Расчет двухскатной крыши: принципы подбора пропорций и подсчет расходных материалов. Золотое сечение в купольных домах - Sfera-Stroy Оптимальные пропорции дома

Проектирование дома по золотому сечению

Золотое сечение в проектировании жилых домов

В течение многих столетий золотое сечение является основой архитектуры, живописи и других искусств. Золотое сечение - это природная гармония, пропорциональность, найти которую можно в самых разных живых структурах - в рисунке волокон дерева, в расположении лепестков цветов, в строении раковин и человеческого тела. Именно поэтому с самых древних времен человечество стремится использовать эту гармонию в повседневной жизни, в том числе и в строительстве.

Само понятие золотого сечения было введено греческим философом Пифагором, который сумел вывести формулу так называемой «божественной» пропорции. Он определил ее, как деление целого на две неравные части, при этом меньшая часть относится к большей точно так же, как большая к общему целому. Если за целое будет взята единица, то большая ее часть будет составлять 0,618, а меньшая - 0,382. Именно эти цифры можно использовать при проектировании домов по золотому сечению .

Как использовать золотое сечение в строительстве?

Все важные особенности будущего здания должны быть заложены в него еще на стадиях проектирования. Планирование строительства по золотому сечению начинается с определения главного модуля здания, который будет выступать условной единицей. Именно к нему впоследствии будут привязаны все остальные размеры объекта, и с его учетом будет разделяться внутреннее пространство объекта на секции.

В качестве модуля, важнейшей величины будущего строения можно взять средний человеческий рост или число, примерно соответствующее росту будущего собственника. Таким образом, владелец сможет спланировать строительство объекта, который будет максимально соответствовать ему самому.

Остальные выполняемые проектные и строительные работы будут зависеть от того, какую именно цель преследует собственник. Правило золотого сечения можно использовать не только при строительстве объектов, но также при проектировании отделки домов внутри и снаружи.

Где можно использовать золотое сечение?

Желая построить максимально функциональный и привлекательный жилой дом, собственник может использовать правило золотого сечения при определении соотношения цветов для оформления фасада или облицовки внутренних помещений. Учитывая это правило становится понятным, что для оформления комнаты или всего здания нужно будет использовать два цвета, причем, один из них будет доминирующим, занимающим около 60% всего оформляемого пространства, а второй - сопровождающим, занимающим от 30% до 40%. В интерьер можно также ввести и дополнительный цвет, которого должно быть не более 10%, его можно использовать для того, чтобы подчеркивать отдельные элементы декора или конструктивные детали здания.

Что касается самих цветов, то их выбирают с учетом стиля архитектуры и дизайна. Основной, сопровождающий и дополнительный цвета не обязательно должны сильно отличаться друг от друга. Иногда для оформления комнат можно использовать несколько оттенков одного цвета, делая мягкие переходы тональности и добиваясь, таким образом, нужного визуального эффекта.

Правило золотого сечения можно использовать и при создании общей дизайнерской композиции внешней или внутренней отделки. В этом случае выбирается главная деталь композиции, важнейшая фокусная точка освещения, меблировки и декора. Окружающее пространство заполняется аккомпанирующими элементами, которые подчеркивают выбранный стиль, главные конструктивные или дизайнерские решения. Опытные дизайнеры знают, что в любом интерьере должна быть динамика и развитие. Одноцветные и однородные дома не привлекают внимания, выглядят серо и совершенно не интересно.

Можно использовать золотое сечение и при делении стен на уровни. Для этого можно применять различные физические элементы, к примеру плинтуса. Если собственник хочет выполнить деление мягко и менее заметно, то стену можно оставить единым целым, применив принцип золотого сечения в расстановке мебели или в развеске панно. При таком способе оформления интерьера лучше использовать максимально нейтральный основной цвет, выставив на первый план яркие пятна декоративных элементов и всевозможных украшений.

Очень важно при оформлении здания выдержать правильное соотношение мебели и доступного пространства. С учетом правила золотого сечения, мебель в каждой комнате должна занимать не более 60% от общей композиции, иначе помещения будут выглядеть тесными и захламленными. До максимума повысить привлекательность и гармоничность внутренних помещений можно за счет проектирования мебели на заказ. В этом случае собственник сможет с учетом правила золотого сечения определить размеры и характеристики каждого отдельного элемента интерьера.

Правило 2/3 можно использовать практически при решении каждого вопроса, касающегося оформления комнат жилого дома. Так, при выборе подвесного светильника нужно учитывать, что он должен располагаться на высоте около 2/3 от высоты комнаты, диван должен занимать не больше 2/3 от выделенного под него простенка, журнальный столик должен быть больше 2/3 от размеров дивана, рядом с которым он располагается.

Правило золотого сечения можно использовать при проектировании придомовых территорий многоквартирных домов и частных строений, однако такие работы являются чрезвычайно сложными в выполнении, из-за чего к их реализации рекомендуется привлекать опытных проектировщиков. Для определения стоимости услуг специалистов можно воспользоваться калькулятором.

