Идеальная форма жизни: что такое геодезические купола и как использовать в них поликарбонат

Благодаря поликарбонату по всему миру распространились геодезические купола — изобретение американца Ричарда Бакминстера Фуллера. Он был одним из самых необычных архитекторов и инженеров своего времени, писал стихи и философские трактаты, опубликовал в журнале Life новую картографическую проекцию мира и заслужил множество научных и докторских степеней. Рассказываем, как поликарбонат помог сбыться одной из его главных целей: распространить геодезические купола по всему миру.

Отдых под открытым небом не обязательно означает ночёвку в палатках и спальных мешках. Чтобы засыпать на природе, перед сном любоваться северным сиянием и просыпаться с первыми лучами солнца, все чаще используют особые павильоны в виде полусфер — геодезические купола. Обычно для их строительства используют поликарбонат — этот лёгкий и прочный материал по многим параметрам превосходит стекло и прекрасно подходит для внешней отделки стен даже в экстремальных погодных условиях. Внутри таких куполов создаётся микроклимат, неотличимый от обычного комфортабельного гостевого дома.

Сегодня такие купола можно встретить по всему миру, но перед тем, как обрести популярность, они проделали долгий путь. Их история началась в Америке в середине прошлого века с одного очень упрямого изобретателя — Ричарда Бакминстера Фуллера.

Фуллер был талантливым архитектором и инженером: изобретал и исследовал различные механизмы и пространственные структуры. Купола были одним из его основных интересов с 1940-х; он изучал их свойства и придумывал, как возводить их наименее затратно и наиболее рационально.

В 1951-м Фуллер зарегистрировал патент на геодезические купола, или, как их иногда называют — геодезики. По сути, это многогранники, близкие по форме к сфере; их несущая сетчатая оболочка сделана из фланцев и рёбер, которые образуют грани — чаще всего треугольные или шестиугольные.

От обычных куполов геодезики выгодно отличаются по множеству параметров:

• на возведение фуллеровского купола требуется сравнительно мало материалов;
• у них наилучшее соотношение площади внешних стен к объёму внутреннего пространства;
• чем больше такой купол по объему, тем он легче в сравнении с другими куполообразными структурами с теми же параметрами;
• внутри геодезиков не нужно возводить дополнительные несущие конструкции, поскольку оболочка принимает на себя всю нагрузку.

Меньшая площадь даёт ещё один неочевидный плюс — увеличение КПД от отопления и кондиционирование помещений. Кроме того, геодезические купола обладают отличной устойчивостью к порывам ветра и землетрясениям. Сетчатая оболочка позволяет равномерно распределить удары стихии. За счёт модульности конструкцию легко адаптировать: расширять, пристраивать новые объёмы, менять количество входов в здание и окон — все это никак не влияет на прочность здания. Глубокий фундамент таким конструкциям не требуется, поэтому их можно устанавливать практически в любом месте, а при необходимости быстро разобрать и переставить.

Во второй половине XX века с развитием архитектурного хай-тека геодезические купола начали активно сооружать при строительстве планетариев, складов, ангаров и оранжерей. Последнее оказалось особенно актуально, поскольку воздух, циркулирующий внутри купола, поддерживает внутреннюю температуру постоянно.

Например, в 1960 году в Ботаническом саду Миссури возвели оранжерею Climatron, а в 2001-м в Великобритании достроили знаменитый проект «Эдем» одного из «отцов-основателей» архитектурного хай-тека Николаса Гримшоу. Это гигантская оранжерея из нескольких геодезических куполов, соединённых вместе. В 1967 году другая крупная биосфера — по проекту самого Фуллера — появилась в Монреале к Всемирной выставке. Она служила павильоном Соединённых Штатов и символом технологической мощи страны; эта конструкция сохранилась до наших дней в качестве памятника инженерной мысли и до сих пор выглядит весьма футуристично. А в 1982-м, через 16 лет после смерти Уолта Диснея, его преемники в руководстве компании сделали геодезический купол из алюминия главным элементом футуристического парка развлечений во Флориде.

Но Фуллер надеялся, что применение геодезических куполов выйдет за пределы узкоспециализированных построек. В книге «Язык городов» Деян Суджич пишет, что инженера «завораживала идея строительства над Манхэттеном защитного купола» — это позволило бы уменьшить энергозатраты на обслуживание нью-йоркских улиц. Он также верил, что придуманные им структуры помогут решить жилищный кризис, от которого страдали во всем мире из-за последствий Второй мировой войны и стремительной урбанизации городов. Купольные дома он рассматривал как безопасную и доступную конструкцию жилья, которая соответствовала его миссии «в кратчайшие сроки заставить мир работать на 100% ради человечества… без экологического ущерба или ущерба для кого-либо». И сам Фуллер жил в геодезическом куполе. Это сооружение в городе Карбондейл построили его студенты из Школы архитектуры в Университете Южного Иллинойса. С помощью него изобретатель хотел наглядно продемонстрировать им принципы и жизнеспособность своего изобретения, а затем поселился здесь вместе с супругой.

