Геокупол коннекторы своими руками

Трудности в сооружении каркаса геодезического купола. — как же все-таки построить каркас? — Мне известны два основных способа возведения каркаса геодезического купола: коннекторный и бесконнекторный.

Коннекторный — это способ соединения ребер купола (обычно — деревянный брус или металлическая труба) между собой с помощью специальных коннекторов, которые и обеспечивают требуемые углы соединения в трехмерном пространстве. Вариантов коннекторов — великое множество: от самого распространенного в виде отрезка металлической трубы с приваренными к ней лепестками, в которых зажимается брус, до универсальных коннекторов, которые применяет известная фирма Natural Spaces Dome.

Универсальный коннектор Natural Spaces Dome, и сам процесс сборки купола:

В каркасе купола с коннекторным соединением ребер, коннекторы являются ключевыми элементами, которые должны обеспечить необходимые точность соединения и надежность всей конструкции. К тому же, в конструкции купола применяются различные виды коннекторов — пятилучевые, шестилучевые. с различными углами между ними. Однако, сложность изготовления коннекторов мне представляется изрядно преувеличенной, ведь нагрузки в вершинах купола распределяются вдоль ребер — фактически отсутствует крутящий момент, поэтому надо только обеспечить достаточную продольную надежность (вектор силы приложен вдоль ребер и к центру купола), и здесь классический «фуллеровский» коннектор — отрезок трубы с приваренными к ней лепестками — замечательно решает задачу.

Классический сварной коннектор, и фото сборки купола с помощью такого коннектора:

Из собственного опыта: изготовить классический коннектор — несложно, надо только подготовить оснастку (кондуктор) для сварки элементов коннектора под необходимыми углами. Толкового сварщика нетрудно найти, а при желании можно сварить коннекторы и самостоятельно — сварочный аппарат продается в любом строительном супермаркете, и стоит около $100. Однако, больше всего почему-то «околокупольных рассуждений» и споров в форумах идет вокруг коннекторов. Те, кто торгует импортными коннекторами, с пеной у рта настаивают на их уникальности, и начисто отметают возможность изготовления коннекторов самостоятельно — дескать, эта штука сложнее и дороже космического корабля. Псевдоуникальностью объясняется и высокая стоимость коннекторов фабричного производства — понятно, что на этом строится бизнес некоторых наших куполостроителей. Да что там коннекторы! — Бешеные деньги просят за нарезанный брус. дескать, это — лиственница из страны дураков. Брус, из которого изготавливаются ребра, стоит, конечно, раза в 2 дороже, нежели обычный строительный брус, но только потому, что для изготовления купола нужно отобрать хороший, качественный брус, и если нам надо 2 куба бруса, то покупать приходится 4-5 кубов заготовок. Но все же готовые ребра не будут цениться на вес золота — это абсурд. а для изготовления каркаса купола вполне сгодится обычная сосна, да и обшивать купол «только березовой фанерой» — незачем: подойдет и OSB.
Но вернемся к коннекторам, стоимость которых, как мне кажется, не может быть выше $36 за штуку. — Не тратьте время попусту, изобретая велосипед. Стоимость классического коннектора с лепестками — вполне приемлема, для его изготовления не требуется сложное дорогое оборудование и высокая квалификация мастеров. Классический коннектор — такой, который применяют многие компании, наиболее известная из которых Timberline Geodesic Dome — вещь надежная, и он замечательно себя зарекомендовал. Все другие типы коннекторных соединений, если и выигрывают в цене, то дают на выходе менее прочное соединение. К примеру, соединение с помощью отрезка трубы и металлических лент, разрушается при статической нагрузке, уже в 20 раз меньшей той, которую выдерживает классический коннектор. — Мы это проходили несколько лет назад, изучив десятки патентов, изобретая свои решения, и испытывая их на стенде.

Другие типы коннекторов (некоторые из них):

Источник

Коннекторы купольных домов. Способы соединения рёбер купола. Как сделать коннектор своими руками.

Во всём мире всё большую популярность получают постройки купольного типа. Интерес к ним обусловлен не только оригинальным внешним видом, но и высокой прочностью таких строений. Полусферическая форма обладает хорошими аэродинамическими свойствами и высокой несущей способностью, за счет равномерного распределения нагрузки на все элементы. Эта статья посвящена способам соединения несущих элементов купольного здания, их достоинствам и недостаткам. Особое внимание уделим соединителям, у которых есть общепринятое название — коннекторы.

Типы соединения каркаса купольных конструкций

Разделяют бесконнекторное и соединение элементов каркаса с помощью коннекторов.

Бесконнекторное соединение рёбер каркаса

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.

безконнекторное соединение купольных конструкций

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.

Коннекторы для купольных конструкций

Купольные коннекторы бывают:

сборные;
классические сварные или “фуллеровские”;
плоские.

сборный коннектор классический сварной коннектор плоский коннектор

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. При строительстве крупных жилых купольных зданий, необходима высокая надежность, поэтому рекомендуется использовать сборные и сварные типы соединения.

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. К плюсам такого типа коннекторов можно отнести: надёжность, очень удобны в использовании, не требуют специальных навыков при монтаже. Основным их минусом является высокая стоимость.

т-коннектор состоит из представленных элементов

А вот на видео представлен соединитель “медуза”, придуманный сербским умельцем:

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.

Коннектор «клешня».

Сварные коннекторы. Как сделать коннектор своими руками.

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.

угол между лучами для соединения соседних ребер купола

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.

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.

Плоские деревянные коннекторы

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.

схема плоского коннектора, например, из дерева

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.

Плоские металлические коннекторы

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. Расстояние между линиями сгиба выбирается по толщине бруска каркаса. В получившихся “ушках” просверливаем отверстия и можно приступать к монтажу.

схема раскройки и сгиба плоского металлического коннектора

В собранном узле наш коннектор будет выглядеть так:

плоский металлический коннектор

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

Плоский соединитель “сюрикен”

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

плоский коннектор «сюрикен»

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.

процесс резки узлового элемента «сюрикен»

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.

Коннектор из металлических полос. Цифрами обозначены порядок увеличения расстояния от края торца до паза для коннектора

Древоконнектор для деревянных двутавров

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.

Коннектором в виде деревянного бруска можно соединять ребра из деревянных двутавров. Древоконнектор для купольных конструкций в разрезе. Вид с вершины.

Соединение купола из металлических труб

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.

Соединение железных труб.

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.

Коннектор-кольцо используют для соединения как металлических так и деревянных рёбер.

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. Такие дома при максимальном объёме позволяют минимизировать затраты на строительство, благодаря экономии материала.

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

Источник