ЗОЛОТО́Е СЕЧЕ́НИЕ , или БОЖЕ́СТВЕННАЯ ПРОПО́РЦИЯ (лат. Sectio aurea; Sectio Divina; пропорционирование) - идеальное соотношение величин, наилучшая и единственная пропорция, уравнивающая отношения частей какой-либо формы между собой и каждой части с целым, - основа гармонии.
Божественная пропорция зашифрована в магической пентаграмме - эмблеме союза пифагорейцев и в древнем китайском знаке "Тай Ши".

Первое упоминание о принципе золотого сечения находим в «Началах» Евклида.
Около 400 г. до н. э. великий александрийский геометр записал удивительное наблюдение:

При среднепропорциональном делении отрезка относительно его краев весь отрезок относится к бóльшей своей части, как бóльшая к меньшей.

Известно, что построить пропорцию золотого сечения можно с помощью линейки и циркуля. Разделим квадрат по горизонтали пополам. Проведем диагональ полуквадрата и, приняв ее за радиус, перенесем на вертикаль. Полученный прямоугольник будет прямоугольником золотого сечения.

В природе, окружающей человека действительности, так же, как и в искусственно созданных формах, содержатся математические отношения величин. Они бывают разного рода. Самые простые - отношения сторон квадрата (1:1) или прямоугольника, состоящего из двух квадратов (1:2). Подобные отношения, выражаемые целыми числами, называются кратными. Они часто встречаются в архитектуре - в планировке древних египетских и античных храмов, постройках А. Палладио в эпоху Итальянского Возрождения.

Более сложная зависимость, в которой уравниваются отношения различных по величине форм, называется пропорцией (лат. Pro-portio - "соотношение, соразмерность"). Например, 1:2=3:6 или 5:10=10:20. Во всех случаях правая и левая части пропорции будут равны, какие бы числовые значения в них ни подставляли. Но существуют еще более сложные, иррациональные соотношения, которые распространены, в частности, в истории архитектуры.
Они выражаются не целыми числами, а бесконечной дробью. Это отношение стороны квадрата к его диагонали (1:√2), высоты равностороннего треугольника к половине его основания (1:√3) (рис. 623), стороны двусмежного квадрата к его диагонали (1:√5).

Вызывает удивление, что не только простые целые числа, но и иррациональные являются модулем (лат. modulus - "мера") - наименьшей величиной, служащей единицей при построении более сложных форм в архитектуре, скульптуре, живописи. Так, хорошо известно, что планы и фасады древнеегипетских храмов содержат в себе отношения сторон двух квадратов (рис. 487, 488).

Но если измерить план Парфенона Афинского
Акрополя, являющегося символом гармонии в мировом искусстве, то окажется, что его длинная и короткая стороны соотносятся не кратно (к примеру, 1:2 или 1:4), а более сложно, иррационально (1:√5), т. е. как малая сторона и диагональ двусмежного квадрата (рис. 624). Таковы же соотношения планов, фасадов и ортогональных сечений византийских церквей, романских и готических соборов Западной Европы (см. пропорционирование). Спрашивается, почему возникает такая сложность, представляющая явное затруднение при метрической системе измерений? Зачем она нужна строителям? Доказано, что это не связано с особенностями конструкций, количеством колонн или физическими свойствами материалов.

Французский архитектор А. Фурнье де Кора, норвежская художница Е. Килланд и русский архитектор В. Н. Владимиров (1) независимо друг от друга пришли к модели, отражающей систему пропорционирования памятников искусства Древнего Египта.
Эта модель получила название: система диагоналей (рис. 625). Если мы возьмем квадрат (соотношение сторон 1:1) и спроецируем его диагональ (√2) на продолжение одной из сторон, а затем из полученной точки восстановим перпендикуляр, получим новую фигуру - прямоугольник. Проведя в нем диагональ, обнаружим, что она равна √3. Повторим операцию, получив новый прямоугольник с более длинной стороной. Диагональ этого прямоугольника будет равняться √4, то есть 2. Проецируя эту диагональ, как в предыдущих случаях, и восстановив перпендикуляр, получаем следующую фигуру: это хорошо нам знакомый двусмежный квадрат с диагональю √5. Внутри этого основного прямоугольника помещается ряд диагоналей и, соответственно, иррациональных отношений, связанных определенной последовательностью. Все числа системы диагоналей, как кратные, так и иррациональные, постоянно встречаются в египетском искусстве. Но, что самое важное, они прямо указывают на закономерность золотого сечения. К математическому решению этой задачи первым пришел древнегреческий мыслитель Пифагор Самосский (556-? гг. до н. э.), возможно используя учения египетских жрецов. Согласно легенде, Пифагор учился в Египте . После того как персидский царь Камбис II в 525 г. до н. э. захватил Египет, Пифагор попал в плен и был отправлен в Вавилон, где обучался у халдейских магов. Некоторое несоответствие исторических дат и фактов биографии философа заставляет усомниться в этой истории, но связь между египетской системой мер и теоремой Пифагора очевидна.

