Собственный проект индивидуального дома

ХIV городская научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»

Собственный проект индивидуального дома

Россия

Тюменская область

г. Сургут

АЛИЕВ АЛЕКСЕЙ АРКАДЬЕВИЧ

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«СТАНЦИЯ ЮНЫХ ТЕХНИКОВ»,

объединение «РАЗВИТИЕ»,  

8 класс

Научный руководитель: Садовская Генриета Айдаровна,

педагог дополнительного образования,

руководитель объединения «Развитие»

муниципального бюджетного образовательного учреждения

дополнительного образования детей

«Станция юных техников».

2012  

 Оглавление

Введение                                                                                                              стр 3-4

Основная часть.

 Глава I. Сбор познавательной информации о проектировании                 стр 6 

          Глава II.

           2.1 Значимость квадратного фундамента                                                           стр 7  

          2.2.Разбиение квадрата на меньшие квадраты                                                    стр 7  

          2.3.  Проектирование комнат                                                                                стр 8 -9  

          2.4. Вычисление длин  межкомнатных перегородок                                          стр 9-10  

          2.5. Крыша дома моего                                                                                          стр 10

          2.6.Вычисление площади крыши с помощью формулы Пика                           стр 11

          2.7. Дом моей мечты                                                                                              стр 11-12

Заключение.                                                                                                         стр 13

1.Собственный проект индивидуального дома

           3.Перспективы углубления темы.

            Литература.                                                                                                         стр 14

Приложения                                                                                                        стр 15-16

Собственный проект индивидуального дома

АЛИЕВ АЛЕКСЕЙ АРКАДЬЕВИЧ

Россия

Тюменская область

г. Сургут

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«СТАНЦИЯ ЮНЫХ ТЕХНИКОВ»,

объединение «РАЗВИТИЕ»,

8 класс

Краткая аннотация

          На конференции молодых исследователей «Шаг в будущее - Юниор» в нашей работе «Квадрат - основа рационального строительства» мы доказали, что у квадрата максимальная площадь, подобрали пирамидальную крышу к дому с квадратным основанием, выявили закономерности для вычисления площади пирамидальной крыши и подобрали кровельный материал.

        Заинтересовавшись данной темой, мы решили создать свой проект экономичного дома.

        В результате проведённых исследований я составил образец экономичного, но при этом достаточно комфортабельного одноэтажного дома.  В основе дома положен квадрат 12х12 м2,  позволяющий на небольшой площади рационально разместить все помещения, обеспечивающие оптимальный комфорт.

Введение

        Цель моего исследования - обосновать значимость квадратной планировки при проектировании экономичного дома, завершить проектирование будущего дома с квадратной планировкой.

Задачи:

1. Ознакомиться с прописными планировочными истинами;
2. Определить закономерности для вычисления  межкомнатных перегородок;

3. Обосновать способ вычисления площади крыши с помощью формулы Пика;

4. Попробовать собственные силы в составлении проекта дома;

5. Пропагандировать идею экономного строительства.

 Актуальность нашей работы мы видим в том, что данное исследование, на наш взгляд, может оказать практическую помощь при выборе проекта дома, расширить познавательную и практическую компетентность любого заинтересованного лица.  Если распространить опыт квадратной планировки, можно избежать существенных затрат как в строительных материалах, так и во времени и в пространстве.

                                           Полученные данные:

1. Выявили закономерности для вычисления длин межкомнатных перегородок;

2.  Доказали, что  площадь крыши можно вычислить по формуле Пика;

3.  Вывели способ для вычисления размеров квадратных комнат;

4.  Практически можно все комнаты в доме сделать квадратными;

5.  Спроектировали собственный дом с квадратным основанием;

6.  Дома с квадратной основой более экономичны по площади, в эксплуатации и по

     строительным затратам. При том же составе помещений, что и у домов

     с прямоугольным основанием, они позволяют сократить расходы на 9%.

 Выводы:

         Изучив прописные планировочные истины, и создав собственный проект дома, мы пришли к следующему умозаключению:

  Наш  проект, на наш взгляд, интересен следующим:

- воссоздан детским умом;

- легко усвояем;

- экономичен в использовании по временным  и материальным затратам;

- прост в использовании.

