Domuri geodezice

Atunci când mă gândesc la explorări spațiale, la baze lunare ori marțiene, mă gândesc totodată și la modul în care vom transporta noi cele necesare până acolo, ce costuri ar implica asemenea operațiuni și cum ar trebui realizate pentru ca acestea să fie cât mai mici și implicit mai repede de pus în practică.

În încercarea proprie de a construi o mică seră, aici pe Pământ, am descoperit că o soluție eficientă ar fi realizarea unui dom geodezic, datorită rezistenței pe care această formă geometrică o asigură, în ciuda faptului că materialele ce o compun sunt de obicei ușoare. O seră sub formă de dom geodezic poate fi construită din bârne de lemn, țevi metalice, PVC sau PPR, platbandă etc.

Conform unei definiții „un dom geodezic (sau o cupolă geodezică) este o structură semisferică compusă dintr-o rețea complexă de cadre de obicei triunghiulare (dar pot fi și pentagonale).  Triunghiurile legate creează un cadru auto-întărit care este structural puternic, dar în același timp elegant și delicat. Domul geodezic ar putea fi numit ca o manifestare a sintagmei „mai puțin este mai mult”, întrucât un minim de materiale de construcție dispuse geometric asigură un design atât puternic, cât și ușor (…).  Design-ul permite un spațiu interior masiv, liber de coloane sau alte suporturi”.

Ca fapt divers, sferele geodezice (definite și ca structuri triunghiulare dispuse pentru a forma o sferă) pe măsură ce devin mai mari, devin mai puternice, datorită modului în care distribuie stresul pe suprafețele lor.

Folosirea triunghiurilor în arcuri arhitecturale a fost propusă începând cu 1919 de inginerul german Dr. Walther Bauersfeld.  Până în 1923, Bauersfeld a proiectat primul planetariu de proiecție din lume pentru compania Zeiss din Jena, Germania.  Domurile geodezice au devenit apoi populare în anii 60-70 datorită lui R. Buckminster Fuller, care a dezvoltat și promovat conceptul de cupole geodezice pentru case.

Domurile geodezice se împart în funcție de frecvență (sau altfel spus de numărul de unități necesare construcției). Unitățile de construcție sunt reprezentate de obicei de tijele ce leagă două puncte în cadrul domului, dar ca unitate de construcție pentru anumite modele (ex. domurile cu cadrul din lemn) pot fi considerate și panourile (triunghiulare, pentagonale, etc.).

Un dom cu o singură frecvență (1v) are cea mai simplă formă și este construit din unități cu o singură lungime (adică un număr identic de tije) și nu e chiar un dom pentru că arată mai degrabă ca un cort sau ca un foișor. Un dom cu două frecvențe (2v) este construit din unități cu 2 lungimi diferite, cu trei frecvențe (3v) – trei lungimi diferite (vezi figura de mai sus) ș.a.m.d. Cu cât frecvența e mai mare cu atât domul e mai complex deci mai greu de construit și se apropie ca formă de o semisferă.

Un element important în construirea domurilor geodezice îl reprezintă punctele de îmbinare ale unităților de construcție. Acestea conferă tensiunea și rezistența domului și variază ca structură în funcție de materialul ales pentru cadru dar și de frecvență. De exemplu, pentru un dom 2v (cel mai comun) sunt necesare 3 tipuri de îmbinări: noduri cu 5 și 6 tije îmbinate pentru partea superioară a domului, dar și noduri cu 4 tije îmbinate pentru bază.

Sistemele de îmbinare se pot cumpăra ca parte integrantă a unor kituri. Sunt firme mai ales în SUA care îți pun la dispoziție sistemele de îmbinare, tijele, șuruburile, folia de acoperire și mai tot ce e necesar, clientului neavând altceva de făcut decât să-l monteze. Câteva exemple de kit-uri disponibile pe piață: 2V Mega Dome Kits, 2v – 2×6 Heavy Duty Wood Geodesic Hub Kit, Domemade, Zip Tie Domes, Hubs etc.

Domurile, însă, se pot construi de la zero. Cele mai simplu de construit sunt cele din lemn, unde unitatea de construcție este compusă din panouri triunghiulare care se îmbină mai apoi între ele pe baza unghiului de taiere a laturilor.

Al doilea tip de dom ușor de construit este cel din țevi metalice rotunde. Capetele acestora sunt aplatizate, zonele aplatizate sunt îndoite la un anumit unghi, iar în mijlocul fiecărei zone aplatizate se face o gaură pentru fixarea cu șurub în momentul îmbinării.

Țevile de metal pot fi înlocuite cu unele de polipropilenă (aplatizarea și îndoirea capetelor se poate face în apă caldă). Problema cu masele plastice de tip PPR sau PVC-ul este dată de expunerea la UV, care le garantează o durată de viață de aproximativ 10 ani.

Dincolo de aceste variante ieftine și ușor de construit se regăsesc toate acele domuri care au punctele de îmbinare diferite de unitățile de construcție. Iar în acest caz soluțiile tehnice sunt mai mult decât ofertante: de la bucăți de plastic tip balama vândute de românul Bogdan Isopescu (într-un start-up, care promite că îți poți construi un dom cu mai puțin de 100 dolari – mai multe detalii aici), până la angrenaje complexe pentru proiecte mari și foarte mari precum corturi pentru evenimente, case, hoteluri sau stadioane etc. Toate domurile geodezice au la baza aceleași principii matematice, însă soluția de îmbinare diferă în funcție de materialul de construcție, de dimensiunea domului și de preferințele constructorului.

În ceea ce privește acoperirea serelor sub formă de domuri geodezice, acesta se poate realiza în ordinea complexității și a costurilor: din celofan, panouri de plexiglas, panouri de policarbonat sau sticlă.  Pentru alte proiecte pot fi folosite și alte materiale, cum ar fi de exemplu placajul de lemn presat și tabla la casele sub această formă.

Dintre toate proiectele DIY întâlnite, ce au implicat construirea de domuri geodezice, cel mai interesant proiect de mici dimensiuni mi s-a părut construirea unui dom geodezic din țevi de aluminiu, cu fațete pentagonale și îmbinări în 3, folosit ca suport pentru aparatele de fotografiat folosite la fotografierea/scanare 3D (mai multe detalii aici).

O asemenea structură fantezistă m-a inspirat în exercițiu de imaginație realizat la începutul articolului și cred că am putea construi bazele noastre lunare sau marțiene, apelând la astfel de forme. Am putea folosi cadre pliate de aluminiu, sau un material plastic rezistent la UV, în structuri a căror formă de dom geodezic și implicit rezistență maximă să fie atinsă prin depliere și extindere, fie cu ajutorul unor îmbinări mobile reglate de motoare, fie prin umflarea unui balon din interior, care să ofere totodată și habitaclul necesar…

Referințe

• Geodesic Domes and Space-Frame Structures
• Zip Tie Domes™ Geodesic Dome Kits that are Easy to Build!
• Geodesic Hub Connectors
• What is a Geodesic dome frequency?

Articol publicat în Revista online SF&F Galaxia 42 – Nr.9/2020

Last Updated on 06.12.2023 by Mugo