Коннекторы купольных конструкций. Виды коннекторов. Как сделать коннектор для купольного дома своими руками

Геодезический купол своими руками (часть 2)

Разделяют бесконнекторное и соединение элементов каркаса с помощью коннекторов.

Бесконнекторный способ можно условно поделить на три вида:

• в качестве элементов каркаса используются точно подогнанные бруски;
• каркас составляется из легких металлических либо пластиковых трубок;
• купол собирается из готовых панелей треугольной формы.

Если трубчатый каркас и готовые панели относятся скорее к заводским изделиям, то каркас из подогнанных элементов можно возвести своими руками. На изображении показан процесс соединения рёбер с помощью обычных шурупов.

Это довольно трудоёмкое занятие, которое требует немалого опыта работы с древесиной и хорошего набора инструментов. Поэтому большой популярностью пользуется альтернативный вариант, а именно соединение бруса с помощью коннекторов.

Купольные коннекторы бывают:

•  сборные;
•  классические сварные или “фуллеровские”;
•  плоские.

Основными критериями при выборе типа коннекторов являются размеры будущего здания и его назначение. К примеру, для постройки купольных теплиц нет смысла покупать дорогие сборные соединяющие элементы. Нагрузка на узлы будет минимальной и для строительства подойдут плоские самодельные коннекторы.

К ярким представителям коннекторов разборного типа можно отнести так называемый «канадский» коннектор или ещё одного его название «т-коннектор«. Все элементы изготовлены из высококачественной стали и покрыты цинком либо анодированные для защиты от коррозии.

Существуют и другие варианты разборных конструкций коннекторов, например, такие как “партизан” и «клешня«.  Все они требуют достаточного опыта работы с металлом, наличия инструментов и высокой точности выполнения работ при их изготовлении.

В отличие от сборных, классические сварные коннекторы более доступны как по цене, так и при изготовлении своими руками. Они имеют четыре, пять или шесть лучей или лопастей, в зависимости от узла конструкции в котором применяются.

Конструкция состоит из внутренней части-трубы и приваренных к ней лепестков. Для внутренней части рекомендуется использовать стальную бесшовную трубу диаметром 114 мм и толщиной стенок не менее 4 мм.

Так как в стыках каркаса практически нет изгибающих моментов и отсутствует деформация кручения, то основные силы действуют параллельно расположению лепестков и нет необходимости делать их слишком толстыми. Для изготовления подойдет стальная полоса шириной 32-50 мм и толщиной 3 мм.

Для центральной части коннектора нам необходим отрезок трубы длиной 60-80 мм и 10 (пятилучевое соединение) или 12 (шестилучевое) лепестков. Слишком короткие лепестки отрицательно сказываются на прочности и устойчивости узла, а делать их слишком длинными нецелесообразно из соображений экономии, так что рекомендуемая длинна 150-200 мм.

Наиболее часто в строительстве купольных зданий применяется брус толщиной 50 мм, так что будем исходить из этого. Отверстия под болты желательно просверлить сразу.

Совет от профессионалов.Расстояние между осями отверстий должно быть не меньше семи диаметров сверла, чтобы избежать потери прочности бруса в соединении.

Угол между лучами можно найти разделив 360 на количество лучей.

На рисунке фрагмент шестилучевого коннектора. После соответствующей разметки, лепестки привариваются попарно к центральной части. Чтобы в последующем избежать неудобств при сборке конструкции, необходимо точно выдерживать заданное расстояние между лепестками (в нашем случае 50 мм).

Место соединения лепестка и отрезка трубы сваривается с двух сторон. Угол наклона брусков относительно плоскости коннектора задается расположением отверстий в бруске. Готовые элементы необходимо покрасить антикоррозийной краской.

Достоинства такого типа коннекторов: малая трудоемкость изготовления, довольно низкая себестоимость, высокая прочность соединения.

Недостатки: не очень удобен при монтаже.

Добрый день! Эта статья (продолжение первой части) о том, как сделать мобильный геодезический купол своими руками. Мы рассмотрим изготовление оболочки для каркаса, изготовление которого описывалось в предыдущей статье.