  При работе пользовались следующими методами:

• поисковый метод с использованием научной и учебной литературы, а также поиск

   необходимой информации в сети Интернет;

• наблюдение за математическими закономерностями, анализ и синтез, аналогия и

   сравнение, анализ полученных в ходе исследования данных.

        В своей работе из сети Интернет я воспользовался прописными планировочными истинами,  психологическими аспектами квадрата и формулой Пика.

«Окончив постройку дома, замечаешь,

что при этом научился кое-чему,

что непременно нужно было знать

прежде, чем начинать постройку».

 Фридрих Ницше "По ту сторону добра и зла".

Основная часть

         Многие люди мечтают построить свой собственный дом. В сказках многих  народов мира говорится именно об этом. В детстве, наверное, и каждый из вас строил его из песка, кубиков или картона. Хотелось, чтобы он был повыше, надежнее, вместительнее, но как всегда  чего-то не хватало: то игрушечных блоков, то места, а то времени. Люди вырастают, усложняются и проблемы, но суть их остается в принципе той же самой: как построить дом больше, а материалов затратить меньше. Мне кажется, что можно извлечь немало пользы из детского строительства. Основы  детских домиков чаще всего квадратные. Это неспроста, дети, конечно, ничего не знают ни о периметре, ни о площади, но инстинктивно кладут кубики поровну, а если строят из песка, то предпочитают строить круглые башни. Тогда я впервые заметил и задумался об этом.

         Каждое лето мы уезжаем в Башкирию. Из окна машины хорошо видно, как разрастаются села, строятся новые дома. Но некоторые постройки годами стоят заколоченными, у индивидуальных  застройщиков нет денег, чтобы довести строительство до конца. Чаще всего это просто фундаменты, причем прямоугольной формы, со значительной разницей между сторонами. На мой вопрос о причинах такой расточительности, родители ответили, что дело просто в элементарной забывчивости и    забвении старинных навыков индивидуального строительства.  В большинстве случаев застройщики мало интересуются   даже   имеющейся   литературой   и   в   основном   строят, основываясь на опыте односельчан. Но этот опыт  все меньше и меньше подходит для современного человека, которому приходится экономить во всем. Между тем, если распространить опыт квадратной планировки, можно бы избежать существенных затрат как в строительных материалах, так и во времени.  Практически  мне  пришлось  доказать  это,  помогая  отцу  в строительстве. Мне захотелось помочь родителям построить дом.      Совместно с научным руководителем мы решили создать собственный проект дома, размером 12х12м2 и сравнить его затраты с затратами имеющегося у нас старого дома размером 9х16м2. Учитывая пожелания родителей – дом должен быть одноэтажным.

Глава I

Сбор познавательной информации о проектировании

  Вы купили участок земли с намерением построить дом. Чтобы дом соответствовал вашим желаниям и потребностям, нужно иметь о нем четкое представление.

         Хорошо бы предварительно ознакомиться с существующими рекомендациями:

1. Если семья невелика, не следует проектировать слишком большой дом.
2. Чтобы выбрать для себя более подходящую этажность дома, нужно сравнить достоинства и недостатки домов разной этажности. Одноэтажный дом легко строить. Размещение всех помещений на одном уровне обеспечивает их хорошую взаимосвязь. Однако при многочисленной семье дом будет занимать много места на участке. Двухэтажные или одноэтажные дома с мансардой более экономичны по площади, в эксплуатации и по строительным затратам. При том же составе помещений, что и у одноэтажных, они позволяют сократить площадь под дом на 30-40%.

          Необходимо знать прописные планировочные истины:

Прихожая создает первое впечатление о жилище. Поэтому лучше когда она большая, чтобы в ней удобно разместились все необходимые предметы мебели для прихожей.

Кухня  сегодня  все чаще  объединяется  со  столовой.  Ее  площадь в современных загородных домах не менее 10-18 м2.

Общую комнату неплохо иметь просторную (16 - 40 м2 и больше), чтобы в ней могли собираться все члены семьи для проведения свободных вечеров у камина за чашкой чая. Его делают изолированным или проходным.

