Ove montažne modularne kupole po projektu domaćih arhitekata izvodiće se u SAD

Zome su kupole od drveta za stanovanje i rad napravljene tako da se lako mogu sastaviti, ali i demontirati i transportovati na drugo mesto.

Arhitekte Dijana Savanović i Aleksa Janković iz beogradskog STUDIA.BGD/011 uradili su projekat konstrukcije montažnih modularnih kupola Zome sa pejzažnim uređenjem koje će se izvoditi širom SAD.

Za početak, ove interesantne kupole od drveta u tri varijante (od 47, 75 i 190 kvadrata + galerija) će se napraviti u Arizoni i to nedaleko od mesta gde su se, šezdesetih godina prošlog veka, ovakvi objekti prvi put izveli. Ali odakle uopšte ideja za ovakve objekte?

Srodni članci na portalu Gradnja.rs:

•  Geodetska kupola od lameliranog drveta za Institut budućnosti

Prvi Zome će se sagraditi u Arizoni i to nedaleko od mesta gde su se ovakvi objekti prvi put izveli šezdesetih godina.

Naziv Zome uveo je Steve Baer (tvorac ovih konstrukcija) kombinovanjem reči zonohedron (zonoedar- vrsta poliedra) i reči dome (kupola).

“Geometrija zonoedra može da bude raznolika, ali ono što danas najčešće srećemo kao Zome jeste polarni zonoedar koji predstavlja specijalni slučaj zonoedra.” – kažu arhitekte za naš portal.

Osnovne parametre koji određuju ovu geometriju predstavljaju frekvencija (broj vektora generatora koji formiraju polarni zonoedar), nagib (između pojedinačnih vektora i horizontale) i dužina stranica.

Idealna konstrukcija za prefabrikaciju

Celu konstrukciju Zomea 01 (model od 47 kvadrata) čini devet različitih panela. Paneli su u obliku rombova, a kako svaki panel deli stranicu makar sa jedim susednim različitim panelom, možemo zaključiti da su dužine stranica svih panela jednake. Počevši od panela koji je pozicioniran na dnu, pa sve do panela koji je pozicioniran na vrhu, niz različitih panela formira spiralu.

Frekvencija 14 za Zome 01 nam govori da 14 takvih spirala formira celu konstrukciju Zomea, dok Zome 02 (model od 75 kvadrata) ima frekvenciju 16.

“Koliko god se ova geometrija može učiniti kompleksom, ona je vrlo pravilna i ima puno ponavljanja i to predstavlja odličnu osnovu za prefabrikaciju i montažu ovih konstrukcija.” – ističu arhitekte.

Odlučeno je da se uvođenjem dodatnih štapova u konstrukciju formira trougaona struktura

Ako bismo takvu konstrukciju preveli u analitički model za proračun konstrukcije i pretpostavili zglobne veze između štapova, dobili bismo nestabilnu konstrukciju, jer četvorougao sa zglobnim vezama u uglovima može da menja oblik, bez promene dužine svojih stranica.

“To nam ostavlja mogućnost da stabilnost postignemo dodavanjem pločastih elemenata u sastav svakog panela (OSB ili slično), da ostvarimo krute veze između štapova ili da dodavanjem po jednog štapa u svaki panel (koji deli romb na dva jednaka dela – trougla) formirano trougaonu strukturu – topologiju.” – kažu arhitekte za Gradnja.rs

Poznato je da je trougao i u slučaju zglobnih veza stabilan (jer mu se oblik ne može promeniti bez promene dužine stranica). Kako je postojala potreba da stabilnost konstrukcije ne zavisi od pločastog materijala (zbog ostavljanja mogućnosti za primenu različitih materijala), a s druge strane da rešenje bude univerzalno i jednostavno, odlučeno je da se uvođenjem dodatnih štapova formira trougaona struktura.

Kupole od masivnog drveta

Osnovna konstrukcija Zomeova (i galerije) je od drveta. S obzirom na relativno male poprečne preseke elemenata, najveći deo konstrukcije se izvodi od masivnog drveta.

Za galerije i podnu konstrukciju (tamo gde budžet dozvoljava) predviđa upotreba CLT-a (unakrsno lameliranog drveta) zarad smanjanja visine konstrukcije galerije, postizanja veća čiste visine prostora i brže i jednostavnije montaže.

Dominantna upotreba drveta za konstrukciju, čime se smanjuje ugljenični otisak i značajno doprinosi opštoj ideji o potrebi za održivijom budućnosti, svrstava ove objekte u red ekološki održivih i poželjnih.

Cementne ploče za omotač

Spoljašnji omotač izvodiće se od cementnih ploča visoke otpornosti na požar. Potreba za primenom ovakvih materijala, koje karakteriše visoka otpornost na požar prema spoljašnjoj sredini, inspirisana je porastom broja i učestalosti velikih požara u Kaliforniji.

