Теоретические исследования формул вычисления площадей и погрешностей их определения для основных видов церковных сводов

В данной главе приведены полученные диссертантом математические формулы вычисления площадей основных видов церковных сводов (свода главного подкупольного плафона, купольного свода придела, классического крестового свода). Выполнены теоретические исследования и получены формулы для оценки точности полученных площадей церковных сводов.

Под основной формой церковного подкупольного плафона понимается поверхность, образованная вращением выпуклой непрерывной кривой вокруг вертикальной оси. Кривая, равная четверти окружности, образует при вращении купол в виде полусферы – свод главного подкупольного плафона (рисунок 2.1).

В результате проведения теоретических исследований для свода главного подкупольного плафона были получены следующие формулы:

1. Вычисления площади S главного подкупольного плафона:

, (2.1)

где - координаты съемочной точки на поверхности сферы;

a,b,с – проектные координаты центра сферы;

n – число съемочных точек.

2. Расчета погрешности mS определения площади главного подкупольного плафона по результатам обмеров:

 , (2.2)

где R - радиус сферической поверхности;

 - ср. кв. погрешность определения пространственных координат съемочной точки;

n – количество съемочных точек, участвующих в определении среднего радиуса главного церковного свода;.

Купольный свод придела является частью поверхности сферы, вырезанной четырьмя вертикальными плоскостями (1,2,3; 3,4,5; 5,6,7; 7,8,1) в зонах примыкания свода купола с арками (рисунок 2.2).

В диссертации для купольного свода придела получены следующие формулы:

1. Формула вычисления площади S купольного свода придела:

, (2.3)

Для уменьшения влияния погрешностей проведения строительных работ на величину вычисляемой площади в формуле (2.3) используются средние значения величин a, b, R.

2. Формула расчета погрешности mS определения площади купольного свода придела по результатам обмеров:

, (2.4)

где mT - ср.кв. погрешность определения пространственных координат съемочной точки.

Классическая геометрическая форма крестового свода, применяемая на галереях хоров Храма Христа Спасителя, образуется пересечением под прямым углом двух цилиндрических сводов одинаковой высоты и радиуса (рисунок 2.3).

Для классического крестового свода в диссертации получены следующие формулы:

1. Вычисления площади S классического крестового свода:

 . (2.5)

2. Формула расчета погрешности mS определения площади классического крестового свода по результатам обмеров:

, (2.6)

где , (2.7)

. (2.8)

Выполненные разработки и исследования позволили на основе требований техзадания получить необходимые данные для выбора инструментов и схемы организации работ по геодезическим обмерам церковных сводов Храма Христа Спасителя.