необычной и очень полезной постройкой.

Расчет проекта и чертежи

Этап проектирования и проведения расчетов – самый сложный в строительстве купольных теплиц. Нужно не только рассчитать оптимальную площадь будущей постройки, но и точно подогнать все элементы каркаса между собой (рисунок 2).

Рисунок 2. Пример чертежа геокупола

Чтобы точно рассчитать все размеры, нужно знать не только общую площадь и высоту будущей постройки, но и множество других параметров. Вам понадобится площадь поверхности купола, количество и длина ребер, количество межреберных узлов, а также тип и число необходимых соединительных элементов. Все эти расчеты основаны на желаемой площади теплицы. Для определения оптимальной высоты используется диаметр купола.

Примечание: Все эти показатели рассчитываются по отдельным формулам. Если вы не хотите искать их или сомневаетесь в точности проведенных расчетов, воспользуйтесь специальным геодезическим калькулятором онлайн.

Если вы предпочитаете рассчитывать все показатели будущей теплицы именно онлайн, все ваши задачи сведутся к тому, чтобы определить желаемую площадь и высоту постройки и ввести данные в геодезический калькулятор. Исходя из этой информации программа автоматически подсчитает количество элементов каркаса (треугольников) и их размеры. Оптимальной считается постройка, высота которой равняется половине диаметра круга, который очерчивает основание. К примеру, при диаметре основания в 4 метра, высота будет составлять 2 метра, а для строительства каркаса понадобится 35 треугольников (с длиной ребра 1,23 метра) или 30 треугольников с ребром 1,09 метра.

Пример расчета необходимых материалов приведен в видео.

Подготовка площадки под конструкцию

Как и в случае с любой другой постройкой, возведение геокупола требует определенной подготовки. В первую очередь это касается работ на участке, где будет располагаться теплица (рисунок 3).

Примечание: Чтобы растения нормально развивались в течение всего года, нужно выбрать участок с хорошим освещением. Другими словами, он должен быть достаточно открытым и солнечным. Защита от ветра и сквозняка не играет ключевой роли, так как купол постройки хорошо выдерживает любые атмосферные явления, в том числе, и сильный ветер.

Объем подготовительных мероприятий определяется тем, будет ли возводиться фундамент для конструкции. Фактически, строительство цоколя является опциональным, так как готовая постройка обладает достаточной прочностью и без него. Однако, если вы все же решили укрепить постройку, вы можете возвести фундамент любого типа, хотя самыми подходящими считаются ленточный и свайный. Соответственно, для ленточного фундамента дополнительно понадобится вырыть траншею по периметру будущей постройки, тогда как для свайного основания такая подготовка не требуется.

Рисунок 3. Подготовительные работы на участке

В большинстве случаев геодезические купола все же возводят без фундамента, а подготовительные работы ограничиваются непосредственно самим участком. Отведенную площадку нужно покрыть плотным нетканным материалом, чтобы предотвратить прорастание сорняков. Поверх ткани выкладывают слой гравия и равномерно его распределяют. После этого можно приступать к созданию элементов каркаса.

Монтаж геодезического купола из профильной трубы

Перед тем, как собрать купол из треугольных элементов, нужно соорудить небольшое основание для будущей теплицы. Для этого из дерева или другого доступного материала по периметру будущей постройки возводят небольшую стенку в форме многоугольника. Важно, что чем больше углов будет у основания, тем лучше, так как в данном случае размер одного треугольника для купола будет меньше, а сделать и прикрепить его будет гораздо проще (рисунок 4).

Читайте также:  Металлопластиковые трубы для отопления по снип

Самым подходящим вариантом основания считается многоугольник на 10-12 углов. Высота также должна быть оптимальной: порядка 60-80 см. Если этот показатель будет ниже, ухаживать за растениями будет неудобно.

Монтаж купола представляет собой установку и соединение заранее подготовленных треугольников между собой. В качестве строительного материала часто используют небольшие деревянные бруски, но для более надежной конструкции лучше использовать профильную трубу. Она отличается достаточной прочностью, но при этом ее легко можно разрезать на нужное количество частей определенной длины.

