Domo monolítico

Una cúpula monolítica (del griego mono y -lítico, que significa «una piedra») es una estructura moldeada en una sola pieza. El formulario puede ser permanente o temporal y puede o no ser parte de la estructura final. Las cúpulas monolíticas son una forma de arquitectura monolítica.

Historia
El iglú puede ser la forma más antigua de cúpula monolítica. Si bien está construido con bloques de nieve comprimida, estos bloques se funden y vuelven a congelarse para formar una estructura fuerte y homogénea. La forma de cúpula del iglú exhibe las dos ventajas principales de una estructura en forma de domo: gran resistencia y buen aislamiento. La resistencia se debe a la resistencia natural del arco, y el aislamiento se debe a la superficie mínima de una sección esférica.

La primera estructura moderna de cúpula monolítica fue construida en Provo, Utah, y se inauguró en 1963 como una pista de patinaje sobre hielo. Llamado Turtle Reams después de su conversión en 1967 en una tienda general por el nuevo propietario Paul Ream, el edificio se mantuvo hasta su demolición en 2006 para una nueva construcción.

Turtle Reams se construyó creando primero un montículo de tierra en la forma deseada de la concha, una sección elipsoidal de 240 pies (73 m) de largo, 160 pies (49 m) de ancho y 40 pies (12 m) de altura. Luego, el montículo se cubrió con una rejilla de barras de refuerzo para proporcionar resistencia y una capa de hormigón de aproximadamente 4 pulgadas (100 mm) de grosor. Después de que el concreto fue curado, la tierra fue excavada a través de las puertas, dejando el techo parado en su lugar. El piso se vertió para terminar la estructura.

Hoy en día, las cúpulas monolíticas se utilizan en una variedad de proyectos residenciales, comerciales e industriales. Debido a la fortaleza, durabilidad y economía, se usan para almacenar grandes cantidades de diversos productos básicos en las industrias de cemento, fertilizantes, agricultura, energía y minería. Debido a su integridad estructural, se usan como edificios de contención en algunas plantas de energía nuclear. Las formas se han hecho usando casi todos los materiales estructurales comunes, incluida la tela con soporte de presión de aire.

Métodos actuales de construcción
La construcción moderna difiere significativamente del método original de hormigón sobre tierra. Los métodos actuales fueron desarrollados por tres hermanos de Idaho: David, Barry y Randy South. El primer domo construido usando este método fue construido en abril de 1976 en Shelley, Idaho:

Se construye una base de concreto reforzado, o «viga de anillo», que define la forma de la base de la estructura.
La forma de la tela, o forma de aire, se une a la base y se infla con un soplador de aire. La forma de aire contiene una esclusa de aire para permitir a los trabajadores ingresar al formulario mientras está inflado.
Una capa de espuma de poliuretano se rocía en el interior de la forma. (Sus propósitos son dar rigidez a la forma del aire, asegurar la rebarbar en su lugar, proporcionar soporte para la pulverización en la mezcla de concreto y aislar la estructura final).
La barra de refuerzo está unida a la capa externa de espuma, utilizando clips que están unidos a la espuma.
Varias pulgadas de concreto se rocían sobre el marco de rebarraje.
Una vez que el concreto se ha fraguado, el soplador se apaga.
La superficie expuesta de la forma de aire puede dejarse como está, o se puede aplicar un tratamiento de superficie como pintura, azulejos, etc. (La selección adecuada del material en forma de aire asegurará la prevención de la degradación a largo plazo debido a la radiación ultravioleta).
En los casos en que la necesidad requiere una construcción económica para múltiples viviendas pequeñas y básicas, la cúpula puede construirse sin aislamiento y la forma de aire puede eliminarse una vez completada y reutilizarse para construir cúpulas adicionales.