Спальни. У каждого члена семьи должно быть постоянное спальное место, а лучше - отдельная комната. Ее минимальная площадь на одного человека – не меньше 8 м2, на двух - не менее 10 - 12 м2.  Спальни не проектируются проходными.

Кабинет следует размещать вблизи от наружного входа и общей комнаты. Приемлемая ориентация окон кабинета - на восток или запад.

Лучшее место для детской комнаты - недалеко от общей комнаты и спален.

Санитарные узлы обычно предусматриваются при спальной группе и при кухне и комнатах дневного пребывания.

         Выбирая проект дома, обратите внимание на простоту крыши – сложная может поглотить до 40 % стоимости стройки.

         При квадратном плане дома обычно строят пирамидальные крыши.

Большое значение при устройстве крыши имеет правильный выбор кровельного материала. От него в значительной мере зависят надежность и долговечность крыши, а также ее внешний вид.                           

Глава II

2.1 Значимость квадратного фундамента

         Доказав, что у квадрата максимальная площадь, я решил обосновать значимость квадратного фундамента при индивидуальном строительстве.

        Для этого сравнил длины фундаментов своего проектируемого дома 12х12 и имеющегося дома 9х16, разница периметров которых равна  50-  48 = 2м, что  составляет 4%.

        Соответственно,  объём кирпичной кладки стен экономичен тоже на  4%.

Вывод: фундамент  и стены квадратного дома экономичны  по сравнению с фундаментом и стенами дома с прямоугольной основой той же площади на 4%.

         Теперь я решил сделать квадратные комнаты в целях экономии на межкомнатных перегородках.  Но встал вопрос, всегда ли квадратный дом можно разделить на квадратные комнаты?

2.2.Разбиение квадрата на меньшие квадраты

         Рассмотрел число различных  разбиений квадрата со 12х12 на  квадратики  с целыми сторонами  (приложение 1). Здесь ограничил количество комнат размером 1х1 и 2х2. Всего получил 21 разбиение, из них 9 – возможные варианты планировки  квадратных комнат размером 12х12 (рис.1).

                                                                                                                                 Рис.1

           Например (2случай):

                                                                                    Рис.2                                                                          

        Вывод: практически  можно   все   комнаты   в   доме   сделать квадратными.

2.3.  Проектирование комнат

 Я запланировал следующий проект дома 12х12 с квадратными комнатами (рис. З).

Решил подсчитать размеры комнат. Обозначил стороны квадратиков разбиения через а1,а2, а3, а4, а5 , а сторону квадрата через а. 

 Составил соотношения

с данными величинами:                                  

        Для рассматриваемого проекта получились комнаты со сторонами:            

что совпало с 4 случаем из таблицы возможных вариантов планировки комнат (рис. 1).

Вывод: мой проект содержит две комнаты размером 2х2 м2,  две комнаты - 1х1 м2,

три  комнаты - 4х4 м2,  четыре комнаты - 3х3м2, две комнаты - 5х5 м2.

Если комнаты сделать квадратными, можно ли сэкономить на перегородках?

Сравнил свой проект с аналогичным проектом дома 12х12 с произвольными комнатами (приложение 2), получил то же значение длины перегородок L= 56.

Вывод: квадратные комнаты для одного и того же проекта не дают экономии в строительстве перегородок. 

 Но я решил оставить свой проект с квадратными комнатами исходя из следующих соображений:

1) психологи считают квадрат признаком уравновешенности, спокойствия и устойчивости.  А как известно, людей с такими качествами от рождения в обществе всегда меньшинство. Большинству приходится вырабатывать их в процессе самовоспитания, как

и мне.   Я всегда чувствую себя спокойно в квадратной комнате,  а неуютно - в удлинённой.

2) оптические иллюзии – квадратные комнаты кажутся больше, чем прямоугольные той же площади.

Затем решил сравнить длины межкомнатных перегородок своего проект  и имеющегося дома (приложение3). Длина перегородок имеющегося дома L= 60, что на 4 м больше моего проекта, что составляет экономию 7%.

Вывод: межкомнатные перегородки дома с квадратным основанием экономичны по сравнению с рассматриваемым домом с прямоугольным основанием на 7%.

        А нельзя ли найти более простой способ вычисления длин межкомнатных перегородок?

