Uma cúpula monolítica (do grego mono- e -lítico, que significa “uma pedra”) é uma estrutura moldada em uma única peça. O formulário pode ser permanente ou temporário e pode ou não permanecer como parte da estrutura final. Cúpulas monolíticas são uma forma de arquitetura monolítica.

História
O iglu pode ser a primeira forma de cúpula monolítica. Embora seja construído de blocos de neve comprimida, esses blocos se fundem e congelam novamente para formar uma estrutura forte e homogênea. A forma de cúpula do iglu exibe as duas principais vantagens de uma estrutura em forma de cúpula: grande resistência e bom isolamento. A resistência é devida à força natural do arco, e o isolamento é devido à área superficial mínima de uma seção esférica.

A primeira estrutura moderna de cúpula monolítica foi construída em Provo, Utah e inaugurada em 1963 como uma pista de patinação no gelo. Chamado Turtle Reams após sua conversão em 1967 em uma loja geral pelo novo proprietário Paul Ream, o prédio ficou até que foi demolido em 2006 para novas construções.

O Turtle Reams foi construído primeiro criando um monte de sujeira na forma desejada do casco, uma seção elipsoidal de 240 pés (73 m) de comprimento, 160 pés (49 m) de largura e 40 pés (12 m) de altura. O monte foi então coberto por uma grade de vergalhões, para fornecer força, e uma camada de concreto de aproximadamente 4 polegadas (100 mm) de espessura. Depois que o concreto foi curado, a terra foi escavada através das portas, deixando o telhado em seu lugar. O chão foi então derramado para terminar a estrutura.

Hoje, cúpulas monolíticas são usadas em uma variedade de projetos residenciais, comerciais e industriais. Por causa da força, durabilidade e economia, eles são usados ​​para armazenar grandes quantidades de várias commodities nas indústrias de cimento, fertilizantes, agricultura, energia e mineração. Devido à sua integridade estrutural, eles são usados ​​como edifícios de contenção em algumas usinas nucleares. Formas foram feitas usando quase todos os materiais estruturais comuns, incluindo tecido suportado por pressão de ar.

Métodos de construção atuais
A construção moderna difere significativamente do método original de sobreposição de concreto. Os métodos atuais foram desenvolvidos por três irmãos de Idaho: David, Barry e Randy South. A primeira cúpula construída usando esse método foi construída em abril de 1976 em Shelley, Idaho:

Uma fundação de concreto armado, ou “viga anelar”, é construída, definindo a forma da base da estrutura.
A forma de tecido, ou forma de ar, é fixada à fundação e inflada com um soprador de ar. A forma de ar contém uma câmara de ar para permitir que os trabalhadores entrem no formulário enquanto ele é inflado.
Uma camada de espuma de poliuretano é pulverizada no interior do formulário. (Seus objetivos são dar rigidez à forma do ar, fixar a barra no lugar, fornecer suporte para pulverização na mistura de concreto e isolar a estrutura final.)
O vergalhão é preso à camada externa de espuma, usando grampos presos à espuma.
Várias polegadas de concreto são pulverizadas sobre o quadro de re-barra.
Depois que o concreto é definido, o ventilador é desligado.
A superfície exposta da forma de ar pode ser deixada como está, ou pode ser aplicado um tratamento de superfície tal como tinta, azulejo, etc. (A seleção adequada de material em forma de ar garantirá a prevenção da degradação a longo prazo devido à radiação ultravioleta.)
Nos casos em que a necessidade requer uma construção econômica para várias habitações pequenas e básicas, a cúpula pode ser construída sem isolamento e a forma de ar pode ser removida após a conclusão e reutilizada para construir cúpulas adicionais.