Купольный или сферический дом — это названия одной строительной технологии. Собственно, название отражает особенность домостроения такого типа — дом не прямоугольный, а выполнен в виде полусферы. Вернее — в виде многогранника, приближающегося по внешнему виду к сфере.

Такая форма лучше выдерживает ветровые и снеговые нагрузки, при равном пятне застройки с прямоугольным, имеет больше полезной площади. Но в таком доме вряд ли найдется хотя-бы одна прямоугольная или квадратная комната.

Хоть одна сторона, но будет неровной. Это усложняет планировку, отделку, выбор и установку мебели. Скорее всего, всю или большую часть обстановки, придется делать «под заказ», по собственным размерам и эскизам.

Строятся купольные дома, в основном, по каркасной технологии, так что сооружение получается легким. Каркас собирается из бруса или металлических труб, обшивается листовым строительным материалом (фанера, ОСП).

Между стойками каркаса укладывается утеплитель (пенополистирол, минеральная вата, пеностекло, экологические материалы типа джута, высушенных водорослей и т.п.). То есть, кроме необычной формы, никаких новостей, материалы подбираются как для обычного каркасного дома.

Стоят купольные дома и из монолитного железобетона. Но эта технология используется нечасто, особенно в нашей стране, где пиломатериалы, порой, обходятся дешевле. Если учесть еще и необходимость хорошей теплоизоляции бетонного купола, становится понятным его непопулярность.

С каркасами купольных домов не все так просто. Существует две технологии, по которым их собирают: геодезический и стратодезический купол. Они имеют свои особенности, способные оказать влияние на ваш выбор.

Геодезический купол

Купол разделен на треугольники, из которых и собирается многогранник. Особенность этой технологии — в одной точке сходится большое количество балок. Для обеспечения их надежной фиксации используются коннекторы — специальные устройства из стали, позволяющие надежно соединять элементы несущей конструкции. Каждый из коннекторов стоит от 600 до 1500 рублей (10-25$).

При том, что количество коннекторов исчисляется десятками или даже сотнями, их наличие сильно влияет на стоимость строительства. Те, кто планируют строить купольный дом своими руками, стараются обойтись без коннекторов или сделать их тоже самостоятельно.

Кстати, при использовании деревянных балок есть бесконнекторная технология, но сборка таких узлов требует высокого уровня плотницкого мастерства и точного исполнения. И еще: они не настолько надежны, как соединения с металлическими коннекторами.

Достоинство каркаса этого типа — устойчивая конструкция. При разрушении 35% элементов купол не разрушается. Это проверено в сейсмоактивных регионах, при ураганах. Такая устойчивость позволяет с легкостью убирать некоторое количество перемычек.

То есть проем под двери, окна можно делать в любом месте, практически любого размера. Единственное, что требуется учесть — окна будут треугольные. В этой конструкции от этого никуда не деться. Для многих это критический недостаток.

Еще одна особенность — при сборке каркаса, без обшивки он имеет хорошую устойчивость к нагрузкам на скручивание, но не очень хорошо воспринимает горизонтальные нагрузки. Потому каркас сначала собирают полностью и лишь потом его обшивают.

Купольные дома такой конструкции собираются из секций трапециедальной формы. То есть его фрагменты больше похожи на прямоугольники или квадраты. Такое строение позволяет использовать двери и окна стандартной конструкции. Для многих это — большой плюс.

Минус статодезиеского купола в том, что убирать элементы конструкции можно только после тщательного расчета и усиления прилегающих конструкций. Так что перенос двери или окна, изменение размеров возможны только после того, как будет просчитано изменение несущей способности этого участка или даже купола в целом.

Есть у этой технологии и своя особенность сборки. Каркас должен обшиваться по мере установки стоек. То есть, второй ряд стоек собирается только после того, как обшит первый, третий ряд — после того, как второй зашит листовым материалом и т.д.

Это связано с тем, что в неоконченном виде — без обшивки — каркас имеет высокую несущую способность по вертикальным нагрузкам и не очень устойчив к нагрузкам на скручивание. Как только грани обшиваются, он становится очень устойчивым и надежным.

