Un dôme monolithique (du grec mono- et -lithique, qui signifie «une pierre») est une structure moulée en une seule pièce. Le formulaire peut être permanent ou temporaire et peut ou non faire partie de la structure finie. Les dômes monolithiques sont une forme d’architecture monolithique.

Histoire
L’igloo peut être la première forme de dôme monolithique. Bien qu’il soit constitué de blocs de neige compressée, ces blocs fondent et se congèlent pour former une structure solide et homogène. La forme en dôme de l’igloo présente les deux avantages majeurs d’une structure en forme de dôme: une grande résistance et une bonne isolation. La force est due à la force naturelle de l’arc, et l’isolation est due à la surface minimale d’une section sphérique.

La première structure de dôme monolithique moderne a été construite à Provo, Utah et ouverte en 1963 comme patinoire. Appelé Turtle Reams après sa conversion en 1967 en un magasin général par le nouveau propriétaire Paul Ream, le bâtiment a subsisté jusqu’à sa démolition en 2006 pour une nouvelle construction.

Turtle Reams a été construit en créant d’abord un monticule de terre dans la forme désirée de la coquille, une section ellipsoïdale de 240 pieds (73 m) de long, 160 pieds (49 m) de large et 40 pieds (12 m) de haut. Le monticule a ensuite été recouvert d’une grille de barres d’armature, afin de fournir de la résistance, et une couche de béton d’environ 4 pouces (100 mm) d’épaisseur. Après le durcissement du béton, la terre a été excavée à travers les portes, laissant le toit debout à sa place. Le sol a ensuite été coulé pour finir la structure.

Aujourd’hui, les dômes monolithiques sont utilisés dans une variété de projets résidentiels, commerciaux et industriels. En raison de leur solidité, de leur durabilité et de leur rentabilité, ils sont utilisés pour stocker de grandes quantités de divers produits dans les industries du ciment, des engrais, de l’agriculture, de l’énergie et des mines. En raison de leur intégrité structurelle, ils sont utilisés comme bâtiments de confinement dans certaines centrales nucléaires. Des formes ont été réalisées en utilisant presque tous les matériaux de structure courants, y compris le tissu supporté par pression d’air.

Méthodes de construction actuelles
La construction moderne diffère considérablement de la méthode originale de béton sur la saleté. Les méthodes actuelles ont été développées par trois frères de l’Idaho: David, Barry et Randy South. Le premier dôme construit en utilisant cette méthode a été construit en avril 1976 à Shelley, Idaho:

Une fondation en béton armé, ou «poutre annulaire», est construite, définissant la forme de la base de la structure.
La forme de tissu, ou forme d’air, est attachée à la fondation et gonflée avec une soufflerie d’air. La forme d’air contient un sas pour permettre aux travailleurs d’entrer dans le formulaire pendant qu’il est gonflé.
Une couche de mousse de polyuréthane est pulvérisée à l’intérieur de la forme. (Son but est de donner de la rigidité à la forme de l’air, de fixer la barre en place, de supporter la pulvérisation dans le mélange de béton et d’isoler la structure finale.)
Rebar est attaché à la couche extérieure de mousse, en utilisant des clips qui sont attachés à la mousse.
Plusieurs pouces de béton sont pulvérisés sur le cadre de re-barre.
Après le durcissement du béton, le ventilateur est éteint.
La surface exposée de la forme d’air peut être laissée telle quelle ou un traitement de surface tel qu’une peinture, une tuile, etc. peut être appliqué. (Une bonne sélection du matériau sous forme d’air assurera la prévention de la dégradation à long terme due au rayonnement ultraviolet.)
Dans les cas où la nécessité nécessite une construction économique pour de multiples petites habitations de base, le dôme peut être construit sans isolation et la forme d’air peut être enlevée après achèvement et réutilisée pour construire des dômes supplémentaires.

