Een geodetische koepel onderscheidt zich van de standaardvormen van gebowen. Het combineert intelligent design met functionaliteit.
Door zijn onconventionele vorm en harmonieuze uitstraling is de geodetische koepel een echte blikvanger. Zij betoveren de toeschouwer vaak door hun harmonie, buitengewone geometrie en schoonheid.
Sommige van de grootste en opmerkelijkste geodetische koepels ter wereld zijn te vinden in openbare ruimten zoals botanische tuinen, bijvoorbeeld de Climatron-kas in de Missouri Botanical Gardens, maar ook in musea of pretparken.
Het doel van dit artikel is een overzicht te geven van geodetische koepels. Hun uitvinding, hun constructie en de beste toepassingen van deze fascinerende architecturale vorm.
Hier zijn twee voorbeelden:
Telus World of Science – Vancouver, Canada
Geodetische glazen koepel in het Dali Museum, Figueres, Spanje
Waar kan een geodetische koepel voor gebruikt worden?
De vorm van de koepel – een praktische enkele toepassingen in de architectuur.
Als je kijkt naar de meest populaire toepassingen voor geodetische koepel, zult u merken dat ze kunnen worden gebruikt voor vele verschillende doeleinden.
Geodetische koepels vinden bijvoorbeeld toepassing als kassen, geodetische koepeltenten of outdoor hotelkamers, vakantiehuizen, pop-up winkels, tuin iglo’s, tuinhuisjes, yoga koepels, zomerhuis koepels, fitnessruimtes of als overdekte zwembaden.
Zij kunnen dienst doen als buitenverblijf, klaslokaal, kunstatelier, leeszaal, eetkamer of sauna. Er zijn bijna geen grenzen aan de gebruiksmogelijkheden van geodetische koepels.
Wanneer werd de eerste geodetische koepel gebouwd?
De eerste geodetische koepel werd in 1922 in Jena gebouwd. De reden voor de bouw was om meer ruimte te creëren voor de Zeiss planetarium projector.
Enige tijd later werkte de Amerikaanse architect R. Buckminster Fuller dit idee verder uit en patenteerde de structuur. Sindsdien zijn geodetische koepels steeds populairder geworden en zijn ze vandaag de dag een grote trend.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van een geodetische koepel in de architectuur?
Aan een geodetische koepel worden vele mysterieuze eigenschappen toegeschreven, hij wordt immers beschouwd als een soort heilige en spirituele geometrie.
Er wordt gezegd dat de persoon die zich in de koepel bevindt, zich beter verbindt met het universum en de kosmische energie en zich voelt alsof hij in de baarmoeder is.
Er wordt ook gezegd dat het helpt beide hersenhelften te verbinden en op één lijn te brengen, waardoor een speciale staat van ontspanning voor de hersenen ontstaat.
Maar afgezien van de spirituele en energetische voordelen, biedt een geodetische koepel nog veel meer en veel meer tastbare voordelen.
Lage initiële kosten
Dankzij zijn vorm kan met de geodetische koepel een maximale ruimte worden ingesloten met een minimale oppervlakte, waardoor de materiaal- en energiekosten voor de bouw en de airconditioning worden beperkt.
Uitstekende ventilatie
Omdat het een bolvormig oppervlak is, is de ventilatie bijzonder uitstekend. De lucht stroomt continu van de onderkant naar de bovenkant en het midden van de koepel, waardoor de verspreiding van vocht, schimmels of bacteriën wordt beperkt.
Uitstekende akoestiek
De akoestiek in de koepel is fenomenaal, en daarom zijn geodetische koepels zeer geliefd bij musici.
Maar wat is een geodetische koepel precies?
Een geodetische koepel is een schikking van veelhoeken die een echte geodetische bol benadert. Een geodetische koepel is een deel van een geodetische bol.
Er zijn gebouwen of daken gemaakt van geodetische koepels die 5-100% van het oppervlak van een bol beslaan. In deze context zijn koepels die voor huizen worden gebruikt, gewoonlijk schikkingen van driehoeken die drie of vijf achtsten van een geodetische bol vormen.