Durabilidad
La cúpula, una vez terminada, es resistente a los terremotos, los tornados y los huracanes (la Agencia Federal de Manejo de Emergencias de EE. UU. Los califica como «protección casi absoluta» de los tornados F5 y los huracanes de categoría 5). Recientemente, varias cúpulas monolíticas construidas con técnicas MDI han sobrevivido a grandes desastres:

Varias cúpulas monolíticas en Florida sobrevivieron a los impactos directos del huracán Katrina en 2005.
Muchas cúpulas monolíticas se encontraban en el camino de los incendios forestales de 2005 y 2006 en Oklahoma y Texas, y sobrevivieron con solo una ligera carbonización del aislamiento de espuma exterior.
En 2003, un edificio gubernamental de cúpula monolítica en Iraq sobrevivió a un impacto directo de 5,000 lb (2,300 kg). bomba. El interior de la estructura fue totalmente destruido, pero la cúpula se mantuvo en pie (ver foto).
La demolición de Ream’s Turtle también demostró la durabilidad de la estructura monolítica del domo. Una bola de demolición demolió una franja de varios pies de ancho alrededor del perímetro de la estructura, sin un colapso. Cuando se derribó una puerta de un lado, la cúpula finalmente se volcó y colapsó.

Control climatico
La cúpula monolítica, por una serie de razones, es muy eficiente energéticamente. Las secciones esféricas del domo ofrecen una superficie mínima para el volumen que contienen, por lo que hay menos superficie para la transferencia de calor con el aire exterior. La construcción de una sola pieza de la cúpula monolítica también elimina muchas de las costuras por las que puede filtrarse el aire, aunque esto se mitiga en cierto grado en cúpulas residenciales mediante la adición de múltiples puertas y ventanas. Al colocar la espuma aislante en la parte exterior del armazón de concreto, el concreto actúa como una masa térmica dentro del edificio, reduciendo las fluctuaciones de temperatura interior mucho más que el aislamiento tradicional del hogar dentro de una chapa de ladrillo o piedra.

Desventajas
Si bien el domo monolítico tiene numerosas ventajas de ingeniería demostradas, también existen algunas desventajas, tanto de ingeniería como sociales.

Ingenieria
Las técnicas utilizadas en la construcción del domo monolítico son muy diferentes de los métodos de construcción normales, por lo que solo los equipos de construcción especialmente capacitados son adecuados para construir un domo con las técnicas modernas.
Las superficies curvas inherentes a la construcción del domo monolítico a menudo dan como resultado habitaciones con formas extrañas cuando se dividen, lo que puede dar como resultado un espacio desperdiciado en las esquinas estrechas. Existen problemas de desperdicio en el espacio debido a la curvatura de la pared y problemas para colocar los muebles, similares a los de las cabañas Quonset. Este efecto se puede minimizar construyendo la cúpula en una pared de vástago, o usando una forma de aire de tal forma que permita paredes verticales y verticales a nivel del suelo.
La falta de costuras de la cúpula monolítica puede hacer que quede muy bien sellada; se requieren deshumidificadores en todos los climas excepto en los más secos.

Social
Las desventajas sociales de las cúpulas monolíticas son, en gran medida, compartidas por las cúpulas geodésicas, debido a la forma similar y la construcción no ortodoxa. Estas desventajas son:

La apariencia radicalmente diferente de las cúpulas también disminuye el atractivo para su uso como residencias privadas: la base circular estándar no se adapta bien a los lotes pequeños que se encuentran en muchas áreas, y la apariencia y el diseño extraño pueden entrar en conflicto con los convenios de construcción del vecindario. Dependiendo de la situación, una gran variedad de variaciones disponibles a partir de la forma circular estándar puede evitar algunos de estos problemas.
Los permisos de construcción pueden ser difíciles de obtener si los funcionarios locales no están familiarizados con el domo monolítico.
La reventa de un domo monolítico a casa puede ser difícil debido a su apariencia no convencional.

Registros de construcción
La cúpula monolítica más grande del mundo es el hogar del Centro Cristiano Faith Chapel en Birmingham, AL, que tiene 72 pies (22 m) de altura y 280 pies (85 m) de diámetro. Dentro hay una superficie de 74,500 pies cuadrados (6,920 m2) en dos niveles.

Algunas comunidades en los Estados Unidos han optado por utilizar la tecnología de domo monolítico en la construcción de nuevas escuelas. Aquí puede encontrar un mapa de las escuelas domo monolíticas de reciente construcción:

Una casa residencial, la monolítica «Domo de un hogar» en Pensacola Beach, Florida, ha experimentado varios huracanes desde su construcción.