ГЕОМЕТРИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕНЕРГОРЕСУРСОЕФЕКТИВНИХ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ОБ’ЄКТІВ АРХІТЕКТУРИ
DOI:
https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.106.301-318Ключові слова:
дискретне геометричне моделювання; формоутворення; сітчасті структури; архітектурні оболонки; енергоресурсозбереження.Анотація
У даній роботі досліджуються можливості використання інструментів дискретного геометричного моделювання як засобів оптимізаційного проектування будівельних оболонок з метою подальшої мінімізації енерго- та ресурсо- затрат на різних етапах її життєвого циклу. Зокрема, аналізуються наукові методи та підходи, які дозволяють підвищити енергоефективність теплових оболонок будівель шляхом зниження тепловтрат за рахунок зменшення площі поверхні модельованої оболонки та мінімізації використання конструктивних матеріалів на її зведення. Симбіотичне поєднання зазначених підходів до проектування дає змогу не лише скоротити споживання енергетичних ресурсів на етапі експлуатації будівлі, але й опосередковано дозволяє знизити витрати енергоносіїв на стадії безпосереднього виготовлення будівельних конструкцій та виробів. Останнє, в сою чергу, веде до зменшення викидів парникових газів та інших забруднюючих речових у атмосферне повітря, що робить запропонований підхід привабливим для сучасного екологічно будівництва і таким, що повністю відповідає принципам зеленого будівництва та сприяє зменшенню вуглецевого сліду об’єктів архітектури, забезпечуючи водночас поступове досягнення щонайменше 9-ти цілей сталого розвитку.
З математичної точки зору вирішення завдання одночасної мінімізації витрат конструктивних матеріалів та максимальне зниження тепловтрат здійснюється шляхом побудови цільової функції, представленої сумою об’єму відповідних будівельних матеріалів, та пошуку її екстремальних значень із накладанням спеціальних функціональних умов. Цими умовами є дискретні функціональні аналоги диференціальних властивостей (а саме значення середньої кривизни поверхні) мінімальних поверхонь, що мають найменшу можливу площу на заданому опорному контурі. У процесі моделювання дискретно представлені оболонки розглядаються як аналоги просторових стрижневих безмоментних конструкцій або сітчастих структур, елементи яких працюють лише на стиск або розтяг. Вбачається, що робота усіх елементів відповідних конструкцій відбувається у межах пружних деформацій без втрати стійкості.
Посилання
Література
Сергейчук О. В. Геометричне моделювання фізичних процесів при оптимізації форми енергоефективних будинків: Дис... д-ра техн. наук: 05.01.01, К.: КНУБА, 2008.
Богославский В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. Изд. 2 е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.
Сергейчук О. В. Архітектурно-будівельна фізика. – К.: Такі справи, 1999. – 156 с.
Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. Изд. перераб. [под ред. Г. Гроше, и В. Циглера]. М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1980. 976 с.
Ковалёв С. Н. Формирование дискретных моделей поверхностей пространственных архитектурных конструкций. Дис. … доктора техн. наук. 05.01.01. М. : МАИ, 1986. 348 с.
Скочко В. І. Методи інтерпретаційного геометричного моделювання сітчастих структур та їх застосування. Дис. … доктора техн. наук : 05.01.01. К. : КНУБА, 2021.
Скочко В. І. Практичні аспекти дослідження та корегування сітчастих структур, побудованих шляхом геометричного формоутворення [Текст]. Сучасні проблеми архітектури та містобудування. К. : КНУБА, 2018. Вип. 51. С. 498-506
Яворский Б. М. Справочник по физике: для инженеров и студентов. Изд. 7-е, испр. / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979. – 944 с.
Анпилогова В. А. Построение сети линий кривизны на поверхности с помощью асимптотической сети [Текст]. Прикладная геометрия и инженерная графика. К. : Издательство «Будівельник», 1982. Вып. 34. С. 51 53.
Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. Перевод с англ. Под ред. Б. М. Бурдака, А. Д. Горбунова. М. : Мир, 1972. 420 с.
Аністратенко В. О., Федоров В. Г. Математичне планування експериментів в АПК. Київ: Вища школа, 1993.- 375 с.
Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров. Учеб. пособие. Высш. шк., 1994. 544 с.
Tangian A. and Gruber J. (2002). Constructing and Applying Objective Functions. Proceedings of the Fourth International Conference on Econometric Decision Models Constructing and Applying Objective Functions, University of Hagen, held in Haus Nordhelle, August, 28 — 31, 2000. Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems. Vol. 510. Berlin: Springer. doi:10.1007/978-3-642-56038-5. ISBN 978-3-540-42669-1.
Tangian A. (2004). A model for ordinally constructing additive objective functions. European Journal of Operational Research. 159 (2): 476–512. doi:10.1016/S0377-2217(03)00413-2.