Geodetische koepels vormen op vele manieren efficiënte structuren. De driehoeken vormen een zeer stabiele vorm. Bijvoorbeeld, druk uitgeoefend op de hoek van een rechthoek kan deze vervormen tot een parallellogram. Een driehoek, daarentegen, blijft onaangetast door dezelfde druk.
Zo zijn geodetische koepelgebouwen uitermate bestand tegen krachten als sneeuwval, aardbevingen, wind en zelfs tornado’s.
Bovendien is de oppervlakte van een geodetische koepel slechts 38% van die van een doosvormig gebouw dat dezelfde voetafdruk omsluit.
Bij een geodetische koepel is er dus minder oppervlakte blootgesteld aan buitentemperatuurschommelingen, waardoor het minder duur is om te verwarmen en te koelen dan een rechtlijnige structuur.
Bovendien kunnen geodetische koepels snel en zonder zwaar materieel worden gebouwd. Met behulp van geprefabriceerde onderdelen, moet u een minimum aantal mensen om de koepel te bouwen voor een 185 vierkante meter huis in minder dan 10 uur.
Door zijn geometrie is een geodetische koepel zelfdragend zonder dat er extra interne kolommen of dragende binnenmuren nodig zijn. Dit kenmerk maakt dergelijke structuren aantrekkelijk voor gebruik als kerken, sportarena’s en tentoonstellingszalen.
De esthetiek van de hoge plafonds maakt ze ook aantrekkelijk als woongebouwen. Zonder enig probleem kunnen extra vloeren halverwege de omhulling worden opgehangen zonder dat extra ondersteuning nodig is als bevestiging aan de koepel zelf.
Uitvinding en popularisering – de oorsprong van de geodetische koepel
Zoals eerder vermeld, werd de eerste geodetische koepel gebouwd in Duitsland, in de stad Jena.
In 1919 besloot de Duitse ingenieur Walter Bauersfeld, op zoek naar een manier om een groter planetarium te bouwen, om beweegbare projectoren in een stationaire koepel te monteren.
Tot die tijd draaiden de planetariumkoepels rond terwijl extern licht door gaten in de koepel naar binnen viel om sterren en planeten te simuleren. Dit beperkte de praktische omvang van de koepel en ook het aantal mensen dat er onderdak kon vinden.
Bauersfelds concept van interne projectie werkte in een veel grotere koepel. Het eerste model dat werd gebouwd had meer weg van een halve bol met een diameter van 16 m.
Bauersfeld loste het probleem op met een icosaëder (een 20-hoekig geheel met gelijke driehoekige zijvlakken) en door elk zijvlak in kleinere driehoeken te verdelen.
Daartoe omsloot hij de driehoeken met bijna 3.500 dunne ijzeren staafjes. Om een bolvormig omhulsel voor dit frame te construeren, bouwde Bauersfelds een bolvormige houten mal binnen het frame en spoot hij er een pasta-achtig betonmengsel overheen.
De schaal moest dezelfde dikte hebben als een eierschaal in verhouding tot de diameter. Deze verhouding zou later de standaard worden voor geodetische koepels.
Buckminster Fuller, de officiële uitvinder van geodetische koepels
Dertig jaar later vond R. Buckminster Fuller, een Amerikaanse architect, ingenieur, dichter en filosoof, onafhankelijk van Bauersfeld een soortgelijk constructiesysteem uit.
Na de Tweede Wereldoorlog wilde Fuller betaalbare, efficiënte woningen ontwerpen die snel konden worden gebouwd met in massa geproduceerde onderdelen.
Fuller, die bereid was van de conventionele benaderingen af te wijken, begon met bolvormen te werken omdat die een bepaalde ruimte met een minimum aan oppervlakte omsloten.
Daartoe omlijstte hij de bollen eerst met een netwerk van strepen die grote cirkels benaderden (cirkels op een bol waarvan het middelpunt samenviel met het middelpunt van de bol). Deze strepen vormden driehoeken wanneer ze elkaar kruisten.
