Міністерство освіти України

Полтавський державний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

УДК 721.011.185:721.012:721.013:389.6

РОМАНЕНКО Ігор Іванович

МЕТОДОЛОГІЯ

ЗАМІННОСТІ Й МОДУЛЬНОСТІ

В РОЗВ'ЯЗАННІ ПРОБЛЕМ

ПРОЕКТУВАННЯ

БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД

05.23.01 – Будівельні конструкції,

будівлі і споруди

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Полтава – 1998

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Харківській державній академії міського господарства Міністерства освіти України.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Підгорний Олексій Леонтійович, Київський дер-жавний технічний університет будівництва та архітектури, завідувач кафедри;

доктор технічних наук, професор Клімов Юлій Анатолійович, Київський науково-дослідний інститут будівельних конструкцій, завідувач відділу;

доктор технічних наук, професор Скриль Іван Никифорович, Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, професор;

Провідна установа

Український зональний науково-дослідний і проектний інститут по цивільному будівництву Державного Комітету України у справах будівництва, архітектури і житлової політики, м.Київ

Захист відбудеться 26 січня 1999 р. о 13 год. в ауд.234 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 25.01.02 при Полтавському державному тех-нічному університеті імені Юрія Кондратюка за адресою: 314601, м.Полтава, Першотравневий просп., 24.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Полтавського дер-жавного технічного університету імені Юрія Кондратюка, за адресою 314601, м.Полтава, Першотравневий просп., 24.

Автореферат розісланий 26 грудня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

___________ Семко О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Галуззю дослідження дисертації є основи типового проектування збірних будівель та споруд. Наукова проблема, що в ній досліджується, в цілому являє собою логіко-методологічну експлікацію (тобто заміщення поширених, але не-точних та застарілих понять новими науковими) і розробку на її підставі методо-логії проектування будівель та споруд, що відповідають прогресивній практиці та перспективі розвитку збірного та інших напрямків будівництва. Експлікаційна методологія й подається до захисту.

Актуальність теми. Розвиненим етапам типізації та уніфікації збірного будівництва притаманна суперечлива науково-технічна проблема – подолання одноманітності збірних будівель та споруд при одночасному зменшенні багато-номенклатурності будівельних конструкцій серійного виробництва. Розвиток ти-пового проектування, як і розв’язання цієї проблеми, здійснюється на методоло-гічних основах архітектурного проектування (властивості, методів та принципу взаємозамінності збірних виробів, методики розмірних рядів та ін.), що були за-позичені в свій час з промислово розвинених галузей (переважно машинобуду-вання), але які були тоді і залишились в певних рисах й сьогодні механістични-ми, що не узгоджуються з діалектичним методом.

Особливості, притаманні зазначеній проблемі, характеризуються поступо-вим і невпинним збільшенням уніфікованих модульних параметрів будівель та споруд, що є доцільним далеко не завжди в будь-яких галузях будівництва. Су-часне типове проектування розбігається своїми основами з практикою, а також, зокрема, з винахідництвом стосовно до багатоманітності будівельних конструк-цій, будівель та споруд.

Загальна, як здається, вичерпаність можливостей розвитку саме норматив-них основ, модульну координацію розмірів у будівництві яких переведено в дер-жавні стандарти, визначає і відповідну думку про неминучість у збірному будів-ництві одноманітності й багатономенклатурності. Це спрямовує наукові дослід-ження на інші шляхи, зокрема в протилежному напрямку індустріалізації – моно-літному. Безперечно, вони надають певного доповнення багатоманітності в ціло-му, але не усувають самої причини проблеми. Монолітне будівництво, до речі, має аналогічну проблему у відношенні багатономенклатурності металоформ, що теж є збірними виробами.

Діючі на даний час основи типового проектування не сприятимуть подаль-шому розв’язанню проблеми “одноманітності та багатономенклатурності”. Така оцінка обумовлена браком в них наукового відбиття збірності насамперед в тому, що властивість, методи і принцип взаємозамінності будівельних конструкцій є однобічними за своїм визначенням, а чинна модульна координація будівель та споруд є лише геометричною.

Це становить головні причини протиріччя в сучасній методології, яка за

своїми основами розмежована на напівсфери архітектурного проектування і проектування будівельних конструкцій. Вони потребують розробки таких загаль-них положень, що сприяли б їх єдності як форми й змісту архітектурно-будівель-ного (разом) проектування в технологічній взаємодії між ними. Такі положення можуть бути лише наслідком логіко-методологічної експлікації нормативних основ типового проектування. Це забезпечуватиме розв’язання багатьох окремих проблем в будь-яких галузях проектування будівель та споруд різних напрямків індустріалізації, що включають й дрібноштучний та ін.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацію виконано в Харківській державній академії міського господарства відповідно до галузевих планів НДР кафедри “Містобудування” на 1990-1995 рр. “Дослідження закономірностей формування матеріально-просторового довкілля в період НТР” і на 1996 - 2000 рр. “Проблеми містобудування в умовах соціально-економічної си-туації, що змінюється”. У роботі використано також проектно-конструкторські роз-робки Всесоюзного (пізніше Українського) НДІОМШБ і Харківського ІМЕСГ, що виконувалися автором згідно з галузевими тематичними програмами і планами Мінвуглепрому (1966-1970, 1975-1980 рр.) і Мінагропрому (1981-1990 рр.).

