Техникалық ғылымдар ●

● Те хник а лы қ ғ ылымдар
УДК 624.074.04.69
З.А. Бисмильдина
(Казахский национальный исследовательский университет имени К.И. Сатпаева,
Алматы, Республика Казахстан, [email protected])
К ВОПРОСУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ
МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Аннотация. Статья содержит сведения о вопросах проектировании эффективных мобильных
универсальных легких сооружений многоцелевого назначения. Данные сооружения являются
многофункциональными. Указаны отличительные черты строительства этих зданий: объекты разбросаны по
ҚазҰТУ хабаршысы №5 2015
245
● Те хни че ск ие науки
относительно большим площадям; часто перемещаются вслед за овцами; широко применяются легкие сборные
конструкции и т.д. Эффективность обеспечена совершенствованием: методов исследования и проектирования;
проектов, оптимизирующих условия современного сельскохозяйственного производства; объемнопланировочных и конструктивных схем, конструкций сооружений для бесперебойного технологического
процесса; конструктивных решений, снижающих массу конструкций с уменьшением трудоемкости; методов и
приемов технической эксплуатации. Проведен анализ исследований по оптимизации объемно-планировочных и
конструктивных решений сельскохозяйственных, пространственных тентовых зданий и сооружений.
Поставлены основные задачи для комплексных исследований означенной перспективной проблемы.
Ключевые слова: проектирование, эффективные мобильные сооружения, складные сооружения,
невесомые тентовые покрытия, небольшая снеговая нагрузка, пространственные металлические конструкции,
экономичность и надежность против вибраций, объемно-планировочные и конструктивные решения.
Наиболее эффективны мобильные универсальные легкие энергосберегающие сооружения при
сезонной их эксплуатации в сфере сельскохозяйственного производства, например, для овцеводства.
Однако, они могут быть многофункциональны и применимы в качестве вахтенного жилья для
работников, обслуживающего персонала, выставочных павильонов, временных сооружений и т.д.
Характерная особенность данной отрасли - частая смена места дислокации по мере истощения
пастбищ. Таким образом, стационарные капитальные здания, имеющие большую стоимость по
сравнению с легкими сборно-разборными и, к тому же, складными сооружениями с использованием
практически невесомых тентовых покрытий, оказываются нерентабельны.
Необходимо отметить отличительные черты строительства зданий для мелко рогатого скота в
Казахстане:
- подобные объекты разбросаны на сравнительно больших площадях;
- возникает частое перемещение зданий вследствие перегона овец по пастбищам;
- отсутствие дорог или их плохое качество ведет к удорожанию транспортных издержек на
перевозку тяжеловесных конструкций;
- небольшая снеговая нагрузка способствует широкому применению легких, мобильных,
сборно-разборных конструкций;
- пространственные металлические конструкции с тентовым покрытием относятся к легким,
поэтому влияние ветровой нагрузки на их работу имеет большое значение для экономичности и
надежности против вибраций;
- температура и влажность внутри сооружения должна быть оптимальна, чтобы испарения не
создавали слишком агрессивную среду для животных.
Мобильные универсальные легкие сборные сооружения из металлических конструкций с
тентовым покрытием способствуют повышению технологичности пастбищного животноводства;
снижают затраты на перевозки, монтаж-демонтаж конструкций и обеспечивают надежность при
эксплуатации. В этом заключается их эффективность.
Повышение эффективности, качества строительства универсальных зданий и сооружений
обеспечивается модернизацией:
- методов и методик исследования и проектирования;
- проектов, содержащих оптимизацию условий прогрессивного сельскохозяйственного и
сопутствующего производства;
- объемно-планировочных и конструктивных схем и конструкций сооружений,
способствующих беспрепятственному осуществлению технологического процесса;
- конструктивных решений, снижающих массу конструкций и соответствующих требованиям
прогрессивной технологии их производства и монтажа с уменьшением трудоемкости при специфике
сельского строительства;
- методов и приемов технической эксплуатации.