Hij noemde het product een geodetische koepel omdat grote cirkels geodeten werden genoemd (van het Griekse woord voor verdeling van de aarde) en uiteindelijk bollen begonnen te vormen van zeshoeken en vijfhoeken (zoals de vierkanten van een voetbal).
Daarna verdeelde hij ze in driehoeken voor stevigheid en bouwgemak.
In 1953 gebruikte Fuller zijn nieuwe systeem voor de overkapping van een binnenplaats met een diameter van 28 meter die het hoofdgebouw van de Ford Motor Company omringde.
Door zijn constructie was het gebouw niet ontworpen om het zware gewicht van een traditionele koepel te dragen, maar het ontwerp van Fuller woog 95% minder.
Fuller voltooide het ontwerp en de bouw in slechts drie maanden.
Hoe bouw je een geodetische koepel?
Een geodetische koepel kopen
De makkelijkste manier is om een geodetische koepel te kopen. Natuurlijk kunt u ook zelf een geodetische koepel bouwen.
Een geodetische koepel kopen is een bijzonder aantrekkelijke optie, omdat u het model kunt kiezen dat u wilt en u zich geen zorgen hoeft te maken over de constructiedetails.
Wereldwijd zijn er veel speciale fabrikanten, zodat je in de meeste landen, waaronder Duitsland, Oostenrijk en Zwitserland, een geodetische koepel kunt kopen.
De prijzen voor een geodetische koepel kunnen sterk variëren.
Ze zijn afhankelijk van de afmetingen, het ontwerp (soort frequentie), de gebruikte materialen (hout, staal, plastic, gipsplaat, karton, aluminium, beton, bamboe, papier, PVC, canvas, stro of gerecycleerde materialen), de isolatie, enz.
Een geodetische koepel bouwpakket kopen
Als je je geodetische koepel zelf in elkaar wilt zetten, maar de geodetische koepel niet zelf wilt bouwen, dan is een geodetische koepel bouwpakket wellicht een alternatief voor jou.
TOP 3 GEODETISCHE KOEPEL BOUWPAKKETEN – HIER KLIKKEN!
Op het internet vindt u een groot aantal leveranciers uit wier assortiment u gemakkelijk een keuze kunt maken.
Bouw zelf een geodetische koepel
Als u handig bent en graag grote dingen bouwt, kan deze optie interessant voor u zijn. Laten we eens kijken naar wat het bouwen van een geodetische koepel inhoudt en de verschillende methoden die daarvoor kunnen worden gebruikt.
Het ontwerp
Voordat u een geodetische koepel bouwt, moet u beslist met een plan komen. Er zijn verschillende ontwerpen die gebruikt kunnen worden voor geodetische koepels.
Dit resulteert in een verscheidenheid van geodetische koepeltypes. Het meest elementaire ontwerp is een icosaëder met 20 vlakken van gelijkzijdige driehoeken.
Deze driehoeken kunnen worden onderverdeeld in nog kleinere driehoeken. Andere ontwerpen gebruiken verschillende aantallen gelijkzijdige driehoeken of gelijkbenige driehoeken of beide. Hoe meer driehoeken je gebruikt, hoe groter de geodetische koepel.
Computerprogramma’s kunnen vaak worden gebruikt om nog complexere ontwerpen van geodetische koepels te maken.
De stutten
Stutten verwijzen naar de reeks staven die het frame van een geodetische koepel vormen. Stutten kunnen gemaakt zijn van metaallegeringen of hout. De lengte van de stutten is afhankelijk van het type geodetische koepel.
Er zijn geodetische koepels gebaseerd op de complexiteit van de driehoekige elementen. Naarmate de complexiteit van de driehoekige elementen toeneemt, neemt ook het klassenaantal van de geodetische koepel toe.
Geodetische koepels met het laagste klassenummer hebben meestal stutten van dezelfde lengte. Voor koepels met hogere klassen zijn stutten van verschillende lengte nodig om een ononderbroken bol te verkrijgen.
Het internet kan helpen bij het vinden van de juiste formule voor het berekenen van de stutlengte en het bepalen van de stralen van geodetische koepels.