Результати наукових досліджень і технічних розробок дисертації сприяти-муть розвитку основ типового проектування в збірному та інших напрямках ін-дустріалізації, щодо яких Україна має розвинену промислову базу. Експліка-ційна методологія надає при цьому певного пріоритету в наступному етапі роз-витку цієї галузі наукового знання.

Мета і задачі дослідження. Провідна мета дисертації – забезпечити методологією проектування можливість збільшувати багатоманітність (об’ємно-планувальне, конструктивне, функціональне тощо) збірних й інших будівель та споруд при зменшенні номенклатури промислових серійних виробів, що є рівно-значним також розв’язанню актуальної народно-господарської проблеми в інду-стріальному будівництві.

Конкретними задачами теоретичного дослідження є:

·

·

·

·

·

·

будівельників і технологів експлікаційної методології проектування збірних та інших ІБС;

·

Для вирішення поставлених завдань були застосовані такі теоретичні ме-тоди дослідження: аксіомо-дедуктивний та дедуктивно-гіпотетичний методи, логіко-методологічна експлікація, системний підхід, теоретичне моделювання, формально- та діалектико-логічний методи, логічна семантика, теорія груп, а також загальнонаукові чинники – аналіз і синтез, систематизація, класифікація, визначення, узагальнення, порівняння, формалізація тощо; використано також доказ та пояснення теоретичних і методичних висновків.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в експлікаційній методології замінності й узагальненій модульності, які характеризують наступ-ний рівень та можливе спрямування типового й нетипового (з виробів промисло-вості) проектування АКТС, зокрема, ІБС у відношенні типізації та уніфікації збірного й інших напрямків індустріалізації.

Практичне значення одержаних результатів. Спираючись на експліка-ційну методологію проектування, розв’язуються будь-які окремі науково-техніч-ні проблеми в різних галузях проектування будівництва в аспекті збільшення багатоманітності ІБС при одночасному зменшенні номенклатур їх елементів. Головна цінність полягає в сприянні подальшому розвиткові нового етапу (стадії, рівня) типізації та уніфікації – експлікаційного. Розроблена методологія єднає історично відокремлену внаслідок двох НТР діяльність архітекторів (зодчих), будівельників (інженерів) і технологів (виробників) не на підставах організацій-них і подібних заходів, а завдяки загальним теоретичним основам.

Результати теоретичних досліджень, методичні положення та проектно-конструкторські розробки призначені для наукових і проектних організацій; вони можуть використовуватися у проектуванні типових, а також нетипових будівель та споруд з якнайбільшою їх багатоманітністю із застосуванням якнайменшої кількості типів і типорозмірів збірних та поштучних взагалі промислових виро-бів. Експлікаційна методологія може застосовуватися у професійно-підготовчій діяльності навчальних закладів з архітектурно-будівельних спеціальностей, що є передумовою ефективного використання її у фахівській діяльності на діалектич-ному світогляді.

Впровадження результатів роботи здійснено підприємствами різних галузей: складні секції збірно-розбірних будівель (а.с. 740918) виготовлені трестом “До-нецькшахтопроходка”, експериментальний зразок нагороджено бронзовою медал-лю ВДНГ; пристрій для підсилення балки (а.с. 973752) запропоновано при будів-ництві молокодоїльного корпусу ПМК учгоспу 1 Травня, сел.Артемівка Харків-ської обл.; перегородки (а.с. 853036) впроваджені БМУ-7 підприємства п/с В-8669, м.Красноярськ; покриття будівель (а.с. 926191) – БМУ-5 того ж підприємства; спосіб зведення фундаментів (а.с. 604907) – на Головбашбуді БУ-3 тресту 21 та ін.

Теоретичні положення і методичні рекомендації були застосовані ВНДІОМШБ в типових проектах серій 420-06-47, 420-06-48 тимчасових будівель підйомних машин і в проектах тимчасових фундаментів прохідницьких лебідок; інститутом ”Харківагропроект” при підвищенні кваліфікації керівників та ІТП; Держбудом України та Харківським ГоловУАМ – при розробці пропозицій з мо-дернізації 5-поверхових великопанельних будинків; АБ України врахована нова термінологія основ типового проектування; ХДАМГ під час підготовки фахівців за-стосовується авторська збірка інноваційних навчальних видань.

Впровадженнями надано певного економічного й соціального ефекту під-приємствам та установам.

Особистий внесок здобувача полягає в одержанні наукових теоретичних і методичних результатів, а також в обгрунтуванні їх винаходами або, навпаки, в розробці останніх на підставі здобутих результатів. У публікаціях із співавтора-ми здобувачеві належить задум ідеї про властивість та розробка методів і прин-ципу різно-, амбізамінності збірних елементів і ІБС, а також утворення і визна-чення термінів та все, що з цим пов'язане, – аксіома різниці, технічний ефект багатоманітності, окремий закон багатоманітності тощо. Те ж стосується поло-жень і розробок щодо узагальненої модульної координації в будівництві (УМКБ).