При работе сооружений под различными воздействиями, как на отдельные узлы, так и на
металлотентовые конструкции, в целом, происходит к ухудшение эксплуатационных характеристик,
снижение долговечности и надежности. Кроме того, для элементов легких конструкций - гибких
стержней различной формы и условий закрепления, необходима разработка методов расчета при
сопоставимых с толщиной прогибах. Как следствие, требуется обеспечение устойчивости в условиях
эксплуатации.
При разработке деталей, конструкций, сооружений также важен расчет на прочность. На
практике при анализе современной методики расчета тонкостенных конструкций проявляются
противоречия в концепции прочности, устойчивость и динамики.
246
№5 2015 Вестник КазНТУ
● Те хник а лы қ ғ ылымдар
Улучшение существующих методов расчета прочности и устойчивости легких тонкостенных
конструкций (их элементов)
в форме свободных колебаний при учете свойств материала
представляется актуальным направлением исследования.
При проектировании животноводческих зданий учитываются различные факторы, связанные с
их назначением. Один из наиболее важных вопросов – выбор конструктивной схемы, а также
оптимальных объемно-планировочных решений данного сооружения. При этом обозначенные
моменты должны максимально отвечать ведению скотоводства в определенном регионе и
способствовать образованию рационального микроклимата. От верного решения этих вопросов будут
зависеть экономичность разрабатываемого здания, сохранность поголовья и плодовитость животных,
которые в нем находятся.
Оптимальные объемно-планировочные решения и конструктивные схемы получают
методом вариантного проектирования, сравнивая несколько версий, отличающихся величинами
строительных параметров с целью выбора наилучшего. Необходимо отметить, что с ростом числа
разработанных вариантов растет уровень достижения оптимального решения.
Был проведен анализ различных исследований по оптимизации объемно-планировочных и
конструктивных решений производственных сельскохозяйственных, пространственных тентовых
зданий и сооружений.
Большинство работ относится к советскому периоду, т.е. еще до образования суверенного
Казахстана. В них при определении оптимальных объемно-планировочных и
конструктивных
решений не учитывалось обеспечение комфортного микроклимата в животноводческих сооружениях.
Кошиц и Райко [1] упоминали Г. Брандта, который считал необходимым комплексное решение
данных вопросов, но не представил методики их решения.
Рационализацией объемно-планировочных и конструктивных решений овцеводческих кошар
занимался С.М. Айдарбеков [2], предложивший применение местных материалов для ограждающих
конструкций, в частности, камышитовых (камышитошенгеловых матов), ракушечниковых плит,
глинолита и кирпича. Он убедительно доказал предпочтение применения этих конструкций и
предложил три конструктивные системы: стоечно-балочную (сетка колонн 4х4,5; 5х4,5 м),
трешарнирную раму, собираемую из двух полурам и подрамные. Кроме того, он считает возможным
применение для овец сборно-складных воздухоопорных сооружений, хотя оптимизацией объемнопланировочных и конструктивных решений легких сборно-разборных сооружений для эксплуатации
на отгонных пастбищах он не занимался.
Вопросы проектирования, строительства и дальнейшей эксплуатации тентовых сооружений
рассмотрены в работах Ю.И. Блинова [3], В.Н. Куприянова [4], А.А. Гогешвили [5], Н.С. Москалева
[6], Н.В. Канчели [7] и авторов из дальнего зарубежья.
Специальные вопросы по исследованию микроклимата под тентовой оболочкой освещали в
своих трудах Е.Г. Андриенко [8], Т.П. Копсова [9], А.С. Ковалева [10], Пиксайкина [11].
Тем не менее, в указанных работах не были изучены вопросы оптимизации объемнопланировочных и конструктивных решений по овцеводческим тентовым сооружениям взаимосвязано
с созданием в них нормативных параметров микроклимата, не исследованы вопросы теплового
режима, аэрации, воздухообмена в зданиях данного вида.
Все указанные работы имеют большое значение для совершенствования объемнопланировочных и
конструктивных решений зданий и сооружений. Однако, просто перенести
результаты этих трудов на животноводческие здания и сооружения с тентовым покрытием не
получится, так как их конструктивные схемы и объемно-планировочные решения имеют
определенные особенности.