Takođe, u pogledu vatrootpornosti, samo drvo kao materijal karakteriše to da se pri izlaganju vatri formira sloj ugljenika određene debljine na “površini” koji štiti srž/unutrašnje delove poprečnih preseka elemenata konstrukcije.

Unutrašnji omotač čine dekorativni paneli (takođe vatrootporni), dok se prostor između ispunjava termoizolacijom. Iako drvo samo po sebi ima odlične termoizolacione karakteristike, konstrukcija panela omogućava da se između nosećih drvenih elemenata postavlja meka termoizolacija, i još jedan sloj tvrde termoizolacije preko OSB ploča, čime se postižu izuzetne karakteristike u kontekstu  energetske efikasnosti.

S obzirom na geometriju ovakvih objekta logičan izbor za grejanje prostora je sistem podnog grejanja.

Spiralni šipovi za temelje

Temelj je inicijalno zamišljen kao betonski, ali razradom i razmatranjem različitih lokacija ustanovljeno je da su spiralni šipovi bolje i ekonomičnije rešenje. Naime, na neke od lokacija je komplikovano i neekonomično dopremati beton, osim toga neki tereni su takvi je potrebno izvoditi veoma obimne zemljane radove, potporne zidove i slično, da bi se izvela betonska ploča.

“Prednost spiralnih šipova je što su oni modularni kao i sama konstrukcija. Oni se buše, pobijaju (dodavanjem nastavaka koliko je potrebno) u tlo sve dok se ne postigne zahtevana nosivost. Nakon toga višak poslednjeg nastavka se odseca i postavljaju se posebno projektovani čelični elementi – sedla, na koja se oslanjaju drvene podne grede.” – dodaju arhitekte.

Osim toga ugradnja tih šipova ne zahteva tešku mehanizaciju, pa je na taj način moguće izvođenje i na manje pristupačnom terenu.

Jednostavna demontaža

Ubrzo nakon verifikacije konstrukcije Zomea 01 u fabrici napravljena je pilot konstrukcija, kako bi se sagledali mogući problemi pri izvođenju, zatim otklonili svi eventualni nedostaci i time omogućila efikasna montaža na licu mesta.

“Ono što daje dodatni kvalitet ovim konstrukcijama je upravo jednostavna demontaža i transport na drugo mesto.” – ističu arhitekte za portal Gradnja.

Minimalan otpad u proizvodnji

Iako su ovakve konstrukcije analizirane i izvođene i znatno ranije, današnja tehnologija, poput softverskih paketa za analizu konstrukcija primenom metode konačnih elemenata, parametarskog pristupa projektovanju, vizuelnog programiranja i slično, omogućila je značajno bolju i precizniju analizu, a samim tim i optimizaciju konstrukcije, koja se dalje prenosi na optimizaciju i u proizvodnji, montaži i svim ostalim aspektima izvođenja objekta.

“Kao dobar primer može poslužiti princip sečenja elemenata koji je takav da je otpada materijala minimalizovan, jer se od poprečnog preseka kvadrata isecaju dva jednaka komada, pod određenim uglovima koji se kasnije uparuju kao stranice dva susedna panela.” – kažu Savanović i Janković.

Paneli se proizvode u fabrici i na licu mesta se međusobno povezuju zavrtnjevima.

Inicijalna ideja prvih objekata ovog tipa je da budu ekonomični, da se lako proizvode njihovi sastavni delovi  i da ne zahtevaju visoko kvalifikovanu radnu snagu i specijalizovane alate.

Ako se izuzmu šipovi, za koje jesu potrebni specijalizovani alati, taj princip je očuvan: paneli se proizvode u fabrici i na licu mesta se međusobno povezuju zavrtnjevima.

Treba napomenuti da se sa povećanjem veličine Zomea komplikuje izvođenje utoliko što je potrebno montirati i veću skelu za montažu kao i predvideti privremene oslonce za delove konstrukcije dok se ne montira cela konstrukcija.

Prefabrikacija u punom sjaju

Ključno u ovakvom projektantskom pristupu jeste mogućnost proizvodnje i pripreme cele konstrukcije u fabrici, dok bi se na licu mesta samo vršila montaža, čime se značajno skraćuje vreme potrebno za izvođenje i optimizuju se troškovi. Takođe, teži se što univerzalnijem pristupu projektovanju i izvođenju, koji bi bio primenjiv za ovakve objekte na različitim lokacijama, uz minimalne modifikacije.

“Kompleksnost ovakvih konstrukcija prvenstveno leži u njihovom planiranju, zatim projektovanju i proizvodnji. Nakon toga, ako su ti koraci pravilno izvedeni, montaža predstavlja relativno jednostavan postupak.” – zaključuju za kraj beogradske arhitekte.

Prvi projekti

Ove montažne modularne kupole će se izvoditi na više različitih lokacija u SAD-u. Prvo će se izvoditi u Arizoni, nedaleko od mesta gde su se ovakvi objekti prvi put izvodili krajem 60-ih godina u nekadašnjoj hipi komuni Drop City, u američkoj državi Kolorado, na granici sa državom Novi Meksiko.