Апробація результатів дисертації. Провідні положення дисертації допові-далися і обговорювалися на 29 засіданнях науково-технічних і вчених рад проектних та науково-дослідних організацій, а також на викладацьких конферен-ціях вузів: ВНДІОМШБ (1965-69, 1973-78 рр.), ХІМЕСГ (1979-89 рр.), інституту “Харківагропроект” (1986 р.), ХДАМГ (1990-96 рр.), ПолДТУ ім. Юрія Кондра-тюка (1996, 1997, 1998 рр.), ВАТ КиївЗНДІЕП (1998 р.), інституту “Київський Промбудпроект” (1998 р.), КДТУБА (1998 р.) та ін. За матеріалами дисертації зроблено 23 студентські наукові роботи та доповіді, окремі з яких відзначались на конкурсах. Є позитивні рецензії фахівців.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 2 брошури, 22 статті у наукових виданнях, одержано 57 авторських свідоцтв або патентів на винаходи України, РФ та СРСР, 14 навчальних видань (інноваційних), є 3 опублікованих тези доповідей, 3 інформаційних листки про науково-технічні досягнення.

Структура і обсяг дисертації – 393 с., 76 рис., 14 табл. (на 78 с.); містить зміст, вступ, п’ять розділів, висновки, список використаної літератури із 288 най-менувань (21 с.); додатки (окремий том) – 78 арк. містять: словник термінів, пере-лік іноземних патентів, списки опублікованих наукових праць і винахідів здобу-вача та перелік впроваджених робіт; сам текст дисертації викладено на 294 с.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

Вступ. Збірне будівництво, що склалося у країні як головний напрямок індустріалізації, на даний час забезпечене великою кількістю типових проектів будь-яких будівель та споруд з усіх галузей будівництва. Для реалізації цих проектів розроблено відповідні номенклатури збірних будівельних конструкцій. Такий стан є результатом цілеспрямованої роботи в типізації та уніфікації, якою забезпечувалися неодноразові скорочення номенклатур збірних виробів, особ-ливо завдяки каталогам – загальним, територіальним, єдиним та ін. Внаслідок цього виникла науково-технічна проблема одноманітності будівель й багатоно-менклатурності виробів, яка з часом стає все актуальнішою. Однією з причин загострення проблеми є все більше відставання методології від практики типо-вого проектування, яка теж не задовольняє потреби суспільства, особливо на да-ний час. У зв'язку з цим у вступі дана загальна характеристика дисертації (акту-альність теми, провідна мета і завдання дослідження, наукова новизна, практичне значення результатів та ін.).

Перший розділ присвячений аналізу стану методології проектування, а саме: розвитку типового проектування та індустріалізації будівництва, а також теоретичних основ типового проектування, на підставі чого визначено науковий напрямок дослідження та науково-технічні проблеми.

Проведений історично-логічний аналіз розвитку типового проектування та індустріалізації будівництва показав хибність основних положень сучасної мето-дології – в термінах (типізації та уніфікації, індустріалізації й ін.), поняттях (про типове проектування, збірність та поштучність тощо), недостатність типології будівель та споруд, відсутність в останній “першопочатку” ділення, неузгоджен-ність й однобічність взаємозв'язку між визначеннями взаємозамінності й модуль-ності та таке інше, що є відповідним науковим основам методології.

Зокрема, склалося так, що “архітектурні конструкції”, якими забезпечуєть-ся дійсна багатоманітність, є індустріальними з початку промислового вироб-ництва елементів будівель та споруд завдяки модульній координації розмірів (тобто за формою). Технологи, для яких багатоманітність є чинником безумовно “шкідливим”, знаходять відповідні вирішення цієї проблеми в різних методах гнучких технологій виробництва. “Будівельні конструкції”, однак, ще й досі є, так би мовити, неіндустріальними, оскільки інженерно-будівельна складова про-ектування не відповідає архітектурній через відсутність в неї подібної модульної координації несучої здатності (тобто за змістом), яка є в основах архітектурного проектування за формою (зміст та форма тут – категорії загальнометодологічні; їх взаємодія – технологія і організація будівельного виробництва).

Дане протиріччя, як кардинальне, зумовлене відсутністю спільних архітек-турно-конструктивно-технологічних основ проектування, що не забезпечуються нормативно-стандартними підставами взаємозамінності й геометричної модуль-ної координації елементів та збірних систем з них.

Розв’язанню провідної проблеми сприяли теоретичні розробки й впровад-ження методу варіантного проектування (Полянський А.Т., 1967; 1973 тощо), який в подальшому склав передумови методу єдиних каталогів у житловому та інших видах будівництва. Цій теорії, що подана як творче проектування унікаль-них будівель та споруд із стандартних виробів, бракує, однак, відбиття інженер-но-будівельної складової утворення багатоманітності, незважаючи на втілення теорії в будівництво рекреаційних будівель та споруд і застосування методики в типовому проектуванні. Варіантність (та комбінаторика, що в ній присутня) в аспекті першоджерела багатоманітності є лише метою або результатом проекту-вання, оскільки вони відповідають на запитання, “що одержуємо” (варіанти) та “як одержуємо” (комбінаторикою) багатоманітність. Цьому методу притаманні геометричні параметри із збільшеними модульними уніфікованими величинами, тобто до нього не причетна їх варіабельність.

Останнє відбиває характерну рису методології розвитку в країні Єдиної мо-дульної системи (ЄМС) в будівництві, а також експериментального і теоретичного моделювання. Це зробило надалі непридатною прогресивнішу за гнучку різальну технологію виробництва конструкцій (на відміну від закордонних технологій).

