Dôme géodésique

Le premier dôme géodésique a été conçu après la Première Guerre mondiale par Walther Bauersfeld , ingénieur en chef de Carl Zeiss Jena , une entreprise d'optique, pour un planétarium destiné à abriter son projecteur. Un premier dôme, de petite taille, a été breveté et construit par la firme Dykerhoff et Wydmann sur le toit des usines Carl Zeiss à Iéna , en Allemagne . Un dôme plus grand, appelé « La Merveille d'Iéna », a ouvert ses portes au public le 18 juillet 1926.

Vingt ans plus tard, Buckminster Fuller forgea le terme « géodésique » à la suite d'expériences de terrain menées avec l'artiste Kenneth Snelson au Black Mountain College en 1948 et 1949. Bien que Fuller n'en soit pas l'inventeur initial, on lui attribue la popularisation de l'idée aux États-Unis, pour laquelle il obtint le 29 juin 1954. Le plus ancien dôme construit par Fuller lui-même et encore existant se trouve à Woods Hole, dans le Massachusetts ; il fut érigé par des étudiants sous sa direction en trois semaines, en 1953.

Le dôme géodésique a séduit Fuller car il était extrêmement résistant pour son poids, sa surface « omnidirectionnelle » lui conférait une structure intrinsèquement stable, et parce qu'une sphère renferme le plus grand volume pour la plus petite surface.

Le dôme a été adopté avec succès pour des usages spécifiques, comme les 21 dômes de la ligne d'alerte avancée ( DAW) construits au Canada en 1956 , le dôme de la Union Tank Car Company construit en 1958 près de Baton Rouge, en Louisiane , conçu par Thomas C. Howard de Synergetics, Inc., et des bâtiments spécialisés tels que les dômes Kaiser Aluminum (construits à de nombreux endroits aux États-Unis, par exemple à Virginia Beach, en Virginie ), des auditoriums, des observatoires météorologiques et des installations de stockage. Le dôme a rapidement battu des records en matière de surface couverte, de volume intérieur et de rapidité de construction.

À partir de 1954, les Marines américains ont expérimenté des dômes géodésiques transportables par hélicoptère . Un dôme géodésique en bois et en plastique de nœuds ) sans dommage, ce qui a conduit à la fabrication d'un dôme standard en magnésium par Magnesium Products de Milwaukee. Les essais comprenaient des techniques d'assemblage au cours desquelles des Marines sans formation préalable ont pu assembler un dôme en magnésium ) générée pendant une journée par les deux moteurs de 3 000 chevaux d'un avion ancré.

Le Gold Dome de 1958 à Oklahoma City, dans l'Oklahoma, reprenait les plans de Fuller pour un bâtiment bancaire. Un autre exemple précoce était le Stepan Center de l' Université de Notre Dame , construit en 1962.

Le dôme a été présenté à un public plus large en tant que pavillon de l' Exposition universelle de New York de 1964, conçu par Thomas C. Howard de Synergetics, Inc. Ce dôme est maintenant utilisé comme volière par le zoo de Queens dans le parc Flushing Meadows Corona .

Un autre dôme provient de l'Expo 67 de l' Exposition universelle de Montréal , où il faisait partie du pavillon américain. Son enveloppe a brûlé par la suite, mais la structure elle-même est toujours debout et, sous le nom de Biosphère , abrite aujourd'hui un musée d'interprétation sur le fleuve Saint-Laurent .

Dans les années 1970, Zomeworks a concédé sous licence des plans de structures basées sur d'autres solides géométriques, tels que les solides de Johnson , les solides d'Archimède et les solides catalans . Ces structures peuvent avoir des faces qui ne sont pas triangulaires, étant des carrés ou d'autres polygones.

En 1975, un dôme a été construit au pôle Sud , où sa résistance aux charges de neige et de vent était importante.

Le 1er octobre 1982, Spaceship Earth , l'un des dômes géodésiques les plus célèbres d' Epcot , ouvrait ses portes au Walt Disney World Resort de Bay Lake , en Floride , près d' Orlando . Le bâtiment et l'attraction qu'il abrite tirent leur nom d'une expression célèbre de Buckminster Fuller, « Spaceship Earth » , une vision du monde exprimant la préoccupation face à l'utilisation des ressources limitées de la Terre et encourageant tous ses habitants à agir en harmonie pour le bien commun. Ce bâtiment est l'emblème d'Epcot et représente l'ensemble du parc.

Pour l' Exposition universelle de 1986 (Expo 86) , qui s'est tenue à Vancouver , un dôme géodésique inspiré de Buckminster Fuller a été conçu par l'architecte en chef de l'Expo, Bruno Freschi, pour servir de centre d'exposition. La construction a commencé en 1984 et s'est achevée début 1985. Le dôme et le bâtiment abritent aujourd'hui un centre des arts, des sciences et des technologies, baptisé Science World .