Известно, что первой задачей любого строителя является построение прямого угла. От этого зависит прочность сооружения. Наилучшая форма основания - квадрат, а проецирование центра тяжести постройки на середину основания (точку пересечения диагоналей квадрата) создает идеально устойчивую конструкцию. Именно так построены египетские пирамиды, буддийские ступы, башни, столпообразные и крестово-купольные храмы. В этих примерах проявляется взаимосвязь закономерностей земной гравитации, симметрии и метода пропорционирования.

Египтяне, безусловно, знали эти закономерности, но не пользовались сложными расчетами с иррациональными числами. Они решали задачу гениально просто. Брали мерный шнур - веревку, разделенную узлами на двенадцать равных частей, соединяли ее концы и, растягивая на земле, забивали колышки в землю на третьем, седьмом и двенадцатом делениях. При этом получался треугольник с отношениями сторон 3:4:5. Такой треугольник, согласно одной из основных аксиом геометрии, всегда будет прямоугольным (рис. 626). Построив прямой угол на земле, можно увеличивать его до любых размеров, строить план, переводить его в вертикальную плоскость. Похожий прием использовался и в европейском Средневековье (триангуляция). Древние греки называли египтян "гарпедонаптаи", или "харпедонафтами" (греч. Harpedonaptai - "натягивающие веревки" от Harpedone - "петля, аркан"). Египетские жрецы именовали треугольник с отношениями сторон 3:4:5 "священным египетским треугольником", символизирующим великую триаду богов: Исида, Осирис и их сын Гор (два катета и гипотенуза, олицетворяемая Гором-Соколом - егип. Hor - "высота, небо"). В ведийских гимнах древней Индии есть строки:

В свои сердца глубоко заглянувшим,
Открылось мудрым, что в Небытии
Есть Бытия родство. И протянули
Они косую длинную межу.
(Перевод К. Бальмонта)

Бытие и небытие сопоставляются с Исидой и Осирисом, межа - диагональ - с Гором (2). Числа 3, 4, 5, их сумма 12, числа 3 и 4, их сумма 7 - все они являются "священными" в культурах разных стран мира. Одна из гигантских пирамид в Гизе, пирамида Хафра, имеет отношение высоты к стороне квадратного основания как 2:3 (143,5 м: 215,25 м) и представляет собой в разрезе два египетских треугольника. Размеры другой пирамиды - Хуфу - определяются отношениями 1:√5 (высота 148,2 м к диагонали основания 325,7 м). Система построения пирамид достаточно сложна, но исходит из свойств "священного египетского треугольника".

Прямоугольный треугольник египтян имеет еще одно замечательное свойство: сумма квадратов его катетов равняется квадрату гипотенузы: 32+42=52 (9+16=25). Это и есть теорема Пифагора, возможно "подсмотренная" великим математиком и мистиком у египетских "гарпедонаптов". Она же является формулой золотого сечения! Графически теорема Пифагора изображается следующим образом - рис. 627. Нетрудно заметить, что она включает в себя прямоугольный треугольник со свойствами сторон, аналогичными "египетскому" (сумма квадратов катетов равняется квадрату гипотенузы), который одновременно является половиной двусмежного квадрата с диагональю - основной фигуры "египетской системы диагоналей".

Однако следующий шаг в создании универсальной теории гармонии был сделан только в эпоху Итальянского Возрождения - совместно выдающимся художником Леонардо да Винчи (1452-1519) и его другом, математиком, монахом-францисканцем Лукой Пачьоли (1445-1514). В 1496 г. в Милане Леонардо и Пачьоли начали работу над сочинением "О Божественной пропорции" («De Divina Proportione", 1496-1507). Иллюстрации к книге выполнял Леонардо да Винчи. В 1509 г. в Венеции Л. Пачьоли опубликовал новое издание книги. Леонардо принадлежит второе название: "Золотое сечение" (лат. «Sectio aurea", позднее франц. «Section d’Or").