Het materiaal
Of u de driehoekige panelen bekleedt met hout, gipsplaat, plastic of beton is aan u. De verschillende materialen resulteren in verschillende soorten geodetische koepels.
Het meest gebruikte materiaal voor de naven en de schoorverbindingen is staal.
Er is ook de mogelijkheid om de geodetische koepel te maken van recycleerbaar materiaal, waardoor hij milieuvriendelijker wordt.
Montage van de onderdelen
Voordat u alle onderdelen in elkaar gaat zetten, zijn er een paar dingen die u moet controleren. Zorg ervoor dat de stutten van de juiste lengte zijn.
Maak bovendien de uiteinden van de stutten vlak om ervoor te zorgen dat zij bij het in elkaar zetten op dezelfde hoogte komen te liggen.
Het is ook belangrijk dat u bijpassende geodetische koepel connectoren koopt en deze op de staven schroeft.
Geodetische koepel connectoren – Klik hier!
Om de exacte kromming voor de koepel te bepalen, moet u een formule raadplegen. Je kunt dan beginnen met het bouwen van de geodetische koepel van onder naar boven.
Als het raamwerk klaar is, kunt u het bekleden met de driehoekige elementen van het materiaal van uw keuze.
Het bouwen van een geodetische koepel is minder ingewikkeld dan het op het eerste gezicht lijkt. Niettemin vereist het een beetje vakmanschap. Als de bouw van een geodetische koepel te ingewikkeld lijkt, kunt u altijd een beroep doen op een bedrijf of een kant-en-klaar bouwpakket.
Een voorbeeld en een korte instructie voor de bouw van een geodetische koepel
Hoe precies je een geodetische koepel zelf te bouwen, willen we je laten zien met dit voorbeeld en de stap-voor-stap instructies. Deze instructies hebben betrekking op de bouw van een koepel met een diameter van 5 meter.
De volgende stappen zijn noodzakelijk:
- Selectie en snijden van het hout
- Voorbereiding van de driehoeken
- Fundering en isolatie van de vloer
- Montage van de structuur
- Bekleding met panelen van waterafstotend materiaal
- Bouw van het ijzerwerk voor de deur
- Plaatsing van de vloer en de ramen
Transformatie van de icosaëder in een geodetische koepel
De geodetische koepel is opgebouwd uit een veelvlak, icosaëder genaamd. Deze bestaat uit 20 gelijkzijdige driehoeken.
Als je de randen van deze platte driehoeken projecteert op een bolvormig oppervlak, krijg je gebogen gelijkzijdige driehoeken en dus een koepel of een geodetische koepel.
De basis voor een geodetische koepel is gebaseerd op de groepering van driehoeken, die op hun beurt vijfhoeken en zeshoeken vormen.
Naarmate het aantal driehoeken (en dus het aantal vijf- en zeshoeken) toeneemt, neemt de omvang van de afzonderlijke figuren af en wordt de koepel boller.
Dit proces wordt “frequentie” genoemd.
Welke frequentie moet u kiezen?
De frequentie V4 is een van de meest gebruikte. Hij vormt de perfecte halve bol, zodat wanneer we hem op een vlakke ondergrond leggen, alle randen van zijn basis erop rusten.
Dit voorkomt veel problemen als we een geodetische koepel willen construeren. Als we twee V4 koepels met elkaar verbinden, krijgen we een volledige bol.
Frequentie V3 is geen perfecte hemisfeer. Als we het op een plat vlak zouden steunen, zouden alleen de uiteinden van de randen van het grondvlak in contact zijn met het grondvlak, waardoor deze constructie ingewikkelder en instabieler zou worden.
De V5-frequentie creëert ook een perfecte halve bol, maar het aantal te maken driehoeken neemt aanzienlijk toe, zodat deze frequentie alleen wordt aanbevolen voor grote koepels.
De conclusie is dat hoe hoger de frequentie, hoe groter het aantal driehoeken en hoe robuuster de structuur.
Conclusie:
Samengevat zijn hier nogmaals de grote voordelen van geodetische koepels.