En 2000, l'EcoCamp Patagonia, premier hôtel au monde entièrement construit sous dôme géodésique et durable, a été érigé dans le parc national de Kawésqar , en Patagonie chilienne et a ouvert ses portes l'année suivante, en 2001. La conception du dôme, inspirée des habitations traditionnelles du peuple autochtone Kaweskar , est essentielle pour résister aux vents violents de la région . Les géodômes gagnent également en popularité comme hébergement de glamping (camping de luxe).

Les dômes en bois sont construits avec un trou percé dans la largeur d'une entretoise . Un collier en acier inoxydable fixe ce trou à un tube d'acier. Cette méthode permet de couper les entretoises à la longueur exacte souhaitée. Des triangles de contreplaqué extérieur sont ensuite cloués aux entretoises. Le dôme est recouvert, de bas en haut, de plusieurs couches de papier goudronné agrafées pour assurer l'étanchéité, puis recouvert de bardeaux. Ce type de dôme est souvent appelé dôme à moyeux et entretoises en raison de l'utilisation de moyeux en acier pour relier les entretoises.

Les dômes à panneaux sont construits à partir d'ossatures de bois séparées, recouvertes de contreplaqué. Les trois éléments constituant la structure triangulaire sont souvent coupés en angles composés afin d'assurer un assemblage parfait des différents triangles. Des trous sont percés à des emplacements précis dans les éléments, puis des boulons en acier relient les triangles pour former le dôme. Ces éléments sont généralement des 2x4 ou 2x6, ce qui permet d'intégrer une isolation plus épaisse à l'intérieur du triangle. La technique de construction par panneaux permet au constructeur de fixer le revêtement en contreplaqué aux triangles tout en travaillant en toute sécurité au sol ou dans un atelier confortable, à l'abri des intempéries. Cette méthode ne nécessite pas de coûteux moyeux en acier.

On peut facilement construire une structure en acier à partir de conduits électriques. Il suffit d'aplatir l'extrémité d'une entretoise et de percer des trous pour les boulons à la longueur voulue. Un seul boulon fixe un sommet de deux entretoises. Les écrous sont généralement serrés avec un frein-filet amovible, ou, si le dôme est portable, on utilise un écrou crénelé avec une goupille . C'est la méthode standard pour construire des dômes destinés aux aires de jeux .

Les dômes peuvent également être construits avec une structure légère en aluminium, assemblée par boulonnage ou soudage, ou encore par un système de jonction nodale plus flexible. Ces dômes sont généralement revêtus de verre maintenu par une corniche en PVC , elle-même scellée au silicone pour garantir l'étanchéité. Certains modèles permettent l'installation de double vitrage ou de panneaux isolants intégrés à la structure.

Les dômes en béton et en mousse plastique sont généralement constitués d'une armature en acier, renforcée par du grillage à poules et du treillis métallique. Ce dernier est fixé à l'armature à l'aide de liens métalliques. Une couche de matériau est ensuite projetée ou moulée sur l'armature. Des essais sur de petits carrés sont nécessaires pour déterminer la consistance adéquate du béton ou du plastique. En général, plusieurs couches sont requises, à l'intérieur comme à l'extérieur. La dernière étape consiste à imprégner les dômes en béton ou en polyester d'une fine couche de composé époxy pour assurer l'imperméabilité.

Certains dômes en béton sont construits à partir de panneaux préfabriqués en béton précontraint et armé d'acier, boulonnés en place. Les boulons sont logés dans des logements surélevés, recouverts de petits chapeaux en béton pour évacuer l'eau. Le chevauchement des triangles assure également l'écoulement de l'eau. Ces triangles peuvent être moulés dans des moules en sable à l'aide de gabarits en bois, mais leur poids important nécessite généralement l'utilisation d'une grue pour leur mise en place. Cette construction est particulièrement adaptée aux dômes, car elle empêche l'eau de stagner sur le béton et de s'infiltrer. Les fixations métalliques, les joints et les structures métalliques internes restent secs, ce qui les protège du gel et de la corrosion. Le béton résiste aux rayons du soleil et aux intempéries. Un joint d'étanchéité interne, tel qu'un solin ou un mastic, doit être appliqué au niveau des joints pour éviter les courants d'air. Le dôme du Cinerama de 1963 a été construit à partir d'hexagones et de pentagones en béton préfabriqué .

Il est désormais possible d'imprimer des dômes à grande vitesse grâce à de très grandes imprimantes 3D mobiles, également appelées machines de fabrication additive. Le matériau utilisé comme filament est souvent une forme de béton injecté d'air ou de mousse plastique à cellules fermées.