Графический способ построения идеальной "золотой пропорции", не требующий никаких вычислений, не изменился до настоящего времени и называется "способом архитекторов". Он прост, как все гениальное, и предполагает всего два движения циркулем (рис. 628). Малый катет "египетского треугольника" (размером 1) откладывается с помощью циркуля на гипотенузе (или, что то же самое, на диагонали двусмежного квадрата, равной √5). Затем остаток диагонали (√5-1) переносится противоположным движением циркуля на больший катет (равный 2). В результате большой катет будет разделен на две неравные части, при одном взгляде на которые ощущаются гармонические отношения. Эти ощущения можно проверить вычислением. Обозначим бо́льшую часть разделенного нами катета литерой «A», меньшую - «B». Тогда отношение всего катета (A+b) к его бо́льшей части (остатку диагонали) будет составлять 2/(√5-1). При любых значениях это отношение будет выражаться иррациональным числом, бесконечной дробью: 1,618033... Если же проверить отношение бо́льшей части (A) к меньшей части большого катета (B), то мы, на удивление, получим то же самое число: (√5-1)/(2-(√5-1))=1,618033... Эстетический смысл этой формулы состоит в том, что данная пропорция является единственно возможной, тем идеальным случаем, когда уравниваются отношения частей какой-либо величины (формы) между собой и каждой из этих частей с целым. Все прочие гармонические отношения связывают только отдельные части формы, а "золотая пропорция" связывает части и целое. Формулу красоты, следовательно, можно записать следующим образом: (A+b):A=a:B (целое относится к бо́льшей части так же, как бо́льшая часть относится к меньшей). От перемены мест членов этой пропорции результат не меняется. Во всех случаях мы будем получать одно и то же "золотое число".

Именно так пропорционирован фасад Парфенона в Афинах (рис. 629). Фасад (без треугольного фронтона) вписывается в "двусмежный квадрат". Колонна вместе с капителью составляет меньший член "золотой пропорции" (B=10,43 м), что, в частности, объясняет ее необычный, некратный размер. Больший член "золотой пропорции" (A) определяет общую высоту здания вместе с кровлей. Те же "золотые" отношения повторяются в деталях вплоть до мельчайших. Значение этой закономерности в эстетическом и художественном формообразовании громадно. Согласно принципу целостности, конструктивная основа любой композиции стремится к наиболее простой форме и ясным, легко воспринимаемым отношениям частей (см. гештальт). Эта эстетическая закономерность (в отличие от художественного формообразования) отражает всеобщий природный закон энтропии (греч. entropia - "превращение; стремление мировой энергии к равномерному состоянию"). Глаз человека устроен подобным же образом, он ищет простые, ясные отношения. Наибольшее удовольствие доставляют такие формы, в которых эти отношения выявлены, лежат на поверхности. И лучше всего, если они пронизывают сложную композицию единой закономерностью во всех ее частях, членениях, вплоть до самых мелких, незначительных. Тогда и возникает предчувствие мировой гармонии.

Художники всех времен, в большинстве случаев не зная правила "золотого сечения", так или иначе его ощущали и эмпирически приближались к идеальным пропорциям. Форматы живописных картин, икон, книг, листов писчей бумаги, отношения сторон оконных и дверных проемов классической архитектуры, форм мебели - столешниц, спинок кресел... все они приближаются к членениям катета египетского треугольника. Однако закономерно, что математическое обоснование появилось в эпоху Возрождения, время господства рационалистического мышления, и далее доминировало в искусстве Классицизма. Символично, что золотое число в теории формообразования принято обозначать греческой буквой φ ("фи"), с которой начинается имя выдающегося скульптора античности. Это же число именуется "функцией золотого сечения" (существуют и другие, производные "золотые числа").

К идее гармонического ряда чисел, независимо от других теоретиков, пришел математик-любитель из г. Пизы, торговец и путешественник Леонардо Фибоначчи (итал. Fibonacci - "Сын доброй природы"), или Леонардо Пизанский (1180-1240). Леонардо увлекался разного рода головоломками и однажды решил подсчитать возможный приплод кроликов, предположив, что каждая пара ежемесячно будет приносить еще по одной паре. У Фибоначчи получился ряд чисел: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 (к концу года получилось 144 пары кроликов). На самом деле этот ряд бесконечен. Его главное свойство заключается в том, что каждый последующий член равняется сумме двух предыдущих. Если же мы попробуем вычислять отношения соседних чисел, то каждый раз будем получать бесконечную дробь, в пределе стремящуюся к золотому числу (чем больше величины, тем ближе к искомому 1,618... или 0,618... в зависимости от того, делим ли мы большее на меньшее или меньшее на большее). Позднее Кеплер и Ньютон доказали, что отношениями численного ряда Фибоначчи определяются радиусы и периоды обращения планет вокруг Солнца, законы небесной и земной механики. Ботаники увидели эти числа в строении растений, зоологи - в раковинах моллюсков, кристаллографы - в структуре кристаллов, анатомы - в строении форм человеческого тела. Согласно античному канону Поликлета, если размер верхней части мужской фигуры (от пупка до макушки) принять за 1, то нижняя должна составить 1,618, а вся фигура - 2,618 (независимо от роста и полноты). Те же отношения определяют все детали вплоть до фаланг пальцев и частей лица ("квадратные фигуры").