De perfecte vorm
Fuller was ervan overtuigd dat de geodetische koepel de perfecte structuur van de natuur was. Waarom is dat zo? Simpelweg omdat het de grootste ruimte omsluit met de minste hoeveelheid materiaal.
De koepel is in harmonie met zijn omgeving en ondersteunt zichzelf zonder de noodzaak van interne kolommen of muren. Door de open ruimte die hij creëert, biedt hij onbeperkte gebruiksmogelijkheden.
Snelle montage
Als u een geodetische koepel bekijkt, zult u zien dat hij lijkt op een bol of halve bol die in tweeën is gesneden. Op het tweede gezicht is te zien dat de koepel is samengesteld uit een aantal driehoeken.
Deze driehoekige steunen blijven in een toestand van permanente spanning, waardoor de structuur bijna onverwoestbaar is.
Tegenwoordig kan zo’n koepel van 110 vierkante meter door 4 tot 6 mensen in minder dan een dag worden opgebouwd, terwijl kleinere koepels in een paar uur in elkaar kunnen worden gezet.
Hoewel we in de architectuur praktisch nooit een perfecte bol kunnen bereiken, komen we er met een geodetische koepel heel dicht in de buurt.
Efficiëntie
Als je twee voorwerpen van dezelfde grootte zou maken, een rechthoekig en een koepelvormig, zou het tweede voorwerp, de koepel, 30% minder oppervlakte hebben.
Wat betekent dat precies? Dat betekent dat je 1/3 minder materiaal nodig zou hebben om hem te bouwen (en de koepel zou nog steeds veel steviger zijn dan het eerste object met zijn rechtlijnige structuur).
Bovendien betekent het ook dat u geld zou besparen op de werking van uw verwarming en airconditioning omdat het te verwarmen of te koelen oppervlak kleiner is!
Super sterk…
Geodetische koepels fascineren mensen op vele manieren, met name hun verbazingwekkende duurzaamheid. Geodetische koepels combineren de sterke boogvorm van driehoeken, een van de sterkste geometrische vormen die de mens kent.
Het resultaat van deze combinatie is een uiterst sterke structuur die bestand is tegen enorme belastingen. Driehoeken, die het geraamte van een koepel vormen, brengen door hun stevige zijden de kracht gelijkmatiger over dan andere vormen.
Van geodetische koepels wordt zelfs gezegd dat ze beter bestand zijn tegen branden en aardbevingen dan rechthoekige structuren.
Geodetische koepels zijn zeer licht
Laten we even teruggaan naar ’s werelds oudste planetarium (en eerste geodetische koepel). Bauersfelds ontwerp voor de Zeiss-fabriek moest bijzonder licht zijn omdat de koepel op het dak moest worden geplaatst.
Bovendien moest het groot genoeg zijn om plaats te bieden aan een groot aantal toeschouwers, rond genoeg om een goed oppervlak voor kosmische projectie te bieden, en sterk genoeg om een tornado te weerstaan. En dat is precies wat het deed.
De luchtmassa verzamelde zich binnenin en de krachten werden gelijkmatig verdeeld over het oppervlak.
Eco-vriendelijkheid
Nu de gevolgen van de opwarming van de aarde tastbaar worden, vaardigen regeringen steeds strengere wetten uit om bij alles wat zij doen een zo klein mogelijke ecologische voetafdruk af te dwingen.
Geodetische koepels zijn een geweldige oplossing. Civiel ingenieurs proberen ervoor te zorgen dat koepelontwerpen geen ruimte laten voor ecologische misstappen.
Geodetische koepels volgen daarom de principes van milieubewust ontwerpen en zijn gebaseerd op het idee van het beschermen van de eindige hulpbronnen van de aarde. Het doel is het gebruik ervan te optimaliseren zonder de natuurlijke processen van de planeet te verstoren.
Geodetische koepels zijn energie-efficiënt, gemaakt van recycleerbare materialen en veel van hen hebben geen fundering nodig.
Dit alles zorgt ervoor dat het natuurlijke evenwicht behouden blijft. Geodetische koepels combineren naadloos architectuur met ecologie en milieu en vormen een perfect voorbeeld van duurzaam ontwerpen in dienst van de mensheid.