Подальший розвиток методології багатоманітності міститься в теорії комбі-наторики й архітектоніки (Божко Ю.Г., 1991), що застосовується в будівлях та спорудах в аспекті промислової естетики. Комбінаторика, як окрема підстава формоутворення, розглядається в найширшому діапазоні змісту цього поняття – від конкретно-прикладного у проектуванні до сполучення наукових методів, принципів та ін.

Теорія комбінаторики й архітектоніки дає наукове пояснення одержанню багатоманітності складених систем із промислових виробів за формоутворенням, але інженерно-будівельної формозмістовності в неї також бракує. Крім того, вона, як всеохоплююча і всепроникна, однак, не є найуніверсальнішою, оскільки є лише одним із засобів утворення багатоманітності поштучних виробів промис-ловисті. Тобто й вона не викриває першоджерело її походження в збірних системах, хоча на це спрямована як і метод варіантного проектування.

Таким чином, ні основи проектування, ні наукові концепції не відповіда-ють на запитання, щo саме є першоджерелом багатоманітності збірних систем із серійних виробів, оскільки таке питання досі не ставилося.

Теоретичні положення даної роботи, що усувають прогалину в основах проектування, спираються на науково-методологічну спадщину М.С.Стрелець-кого (1937, 1958, 1965 тощо) в галузі типізації та уніфікації будівельних конст-рукцій. Саме тут стають актуальними її положення про те, що будь-яке явище – це процес, наслідок мінливих причин, а процес – це рух в різних напрямках розвитку з урахуванням економічних, естетичних, а також соціальних та інших запитів; конструктивна форма – величина змінна, що залежить від господарських та громадських чинників. Провідні принципи проектування (концентрація мате-ріалу, спрощення конструктивної форми й суміщення функцій роботи конструк-цій), методичні положення щодо врахування реальних умов роботи типових конструкцій, багатоваріантності можливих схем і конструктивних форм, макси-мальне наближення розрахунку до дійсної роботи та ін. – мають приховані можли-вості в теоретичному відношенні й конструктивній реалізації, якщо їх розглядати в логіко-методологічній експлікації. Під кутом зору останньої треба врахувати положення про неминучість перевитрат при уніфікації, наскрізну уніфікацію, уніфі-кацію навантажень, перемінну градацію величин при уніфікації, взаємозв’язок чинників серійності й однотиповості збірних елементів, метод граничних станів у розрахунках несучої здатності будівельних конструкцій та ін. Зокрема, зауважимо, що метод розрахунку за граничними станами, який став з часом всесвітньо визна-ним та нормативним у країні, зазнав опору інженерно-будівельної громадськості. Вважають, що це сталося від його недостатнього методологічного обгрунтування (Зензінов М.О., 1984). З цього походить висновок про необхідність відповідної інтерпретації експлікаційних основ, які змінюють прийняті уявлення і поняття.

У дисертації враховано, що в розвитку типізації та уніфікації минуло декілька характерних етапів (стадій, рівнів) – об’єктний, майданчиковий, видо-вий, галузевий, наскрізний, єдиних каталогів тощо. Вони вміщують розробку різного складу та обсягу каталогів з відповідними номенклатурами збірних виро-бів для типових будівель та споруд.

Проведено аналіз концепцій, теорій, методів і прийомів в архітектурно-будівельному проектуванні, в технології виробництва збірних виробів, а також в організації зведення будівель та споруд. У дисертації їх вживано як існуючий грунт сучасного рівня науки і техніки галузі, що досліджується, завдяки працям Авірома Л.С. (1971, 1981), Бережного М.Ф. (1968, 1973), Борисовського Г.Б. (1956), Булгакова С.М. (1988), Вольнова В.А. (1965, 1971), Гохарь-Хармандаряна І.Г. (1977), Дюбека Л.К. (1970), Єжова В.І. (1974, 1981), Зальцмана А.М. (1945), Захарова В.В. (1958), Кікнадзе З.А. (1972, 1975), Кіма М.М. (1969, 1970); Колякова М.Й. (1997), Кошеця Ю.І. (1979), Кошлатого О.Г. (1984), Крюкова Р.В. (1975), Левінтова Б.С. (1967, 1970), Маклакової Т.Г. (1987, 1988), Монфреда Ю.Б. (1978, 1989), Орловського Б.Я. (1980), Орловського Я.Б. (1991), Рудермана Л.Г. (1962), Скриля І.Н. (1981, 1992), Серка Л. А.(1945), Хазанова Д.Б. (1959, 1962, 1965), Хазіна В.Й. (1984), Хохлової Л.П. (1962, 1972, 1988), Шагіна О.Л. (1990, 1997), Шеренціса О.А. (1962), Шмуклера В.С. (1996) та ін.

В опублікованих працях, окрім наведеного, містяться дослідження про мо-дульні уніфіковані розміри конструкцій, приміщень та будівель, а також наванта-ження на покриття і міжповерхові перекриття; питання нормалізації і стандар-тизації, характеру й складу різних каталогів або номенклатур; типології будівель та споруд; техніко-економічного аналізу; індустріалізації за кордоном; аналіз різних рішень конструктивних схем і систем, окремих конструкцій будівель та споруд.

Застосовані також методологічні положення праць з галузі сучасного машинобудування (Кульбачного О.І. та ін., 1970; Дунін-Барковського І.В., 1976; Орлова П.І., 1977; Сафрагана Р.Б. та ін., 1989), зокрема, поняття взаємозамін-ності, оцінка рівня типізації та уніфікації, уніфіковані розмірно-подібні й пара-метричні ряди, методи конструювання, основи модульності устаткування, модулі деталей механізмів.