Но долгое время надежды Фуллера оставались бесплодными, а жилые купола чем-то вроде архитектурного курьёза — мешала дороговизна строительства. Один из величайших изобретателей XX века умер в 1986-м, так и не застав массового распространения жилых куполов. Но ситуация стремительно изменилась в последнее десятилетие — и поликарбонат сыграл в этом не последнюю роль.

Сегодня геодезические купола возводят по всему миру — в том числе в России. Такую конструкцию по-прежнему любят использовать для возведения теплиц и оранжерей, в том числе частных и совсем небольших; по некоторым подсчётам, строительство такого сооружения позволяет увеличить вегетационный период растений с 80 дней до 10 месяцев в году.

Поскольку фуллеровские конструкции лёгкие и универсальные, их устанавливают даже на деревьях в качестве летних домиков; особенно популярными они стали с развитием культуры глэмпингов (от английского glamping, дословно — «гламурный кемпинг») — небольших домов для уединённого отдыха на природе. Как и в случае с оранжереями, в жилых куполах большая часть оболочки состоит из прозрачного материала — чтобы беспрепятственно любоваться окружающим лесом или даже северным сиянием.

Чаще всего при создании геодезиков проектировщики выбирают между двумя материалами: стеклом и монолитным поликарбонатом. Последний прочнее стекла, но легче — а значит, для геокупола из такого материала потребуются более лёгкие металлоконструкции. Поликарбонат также блокирует большую часть ультрафиолетовых лучей, в то время как средний показатель стекла составляет 50%. Это означает, что поликарбонат надёжно защитит не только жителей купола, но и мебель и отделочные материалы от выцветания. Гибкость и прочность поликарбоната позволяет без труда нарезать его на однотипные детали. В отличие от стекла, он прост в монтаже и не требует помощи узкопрофильных мастеров. Двое человек способны собрать купол средних размеров приблизительно за шесть часов.

Фасад из поликарбоната устойчив даже к экстремально низким температурам, так что шатры из этого материала также хорошо зарекомендовали себя в глэмпингах с холодным климатом: например, плитки купола из прозрачного поликарбоната можно установить в несколько слоёв без потери видимости — а это ещё больше повысит общую устойчивость купола к атмосферным воздействиям. В результате поликарбонатные купола в среднем имеют в несколько раз меньшую теплопроводность, чем купола из других материалов — то есть они лучше сохраняют тепло. Это означает, что их общие тепловые характеристики лучше.

К уникальным геодезикам из поликарбоната относится, например, Aura Dome — купола с обзором 360°. Его главная особенность — полная прозрачность, поскольку плитки крепятся друг к другу напрямую с помощью болтов. Между слегка изогнутыми плитками купола возникают миниатюрные зазоры, которые обеспечивают естественную вентиляцию, даже если в куполе нет окон или они закрыты.

Наряду с полной прозрачностью купола обладают прекрасной звукоизоляцией; это позволяет использовать их, в том числе во время многолюдных мероприятий — например, в качестве свадебного шатра или павильона на музыкальных фестивалях. В последнем случае особенно важно, что поликарбонат легче и прочнее стекла — его легко переместить в случае перестановки сцены или привезти на площадку в собранном виде.

Ещё одна область применения геодезиков — это садовые павильоны при частных домах. Их можно использовать круглый год в качестве беседки или теплицы. Как утверждает один из американских производителей геодезиков, такие теплицы обеспечивают растительной пищей семью из 5–7 человек.

Геодезические купола из поликарбоната прослужат владельцам долгие годы, станут прекрасным украшением частного сада и уютным местом для отдыха; они достаточно прочны и устойчивы к изменениям погодных условий, чтобы служить дополнительным или даже основным жилым пространством. Поликарбонат при строительстве геодезиков выступает наиболее подходящим материалом: он выдерживает даже экстремально низкие температуры и в отличие от стекла прост в монтаже и лучше защищает от ультрафиолетового излучения.

Жить и отдыхать под сенью такой конструкции — чувствовать связь не только с окружающей природой, но и с творчеством Ричарда Бакминстера Фуллера — удивительного изобретателя, чьи достижения больше полувека влияют на развитие инженерии и архитектуры.