Рисунок 4. Процесс сборки каркаса

Сборку каркаса производят снизу вверх. Сначала к фундаменту или земле крепят широкую нижнюю часть треугольников так, чтобы острый угол отходил перпендикулярно вверх. Далее установленные треугольники соединяются с остальными элементами, формируя из них многоугольник. Соединяя все элементы таким способом, постепенно добираются до верхней части купола. Именно здесь рекомендуется делать форточки для проветривания. Их можно прикрепить с помощью обычных петель, или, если у вас есть финансовая возможность, оборудовать автоматикой.

Крепление элементов осуществляют с помощью саморезов по дереву или металлу (в зависимости от выбранного материала). Треугольники, которые находятся на нижем ярусе, соединяют с фундаментом при помощи скоб.

Обшиваем каркас поликарбонатом

В качестве покрытия для геодезических куполов можно использовать практически любой укрывной материал. Самый дешевый – обычная плотная полиэтиленовая пленка, которую крепят к каркасу с помощью гвоздей и специальных прижимных планок.

Если вы выбрали в качестве покрытия стекло, для крепления вам дополнительно понадобятся тонкие штапики и небольшие гвозди. Кроме того, вам понадобится стеклорез, с помощью которого осуществляется раскрой листового стекла на детали нужного размера. Поскольку этот процесс представляет некоторые сложности и требует определенного опыта в работе со стеклорезом, предпочтение лучше отдавать поликарбонату. Дело в том, что раскрой стеклянных деталей нужно проводить очень точно, разрезая стекло одним движением. Если вы захотите позже подровнять деталь, стекло может потерять прочность.

Поликарбонат считается оптимальным вариантом для покрытия геодезических куполов. Во-первых, этот материал достаточно прочный и хорошо выдерживает негативное воздействие атмосферных явлений. Во-вторых, он прозрачный и пропускает солнечные лучи всех необходимых спектров для полноценного развития растений. Кроме того, разрезать листы поликарбоната на части гораздо легче, а для крепления материала к каркасу используются обычные саморезы.

Что важно знать о купольной теплице

По конструкции геокупол представляет собой прозрачную полусферу, внутри которой находятся грядки (рисунок 1). Для строительства нужно подготовить и соединить между собой множество треугольных или шестиугольных элементов каркаса, которые в будущем будут покрыты стеклом, пленкой или поликарбонатом.

Примечание: Своими руками гораздо проще построить купольную теплицу, каркас которой состоит из треугольных элементов, так как многоугольники гораздо сложнее монтировать.

Каркас можно сделать из любого доступного материала: дерева, металла или пластиковых труб. Вне зависимости от выбранного сырья для каркаса, конструкция будет сохранять прочность и устойчивость. При этом оптимальной для дачного участка считается теплица с диаметром купола в 4 метра и высотой в 2 метра.

Как и у любой другой конструкции закрытого грунта, у купольной теплицы есть свои плюсы и минусы, поэтому перед постройкой такого сооружения нужно объективно оценить эту информацию.

Среди преимуществ геокупола выделяют:

  1. Высокую прочность: вне зависимости от размера теплицы, она будет обладать высокой прочностью и устойчивостью без дополнительных опор. Это обеспечивается равномерным распределением массы по всем деталям постройки.
  2. Устойчивость к негативным факторам окружающей среды: благодаря обтекаемой форме, такая теплица не боится сильных ветров, а зимой на ней не скапливается снег. Кроме того, подобная постройка может выдерживать достаточно сильные подземные толчки, поэтому такие теплицы часто строят в сейсмоопасных зонах.
  3. Поддержку оптимального микроклимата: солнечные лучи проникают внутрь здания не только сверху, но и со всех сторон. Благодаря этому внутри поддерживается постоянная оптимальная температура для роста и развития растений. Если же такую постройку дополнительно утеплить, ее можно использовать и в зимнее время без использования специальных обогревательных приборов.

Еще одним важным преимуществом строительства купольной теплицы можно считать сниженный расход материалов на ее возведение. Если сравнить геокупол с другим популярным типов теплицы – арочной, то станет понятно, что для возведения купольной модели понадобится гораздо меньше древесины или металла для строительства каркаса. При этом готовая постройка будет выглядеть более компактно, хотя и займет аналогичную площадь, что и арочная модель.

Читайте также:  Создание семейства трубы в revit

Недостатков у купольной теплицы немного. Первый касается сложностей с построением чертежа и созданием необходимого количества элементов каркаса подходящего размера. Но, в интернете можно найти достаточно много готовых чертежей таких конструкций и использовать их для строительства собственной теплицы. Кроме того, в процессе сборки нужно следить, чтобы стыки всех элементов плотно прилегали друг к другу. Если точно подогнать их не удалось, швы придется заполнять герметиком.

