1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9/10 8,88оценок: 8

Купол против параллелепипеда

Тема в разделе "Каркасные дома", создана пользователем bataler, 23.02.12.

  1. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Выношу цифры из темы про этку и эстетику куполостроения.

    1. Широко известно, что из всех плоских фигур, при заданной площади круг обладает наименьшей длиной. Т. е. круглый в плане дом будет иметь наименьшую площадь стен.
    Однако, но мало кто может сходу сказать, какой выигрыш в метрах или процентах дает круглый дом по сравнению с, например, квадратным :) Посчтаем:

    Код:
                        площадь  перметр    выигрыш в сравнении с квадратом
    квадрат              100    40,00        0,00%
    прямоугольник 3/2    100    40,82       -2,06%
    прямоугольник 2/1    100    42,43       -6,07%
    шестиугольник        100    37,22        6,94%
    восьмиугольник       100    36,41        8,98%
    круг                 100    35,45       11,38% 
    Как видим, выигрыш круглого дома перед квадратным составляет чуть больше 10% для лунной базы, при цене доставки материалов порядка $3000 за грамм это, конечно, существенно :)

    2. Теперь посчитаем площади поверхности для объемных фигур. Чтобы не растекаться на сильно многопараметрические задачки, возьмем в качестве модели "обычного дома" параллелепипед 10х10х5,5 м (последнее число, естественно, высота) и посчитаем площади эквивалентных по объему, но более волшебных (если верить писателям и рисователям-фантастам) фигур:
    Код:
                          объем       площадь поверхности    выигрыш в сравненении с параллепипедом
    куб h=8,19             550        402,77                   4,10%
    параллелепипед h=5,5   550        420,00                   0,00%
    полусфера R=6,40       550        386,49                   7,98%
    сфера R=5,08           550        324,63                  22,71%
    цилиндр 2R=h=8,88      550        371,61                  11,52%
    цилиндр R=h=5,59       550        393,26                   6,37%
    Что видим? Сфера, в полном соответствии с букварями дает существенный выигрыш - экономию площади поверхности почти на четверть по сравнению с "обычным домом". А значит и экономию материала (крайне важно для лунной базы) и энергии, затарачиваемой на отопление (более существенно для земных условий). Есть, однако, одна заковыка: надо будет планировочные решения для сферы диаметром 10 метров. Для лунной базы, скорее всего, большую часть объема займут хранилища запасов воздуха, воды и всяческие технические отсеки, их можно запхать трюм, не заботясь о высоте потолков.
    А вот для земного дома придумать разбивку на "стандартные" этажи с потолками 2.5-3 метра будет сложно. И с доставкой солнечного света к жильцам нижнего уровня тоже...

    Куб 8х8х8м дает небольшую экономию 4.1%, для лунной базы это несереьзно на фоне сферы. В земных условиях эту экономию сожрет лестница на третий этаж, так что, имхо, применение имеет смысл только при жесткой необходимости сохранить максимум площади земельного участка для грядок или бассейна :)

    Полусфера. Средненькие показатели как в отношении площади поверхности, так и в удобстве планировки помещений.

    /продолжу позже/
     
  2. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Цилиндр, высота которого равна диаметру, дает лучший чем полушарие выигрыш в площади поверхности, не имеет проблем с освещением через окна, но все-таки комнаты придется располагать в три этажа.

    "Двухэтажый" цилиндр практически эквивалентен полушарию по площади поверхности, с планировкой проблем нет, но на лунной базе смотреться будет недостаточно футуристично :)

    Можно еще посчитать разные "комбинированные" варианты, вроде цилиндрического первого этажа и мансарды-купола. Но до этого руки пока не дошли.
     
  3. SergeyGo
    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123

    SergeyGo

    Живу здесь

    SergeyGo

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123
    Адрес:
    Рига
    Простите, что вмешиваюсь, а зачем их сравнивать? Ведь в шаре, даже если кому в голову и придет построить такую конструкцию для проживания, все, включая пол имеет сферическую форму. Смысл? А площади ограждающих поверхностей считаются элементарно: Sшара=4Pi x R^2. Купольного дома 1/2 шара, S=2Pi x R^2. Формула расчета ограждающей поверхности обычного "кубического" дома и так всем ясна.
    В куполе, нет крыши, нет стропил, нет мауэрлата, нет свесов-материала идет уже меньше, соответственно вес конструкции меньше. Теперь сравним: купол 6 метров радиуса имеет площадь 1-го этажа 113 м2. Для кубического дома, эта площадь 10х11м. Представим, что крыша у нас плоская. Высота те-же 6 метров, получается: 10х6+10х6+11х6+11х6=252 м2 (стены) +110м2 крыша Всего=362м2, это общая площадь ограждающей поверхности. Теперь купол, по вышеуказанной формула: 226 м2. Поправите меня, если что-то не так:). Конечно, геодезический купол из дерева, это не совсем круглая форма, за счет множества сочленений и пусть выигрыш всего 20%-30%, а не 50%, как в "чистом" математическом расчете, но все-же. Именно эти проценты и облегчают вес купола. Многие, я тут вижу, просто путают понятия площадь и объем. Объем данного купола 453 м3 (приблизительно), а кубического дома 660 м3. Но дом оценивается не с позиции "чистой" математики, а его внутренним пространством, насколько оно резонирует с душей хозяина. А это, уже совсем другая история:hello:
     