Compte tenu de la géométrie complexe des dômes géodésiques, les constructeurs de dômes s'appuient sur des tables de longueurs d'entretoises, ou « facteurs de corde ». Dans son ouvrage * Geodesic Math and How to Use It* , Hugh Kenner écrit : « Les tables de facteurs de corde, qui contiennent les informations essentielles à la conception des systèmes sphériques, ont longtemps été jalousement gardées comme des secrets militaires. En 1966 encore, les personnes extérieures au cercle des détenteurs de licence Fuller ne disposaient que de quelques figures 3ν icosa publiées dans * Popular Science Monthly* . » (page 57, édition de 1976). D'autres tables sont devenues disponibles avec la publication des *Domebook 1 * (1970) et *Domebook 2* (1971) de Lloyd Kahn .

Fuller espérait que le dôme géodésique contribuerait à résoudre la crise du logement d'après-guerre. Cela était cohérent avec ses espoirs antérieurs pour les deux versions de la Dymaxion House .

Les dômes géodésiques résidentiels ont connu moins de succès que ceux utilisés à des fins professionnelles ou de loisirs, principalement en raison de leur complexité et des coûts de construction plus élevés qui en découlent. Bien que difficiles à trouver, les constructeurs de dômes expérimentés existent et peuvent limiter considérablement les dépassements de coûts liés aux faux départs et aux estimations erronées. Fuller lui-même a vécu dans un dôme géodésique à Carbondale, dans l'Illinois , à l'angle de Forest Avenue et de Cherry Street Il concevait les dômes résidentiels comme des produits transportables par avion, fabriqués par une industrie comparable à l'aérospatiale. Sa propre maison-dôme, la R. Buckminster Fuller and Anne Hewlett Dome Home , existe toujours. L'association RBF Dome NFP s'efforce de la restaurer et de la faire inscrire au Registre national des lieux historiques . Elle est déjà inscrite au Registre national des lieux historiques .

En 1986, un brevet pour une technique de construction de dômes utilisant des triangles de polystyrène laminés sur du béton armé à l'extérieur et des plaques de plâtre à l'intérieur a été accordé à la société American Ingenuity de Rockledge, en Floride. Cette technique permet de préfabriquer les dômes en kit et de les monter soi-même. Elle transforme les joints en points forts de la structure, alors que dans la plupart des dômes à ossature bois, les joints et surtout les jonctions constituent le point faible. De plus, elle offre l'avantage d'une étanchéité parfaite.

D’autres exemples ont été construits en Europe. En 2012, un dôme en aluminium et en verre a été utilisé comme couverture pour une maison écologique en Norvège et en 2013, une maison en forme de dôme revêtue de verre et de bois a été construite en Autriche.

La construction de structures très solides et stables à partir de motifs de triangles de renforcement est surtout courante dans la conception de tentes . Elle a été appliquée de manière abstraite dans d'autres domaines du design industriel , mais aussi en sciences de gestion et dans les structures délibératives comme métaphore conceptuelle , notamment dans les travaux de Stafford Beer , dont la méthode de « transmigration » est si spécifiquement inspirée de la conception des dômes que seul un nombre fixe de personnes peut participer au processus à chaque étape de la délibération .

Selon le Buckminster Fuller Institute en 2010, les 10 plus grands dômes géodésiques du monde en diamètre à cette époque étaient :

• Seagaia Ocean Dome (シー ガ イ ア オ ー シ ャ ン ド ー ム): Miyazaki , Japon ( ), pi) — Démoli en 2017.
• Dôme de Nagoya (ナ ゴ ヤ ド ー ム): Nagoya , Japon ( ), pi)
• Dôme supérieur : Université du Michigan du Nord . Marquette, Michigan , États-Unis ( ), pi)
• Tacoma Dome : Tacoma, Washington , États-Unis ( ), pi)
• Skydome accessible à pied : Université du Nord de l'Arizona . Flagstaff, Arizona , États-Unis ( ), pi)
• Sphère de Round Valley : Springerville - Eagar, AZ , États-Unis ( ), pi)
• Ancien hangar Spruce Goose : Long Beach, Californie , États-Unis ( ), pieds) — plus tard propriété de Carnival Cruise Line et de Google .
• Installation de stockage de plastiques Formosa : Mailiao , Taïwan ( ), pieds) — Onze dômes.
• Installation de maintenance des wagons-citernes Union : Baton Rouge, Louisiane , États-Unis ( ), pi) — Démolie en 2007.
• Installation de stockage de ciment Portland de Lehigh : Union Bridge, Maryland , États-Unis ( ), pi)

La liste du Fuller Institute est désormais obsolète. Plusieurs dômes importants, omis ou construits ultérieurement, figurent maintenant parmi les 10 premiers. Actuellement, de nombreux dômes géodésiques ont un diamètre supérieur à

• Poliedro de Caracas ("Caracas Polyhedron Arena"), Caracas , Venezuela ( ), pi)
• Dôme de la mine San Cristóbal (MSC), municipalité de Colcha « K » , Bolivie ( ), ft)
• Dôme de la raffinerie de Ruwais , Ruwais , Émirats arabes unis ( ), pi)