Введение к работе
., '
Актуальность.. Первоочередной задачей аграрной политики, характеризующей современный этап экономических преобразований на селе, является возведение зданий и сооружений различного функционального назначения, с учетом таких требований, чтобы проектирование данных объектов опиралось на прогрессивные конструкции, стандартные элементы которых изготовленные заводским способом могли бы подвергаться перегруппировке и вариабельности, способствующие производить переориентацию этих объектов применительно к сезонным условиям работы.
Среди большого разнообразия геометрических форм прогрессивных конструкций, которые в настоящее время используются в архитектуре и строительстве, важное место занимают ритмичные, поддающиеся строгой пропорциональности, расчету и индивидуальности изготовления - купола и структуры на основе многогранников,
Практические задачи, непосредственно связанные с народохо-зяйственными проблемами, нашли отражение в данной работе. В частности проблема строительства объектов сельскохозяйственного назначения, включая, как один из этапов проектирования, геометрические закономерности формирования объемных моделей. К проблемному строительству в сельском хозяйстве, от которого во многом зависит его подъём, можно отнести такие объекты круглогодичного и сезонного использования, как:
сборно-разборные передвижные жилые домики, не требующие свайных фундаментов, для полевых работ;
сезонные и капитальные ангары для ремонта сельхозмашин;
покрытие токов временного хранения при отработке зерновых культур и хлопка;
загонов для крупнорогатого скота и кошар для овец на период летних пастбищ и т.п.; т.е. возведение таких сооружений, элементы которых могли бы быть доставлены в труднодоступные и горные районы воздушным транспортом, например,высокогорные пастбища,
и при малой конструктивной высоте, могли бы покрывать большие площади. Таким условиям могут соответствовать сетчатые однослойные или п-слойные купола и многокупольные покрытия ив основе
-4-многогранников, сблокированные в многокупольные покрытия с
закономерной стыковкой, где стыковка куполов может производиться как в "пространстве", так и во "времени".
Обзор отечественного и зарубежного опыта применения оболочек различного очертания и отдельно стоящих купольных покрытий в строительстве зданий и сооружений различного назначения показал, что такие покрытия успешно используются во многих объектах. Широко известны исследования Ю.И.Блинова, И\А.Бартенева, В.В.Ермолова, А.В.Касимова, С.Н.Ковалева, Э.Н.Кузнецова, А.П.Морозова, Ле Корбюзье, Ле Риколе, П.Л.Нерви, Отто Фрея, ГЛЬле, А.А.Попова, М.С.Туполева, в которых очень незначительно уделяется внимание сельскому строительству, за исключением куполов. М.С.Туполева при покрытии токов с зерном. В этих работах прослеживается связь теоретических исследований с геометрией. Большое внимание геометрическим закономерностям, связанных с объектами строительной практики было .уделено в работах таких авторов, как В.Е.Михаленко, С.Н.Ковалев, А.Л.Подгорный, Р.И.Гольцевой и их учеников .
Поскольку геометрические закономерности, при формировании объектов зданий и сооружений, являются неотъемлемой частью проектирования, а также исходя из нужд сельскохозяйственного строительства, целью данной работы является - создание методов формирования куполов из исходных многогранников и многокупольных систем. -'
В связи с поставленной целью в работе предусматривается решение следующих задач:
- - разработать способы триангуляции граней многогранников;
- подвергнуть анализу триангулированных правильных п-уголь-ников, являющихся гранями многогранников и выявить их общие свойствами закономерности;
-. составить последовательную методику трансформации элементов многогранников на единичные описанные сферы и вывести общие формулы определения количественных и метрических характеристик элементов замкнутых куполов;
- определить методику перехода от закрытых куполов к купольным покрытиям;
показать возможности блокировки открытых куполов в много-купольные системы;
разработать алгоритмы проектирования куполов и многокупольных систем с помощью ЭВМ;
предложить рекомендации их практического использования.
Методика исследования: решение задач, поставленных в работе, выполнялось на основе методов начертательной геометрии, комбинаторных методов дискретной геометрии, теории плотного заполнения пространства многогранниками, тригонометрических функций и степенных рядов, а также численных методов, ориентированных на использование ЭВМ.
Информационной и теоретической базой выполненных исследований, является опыт, изложенный в работах отечественных и зарубежных специалистов, внесших значительный вклад в теоретические основы формирования оболочек купольного типа, а также их функционально-технологических и конструктивных особенностей - Г.Вай-ля, И.Вениджера, Р.В.Галиулина, Р.И.Гольцевой, Ю.И.Блинова, С.Н.Ковалева, В.Е.Михайленко, А. Л .Подгорного-, Н .И .Седлецкой, Д.Г.Райта, Г.Рюле, М.С.Туполева, Отто Орел.
Научную новизну составляют: . '
анализ последовательности триангуляции граней многогранников - правильных'п-угольников, с учетом всевозможных способов их ректификации, где последовательность каждого п-угольника характеризуется степенным рядом возрастания числа элементов;
общие формулы количества внутренних элементов транслированных п-угольников, независимо от кратности разбиения граней исходных многогранников, или деления их ребер;
метод формирования сферических куполов, при котором количественные характеристики каждого купола представляют соотношение, удовлетворяющее классической формуле Эйлера для выпуклых многогранников;
разработка алгоритмов проектирования куполов с помощью ЭВМ;
блокировка куполов в многокупольные системы.
Практическая ценность исследования заключается в возможности использования полученных результатов в практике проектирования и строительства архитектурных объектов сельскохозяйственного назначения сетчатыми купольными покрытиями с учетом комплекса работ
-е-
по формированию объемно-пространственной среды методом блокировки открытых куполов в многокупольные системы. Результаты расчетов метрических параметров большого числа замкнутых куполов из исходных многогранников с системами осей симметрии 3-го, 4-го и 5-го порядков, а также формализации элементов открытых куполов существенно облегчат работу проектировщиков при разработке купольных ' покрытий и комплексов на основе.блокировки куполов в многокупольные системы. Разработанный алгоритм задания куполов на ЭВМ, а ': также блокировки куполов в многокупольные покрытия с помощью ЭВМ значительно и эффективно снизят затраты рабочего времени при проектировании объектов сельхозназначения.
На защиту выносятся: положения,составляющие научную новизну; а также метод перехода замкнутых куполов в купольные покрытия на треугольном, квадратно-прямоугольном и пятиугольном планах;
- единый расчет основных.определителей купольных покрытий -'
площади оснований, конструктивной высоты купола, диаметров пло
скости оснований; ' .-.
' способ определения числа элементов открутых куполов, где соотношение элементов каждого: купола подчиняется общейформуле.-
Апробация результатов иссліедования. Основные результаты были использованы проектными институтами г.Кзыл-Орды.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы (133 наименований) и трех приложений. Работа содержит 86 листов машинописного текста, 105 рисунков, 25 таблиц, из них - 17 рисунков и 4 таблицы помещены в двух приложениях.