Храм Соломона в Иерусалиме был построен на прямоугольнике с отношениями сторон 1:3. В кхмерском храме Ангкор-Ват высо́ты ярусов башен относятся как 6:13:42. В древнеримской архитектуре модулями пропорций были числа 2 и 5. В архитектуре Итальянского Возрождения золотые "отрезки" использовали Ф. Брунеллески, Л. Б. Альберти. В постройках А. Палладио постоянно встречаются отношения чисел 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9, 13 (см. палладианство). В Палаццо Дожей в Венеции, необычном сооружении, казалось бы нарушающем все классические нормы, отношения верхней и нижней частей - 13:1. В истории древнерусской архитектуры количество глав, связанных с конструкцией храмов, также следует численному ряду Фибоначчи: 1, 3, 5, 9 (1+8, см. Василия Блаженного храм в Москве), 13 (храм Св. Софии в Киеве), 21 (церковь Преображения в Ки́жах). Отношения нижних ярусов колокольни "Иван Великий" в Москве, построенной в 1505-1508 гг. Боном Фрязиным, - 0,618:0,382. Подобные примеры можно приводить до бесконечности. А. Дюрер в гравюре "Меланхолия" (1514) изобразил магический квадрат с числами Фибоначчи. Картина Я. Фермейра (Вермера) Делфтского "Улочка" (ок. 1658), создающая необычайное ощущение покоя, гармонии, вся пронизана золотыми отношениями (рис. 630, 631). Форматы картин Н. Пуссена, художника французского Классицизма, как правило, определяются числами 5:4 или 6:4.

Древнерусские меры длины - са́жени (их насчитывают шесть) оказываются связанными между собой по такому же принципу, что и египетская система диагоналей. Они антропоморфны, и их отношения следуют функции золотого сечения. Русский архитектор-неоклассицист И. В. Жолтовский предложил использовать наряду с числом φ "удвоенную третью величину" (см. пропорционирование).

Божественная пропорция зашифрована в магической пентаграмме -
эмблеме союза пифагорейцев (рис. 632) и в древнем китайском знаке "Тай Ши" (см. также рис. 563). Можно заключить, что весь видимый мир, во всяком случае в пределах земной гравитации, следует законам симметрии, энтропии, наиболее экономному, рациональному формообразованию, и, следовательно, его структура выражается не искусственным, так называемым натуральным рядом чисел, а рядом Фибоначчи и золотой, Божественной пропорцией. Этому же закону подчиняются анатомия, физиология и психология человека. Вот почему произведения искусства, формообразование которых следует правилу золотого сечения, оказываются способными вступать с человеком в состояние "гармонического резонанса" (см. также алгоритм; логика красоты).

1 Fournier des Corats A. La Proportion Égyptienne et les Rapports de Divine Harmonie. Paris, 1957; Kielland E. Geometry in Egyptian Art. London, 1955; ВладимировВ. Пропорциивегипетскойархитектуре. М., 1944.

2 Шмелев И. Третья сигнальная система // Золотое сечение. М.: Стройиздат, 1990. С. 242. См. также: Шмелев И. Архитектор фараона. СПб.: Иск-во России, 1993. С. 26.

Метод золотого сечения в строительстве гормоничного загородного дома

При обустройстве своего жилья, несомненно, одним из главных моментов является Гармоничность и Слаженность в использовании жилищного пространства. Однако подобное неосуществимо без чёткого понимания основных принципов в этом непростом деле. Люди веками накапливали опыт использования этих принципов как при возведении отдельных домов и построек, так и при строительстве масштабных поселений. Ведь не только сам человек и обустройство его жизни, но и устройство всего во Вселенной представляет собой образец гармоничности, совершенства и слаженности. Недаром многие учёные умы называют подобную безупречную слаженность поистине “божественным знаком”. Принцип “Золотой пропорции”, о котором пойдёт речь ниже, как раз и основывается на использовании такой гармонии и её переносе в сферу обустройства человеческого жилища.

Золотое Сечение (Golden Ratio) это деление какой-либо величины в отношении 62 % и 38 % (Ф=1:1,618) .

Человек как стандарт “Золотой пропорции”

Как бы ни удивительно это звучало, но в те времена, когда отсутствовали приборы для пространственных измерений, мерой для предков нынешних славян являлся сам человек. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить многие из названий в славянской измерительной системе: локоть, пядь, маховая и косая сажень, пясть, стопа. Таким образом, использование подобных мер длины уже закладывало основу для “золотого” соответствия измеряемых объектов пропорциям человеческого тела. И неудивительно, что строения, возводимые по таким естественным принципам, представляли собой образцы гармонии с внешним миром и окружающей природой.