Одним з об'єктів дослідження був світовий патентний фонд (Великої Бри-танії, Німеччини, СРСР (РФ), США, Франції, Японії), за яким проводився ретель-ний пошук рішень, що містили ознаки різнозамінності й геометричної та іншої модульності в промислових виробах. Такий аналіз щодо обгрунтування методо-логії проектування зроблено вперше.

Виходячи з аналізу стану питання, сформульовано перше наукове завдан-ня – розвиток існуючої теорії взаємозамінності; друге наукове завдання – те саме відносно діючої теорії модульної розмірної координації в будівництві (МКРБ). За головну гіпотезу прийнято положення про те, що єдність цих оновлених теорій містить необхідні й достатні методологічні складові основ проектування ІБС, які спроможні надати руху подальшому розв’язанню провідної наукової проблеми “одноманітності й багатономенклатурності” та окремих технічних проблем і завдань, що з нею пов'язані.

Тому другий розділ присвячений розвитку теорії замінності збірних систем і містить виявлення першоджерела різноманітності, тлумачення взаємо-замінності у діалектичному методі, дослідження теоретичної моделі розвитку збірних систем, відкриття технічного ефекту багатоманітності та пошук засобів підвищення його результативності в проектуванні, систематизацію чинників і їх складових утворення багатоманітності у системах.

Збірність розглядається як атрибутивна властивість промислових серійних виробів, що є необхідною умовою вияву їх взаємозамінності. Згідно з загально-технічним визначенням, яке є формально-логічним, взаємозамінність ЗВ – це властивість незалежно виготовлених ИНВ одних і тих же виробів та їх спо-лучень, що дозволяє встановлювати їх у процесі монтажу (складання СЭВ чи заміни ЗЭВ) без попередньої підготовки або доробки БПВ, зберігаючи всі вимоги або технічні умови ТУВ , що висуваються до їх роботи, тобто

ЗВ Ю ИНВ + СЭВ + ЗЭВ + БПВ + ТУВ. (2.1)

Взаємозамінність у поширеному розумінні є також принципом і методами забезпечення заданих показників елементів та систем.

Згідно з визначенням, як здається формально-логічним, можливе утворення ІБС з однаковими властивостями. Однак на практиці з одних і тих же елементів без зміни вимог до них зводяться будівлі, що мають між собою певні відмінності. З цього виходить, що існує неузгодженість між теоретичним положенням і прак-тикою проектування. Для виявлення причини зазначеної розбіжності необхідне насамперед правильне уявлення про першооснову й першопричину багатоманіт-ності збірних ІБС, тобто потрібна відповідна гіпотеза про її першоджерело.

Збірним елементам притаманна певна сукупність архітектурно-конструк-тивно-технологічних властивостей (естетичних, інженерних, експлуатаційних, виробничих тощо), які містяться в цих елементах, так само, як і системам різного рівня складності з цих елементів. Тоді першоосновою багатоманітності ПОМН збірних систем буде певний якісно-кількісний склад ККС та формо-змістов-не вираження ФСВ властивостей збірних елементів ЭСnm , які враховуються при проектуванні в усіх конкретних проектно-розрахункових даних, що забезпечують функціонування елементів у системах і останніх в цілому із задоволенням технічних умов ТУ :

ПОМН Ю (ККС ФСВ)| ТУ , (2.2)

де n ОN – кількісна, а m ОN – якісна характеристика (форми та змісту).

Першооснова – одна (з двох) складових першоджерела походження багатоманіт-ності (або одноманітності). Вона випливає з концепції елементаризму в діалек-тичному методі, згідно з якою всі відмінності речей походять від відмінностей у сполученнях матеріальних елементів, що утворюють ці речі. Комбінаторика тут теж присутня (через відмінності в сполученнях); є і варіантність (у результатах різних сполучень).

Першопричиною багатоманітності ППМН збірних систем (друга складова першоджерела) є взаємозв’язок, взаємодія ВСД між збірними елементами ЭСnm :

ППМН Ю ВСД | . (2.3)

Це окремо обгрунтовано далі при дослідженні теоретичної моделі розвитку збірних систем.

Тоді першоджерело багатоманітності ПИМН, враховуючи вирази (2.2), (2.3),

ПИМН Ю ПОМН ППМН Ы [ВСД | (ККС ФСВ) |]| . (2.4)

Прийняте першоджерело, що радикально відрізняється від існуючих концепцій варіантності, комбінаторності та від нормативних основ, надає суттєвих змін в загальноприйнятих визначеннях науково-технічних понять у проектуванні.

Так, у даній концепції збірний конструктивний (архітектурно-конст-руктивно-технологічний) елемент ЭСnm це – неподільна, суцільна за струк-турою, первинна й визначена за якісно-кількісним складом та формо-зміс-товним вираженням частина будівельних систем, що може бути в сполучен-нях та функціонувати ЭСnm | ККС ФСВ . (2.5)

Тоді збірна архітектурно-будівельна система СБ – це сукупність збір-

них конструктивних елементів, що знаходяться між собою в заданих якісних і кількісних співвідношеннях взаємозв’язку з їх формами та змістом і утворюють функціонуючу F (в просторі й часі) певну цілісність або єдність СБ Ю F{ЭСnm}, (2.6)

де F Ы ВСД |, ЭСnm Й (ККС ФСВ).

