Nonostante il fatto che le case a cupola non siano del tutto nuove nella costruzione, sono comunque sorprendenti e suscitano curiosità. Un esempio della prima cupola monolitica è probabilmente un igloo. La sua costruzione durevole si deve a blocchi di neve compressa, che alternativamente si scioglie e si congela, creando una struttura forte ed omogenea.
L’Igloo mostra i due vantaggi più importanti di tali strutture, vale a dire la loro elevata resistenza e le eccellenti proprietà isolanti. Le cupole monolitiche devono la loro durata principalmente alla resistenza naturale dell’arco, e un buon isolamento è fornito dalla superficie minima della sezione sferica. La prima cupola monolitica contemporanea è stata la pista di pattinaggio sul ghiaccio costruita a Provo (Utah USA) nel 1963. Quattro anni dopo è stata ricostruita e trasformata in un mercato. In questa forma, la prima struttura monolite ha funzionato fino alla demolizione nel 2006. In Polonia, la costruzione della cupola più riconoscibile è la cosiddetta "città cosmica" in cui si trova la sede di Radio RMF FM. Al giorno d’oggi, le cupole monolitiche sono utilizzate in vari progetti architettonici, sia residenziali, sia progetti industriali e di servizio. A causa della loro costruzione durevole, le strutture monolitiche possono fungere da magazzini nei settori del cemento, dei fertilizzanti, dell’energia, dell’agricoltura e dell’estrazione mineraria. Inoltre sono spesso utilizzati come cosiddetti edifici che limitano le radiazioni nelle centrali nucleari, grazie alla loro integrità strutturale.
Le moderne cupole monolitiche sono costruite utilizzando un metodo sviluppato negli Stati Uniti da tre fratelli: David, Barry e Randy South. La prima cupola è stata costruita a Shelley in Idaho nell’aprile del 1976. La costruzione di cupole monolitiche con questo metodo si basa su diverse fasi, eseguite in un ordine rigorosamente definito. La prima fase consiste nella preparazione del sito per la costruzione. A tale scopo, viene realizzata una fondazione in calcestruzzo a forma di anello, rinforzata con tondini d’acciaio. Le sbarre disposte all’esterno della fondazione servono a collegare la struttura con l’ulteriore rinforzo della struttura. Questo crea un monolite con un’elevata resistenza strutturale. La seconda fase della costruzione della cupola monolitica è il fissaggio dell’aria per formare l’anello seguito dall’aria che viene pompata fino a ottenere la forma corretta. Nella fase successiva entrano in gioco i poliuretani. All’interno della cupola viene applicato uno strato di poliuretano espanso che, dopo l’indurimento, funge da isolante per l’intera struttura e fornisce ulteriore rinforzo. In questa fase è possibile utilizzare, tra gli altri, sistemi poliuretanici già pronti nell’offerta del Gruppo PCC, che si incontrano i rivestimenti isolanti di alta qualità . Un esempio di tali prodotti è la serie Ekoprodur e Crossin ® . I sistemi isolanti poliuretanici creano un ottimo isolamento termico e acustico grazie alla schiuma semirigida e rigida . Questi tipi di isolamenti hanno una gamma molto ampia di applicazioni. Si applicano a fondazioni, solai, pareti interne ed esterne, tetti e solai. Grazie dei prodotti Crossin® è possibile ottenere ottimi coefficienti di conducibilità termica. Oltre ai sistemi poliuretanici già pronti, il portafoglio prodotti del Gruppo PCC comprende anche prodotti semilavorati, come polietere polioli Rokopol® , ritardanti di fiamma (serie Roflam ), nonché compatibilizzanti ed emulsionanti utilizzati per produrre OCF di alta qualità schiume di montaggio. Tutti questi prodotti chimici sono ampiamente utilizzati nelle costruzioni moderne. La quarta fase di costruzione delle cupole monolitiche è l’assemblaggio di barre di rinforzo in acciaio sulla schiuma di poliuretano precedentemente applicato utilizzando un sistema di cerchioni appositamente progettato. Le cupole piccole richiedono barre di piccolo diametro con ampia spaziatura. Per costruzioni più grandi, è necessario utilizzare barre più spesse situate a distanze minori. L’ultima fase di costruzione delle cupole monolitiche consiste nella spruzzatura di calcestruzzo sull’armatura realizzata nella fase precedente. Questo strato di solito non supera gli 8 cm di spessore e copre completamente i tondini d’acciaio, creando uno scheletro monolitico a pareti sottili. Dopo l’essiccazione, il calcestruzzo crea una costruzione estremamente rigida e durevole. Per migliorare le proprietà del calcestruzzo spruzzato vengono spesso utilizzati speciali additivi modificanti, come ad esempio i prodotti della serie Rofluid ( M, H, P, T ). Gli additivi per calcestruzzo di questo tipo sono utilizzati come ritardanti di adesione del calcestruzzo, molto efficaci che rallentano la presa della miscela di calcestruzzo. Inoltre, grazie alla loro struttura chimica e al basso contenuto di cloruri, i Rofluidi non provocano la corrosione delle armature in acciaio.
Le cupole monolitiche hanno una serie di vantaggi. Innanzitutto sono caratterizzati da ottime proprietà portanti e isolanti dovute principalmente alla loro forma. Il loro design unico dà la loro capacità di resistere anche ai più grandi disastri naturali, come tempeste, tornado e persino terremoti. Gli edifici monolitici sono quindi particolarmente apprezzati nelle regioni del mondo più esposte ai disastri naturali. La mancanza di necessità di inserire muri portanti in costruzioni monolitiche consente di organizzare in modo conveniente la disposizione dei locali. Inoltre, grazie al design unico, non è necessario un tetto. Ciò si traduce in una significativa riduzione dei costi di investimento, oltre a un risparmio di tempo di costruzione. Si ottengono grandi risparmi anche grazie all’uso di quantità minori di materiali da costruzione rispetto alla costruzione standard. Uno degli svantaggi e delle difficoltà incontrate durante la costruzione di cupole monolitiche è la necessità di coinvolgere professionisti esperti con attrezzature specialistiche. Ciò può comportare un costo relativamente elevato per la realizzazione di tale costruzione. Inoltre, le superfici curve all’interno della cupola richiedono la regolazione dell’intero design degli interni e dell’arredamento. Per un utilizzo ottimale delle superfici, soprattutto di quelle più difficili da raggiungere, è necessario realizzare mobili su misura. L’aspetto originale di questo tipo di edificio può anche essere uno svantaggio, soprattutto nelle aree con edifici tradizionali, dove le cupole monolitiche sarebbero troppo distintive.