Некоторые из особенностей древнерусских саженей

Наиболее употребительной в архитектурном планировании в Древней Руси была система измерений посредством так называемых “саженей”, которых существовало великое множество. Различные местности пользовались своими саженями, что отражалось в их названиях: владимирские, московские, новгородские. Чем можно объяснить такое различие? Скорее всего, тем, что люди из различных областей и регионов зачастую отличались по своему росту, размерам и пропорциям тел. Мало того, многие мастера могли изобрести и пользоваться в работе различными персональными саженями, что вполне естественно – ведь любое строительство должно вестись под нужды конкретного владельца. Если человек подбирает одежду с учётом роста, размеров и формы тела, логичным будет придерживаться тех же принципов в строительстве и обустройстве жилища. Невысокий дом явно не подойдёт для великана, а низкорослому человеку совсем ни к чему высокие потолки. Худому человеку не нужен слишком широкий дверной проём, в то время как человеку с крупными габаритами он просто необходим. Соответствие размеров нуждам владельца обеспечивает слаженность, гармонию и уют.

Однако, как подтверждают различные исследования, древнерусские сажени не являлись соразмерными и кратными друг другу величинами. Именно поэтому многие специалисты считают их использование нерациональным и лишённым удобства, предпочитая прибегать к классическим эталонным единицам, таким как метр.

Однако, чем же объяснить столь широкую практику использования иррациональных мерил у наших предков? К сожалению, в современной официальной науке укоренилось строго материальное восприятие окружающей действительности, и в результате многие из подобных вопросов остаются без вразумительного ответа.

Окружающий нас мир полон многочисленных движений и процессов, далеко не каждый из которых способен увидеть человеческий глаз. Множество волн, колебаний, микроскопических вибраций каждый миг повсеместно пронизывают внешнее пространство. Это своеобразная “пульсация природы” – не только живой, но и неживой. И сказанное в полной мере относится к различным элементам человеческого жилища, будь то стены, пол или потолки. Микроскопические волновые движения, неуловимые даже для многих чувствительных приборов, непрерывно воздействуют на человеческий организм, что не может остаться без последствий для него. Как отмечают исследователи в данной сфере, в тех помещениях, которые построены на основе стандартной метрической системы, волны принимают однообразный, “стоячий” характер, вредно воздействуя на состояние здоровья человека. Организм сопротивляется постоянному и однотипному волновому воздействию, что ослабляет и утомляет его, способствуя истощению.

Секреты гармонии в доме

Не являясь соразмерными и кратными величинами, древнерусские сажени лишены строгой физической рациональности. Отсутствие кратности в расстояниях приводит к разбалансированности “стоячих” волновых колебаний. В то же время, слаженность пропорций жилища с пропорциями его обитателей сопровождается возникновением других волн, вибрирующих в унисон с микроскопическими колебаниями в человеческом организме. Именно такое помещение – наилучшее для проживания людей, и поэтому во многих старинных домах люди чувствуют себя комфортно и расслабленно, не понимая, что же является тому причиной.

Конечно, системы точных измерений имеют важнейшее значение и широкую сферу применения, в том числе и в строительстве, однако планировать соразмерность и пропорции на их основе не является хорошим вариантом.

Если же жилище уже построено, тогда улучшения его можно добиться посредством визуальной разбивки на части и помещения, соответствующие условиям “золотой пропорции”.

Использование этих принципов на практике оживит любое помещение, одновременно способствуя хорошему самочувствию и более комфортному и приятному внешнему виду жилища.

Мы будем рады видеть Вас в числе наших клиентов!

Строительство по Золотой пропорции от Центра Загородного Строительства "Асгард" - это надёжное долгосрочное сотрудничество на взаимовыгодных условиях с соблюдением всех условий договора. Присоединяйтесь к числу признательных клиентов, уже наслаждающихся комфортным проживанием в своём загородном доме.

Остались вопросы? Получите бесплатную консультацию.

Золотое сечение – гармоническая пропорция

В математике пропорцией (лат. proportio) называют равенство двух отношений: a: b = c: d.

Отрезок прямой АВ можно разделить на две части следующими способами:
на две равные части – АВ: АС = АВ: ВС;
на две неравные части в любом отношении (такие части пропорции не образуют);
таким образом, когда АВ: АС = АС: ВС.

Последнее и есть золотое деление или деление отрезка в крайнем и среднем отношении.

Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему

a: b = b: c или с: b = b: а.

Практическое знакомство с золотым сечением начинают с деления отрезка прямой в золотой пропорции с помощью циркуля и линейки.

Из точки В восставляется перпендикуляр, равный половине АВ. Полученная точка С соединяется линией с точкой А. На полученной линии откладывается отрезок ВС, заканчивающийся точкой D. Отрезок AD переносится на прямую АВ. Полученная при этом точка Е делит отрезок АВ в соотношении золотой пропорции.

Отрезки золотой пропорции выражаются бесконечной иррациональной дробью AE = 0,618..., если АВ принять за единицу, ВЕ = 0,382... Для практических целей часто используют приближенные значения 0,62 и 0,38. Если отрезок АВ принять за 100 частей, то большая часть отрезка равна 62, а меньшая – 38 частям.

Свойства золотого сечения описываются уравнением:

x2 – x – 1 = 0.