В отличие от геодезического купола, для сборки стратодезического коннектора не требуются. Вертикальные детали каркаса соединяются при помощи замков специальной формы. Горизонтальные перемычки крепятся при помощи пластины, которая фиксируется болтами, под которые укладывается металлическая накладка.

Есть еще один нюанс, который влияет на стоимость купольного дома. При раскрое листового материала для стратодезического купола остается больше обрезков, чем при устройстве геодезического. Это в некоторой степени увеличивает затраты на материалы.

Система крепления оболочки к каркасу

Для крепления и натяжки оболочки мы рекомендуем использовать метод «карман». Для этого следует использовать обрезки ткани, которые остались после производства деталей оболочки. Берем полоску шириной 15 см, складываем вдвое и пришиваем к нижней части оболочки.

Расстояние от нижнего края кармана до нижней линии каркаса – около 7 см. Постарайтесь хорошо прошить место соединения кармана и оболочки, т.к. это место будет натягивать, и держать весь тент. Далее, когда все будет готово, можно сделать в кармане небольшие прорези на расстоянии 30 см друг от друга, которые потребуются для натяжки тента.

Раскрой материала

Второй шаг — это раскрой ткани. Для того чтобы оболочка легла максимально «правильно» на купол, ее надо выкроить точно по граням каркаса. Размеры всех граней и их расположение в куполе нам известны (из прошлой статьи).

Каркас состоит из треугольников, но выкраивать и сшивать каждый треугольник не требуется. Для эффективности мы кроим ткань «рядами». Кроится сначала первый «ряд», потом второй, третий и четвертый и т.д.

Плоские коннекторы

Так же просты в изготовлении плоские коннекторы. Применяются они для легких конструкций, таких как теплицы, либо небольших построек, например, бань. Наиболее часто их изготавливают из металлических пластин либо дерева (лучше всего для этих целей подходит фанера). Выше на рисунке как раз показан деревянный вариант плоского коннектора.

При выборе формы пластин нужно учитывать удобство при монтаже и экономию материала. Наиболее часто встречаются пяти и шестиугольные коннекторы (по числу лучей). В центре, так же как и в сварном коннекторе, в роли упора реек каркаса лучше всего использовать отрезок трубы.

Длина выбирается такой, чтобы при затягивании фиксирующих болтов коннектора, труба была впритык к наружной и внутренней пластине. Торцы реек необходимо подрезать для более плотного прилегания к упору-трубе.

Как видно из рисунка, с внутренней стороны каркаса на рейках выбраны пазы, для того чтобы плоскость внутренней пластины была параллельна наружной, что позволит избежать перекосов при монтаже. Размеры пластин 350-400 мм, толщина используемой фанеры-12 мм. Для фиксации элементов используются болты диаметром 10мм.

К достоинствам такого соединения можно отнести малый вес, простоту изготовления, не требует специализированных инструментов, низкая себестоимость.

Недостатками является сложность монтажа и невысокая прочность.

Металлические плоские коннекторы изготавливаются подобным образом. На рисунке показана схема заготовки для шестилучевого плоского коннектора. Толстыми сплошными линиями на схеме показаны места разреза, пунктирными линиями обозначаются места сгиба заготовки.

При данном способе так же необходим упор для торцов брусьев каркаса. Его роль, как и в случае с деревянным коннектором, может выполнять отрезок трубы.

Изготавливается из стальной пластины толщиной 2.5-3 мм. Толщина запила в стропильных брусках должна точно соответствовать толщине используемых пластин.

Как видно по фотографии, с точки зрения расхода материала изготовление таких соединителей будет более выгодным, чем рассмотренный ранее вид плоского металлического коннектора. Относительно высокая надежность такого типа соединителей позволяет использовать их при строительстве купольных объектов с диаметром основания до 10 метров.

так же к достоинствам этой модели можно отнести довольно невысокую цену (около 250 р/шт при изготовлении на заказ). Основным недостатком является высокая трудоемкость при монтаже. Выполнение запилов в брусе надо производить с учетом отклонения от плоскости коннектора.