Можуть бути не тільки, як це прийнято, матеріальні (конструкції, будівлі) й іде-альні (креслення, схеми), але додатково реальні й евентуальні системи, наприк-лад, відповідно останнім – впроваждені і не застосовані проекти, винаходи.

Таким чином, елемент є початковою крайністю системи; її кінцевою край-ністю можуть бути будь-які системи за складом номенклатури елементів: для ок-ремої будівлі, будівель одного типу, різних будівель однієї галузі і т. д. відповід-но до етапів типізації та уніфікації, що були або, що можуть статися. Можливою при певних умовах подальшою крайністю в дисертації прийнято Всегалузевий каталог (далі – Каталог) збірних систем й відповідна Всегалузева номенклатура (далі – Номенклатура) елементів, що як дві напівсистеми задовольнятимуть будь-які потреби суспільства у збірних та інших побудовах з якнайбільшою бага-томанітністю при щонайменшій кількості різновидів серійних виробів.

Концепцію першоджерела багатоманітності ІБС пропоновано в системно-му підході, який нерозривно пов’язаний з діалектичним методом. Тому далі дано відповідний аналіз поняття взаємозамінності, з якого, зокрема, виходить, що існуючі основи типового проектування грунтуються на аксіомі : однакові збірні (типові й уніфіковані, тобто стандартні) елементи мають однакові властиво-сті (згідно з М.С.Стрелецьким – однаковими наперед заданими), тобто

при m ® An; Bn; Cn; . . . {ЭСnm} ® {An; Bn; Cn; . . . },

де {An} Ы {An} , {Bn} Ы {Bn}, {Cn} Ы {Cn}, . . .,

оскільки в них а = а, b = b, c = c, . . .; тоді {ЭСnm}Т Ы {ЭСnm}Т , (2.7)

де m – найменування елементів; n – об'єм їх серійних партій; a, b, c, . . . – властивості відповідні елементам An, Bn, Cn, . . ., індекс Т – тотожність.

Ця аксіома – наслідок регулювання проектування та виробництва стандартами, нормами і правилами, технологічними картами тощо.

Тоді взаємозамінність відповідно до визначення відбиває лише один бік з найбільш загальних та парно протилежних технічних категорій стосовно до буді-вельних властивостей, а саме – їх тотожність. Виходить, що визначення це як поодиноке є механістичним, оскільки не відбиває протилежної категорії – різниці. Тому воно не є відповідним також і законам діалектики – єдності протилежнос-тей, загального розвитку та ін. Це суттєво впливає через теоретичні уявлення на фахову діяльність у проектуванні, гальмуючи вільний розвиток останнього.

Із введенням в теорію замінності категорії різниці необхідне й відповідне їй технічне втілення. Воно полягає у властивості різнозамінності, яка існує об’єктив-

но в збірних виробах як протилежність взаємозамінності. Тому визначення різно-

замінності формально повинно бути контрарним визначенню взаємозамінності.

Згідно з аналізом, різнозаміність ЗР – це властивість незалежно виготов-лених ИНР різних збірних елементів або систем (проміжних структур комп-лексів) з них, що дозволяє встановлювати їх в процесі складання СЭР чи за-міни ЗЭР без попередньої підготовки або доробки БПР , змінюючи сукупність вимог або ТУР , що висуваються до їх роботи, тобто

ЗР Ю ИНР + СЭР + ЗЭР + БПР + ТУР. (2.8)

За своєю суттю це визначення повинно також узгоджуватися з будь-яким якісно-кількісним складом та формо-змістовним вираженням конструктивних елементів і систем в їх взаємозв'язку, взаємодії згідно з виразом (2.4).

Завдяки введенню поняття різнозамінності знімається науково-технічне протиріччя, що існує з початку індустріалізації, оскільки тепер збірні елементи містять атрибутивно прийнятні та парно протилежні властивості взаємо- й різнозамінності як технічного явища. Вони існують в єдності, що визначається як амбізамінність (або замінність взагалом), тобто єдність властивостей неза-лежно виготовлених ИНА елементів або систем (однакових та різних), що при складанні СЭА чи заміні ЗЭА задовольняють у системах без попередньої підгонки БПА або доробки певні вимоги або ТУА (однакові й різні):

ЗА Ю ИНА + СЭА + ЗЭА + БПА + ТУА . (2.9)

Отже, властивість замінності в логіко-методологічній експлікації є за своїм змістом складнішою, а за обсягом ширшою від загальноприйнятого уявлення. Вона містить у своїй ієрархії складових (взаємо-, різно-, амбі-) послідовну від-міну нижчих рівнів, має іманентну природу розвитку, що суттєво не тільки для академічного пояснення, але й для наукового обгрунтування, практичного засто-сування та подальшого теоретичного розвитку ІБС із збірних елементів.

Далі виходить, що на підставі стандартизації будівельного виробництва й проектування можна сформулювати другу (протилежну) аксіому: різні збірні елементи мають різні наперед задані (проектні, розрахункові та будь-які натуральні) властивості, тобто у виразі (2.7) водночас

{ЭСnm}Р Ы {ЭСnm}Р, оскільки {Аn} № {Bn}; {Аn} № {Cn}; {Bn} № {Cn}; . . . , (2.10)

тому що a № b; a № c; b № c; . . . ; де Р – різниця.