  4. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Не знаю зачем сравнивать. Вот уважаемый мозав в своем сообщении сравнил, а я на это сообщение ответил. В порядке диалога :)

    Какой именно конструкции - кровли? Или фундамента? Или вес конструкции дома целиком? На сколько вес конструкции меньше (в килограммах, в процентах)?
     
  5. Roracotta
    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200

    Roracotta

    Великий Могун.

    Roracotta

    Великий Могун.

    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200
    Адрес:
    Торонто
    Хорошо бы еще привести данные полезной площади двухэтажного купольника, высотой в 6 метров, у двухэтажного классического дома, той же высоты.
     
  6. SergeyGo
    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123

    SergeyGo

    Живу здесь

    SergeyGo

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123
    Адрес:
    Рига
    Как опытный строитель, Вы и сами могли это посчитать. В чистом виде, первый этаж 113 м2, второй 87 м2. Вместе 200. У кубического, которые я сравниваю, 220м2. И что? И площадь и объем купольника меньше, только что это доказывает? А вот, "полезная" площадь о которой Вы ведете речь-здесь дело вкуса. Кто-то вдоль стены понаставит комодов, шкафов, тумбочек, столов, кресел, торшеров и скажет, что места мало. А кто-то поставит одну кровать всего на 9м2 в спальне и увидит, что места-еще и плясать можно. Распределение "полезной" площади слишком субъективное понятие, чтобы брать его в расчет. Впрочем как и мое восхищение купольниками. Как впрочем и Ваше неприятие. :hello:
     
  7. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Гы! Никто не заметил!
    Вы площадь полов не считаете.
    Ну да, перекрытие ничего не весит и ничего не стоит и теплопотерь через него не бывает.
    Вот так и рождаются нездоровые сенсации :)

    А на самом деле, для половинки шара все гораздо хуже чем Вы думаете.
    Радиус 6 м.
    Площадь поверхности 339 кв. м
    Объем 452 куб. м
    Отношение площади к объему 0,75

    Для параллелепипеда 10х11х6 м
    Площадь поверхности 452 кв. м
    Объем 660 куб. м
    Отношение площади к объему 0,68

    Вы выбрали неудачные образцы для сравнения, более корректным было бы сравнение фигур (моделей), например, одинакового объема.
    А так - получите результат, распишитесь в ведомости. "Купольник" в вашем примере оказался хуже "коробки" :)
     
  8. Roracotta
    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200

    Roracotta

    Великий Могун.

    Roracotta

    Великий Могун.

    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200
    Адрес:
    Торонто
    Сейчас Вам скажут, что ни полезная плошадь, ни обьем им не важен! Им важна "круглость" строения и вообще они страстно любят половинки шара. Этим и был обусловлен выбор такой конструкции дома. :)]
     
  9. SergeyGo
    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123

    SergeyGo

    Живу здесь

    SergeyGo

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.06.11
    Сообщения:
    151
    Благодарности:
    123
    Адрес:
    Рига
    А что, простите замечать? Я оперирую формулами, которые изучают в 6-7 классе по предмету "Геометрия". Теперь, очень-очень внимательно еще раз:
    Площадь половинки шара вычитается по формуле: S=2Pi x R^2 (S (площадь)=(равна) 2 раза умноженное на Pi (число ПИ 3,14) умноженное на R (радиус) в квадрате. S=2х3,14хR (6x6). В чем я ошибаюсь, я не понял, честно. Но у меня выходит 226,08м2 ограждающей поверхности. Не считал говорите полов? Разве? А цифры 113 и 87, это просто мои любимые числа? :) Перекрытия не учел? Так для чистоты эксперимента я и в кубике их не считал. Вы, равно как и Roracotta, хотите найти минусы у купольника? Конечно их есть у него. ;). Но тема то о чем? Что человек построил купольный дом. Кому нравится-восхищается. Кому нет-возмущается. Но дом, уже есть.