В свете выполнения задач, поставленных в «Посланиях Президента РК» и предстоящих
событий «EXPO - 2017» необходимость исследования эффективных энергосберегающих сооружений
многоцелевого назначения, особенно в части конструктивных схем и объемно-планировочных
решений животноводческих зданий, для Казахстана является давно назревшей и насущной
проблемой.
Прежде чем перейти к разработке проектов зданий, назначение которых – укрытие, увеличение
поголовья овец, содержание овцематок с ягнятами, необходимо осуществить ряд лабораторных и
натурных исследований параметров и характеристик микроклимата в экспериментальных зданиях
(сооружения) этого типа. Кроме того, актуальны и исследования для определения оптимальных
объемно-планировочные и конструктивных решений.
ҚазҰТУ хабаршысы №5 2015
247
● Те хни че ск ие науки
На основе проведенного анализа представляется возможной постановка следующих основных
задач для комплексных исследований означенной перспективной проблемы.
1. Определение основных тенденций для развития типов овцеводческих сооружений с целью
получения перспективного конструктивного решения, которое учитывает географические
(природно-климатические) условия Казахстана (в основном южной его части) и
основывается на анализе и обобщении опыта проектирования, строительства и эксплуатации.
2. Исследование влияния особенностей технологического процесса овцеводства в
определенном регионе на объемно-планировочные решения и конструктивные схемы овцеводческих
(животноводческих) зданий (сооружений).
3. Теоретические и экспериментальные исследования воздушного режима в овцеводческих
(животноводческих) зданиях (сооружениях).
4. Выявление оптимальных объемно-планировочных решений и конструктивных параметров
тентовых овцеводческих сооружений, способствующих обеспечению в них рационального
воздушного режима, соответствующего специфике отгонного овцеводства.
5. Установление особенностей распределения ветрового давления на поверхность тентового
покрытия сооружений и характера данного воздействия.
6. Теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного
состояния несущих конструкций при различных видах загружения покрытия и с учетом влияния
расчетных схем.
7. Разработка рекомендаций и подготовка соответствующего документа по проектированию
тентовых овцеводческих сооружений в районах Казахстана (Южного как задача-минимум).
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кошиц Ю.И., Райко В.И. Проектирование и строительство животноводческих комплексов. Киев:
Будивельник, 1979. 11 с.
2. Айдарбеков С.М. Необходимо изыскивать новые материалы для строительства кошар // Овцеводство.
1986. №4. С.44-45.
3. Блинов Ю.И. Тентовые конструкции. М.: Знание, 1985. 45 с.
4. Куприянов В. Н. Пленочные сельскохозяйственные сооружения. Казань, 1981. 112 с.
5. Гогешвили А.А., Блинов Ю.И. Пневматические и тентовые конструкции. М., 1982. 52 с.
6. Москалев Н.С., Попова Р.А. Стальные конструкции легких зданий. М., 2003. 215 с.
7. Канчели Н.В. Строительные пространственные конструкции. М., 2004. 119 с.
8. Андриенко Е.Г. Исследование пневмоконструкций воздухоопорного типа с учетом их теплового и
воздушного режима: Автореф. дис. … к.т.н. М., 1980. 24 с.
9. Копсова Т.П. К использованию теории регулярного теплового режима для оценки теплофизических
свойств гибких ограждений // Материалы научно-технической конференции молодых ученых и специалистов
Татарии. Казань, 1971. С.186-188.
10. Ковалев А.С. Выявление нарушений герметичности тентовых ограждающих конструкций // Пути
повышения эффективности и качества строительства. Йошкар-Ола, 1981. С. 46-49.
11. Пиксайкина Л.К. Тепловой режим с пневматическими строительными конструкциями при различных
способах защиты от перегрева и переохлаждения: Автореф. дис. … к.т.н. М., 1980. 20 с.
REFERENCES
1. Koshits U.E., Rayko V.E. Design and construction of livestock farms. Kiev: Budivelnik, 1979. 11 p.
2. Aidarbekov S.M. It is necessary to find new materials for the construction sheepyards // sheep breeding. 1986.
#4. p. 44-45.