Durabilidade
A cúpula, quando concluída, é resistente a terremotos, tornados e furacões (a Agência Federal de Gerenciamento de Emergências dos EUA classifica-os como “proteção quase absoluta” de tornados F5 e furacões de categoria 5). Recentemente, várias cúpulas monolíticas construídas usando técnicas de MDI sobreviveram a grandes desastres:

Várias cúpulas monolíticas na Flórida sobreviveram a impactos diretos do furacão Katrina em 2005.
Muitas cúpulas monolíticas estavam no caminho dos incêndios florestais de 2005 e 2006 em Oklahoma e Texas, e sobreviveram com apenas uma pequena camada do isolamento de espuma exterior.
Em 2003, um prédio do governo monolítico no Iraque sobreviveu a um impacto direto de 5.000 libras (2.300 kg). bombear. O interior da estrutura foi totalmente destruído, mas a cúpula permaneceu em pé (ver foto).
A demolição da Tartaruga de Ream também demonstrou a durabilidade da estrutura da cúpula monolítica. Uma bola de demolição demoliu uma faixa de vários metros de largura ao redor do perímetro da estrutura, sem um colapso. Quando uma porta de um lado foi puxada para baixo, a cúpula finalmente tombou e desmoronou.

Controle climático
A cúpula monolítica, por várias razões, é muito eficiente em termos energéticos. As seções esféricas da cúpula oferecem área superficial mínima para o volume que contêm, portanto, há menos superfície para transferência de calor com o ar externo. A construção de uma só peça da cúpula monolítica também elimina muitas das costuras através das quais o ar pode vazar, embora isso seja mitigado em algum grau nas cúpulas residenciais pela adição de múltiplas portas e janelas. Colocando a espuma isolante na parte externa da concha de concreto, o concreto atua como uma massa Térmica no interior do edifício, reduzindo as flutuações da temperatura interna muito mais do que o isolamento da casa tradicional dentro de um laminado de tijolo ou pedra.

Desvantagens
Enquanto a cúpula monolítica tem numerosas vantagens de engenharia demonstradas, há também algumas desvantagens, tanto de engenharia quanto sociais.

Engenharia
As técnicas usadas na construção da cúpula monolítica são muito diferentes dos métodos normais de construção, portanto somente equipes de construção especialmente treinadas são adequadas para construir uma cúpula usando as técnicas modernas.
As superfícies curvas inerentes à construção da cúpula monolítica freqüentemente resultam em salas com formas estranhas quando divididas, o que pode resultar em espaço desperdiçado em cantos estreitos. Há problemas de espaço desperdiçado devido à curvatura da parede e problemas na montagem de móveis, semelhantes aos das cabanas Quonset. Este efeito pode ser minimizado construindo a cúpula numa parede da haste, ou usando uma forma de ar de tal forma que permita paredes retas e verticais ao nível do solo.
A falta de costuras da cúpula monolítica pode torná-la muito bem vedada; os desumidificadores são necessários em todos os climas, exceto os mais secos.

Social
As desvantagens sociais das cúpulas monolíticas são em grande parte compartilhadas por cúpulas geodésicas, devido à forma semelhante e à construção não ortodoxa. Essas desvantagens são:

A aparência radicalmente diferente das cúpulas também diminui o apelo por seu uso como residências privadas – a base circular padrão não se ajusta bem a pequenos lotes encontrados em muitas áreas, e a aparência e o design estranhos podem entrar em conflito com os convênios de construção da vizinhança. Dependendo da situação, uma grande variedade de variações disponíveis a partir da forma circular padrão pode evitar alguns desses problemas.
Licenças de construção podem ser difíceis de obter se as autoridades locais não estiverem familiarizadas com a cúpula monolítica.
Revenda de uma cúpula monolítica em casa pode ser difícil por causa de sua aparência não convencional.

Registros de construção
A maior cúpula monolítica do mundo é a casa do Centro Cristão da Capela da Fé em Birmingham, AL, que tem 72 pés (22 m) de altura e 280 pés (85 m) de diâmetro. No interior há uma área de 74.800 pés quadrados (6.920 m2) em dois níveis.

Algumas comunidades nos Estados Unidos optaram por usar a tecnologia de cúpula monolítica na construção de novas escolas. Um mapa de escolas de cúpula monolíticas recentemente construídas pode ser encontrado aqui:

Uma casa residencial, o monolítico “Domo de uma Casa” em Pensacola Beach, na Flórida, sofreu vários furacões desde que foi construído.