Durabilité
Une fois terminé, le dôme résiste aux tremblements de terre, aux tornades et aux ouragans (l’Agence fédérale de gestion des urgences des États-Unis les classe «protection quasi absolue» des tornades F5 et des ouragans de catégorie 5). Récemment, un certain nombre de dômes monolithiques construits en utilisant des techniques MDI ont survécu à des catastrophes majeures:

Plusieurs dômes monolithiques en Floride ont survécu aux coups directs de l’ouragan Katrina en 2005.
Beaucoup de dômes monolithiques étaient sur le chemin des incendies de 2005 et 2006 dans l’Oklahoma et le Texas, et ont survécu avec seulement une légère carbonisation de l’isolation en mousse extérieure.
En 2003, un bâtiment du gouvernement du dôme monolithique en Irak a survécu à un coup direct de 2 000 livres (2 300 kg). bombe. L’intérieur de la structure a été totalement détruit, mais le dôme lui-même est resté debout (voir photo).
La démolition de la tortue de Ream a également démontré la durabilité de la structure du dôme monolithique. Un boulet de démolition a démoli une bande de plusieurs pieds de large autour du périmètre de la structure, sans s’effondrer. Quand une porte d’un côté a été abaissée, le dôme a finalement basculé et s’est effondré.

Contrôle du climat
Le dôme monolithique, pour un certain nombre de raisons, est très économe en énergie. Les sections sphériques du dôme offrent une surface minimale pour le volume qu’elles contiennent, de sorte qu’il y a moins de surface pour le transfert de chaleur avec l’air extérieur. La construction en une seule pièce du dôme monolithique élimine également beaucoup de coutures à travers lesquelles l’air peut fuir, bien que cela soit atténué dans une certaine mesure dans les dômes résidentiels par l’ajout de multiples portes et fenêtres. En plaçant la mousse isolante sur l’extérieur de la coque en béton, le béton agit comme une masse thermique à l’intérieur du bâtiment, réduisant les fluctuations de température intérieure beaucoup plus que l’isolation de la maison traditionnelle à l’intérieur d’un placage de brique ou de pierre.

Désavantages
Alors que le dôme monolithique a de nombreux avantages techniques démontrés, il présente également certains inconvénients, tant techniques qu’industriels.

Ingénierie
Les techniques utilisées dans la construction de dômes monolithiques sont très différentes des méthodes de construction normales, de sorte que seules les équipes de construction spécialement formés sont adaptés à la construction d’un dôme en utilisant les techniques modernes.
Les surfaces incurvées inhérentes à la construction du dôme monolithique aboutissent souvent à des pièces de forme bizarre lorsqu’elles sont divisées, ce qui peut entraîner un espace perdu dans les coins étroits. Il y a des problèmes d’espace au sol gaspillé à cause de la courbure des murs et des problèmes d’installation de meubles, semblables à ceux des huttes Quonset. Cet effet peut être minimisé en construisant le dôme sur une paroi de la tige, ou en utilisant une forme d’air de telle forme pour permettre des murs droits et verticaux au niveau du sol.
Le manque de coutures du dôme monolithique peut le rendre trop hermétique; déshumidificateurs sont nécessaires dans tous les climats, sauf les plus secs.

Social
Les désavantages sociaux des dômes monolithiques sont dans une large mesure partagés par les dômes géodésiques, en raison de la forme similaire et de la construction non orthodoxe. Ces inconvénients sont:

L’apparence radicalement différente des dômes diminue également l’attrait pour leur utilisation en tant que résidences privées – la base circulaire standard ne convient pas bien aux petits lots trouvés dans de nombreux domaines, et l’apparence et le design étranges peuvent aller à l’encontre des clauses restrictives. Selon la situation, une grande variété de variantes disponibles à partir de la forme circulaire standard permet d’éviter certains de ces problèmes.
Les permis de construire peuvent être difficiles à obtenir si les autorités locales ne connaissent pas le dôme monolithique.
La revente d’un dôme monolithique peut être difficile en raison de son apparence non conventionnelle.

Enregistrements de construction
Le plus grand dôme monolithique au monde est la maison de Faith Chapel Christian Center à Birmingham, AL, qui mesure 72 pieds (22 m) de haut et 280 pieds (85 m) de diamètre. A l’intérieur se trouve une surface de 74 500 pieds carrés (6 920 m2) sur deux niveaux.

Certaines communautés des États-Unis ont choisi d’utiliser la technologie du dôme monolithique dans la construction de nouvelles écoles. Une carte des écoles de dômes monolithiques récemment construites peut être trouvée ici:

Une maison d’habitation, le «Dôme d’une maison» monolithique à Pensacola Beach, en Floride, a connu plusieurs ouragans depuis sa construction.