3. Blinov U.E. Tent constructions. M.: Knowledge, 1985. 45 p.
4. Kupriyanov V.N. Film agricultural structures. Kazan, 1981. 112 p.
5. Gogeshvili A.A., Blinov U.E. Pneumatic and tent constructions. M., 1982. 52 p.
6. Moskalev N.S., Popova R.A. Steel structures of light buildings. M., 2003. 215 p.
7. Kancheli N.V. Building spatial structures. M., 2004. 119 p.
8. Andrienko E.G. Research of inflatables of inflatable type with regard to their heat and air regime. PhD M.,
1980. 24 p.
9. Kopsova T.P. To using the theory of regular thermal regime for the assessment of thermal properties of
flexible fencing. Proceedings of the scientific-technical conference of young scientists and specialists from Tatarstan.
Kazan, 1971. p. 186-188
10. Kovalev A.S. Leakage Detection tent walling // Ways to improve the efficiency and quality of construction.
Yoshkar-Ola, 1981. p. 46-49
248
№5 2015 Вестник КазНТУ
● Те хник а лы қ ғ ылымдар
11. Pinsaykina L.K. Heat mode with pneumatic building structures at various ways of protection against
overheating and overcooling: PhD M., 1980. 20 p.
Бисмильдина З.А.
Жобасы тиімді ұялы өкпе әмбебал құрылымдар көпмақсатты белгілеу сұрақ толуына
Түйіндеме. Қарапайымдылық тиімді ұялы әмбебап жеңіл көпмақсатты құрылыстарды жобалау
мәселелері туралы ақпаратты қамтиды. Бұл нысандар олардың көп функционалдық болып табылады. Осы
гимараттардың құрылыста ерекшеліктері көрсетілген: нысанда салыстырмалы ауданға шашыраңқы; жиі
олардың ата – кейін жылжыту; кеңіненқолданылатын жеңіл құрама қурылыстар т.б. Әсерлі өте жақсы
қамтамасыз; зерттеу әдістері және жоба; қәзігі заманға ауыл шаруашылық шарттар; колемнен және
конструктивтік сызбалар; үздіксіз процесс үшін нысандарының қурылысы; күрделілігі азайту үшінтәс
құрылымдардың салмағын азайту үшін сындарлы шешімдер. Техникалық пайдалану әдістеры мен тәсілдері.
Ғарыш – жоспарлау және конструктивтік шешімдер ауыл шаруашылыкта оңтайландыру бойынша зерттеулер
талдау, тент тапсырмаларын және конструкцияларын кеңістік. Келешекте жоғарыда аталған кешенді ғылымизерттеу проблемалары бойынша негізгі тапсырмаларды орнату.
Түйінді сөздер: жобалық, тиімді ұялы құрылымдар, белгісіз тент қамту, шағын карлы жүктеме кеңістік
металл конструкциялары, діріл қарсы тиімділігі мен сенімділігін, нан көлемі және сындарлы шешімдер.
Bismildina Z.A.
The question of design of effective mobile universal light multipurpose structures
Summary. This article contains information about the issues of designing effective mobile universal light multipurpose facilities. These facilities are multifunctional. Shown distinctive features of the construction of these buildings:
the objects are scattered over a relatively large area; often follow the sheep; widely used lightweight prefabricated
structures, etc. The efficiency achieved by improvement of: R&D; projects, optimizing the conditions of modern
agricultural production; space-planning and constructive schemes, construction of facilities for the smooth process;
design solutions that reduce the weight of structures for reducing the complexity; methods and techniques of technical
operation. An analysis of research on the optimization of space-planning and constructive solutions for agricultural, tent
space and buildings. We set the main tasks for the comprehensive research for aforesaid perspective problems.
Keywords: design, efficient portable buildings, collapsible structures, weightless coverage awning, a small snow
load, spatial metal structures, cost and reliability against vibration, space-planning and constructive solutions.
ҚазҰТУ хабаршысы №5 2015
249