2.4. Вычисление длин  межкомнатных перегородок

а). Вычисление длин перегородок равных квадратов.

        Разделили каждую сторону квадрата размером 12x12 на 2,3,4 равных частей, получили соответственно 4, 9, 16 маленьких квадратов, длины перегородок которых соответственно    равны: 24, 48, 72.

            Рис.4

Рассматривая полученные значения (рис. 4), я заметил, что при увеличении числа делений каждой стороны квадрата на 1, длины перегородок увеличиваются на 24.

На основании полученных данных, я поэкспериментировал с числовыми значениями длин перегородок, полученными при разбиении квадрата 12x12, и пришли к следующему соотношению:

а)        при разбиении каждой стороны на 2 равные части, длина
перегородок L = 24, которую можем получить как 24 (2 - 1)= 24,

б)        при разбиении каждой стороны на 3 равные части, длина
перегородок L = 48, которую можем получить как 24 (3 - 1)= 48,

в)        при разбиении каждой стороны на 4 равные части L= 72, которая тоже
получается, если 24 (4 - 1)= 72.

Вывод:   длина перегородок квадрата со стороной а  при делении

каждой стороны на к равных частей, вычисляется по формуле L=2а (к -1).

б). Вычисление длин перегородок неравных квадратов.

        Анализируя чертёж (рис.5),  заметил, что некоторые стороны квадратиков составляют периметр большого квадрата, а все другие стороны попарно совпадают со сторонами соседних квадратиков и образуют длину перегородок. Поэтому        длины перегородок неравных квадратиков можно найти  следующим образом:

         1. Сложить периметры квадратиков.

2. Вычесть из полученной суммы периметр большого квадрата.
3. Разделить полученное выражение на 2.

 Рис.5       

   Заметил, что по данной формуле можно найти длины перегородок равных квадратов. Подсчитаем длину перегородок проектируемого мной дома по составленной формуле: L = 2(3аг + 2а2 + 4а3 + 2а4 + 2а5 - а) = 2(12 + 10 + 12 + 4 + 2 - 12) = 56. Вычислил длины перегородок возможных разложений комнат в доме 12х12 (рис.1).

Вывод: длина межкомнатных перегородок квадратов равна половине разности сумм периметров квадратиков и периметра квадрата.

2.5. Крыша дома моего

         Выбирая проект дома, я обратил своё внимание на простоту крыши. В предыдущей работе я обосновал выбор пирамидальной крыши, вывел формулу для вычисления

площади пирамидальной кровли S=a √(a²+4·h²), где a - сторона основания крыши, h - высота крыши. Для высоты h = 4,5, S =4· ½·12·√56,25=12√225=180 м2 – это предполагаемая площадь кровли проектируемого дома.

         Сравнил с площадью имеющегося дома размером 9х16. У неё двускатная крыша с высотой 4м, площадь крыши 192м2, плюс площадь фронтона - 36 м2. Всего 228 м2. Разница площадей - 48 м2, что составляет 21%.

Вывод: пирамидальная крыша экономична относительно двускатной на 21%.

6. Вычисление площади крыши с помощью формулы Пика

          Чтобы найти площадь кровли надо крышу разбить на отдельные геометрические фигуры. Зная соответствующие формулы, можно вычислить площадь каждого из них.

         А если не знать формулы для вычисления многоугольников? Или проект крыши слишком сложен?

         В Интернете нашёл формулу для вычисления площади многоугольника: если вершины многоугольника расположены в узлах целочисленной решетки, и внутри его лежит n узлов решетки, а на границе m узлов, то его  площадь равна S= n + m/2 - 1 (формула Пика).

           Решил воспользоваться этой формулой для расчёта площади кровли.          Для этого площадь крыши разбил на отдельные фигуры. Измерил их размеры и в уменьшенном масштабе начертил их на квадратном листе бумаги так, чтобы вершины многоугольников лежали в узлах квадратной сетки. Далее воспользовался формулой Пика ( приложение 4).

Вывод: площадь  крыши можно вычислить по формуле Пика.

2.7. Дом моей мечты

Я составил образец экономичного, но при этом достаточно комфортабельного одноэтажного дома.  В основе дома положен квадрат 12х12м2, позволяющий на небольшой площади рационально разместить все помещения, обеспечивающие оптимальный комфорт (рис 7).