Решение этого уравнения:

Свойства золотого сечения создали вокруг этого числа романтический ореол таинственности и чуть ли не мистического поклонения.

Второе золотое сечение

Болгарский журнал «Отечество» (№10, 1983 г.) опубликовал статью Цветана Цекова-Карандаша «О втором золотом сечении», которое вытекает из основного сечения и дает другое отношение 44: 56.

Деление осуществляется следующим образом. Отрезок АВ делится в пропорции золотого сечения. Из точки С восставляется перпендикуляр СD. Радиусом АВ находится точка D, которая соединяется линией с точкой А. Прямой угол АСD делится пополам. Из точки С проводится линия до пересечения с линией AD. Точка Е делит отрезок AD в отношении 56: 44.

На рисунке показано положение линии второго золотого сечения. Она находится посередине между линией золотого сечения и средней линией прямоугольника.

Золотой треугольник

Для нахождения отрезков золотой пропорции восходящего и нисходящего рядов можно пользоваться пентаграммой.

Для построения пентаграммы необходимо построить правильный пятиугольник. Способ его построения разработал немецкий живописец и график Альбрехт Дюрер (1471...1528). Пусть O – центр окружности, A – точка на окружности и Е – середина отрезка ОА. Перпендикуляр к радиусу ОА, восставленный в точке О, пересекается с окружностью в точке D. Пользуясь циркулем, отложим на диаметре отрезок CE = ED. Длина стороны вписанного в окружность правильного пятиугольника равна DC. Откладываем на окружности отрезки DC и получим пять точек для начертания правильного пятиугольника. Соединяем углы пятиугольника через один диагоналями и получаем пентаграмму. Все диагонали пятиугольника делят друг друга на отрезки, связанные между собой золотой пропорцией.

Каждый конец пятиугольной звезды представляет собой золотой треугольник. Его стороны образуют угол 36° при вершине, а основание, отложенное на боковую сторону, делит ее в пропорции золотого сечения.

Проводим прямую АВ. От точки А откладываем на ней три раза отрезок О произвольной величины, через полученную точку Р проводим перпендикуляр к линии АВ, на перпендикуляре вправо и влево от точки Р откладываем отрезки О. Полученные точки d и d1 соединяем прямыми с точкой А. Отрезок dd1 откладываем на линию Ad1, получая точку С. Она разделила линию Ad1 в пропорции золотого сечения. Линиями Ad1 и dd1 пользуются для построения «золотого» прямоугольника.

История золотого сечения

Принято считать, что понятие о золотом делении ввел в научный обиход Пифагор , древнегреческий философ и математик (VI в. до н.э.). Есть предположение, что Пифагор свое знание золотого деления позаимствовал у египтян и вавилонян. И действительно, пропорции пирамиды Хеопса, храмов, барельефов, предметов быта и украшений из гробницы Тутанхамона свидетельствуют, что египетские мастера пользовались соотношениями золотого деления при их создании. Французский архитектор Ле Корбюзье нашел, что в рельефе из храма фараона Сети I в Абидосе и в рельефе, изображающем фараона Рамзеса, пропорции фигур соответствуют величинам золотого деления. Зодчий Хесира, изображенный на рельефе деревянной доски из гробницы его имени, держит в руках измерительные инструменты, в которых зафиксированы пропорции золотого деления.

Греки были искусными геометрами. Даже арифметике обучали своих детей при помощи геометрических фигур. Квадрат Пифагора и диагональ этого квадрата были основанием для построения динамических прямоугольников.

Платон (427...347 гг. до н.э.) также знал о золотом делении. Его диалог «Тимей » посвящен математическим и эстетическим воззрениям школы Пифагора и, в частности, вопросам золотого деления.

В фасаде древнегреческого храма Парфенона присутствуют золотые пропорции. При его раскопках обнаружены циркули, которыми пользовались архитекторы и скульпторы античного мира. В Помпейском циркуле (музей в Неаполе) также заложены пропорции золотого деления.

В дошедшей до нас античной литературе золотое деление впервые упоминается в «Началах » Евклида . Во 2-й книге «Начал» дается геометрическое построение золотого деления После Евклида исследованием золотого деления занимались Гипсикл (II в. до н.э.), Папп (III в. н.э.) и др. В средневековой Европе с золотым делением познакомились по арабским переводам «Начал» Евклида. Переводчик Дж. Кампано из Наварры (III в.) сделал к переводу комментарии. Секреты золотого деления ревностно оберегались, хранились в строгой тайне. Они были известны только посвященным.

В эпоху Возрождения усиливается интерес к золотому делению среди ученых и художников в связи с его применением как в геометрии, так и в искусстве, особенно в архитектуре Леонардо да Винчи , художник и ученый, видел, что у итальянских художников эмпирический опыт большой, а знаний мало. Он задумал и начал писать книгу по геометрии, но в это время появилась книга монаха Луки Пачоли , и Леонардо оставил свою затею. По мнению современников и историков науки, Лука Пачоли был настоящим светилом, величайшим математиком Италии в период между Фибоначчи и Галилеем. Лука Пачоли был учеником художника Пьеро делла Франчески, написавшего две книги, одна из которых называлась «О перспективе в живописи». Его считают творцом начертательной геометрии.