DeGroot M. (2004). Optimal Statistical Decisions. Wiley Classics Library. ISBN 978-0-471-68029-1. 1970, 2004. MR 2288194.
Рабинович И. М. Курс строительной механики стержневых систем. Часть 2. Статически неопределимые системы. Издание 2-е. перераб. М. : Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1954. 548 с., ил.
Баженов В. А. , Сахаров О. С. , Мельниченко Г. Й., Чорний С. М. Метод скінченних елементів у задачах будівельної механіки : Навч. посібник. К. : КНУБА, 1994. 368 с.
References
Serheichuk O. V. Heometrychne modeliuvannia fizychnykh protsesiv pry optymizatsii formy enerhoefektyvnykh budynkiv: Dissertation of ScD in Tech.: 05.01.01, K.: KNUСA, 2008.
Bohoslavskyi V. N. Stroitelnaia teplofizyka (teplofizicheskie osnovy otopleniia, ventiliatsii i konditsionirovaniia vozdukha): Textbook for high education institution. 2nd edition, – M.: Vysshaia shkola, 1982. – 415 p.
Serheichuk O. V. Arkhitekturno-budivelna fizyka. – K.: Taki spravy, 1999. – 156 p.
Bronshtein I. N., Semendiaiev K. A. Spravochnik po matematike dlia inzhenerov i uchashchikhsia vuzov. Revised edition. [edit. G. Groshe, i V. Tsiglera]. M.: Nauka. Gl. red. fiz.-mat. lit., 1980. – 976 p.
Kovalev S. N. Formirovanie diskretnykh modelei poverkhnostei prostranstvennykh arkhitekturnykh konstruktsii. Dissertation of ScD in Tech.: 05.01.01. M.: MAI, 1986. – 348 p.
Skochko V. I. Metody interpretatsiinoho heometrychnoho modeliuvannia sitchastykh struktur ta yikh zastosuvannia. Dissertation of ScD in Tech.: 05.01.01. K.: KNUCA, 2021.
Skochko V. I. Praktychni aspekty doslidzhennia ta korehuvannia sitchastykh struktur, pobudovanykh shliakhom heometrychnoho formoutvorennia [Tekst]. Suchasni problemy arkhitektury ta mistobuduvannia. K.: KNUСA, 2018. Issue 51. – pp. 498-506.
Yavorskyi B. M. Spravochnik po fizike: dlia inzhenerov i studentov. 7th edition, revised. / B. M. Yavorskyi, A. A. Detlaf. – M.: Nauka. Gl. red. fiz.-mat. lit., 1979. – 944 p.
Anpilohova V. A. Postroenie seti linii krivizny na poverkhnosti s pomoshchiu asimptoticheskoi seti [Text]. Prykladnaia heometryia i inzhenernaia hrafika. K.: o “Budivelnyk”, 1982. Issue 34. – pp. 51-53.
Rykhtmaier R., Morton K. Raznostnye metody resheniia kraevykh zadach. Translated from English. Edit. B. M. Burdaka, A. D. Horbunova. M. : Mir, 1972. – 420 p.
Anistratenko V. O., Fedorov V. H. Matematychnye planuvannia eksperymentiv v APK. Kyiv: Vyshcha shkola, 1993. - 375 p.
Amosov A. A., Dubinskyi Yu. A., Kopchenova N. V. Vychyslitelnye metody dlia inzhenerov. Textbook. Vyssh. shk., 1994. – 544 p.
Tangian A. and Gruber J. (2002). Constructing and Applying Objective Functions. Proceedings of the Fourth International Conference on Econometric Decision Models Constructing and Applying Objective Functions, University of Hagen, held in Haus Nordhelle, August, 28 — 31, 2000. Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems. Vol. 510. Berlin: Springer. doi:10.1007/978-3-642-56038-5. ISBN 978-3-540-42669-1.
Tangian A. (2004). A model for ordinally constructing additive objective functions. European Journal of Operational Research. 159 (2): 476–512. doi:10.1016/S0377-2217(03)00413-2.
DeGroot M. (2004). Optimal Statistical Decisions. Wiley Classics Library. ISBN 978-0-471-68029-1. 1970, 2004. MR 2288194.
Rabynovych I. M. Kurs stroitelnoi mekhaniky sterzhnevykh system. Part 2. Staticheski neopredelimyie sistemy. 2nd edition. revised. M. : Hossudarstvennoe izdatelstvo literatury po stroitelstvu i arkhitekture, 1954. – 548 p.
Bazhenov V. A., Sakharov O. S., Melnychenko H. Y., Chornyi S. M. Metod skinchennykh elementiv u zadachakh budivelnoi mekhaniky: Textbook. K.: KNUCA, 1994. – 368 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2024-07-09 (2)
- 2024-05-31 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