Рис.7

Мой проект содержит две комнаты 2х2 м2, две комнаты  lх1 м2 , три комнаты 4х4м2, четыре комнаты  Зх3м2, две комнаты  5х5 м2. Все комнаты в доме квадратные. Планировка дома очень рациональна, изолированно от гостевой зоны расположены две спальни. Большую часть площади занимает гостиная, совмещенная с кухней. Также запроектированы топочная и санузел. Имеются спальня, детская и ванная комната. Спальня не проходная. Кабинет размещён вблизи от наружного входа и общей комнаты. Детская комната - недалеко от общей комнаты и спальни. 

           Пирамидальная кровля наделяет дом неповторимым внешним видом.  Несущие конструкции крыши будущего дома будут выполнены из качественной древесины. Крыша в малоэтажном доме составляет значительную часть его объема и существенно влияет на общее архитектурное решение дома. В одноэтажных домах предпочтение следует отдавать высокой крыше. Она не только придает дому более представительный внешний вид, но и позволяет в последующем использовать чердачное пространство для мансарды. Я решил выбрать крышу высотой 4,5 м при стороне квадрата 12 м, угол ската которого 45°. Площадь проектируемой крыши 180 кв.м.

Подсчитаем процент экономии проектируемого дома с домом 9х16 той же площади:

  - фундамент  и стены квадратного дома экономичны  на 4%,

 -  межкомнатные перегородки дома с квадратным основанием экономичны

    на 7%,

- пирамидальная крыша экономична относительно двускатной на 21%.

        Пол и потолок по площади совпадают с имеющимся домом.

Экономия дома с квадратным основанием: 4% + 4% + 21% + 7%): 4= 9%.

      Вывод: Экономия дома с квадратным основанием составляет 9% по сравнению с рассматриваемым домом с прямоугольным основанием.

Заключение

        Поставив перед собой задачу,  обосновать значимость квадратной планировки при проектировании экономичного дома и завершить проектирование будущего дома с квадратной планировкой,  я его выполнил.  Собственный проект индивидуального дома заключается в следующем:

1. Основа дома - квадрат 12х12 м2, позволяющий на небольшой площади рационально разместить все помещения, обеспечивающие оптимальный комфорт (см рис 7)
2.   Учитывая, что дом имеет квадратное основание и небольшой объём,  выбрал для своего проекта пирамидальную крышу. Тем более, что для стропильной системы  применяются сравнительно короткие несущие балки. Здания с этими крышами имеют просторное чердачное помещение, выполняющее теплоизоляционные функции.  
3. Для малоэтажных зданий лучшим материалом является черепица. Она долговечна, не требует ухода и имеет высокие декоративные качества.

        Самое большое будущее сейчас пророчат свободной планировке. С экономической точки зрения результаты такой исследовательской работы дадут возможность людям выбрать оптимальный проект. Если распространить опыт квадратной планировки, можно избежать существенных затрат как в строительных материалах, так и во времени и в пространстве. Может тогда дома будут строиться быстрее, недостроенных фундаментов станет меньше.

        Экономия дома с квадратным основанием составляет 9% по сравнению с рассматриваемым домом с прямоугольным основанием

В будущем я бы хотел построить такую модель сборного дома, чтобы из него можно было построить 7 разновидностей домов различных эпох (рыцарский замок, древнерусский терем). В основе он должен быть квадратным, затем он может дополняться кругом, восьми угольником и т.д.

         Создал задачник юного архитектора Югры.

Литература

 1. Атанасян Л.С. и др. «Геометрия 7-9», М. «Просвещение», 2005г.

 2. Бингем Д. Загадки рыцарского замка.- М.:ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2005.

 3. Григорьева Е., Гуглина Е. Чудеса света: Энциклопедия. М.: ЗАО «РОСМЭН –  

   ПРЕСС», 2006.

Используемые интернет - источники:

1. http://www.proekt-cottage.ru/roof2.php

2. http://www.forumhouse.ru/threads/25645/ 

3. http://www.kakprosto.ru/kak-

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3                    

           S=96

               S=173

         S=149.5

Приложение 4