Рисунок 1. Варианты купольных теплиц

Также следует учитывать, что купольные теплицы не подходят для многоярусных грядок. Однако, если вы планируете выращивать растения разной высоты, высокорослые виды вы сможете разместить по центру, а самые низкорослые – у стен постройки.

Обустройство купольной теплицы внутри

Когда строительство и обшивка каркаса завершены, можно приступать к обустройству внутреннего пространства помещения (рисунок 5).

Этот процесс включает несколько важных нюансов:

  1. Внутреннюю часть северной стены желательно оклеить светоотражающими материалами, которые будут отбивать солнечные лучи, нагревая теплицу.
  2. На земле, непосредственно на уровне верхней части купола нужно поставить одну или несколько емкостей с водой. Нагреваясь, жидкость будет поддерживать оптимальную температуру и влажность внутри. Кроме того, наличие емкостей с водой предотвратит перегрев теплицы днем, а накопленное тепло будет поддерживать оптимальный микроклимат внутри ночью. Важно, что чем большее количество емкостей вы установите, тем стабильнее будет микроклимат помещения, причем желательно выбирать тару темного цвета, поскольку в таких емкостях вода нагревается быстрее.
  3. Дополнительно в теплице нужно установить вентиляционную систему, а если вы планируете использовать помещение зимой – отопительные приборы. Для отопления под поверхностью грунта можно проложить трубы для водного обогрева, или использовать электрические или инфракрасные нагреватели.

Рисунок 5. Примеры внутреннего обустройства

Обустраивать специальную систему полива можно по желанию, так как для этой цели можно использовать жидкость, оставшуюся в емкостях для поддержки температуры. Вентиляция может быть любой: с помощью форточек в верхней части купола или специальных вентиляторов, которые также устанавливают под потолком.

Детальная инструкция по строительству геокупола своими руками – в видео.

Источник

Геодезический купол. Об устройстве и моем опыте расчетов

Пожалуй сложно назвать геодезические купола чем-то необычным или новым. В этой заметке я расскажу немного об этих конструкциях в общем, об их устройстве, а также покажу на примере как я кое что на эту тему считал. Код тоже будет.

Википедию цитировать не буду. Почему я выбрал купол в качестве дома?

  • При равном объеме площадь поверхности сферы будет меньше, чем у любой другой формы. Это положительно влияет как на материалоемкость, так и на энергозатраты при эксплуатации.
  • Мне нравится как выглядит сфера.
  • Это интересный инженерный проект, в каком-то смысле даже вызов. Это сложно, трудно и потому весело!

Как это геодезические сферы устроены вообще? С первого взгляда кажется, что это какое-то переплетение рёбер и уловить систему сложно. В этой заметке попробуем разобраться.

В основе таких конструкций лежит икосаэдр или октаэдр. В общем правильный многогранник.
В моем случае это был именно икосаэдр и чаще используют его. Далее берем одну грань и заменяем ее на несколько треугольников, вершины которых лежат на сфере, центр которой совпадает с центром икосаэдра. Звучит не слишком складно. Отвлечемся.

Есть замечательный калькулятор www.acidome.ru который позволяет в реальном времени покрутить геодезик. Берем в качестве основы icosahedron, ставим частоту 1, часть сферы 1/1.

Это и есть наш основной икосаэдр. Частота это на сколько частей мы разобьем каждое ребро икосаэдра. Ставим 3,4, 5 и ничего становится непонятно. Переключаем в режим кровли и ищем пятиугольники. В тех местах, где у нас вершина икосаэдра — будет пятиугольник. Между тремя пятиугольниками грань икосаэдра.

Если внимательно смотреть на геодезик и знать, что искать (обычно пятиугольник), то становится видна регулярность структуры. На Биосфере в Монреале при должном усердии можно найти пятиугольники и посчитать частоту. Частота у нас равна количеству ребер между двумя пятиугольниками.

Сами “большие” треугольники, с вершинами на вершинах икосаэдра также имеют структуру. На acidome в режиме кровли это видно по цвету. Треугольники расположены симметрично относительно центра “большого” треугольника. Количество их типов меньше общего числа треугольников. В случае с частотой 5 уникальных треугольников 9.