А вот альтернативный вариант соединения, в отличие от “сюрикена” брус соединяется не цельной пластиной, а отдельными полосами, скрепленными по центру соединения болтом. Для придания большей прочности узлу, использованы пластины шириной 50 мм и толщиной 4 мм.

Ребра купольного дома можно делать из деревянных двутавров. Такие двутавры можно соединять бруском круглого сечения. Если толщина двутавра 64 мм, то диаметр бруса 109 мм. Ребро из двутавра дополняют планками на его концах, их крепят к двутавру. Эти прикрепленные планки в свою очередь крепятся саморезами к деревянному бруску.

Каркас купольной конструкции можно сделать из железных труб. Например, для купола диаметром 6 метров можно использовать трубы диаметром 15 мм и толщиной стенки 1.5 мм. Такие конструкции можно использовать в качестве каркаса для парников и навесов.

Трубы на концах сплющиваются, далее в них просверливают отверстия, которыми они соединяются друг с другом болтами. Чтобы сплющить концы труб, можно воспользоваться прессом, тисками или обыкновенным молотком.

Коннектор — кольцо

Коннектор в форме кольца может соединять металлические рёбра. А также его можно использовать для соединения деревянных рёбер, как это показано на следующей картинке.

Существует много вариаций рассмотренных нами коннекторов. Каждый, кто на практике касается строительства купольных сооружений, привносит что-то свое, оптимизирует в ходе изготовления. Возведение купольных домов давно уже стало отдельным направлением в строительстве жилого сектора.

Параметры коннекторов, такие как углы наклонов рассчитываются в зависимости от размеров и формы купольной конструкции. Произвести такие расчёты можно на странице: расчёт купольных конструкций.

Лекала

Раскатываем ткань, прикладываем лекала плотно к ткани и оставляем небольшие пометки фломастером в вершинах треугольников. Т.е. шаг за шагом, ориентируясь по меткам и прикладывая лекала в необходимой конфигурации, мы создаем «ряд».

Далее необходимо отступить от получившейся линии еще несколько сантиметров, которые необходимы для шва. Размер отступа зависит от типа шва, который вы выберите (об этом в следующей главе, обязательно прочитайте перед изготовлением).

Пошив

Для сшивания получившихся деталей геокупола вместе можно использовать различные виды швов. Ниже в видео показано как правильно шить запашным швом, который часто используют при производстве палаток. Изучив этот вид шва, вы сможете определить, какой запас ширины ткани вам для него необходим.

Соответственно, этот запас вы закладываете при изготовлении деталей нашей оболочки (пунктирная линия). Для наилучшего понимания, сделайте сначала эксперимент с моделью шва, потом приступайте к раскрою ткани.

Юбка

К нижнему контуру тента рекомендуется пришить «юбку» шириной 20 см (из остатков ткани). Эта юбка сможет закрыть щели между поверхностью земли и куполом, отводить дождевую воду подальше от купола и защитить от сквозняков.

Такую юбку можно присыпать землей или камнями.Вход можно изготовить в самой удобной для Вас форме. Он может быть треугольным, шестиугольным, прямоугольным. Лучше всего привязывать форму входа к линиям каркаса.

Вентиляция

Купол, как и другие круглые конструкции (юрта, типи и т.д.) обладают свойством естественной вентиляции. Именно поэтому в юрте и типи есть отверстие на макушке. Прохладный воздух заходит в нижние отверстия (двери и т.д.

) и выходит через верхние. Поэтому важно сделать в верхней части оболочки воздушные отверстия, в которые не будет попадать дождь. Одним из решений может быть вшитый в оболочку «клюв». В такой «клюв» можно вставить «распорки»(ветка, пластиковая труба и т.д.

Окна

Очень приятно смотреть из уютного домика во время дождя на природу или любоваться на небо. Для организации окон в куполах обычно применяется специальный материал — прозрачный тентовый ПВХ. Его можно легко отыскать там, где продают тентовые ткани.

Для начала вам необходимо понять, где вы хотите вставить окна и какого они будут размера. Далее, вы делаете необходимые детали окон, а также необходимые отверстия в тентовой выкройке (с небольшим запасом на шов).