    -

    То, что объем купольника меньше-даже не обсуждается. Полезная площадь меньше? Еще одно очко в Вашу пользу. Но в моем сравнении разница по площади всего около 20 метров. Существенно? Для меня нет. А объем меньше, так это плюс даже. Вы же не станете утверждать, что на потолке, в углу комнаты Вы используете как-либо данное пространство? :) А отапливать его все равно приходится. Не знаю, как в Канаде и в России, а у нас, в Латвии по 2 раза в год поднимают цены на газ, электроэнергию, вслед за этим на уголь и дрова:). А выше, в теме, я уже говорил: Меньше объем и площадь ограждающей поверхности-меньше затрат на отопление. Хотя бы этого одного достаточно для того, чтобы посмотреть в сторону купольников с приязнью :hello:
     
  10. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Наверное Вы плохо учились в школе.
    Два пи эр квадрат это половина площади сферы.
    А площадь поверхности половинки шара будет три пи эр квадрат.

    Вот когда Вы сложите 226 и 113, тогда и получите площадь поверхности "купольника".

    Вы ошибаетесь в оценке моих желаний.

    Ну да. Обсуждаем дом.
    А кто пишет фразы типа "купольник дешевле, теплее и эффективнее во всех отношениях", неплохо бы их обосновать. Хотя бы элементарным расчетом. Или сметой реального строительства.

    Так вот в ВАШЕМ примере отопление полезного объема "купольника" будет обходиться ДОРОЖЕ чем "коробки".
    Потому что на каждый кубометр объема "купольника" приходится 0.75 квадратного метра ограждающих поверностей, а на каждый кубометр объема "коробки" всего 0.68 квадратного метра.
     
  11. Roracotta
    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200

    Roracotta

    Великий Могун.

    Roracotta

    Великий Могун.

    Регистрация:
    12.02.11
    Сообщения:
    20.651
    Благодарности:
    95.200
    Адрес:
    Торонто
    Вы сейчас на взлете сбили еще один миф, постулируемый приверженцами купольников. Остается только аргумент о дешевизне купольника, который никак не могут нам наглядно показать. Ну и еще :"Не мешает смотреть на звезды"...Против этого "аргумента" не попрешь...
     
  12. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Владимир, в данном случае фокус в том, что Сергей выбрал неудачные примеры для сравнения.
    У него объем "коробки" существенно больше объема "купола".
     
  13. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Табличка результатов вычисления площади поверхности сооружения в виде половинки шара, поставленной на цилиндр. Высота цилиндрической части h, радиус основания R.
    Объем из предыдущего примера 550 кубометров.
    Код:
    h      R      S        выигрыш по сравнение с параллелепипедом
    1,00    5,94    370,00    11,90%
    2,00    5,54    359,00    14,52%
    3,00    5,20    353,00    15,95%
    4,00    4,90    350,00    16,67%
    5,00    4,65    350,00    16,67%
    4,72    4,72    349,70    16,74%
    Видим, что добавление цилиндрической части к "куполу" улучшает соотношение объем/площадь поверхности. Оптималное значение достигается при R=h, при этом выигрыш в сравнении с "обычной коробкой" составляет 16.74%.
    Засада, однако, в том, что домик такой формы на жилую площадь ~200 кв. м получается высотой 9+ метров, для эффективности использования объема надо разбивать его на три этажа. Со всеми вытекающими неприятными последствиями.

    Более-менее интересных вариантов для практического использования вижу два:

    h=1 м, R=6 м, планировка в два этажа. Высота дома от уровня пола первого этажа до вершины купола ~7.5 метров.
    Это вариант улучшения "чистой полусферы", позволяет сделать стены более вертикальными, на пару процентов уменьшает теплопотери.

    h=3 м, R=5.2 м, купол начинается от перекрытия второго этажа.
    Высота дома от уровня пола до вершины купола ~ 8.5 метров.
    Можно сделать два этажа общей площадью ~160 м, но с высокими потолками (первый этаж 3 метра, второй с куполом до 5 м). На втором этаже получится отличное помещение под студию для занятий живописью или фотографией :)
    Ну или нарезать два "обычных этажа" по 2.7 м и сверху обычную для "купольников" мансарду с окнами в потолке. Лестница в мансарду будет отжирать объем, но необычные интерьеры (под летающую тарелку) сочиняются запросто.
     
  14. IgorM
    Регистрация:
    15.03.07
    Сообщения:
    5.741
    Благодарности:
    13.557

    IgorM

    Вечный Новичок

    IgorM

    Заблокирован

    Вечный Новичок

    Регистрация:
    15.03.07
    Сообщения:
    5.741
    Благодарности:
    13.557
    Адрес:
    Москва
    Еще б научить человеков спать лежа дугой... и мебеля делать соответствующие...
     
  15. Варнава
    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Варнава

    коллекционер логарифмических линеек

    Регистрация:
    03.09.11
    Сообщения:
    138
    Благодарности:
    75
    Адрес:
    Подольск
    Дуга радиусом 6 метров проблем для спанья не представляет. Да и мебель можно расставить при желании (если одежда и обувь хранятся в гардеробных комнатах, то "плоская" мебель нужна, в основном, для хранения книжек). Столы, стулья, диваны, холодильники и телевизоры вполне сносно расставляются/развешиваются вдоль дуги.