Читайте также:  Сколько весит 1 метр стальной трубы диаметром 200 мм

В процессе проектирования дома я столкнулся с задачей постройки сферы в Dynamo. Это такой инструмент, который позволяет научить Autodesk Revit работать со сложными формами. Такая среда визуального программирования.
Погуглив я даже нашел скетч, который в Dynamo строил геодезическую сферу. Сферу то он строил, да не ту.

Дело вот в чем. Когда мы берем одно ребро икосаэдра и делим его на мелкие треугольники — сделать это можно несколькими способами. В acidome за это отвечает переключатель “метод разбиения”.

Найденный скетч строил сферу методом равных хорд. Что это значит? Мы берем большой треугольник икосаэдра, каждое его ребро делим на нужное нам количество частей, соединяем точки на ребрах между собой и получаем плоскую сетку из треугольников. Затем эту сетку мы проецируем на сферу. Все бы хорошо, но сами эти треугольники достаточно сильно отличаются по размеру. Центральный больше всех. Оно и понятно, центр “большого” треугольника у нас на максимальном расстоянии от сферы. Это плохо, так как в этом случае сложнее оптимизировать расход материалов. Будет больше отходов.

Другой метод разбиения (равными дугами) предполагает, что мы строим поверх “большого” треугольника дуги и уже их делим на равные части. Подход отличается, простой проекцией не обойтись.

Скетч не подходил. Я попытался его исправить и в итоге мне пришлось нырнуть в это дело с головой.

Как оказалось помимо визуальной среды Dynamo имеет встроенный Python. С этим языком я ранее не сталкивался, но где наша не пропадала? В конце концов это просто инструмент.

Дальше будут кусочки кода, прошу обратить внимание, что это мой hello world в python, а целью было не построить максимально эффективное и производительное решение, а построить нужную сферу.

Метод равных дуг.

Берем одну из граней икосаэдра и из углов этого треугольника строим дуги.

Затем дуги делим на равные части и соединяем точки на дугах новыми дугами. У всех дуг один центр — центр сферы. Точки соединяем не все со всеми, а одноименные. На картинке оно выглядит попроще, чем в коде.

Опа, а дуги то не пересекаются! Не слишком беглое гугление вывело меня на книгу, которая подтвердила мои предположения о том, что нужно в качестве вершины ребра геодезика использовать центр треугольника, образованного пересечением дуг. Также курил исходники acidome, но не помню нашел ли там этому подтверждение. Помню, что было интересно.
Центры надо как-то найти. Это центр треугольника и это не сложно, но нужно было понять где же у нас в ворохе точек эти треугольники. Мне показалось самым простым вариантом соединять ближайшие друг к другу точки.

Теперь нам нужно соединить между собой собранные на разных этапах точки, которые и являются вершинами ребер геодезической сферы. На картинке эти точки видно хорошо, но вот когда они в массиве — все сложнее. Было несколько вариантов, но так как задача была с наименьшими трудозатратами получить рабочий скрипт, вышло вот это:

Сегмент готов. Наверное существует какой-то правильный путь для решения этой задачи, но я проложил свой.

Дальше сегмент разворачивается, несколько раз копируется копируется и получается полная сфера. Вот один из поворотов:

Скриптик вышел страшненький, я его пару раз переписывал, так как были проблемы с экспортом в Revit. Думал, что проблемы с построением. В итоге на форуме Dynamo индус подсказал украинцу и все удалось!

Теперь можно строить сферу любой частоты и любого диаметра. Сравнение размеров с результатами acidome показало, что все сходится с высокой точностью. Повторяемость это хорошо.

Также я занялся оптимизацией размеров с целью минимизации обрезков. Так как все размеры были у меня на руках это было не так трудно. В итоге радиус сферы получился 5,65 метров при частоте 5. Такие размеры позволяют мне достаточно эффективно использовать материалы шириной 125 см. Такую ширину имеют листы OSB, листового металла, утеплителя, гипсокартона. При хорошей оптимизации количество обрезков минимально. Наилучших результатов можно добиться путем расчета раскладок треугольников на материале, но этим я не занимался.

Дальше было проще, так как Revit съел сложную форму и позволил с ней работать примерно с тем же успехом, что и с квадратно-параллельной.

Конечно, трудности на этом не закончились, но это уже совсем другая история.

Источник

Adblock
detector