Methodological principles of geometric modeling of fortification structures: shape, spatial structures, and planning organization

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32347/2707-501x.2025.55(3).143-153

Keywords:

geometric modeling, fortifications, spatial structure, planning organization, information modeling of buildings, energy efficiency, geographic information systems

Abstract

The article examines the methodological principles of geometric modeling of fortification structures, in which the shape, spatial structure, and planning organization of positions are considered as an interconnected system of design decision-making. The relevance of the study is determined by the need for rapid and efficient design of fortification positions under complex natural and resource conditions, where the geometric parameters of structures directly influence their functionality, survivability, movement logistics, and energy consumption during construction and operation. The aim of the study is to develop a comprehensive methodology for the geometric modeling of fortification structures that integrates methods of applied geometry, geographic information systems, and building information modeling. The proposed approach is based on a multi-level spatial organization that includes the micro level (local geometric parameters of form), the meso level (nodes and spatial connections between elements), and the macro level (the planning organization of the network of communication passages and functional zones). The study proposes a geometric-topological model of a fortification position, which is considered as a network of nodes and connections within a specific terrain. To form the optimal configuration of the position, geographic information system data on terrain, hydrological conditions, existing infrastructure, and restricted areas are used. The modeling algorithm includes the construction of a topological scheme of the position, parameterization of the geometric characteristics of its elements, verification of compliance with regulatory and technological constraints, and evaluation of operational indicators such as the length of movement routes, network capacity, and volumes of earthworks. The practical significance of the study lies in the possibility of reducing the time required for preparing design solutions, decreasing excessive earthworks, and optimizing movement logistics within the fortification position. The proposed approach improves the efficiency of planning fortification facilities, ensures better adaptation to specific terrain conditions, and reduces material and energy costs during construction and operation. The obtained results can be applied in the design of fortification systems, planning of defensive positions, and development of information systems for supporting engineering decision-making in the field of construction.

References

Batty M. The New Science of Cities. Cambridge : MIT Press, 2013. 10.1257/jel.52.3.805.

Пічугін С. Ф. Розрахунок надійності будівельних конструкцій. Полтава : АСМІ, 2016. 284 с.

Goodchild M. Geographic Information Systems and Science. New York : Wiley, 2017.

ДБН В.2.2-5:2023. Будинки і споруди. Захисні споруди цивільного захисту. Київ : Мінрегіон України, 2023.

ДБН В.1.2-14:2018. Система забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель і споруд. Загальні принципи. Київ : Мінрегіон України, 2018.

ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи. Норми проєктування. Київ : Мінрегіонбуд України, 2006.

Д’яков В. М., Колос І. М., Верстівський В. Ф. Військові фортифікаційні споруди. Львів : Національна академія сухопутних військ, 2018. 368 с.

Гасенко А. та ін. Збірник наукових розробок, матеріалів і рекомендацій щодо споруд цивільного захисту. Полтава: Астрая, 2023. 304 с.

Безуглий Я. П., Отрош Ю. А., Майборода Р. І., Рашкевич Н. В. Будівництво дрібних захисних фортифікаційних споруд – залізобетонних бліндажів циліндричної форми заводського виготовлення. Вісті Донецького гірничого інституту. 2022. №51. С. 7–13. https://doi.org/10.31474/1999-981X-2022-2-7-13

Ромашкіна М., Пісаревський Б., Журавльов О. Розрахунок будівлі на вплив повітряної ударної хвилі прямим динамічним методом з використанням ПК ЛІРА-САПР. Будівельні конструкції. Теорія і практика. 2024. №14. С. 147–160. https://doi.org/10.32347/2522-4182.14.2024.147-160

Бойко В. В., Хань А. Л., Хань О. В. Спеціальні вибухові технології в геоінженерії. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. 292 с.

Черваньов І. Г., Попов В. С. Досвід застосування ГІС-технологій для автоматичного аналізу морфології рельєфу за даними радарного знімання. Український географічний журнал. 2020. №3. С. 13–20. https://doi.org/10.15407/ugz2020.03.013

Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling. Hoboken : Wiley, 2018.

O’Rourke T., Toprak S. Infrastructure resilience and risk assessment. Natural Hazards Review. 2018.

Published

2025-03-28

How to Cite

Kotliarevskyi, O. . (2025). Methodological principles of geometric modeling of fortification structures: shape, spatial structures, and planning organization. Ways to Improve Construction Efficiency, 3(55), 143–153. https://doi.org/10.32347/2707-501x.2025.55(3).143-153