Разом з першою аксіомою з’являється підстава для тези: номенклатура однакових і різних типових елементів дозволяє утворювати відповідно однакові й різні збірні (складені) ІБС. Різнозамінність також є не тільки властивістю еле-ментів і систем, але й методами та принципом проектування.

Наведені тут аксіоми виходять із основ архітектурного проектування, тобто переважно із положень МКРБ. З введенням інженерно-розрахункової модульної координації напружено-деформованого стану несучих конструкцій, теплотехнічних та інших будівельних властивостей огороджуючих конструк-цій, експлуатаційних характеристик збірних виробів взагалі, що враховуються під час проектування, аксіоми тотожності й різниці за формою стануть відпо-відними аксіомами за змістом.

Далі проведено порівняльний аналіз обсягів та змістів понять, виконано

формально- і діалектико-логічну систематизацію підпорядкування окремих видів замінності за конструктивно-технологічними й експлуатаційно-технічними озна-ками вимог (тобто за логічними основами або семантичними денотатами). Ознаки згруповано за чотирма збільшеними блоками:

·

·

·

·

Взаємозв’язок між окремими видами замінності елементів подано після пошуку варіантів систематизації блокових виразів у вигляді діаграми із застосу-ванням у блоках та зв’язках між ними логічних ознак. Таким чином утворено діа-лектичний квадрат замінності збірних елементів у системах з них промислового виробництва. Ця діаграма є мнемосхемою для наукового опису, роз’яснення і доведення, а також утворення реальної або евентуальної багатоманітності збір-них та будь-яких інших систем (рис.1).

Відомо про аналог – квадрат логічний Михайла Пселла (ХІ ст.) у вигляді подібної діаграми, що є відбиттям чотирьох основних суджень аристотелевої ло-гіки (IV ст. до н.е.). Він використовується як мнемосхема при умовиводах. Тобто логічний квадрат належить до галузі мислення. Галузь, до якої відноситься діа-лектичний квадрат, – будь-яке промислове серійне виробництво, оскільки вихід-не визначення, що тут закладене, є загальнотехнічним і характеризує методоло-гію утворення збірних систем з поштучних елементів у відношенні їх одно- або різноманітності (разом – багатоманітності).

Діалектичний квадрат відбиває різні види замінності: взаємо-, різно- і амбі-. Згідно з підпорядкованістю блоків ‡А і ‡Е, а також ‡І і ‡О за діагоналями ‡АО і ‡ІЕ виходить збіг протилежностей. У логічному квадраті ці діагоналі дають конт-радикторні умовиводи. Протилежності збігаються з двох боків: перший – одна-ковими елементами в системах можна задовольнити різні вимоги і, навпаки; другий – однакові вимоги до систем можуть досягатися різними елементами і, навпаки. Тобто квадратом замінності адекватно відбивається дійсна практика проектування збірних ІБС.

Зокрема, { An; Bn; Cn; . . .} ® {ЭСnm}Т {ЭСnm}Р при цьому {ЭСnm}Т М ЭСnm}Р,

а {ЭСnm}Р М {ЭСnm}Т , {ЭСnm}Т,Р Ы {ЭСnm}Р,Т Ю {ЭСnm}А(З) , (2.11)

де А – амбізамінність (або замінність взагалі – З) елементів.

Конструктивно-технологічне за-безпечення ОБ різних видів замін-ності елементів (точність та контроль ТУ на геометричні параметри, речо-винні характеристики, положення в системах та ін.) знаходяться у взаємозв'язку ОБВ ОБР Ю ОБА Ы ОБЗ (2.12)

із задоволенням умови, що конструктивно-технологічною суміщеністю взаємо- і різнозамінних елементів є їх стикування СТ

СТ{ЭСnm}В @ СТ{ЭСnm}Р Ю СТ({ЭСnm}В {ЭСnm}Р) Ы СТ{ЭСnm}А(З) , (2.13)

яку забезпечує конгруентність поверхонь елементів (фігур – Ф) у стиках

ФВ|= ФР|Ы ФВ ФР Ю ФА(З)|. (2.14)

Проведено порівняльний аналіз діалектичного і логічного квадратів, роз-крито можливості першого: в гносеологічному плані дається академічне роз’яс-нення засобів утворення багатоманітності; в науково-теоретичному – забезпечу-ється розвиток типового проектування на діалектичних основах; в науково-прак-тичному – можливо збільшення багатоманітності ІБС при одночасному зменшен-ні номенклатури виробів.

Подальше дослідження проводиться за допомогою моделювання процесу розвитку збірних ІБС. Теоретична модель багатоманітності збірних систем – це графічна сукупність послідовно ускладнюваних структурних частин, будівель та споруд, комплексів з них і т. д., починаючи від первісних номен-клатур елементів різного рівня, що супроводжується аналізом і синтезом (формально- або діалектико-логічним) відношення однаковостей і відмін-ностей, які походять у більш (або менш) складних системах при взаємодії елементів. У моделюванні також закладено концепцію елементаризму як метод дослідження або проектування чи конструювання збірних ІБС.

В утворенні моделей застосовано ряд конструктивно-компоновних при-йомів одержання різноманітності функціонально самостійних систем з елементів різних номенклатур. Сукупність цих прийомів визначено як комплексний метод елементарної диверсифікації. Цей метод за метою і наслідками, а також за харак-тером одержання відмінностей у системах є одним з ефективних методів різноза-мінності, оскільки з “одних і тих же” (тобто взаємозамінних) виробів одержу-ються певні не “одні й ті ж” (тобто різнозамінні) системи. Метод містить множи-ну відомих прийомів, що згруповані за спільною методикою утворення багато-манітності, які надалі ускладнюються і одержуються нові.

Послідовний аналіз ускладнення збірних ІБС різними засобами проведено на уніфікованій типовій секції (УТС) каркасно-панельної конструктивної схеми, як найбільш структурно-функціонально показовій. Але початковою принципово може бути будь-яка складена система, що розвивається – великопанельна будів-ля, галузева номенклатура, єдиний каталог тощо.

Одне із завдань моделювання – виявлення причини розбіжності між обся-гом і змістом взаємозамінності відносно практики проектування, що склалася. З моделювання, зокрема, виведено, що “одні й ті ж” елементи представлені в сис-темах різними типами й типорозмірами, що можуть складати як однакові, так і різні системи; вони в тій чи іншій сукупності взаємодіють між собою в системах різного рівня ускладнення; взаємодія відбувається не тільки з такими ж самими, але і з іншими елементами за типами і типорозмірами; дійсно одні й ті ж елемен-ти, але в різній кількості також утворюють відмінності в системах і т. ін.

У моделі поступового розвитку системи вони є взаємозамінними тільки то-ді, коли закриті на будь-якому рівні ускладнення, а заміна елементів у них здійс-нюється серед однотипорозмірних екземплярів, тобто взаємодія не порушує то-тожності між ними. При відкритих системах на будь-якому рівні їх ускладнення тотожні всередині себе системи стають різнозамінними при заміні в них елемен-тів з наявністю будь-яких відмінностей. При закритті цих систем та вилученні відмінностей їх елементи знову стають взаємозамінними, як були при будь-якому складі системи, але з більшими потенційними можливостями утворення різниць.

Тобто взаємо- і різнозамінність співіснують, що визначає їх тотожність або різницю, із збігом у своїх протилежностях; елементи і системи завжди амбізамін-ні, це – атрибутивна ознака їх як серійних виробів. Відсутність будь-якої край-ності – окремі випадки, що мають тенденцію виходу з них при взаємодії.

Таким чином, у практиці проектування має місце неавтентичне викорис-тання терміну взаємозамінності, що формально є помилкою – “порушенням то-тожності”; у діалектичному аспекті – невідповідністю між значенням і розумін-ням або формою і змістом термінів: перші вужче других.

З аналізу моделі розвитку також видно, що елементи та їх множини, а також системи з них є тотожніми одне одному, якщо вони існують самі по собі та одна-кові за практично значущими ознаками (наприклад: А, В, С) в якісно-кількісному складі та формо-змістовному вираженні, тобто коли є відповідність {А; В; С} Ы {А; В; С}. При їх взаємодії множини елементів системи вже є не такими ж самими ви-робами, а якимись іншими утвореннями, оскільки водночас {А; В; С} Ы {А; В; С}.

Формально це пояснюється порушенням тотожності у властивостях і складі елементів та систем. Діалектично тут присутня метаморфізація, тобто якісно-кількісний та формо-змістовний “стрибок” початкової розрізненої сукупності елементів у зв’язну систему, яка нетотожна початковій. Такі метаморфізації ста-ло присутні на будь-якому рівні ускладнення системи, наприклад: окремі панелі – стіна з панелей – огорожа будівлі з панельних стін і т. д.

Виходить, що у розвитку збірних систем діє окремий ефект багатома-нітності, який можна визначити як технічне явище, якому притаманне ви-никнення в системах нового, додаткового або “надсумарного” (якісно іншо-го, вищого, складнішого) результату в утворенні яких-небудь певних від-мінностей (нетотожностей) внаслідок процесу взаємодії елементів (структур, систем, комплексів), що мають властивість амбізамінності, тобто

F {ЭСnm}В ® Fk {ЭСnm}|Ю (Fk + DF){ЭСnm}, (2.15)

де Zo – множина всіх невід'ємних чисел як ступенів розвитку системи; ko > 1 – початкова ступінь розвитку; DF – додатковий результат у функціонуванні систе-ми; при k ® 0 F ® 0, тобто немає взаємодії елементів і система Fk {ЭСnm} є но-менклатурою елементів {ЭСnm}.

На такій підставі далі пропонуються шляхи й засоби використання техніч-ного ефекту в цілеспрямованому утворенні багатоманітності збірних ІБС з еле-ментів, здебільшого “спеціалізованими” на різнозамінній складовій амбізамінно-сті як набагато ефективнішої в творчому проектуванні.

Разом з моделлю розвитку збірних систем з УТС, що є зовнішнім (екзоген-ним) спрямуванням одержання багатоманітності методом елементарної диверси-фікації, досліджено також внутрішнє (ендогенне) спрямування в утворенні бага-томанітності складених елементів – тобто структур, що теж є системами за ви-значенням. Перший в конструктивно-функціональному та будівельно-техноло-гічному відношенні є агрегуванням, другий – конгломеруванням систем. Зовніш-ній і внутрішній напрямки утворення відмінностей різного