Лука Пачоли прекрасно понимал значение науки для искусства. В 1496 г по приглашению герцога Моро он приезжает в Милан, где читает лекции по математике. В Милане при дворе Моро в то время работал и Леонардо да Винчи. В 1509 г. в Венеции была издана книга Луки Пачоли «Божественная пропорция» с блестяще выполненными иллюстрациями, ввиду чего полагают, что их сделал Леонардо да Винчи. Книга была восторженным гимном золотой пропорции. Среди многих достоинств золотой пропорции монах Лука Пачоли не преминул назвать и ее «божественную суть» как выражение божественного триединства бог сын, бог отец и бог дух святой (подразумевалось, что малый отрезок есть олицетворение бога сына, больший отрезок – бога отца, а весь отрезок – бога духа святого).

Леонардо да Винчи также много внимания уделял изучению золотого деления. Он производил сечения стереометрического тела, образованного правильными пятиугольниками, и каждый раз получал прямоугольники с отношениями сторон в золотом делении. Поэтому он дал этому делению название золотое сечение. Так оно и держится до сих пор как самое популярное.

В то же время на севере Европы, в Германии, над теми же проблемами трудился Альбрехт Дюрер . Он делает наброски введения к первому варианту трактата о пропорциях. Дюрер пишет. «Необходимо, чтобы тот, кто что-либо умеет, обучил этому других, которые в этом нуждаются. Это я и вознамерился сделать».

Судя по одному из писем Дюрера, он встречался с Лукой Пачоли во время пребывания в Италии. Альбрехт Дюрер подробно разрабатывает теорию пропорций человеческого тела. Важное место в своей системе соотношений Дюрер отводил золотому сечению. Рост человека делится в золотых пропорциях линией пояса, а также линией, проведенной через кончики средних пальцев опущенных рук, нижняя часть лица – ртом и т.д. Известен пропорциональный циркуль Дюрера.

Великий астроном XVI в. Иоган Кеплер назвал золотое сечение одним из сокровищ геометрии. Он первый обращает внимание на значение золотой пропорции для ботаники (рост растений и их строение).

Кеплер называл золотую пропорцию продолжающей саму себя «Устроена она так, – писал он, – что два младших члена этой нескончаемой пропорции в сумме дают третий член, а любые два последних члена, если их сложить, дают следующий член, причем та же пропорция сохраняется до бесконечности».

Построение ряда отрезков золотой пропорции можно производить как в сторону увеличения (возрастающий ряд), так и в сторону уменьшения (нисходящий ряд).

Если на прямой произвольной длины, отложить отрезок m, рядом откладываем отрезок M. На основании этих двух отрезков выстраиваем шкалу отрезков золотой пропорции восходящего и нисходящего рядов.

В последующие века правило золотой пропорции превратилось в академический канон и, когда со временем в искусстве началась борьба с академической рутиной, в пылу борьбы «вместе с водой выплеснули и ребенка». Вновь «открыто» золотое сечение было в середине XIX в. В 1855 г. немецкий исследователь золотого сечения профессор Цейзинг опубликовал свой труд «Эстетические исследования». С Цейзингом произошло именно то, что и должно было неминуемо произойти с исследователем, который рассматривает явление как таковое, без связи с другими явлениями. Он абсолютизировал пропорцию золотого сечения, объявив ее универсальной для всех явлений природы и искусства. У Цейзинга были многочисленные последователи, но были и противники, которые объявили его учение о пропорциях «математической эстетикой».

Цейзинг проделал колоссальную работу. Он измерил около двух тысяч человеческих тел и пришел к выводу, что золотое сечение выражает средний статистический закон. Деление тела точкой пупа – важнейший показатель золотого сечения. Пропорции мужского тела колеблются в пределах среднего отношения 13: 8 = 1,625 и несколько ближе подходят к золотому сечению, чем пропорции женского тела, в отношении которого среднее значение пропорции выражается в соотношении 8: 5 = 1,6. У новорожденного пропорция составляет отношение 1: 1, к 13 годам она равна 1,6, а к 21 году равняется мужской. Пропорции золотого сечения проявляются и в отношении других частей тела – длина плеча, предплечья и кисти, кисти и пальцев и т.д.

Справедливость своей теории Цейзинг проверял на греческих статуях. Наиболее подробно он разработал пропорции Аполлона Бельведерского. Подверглись исследованию греческие вазы, архитектурные сооружения различных эпох, растения, животные, птичьи яйца, музыкальные тона, стихотворные размеры. Цейзинг дал определение золотому сечению, показал, как оно выражается в отрезках прямой и в цифрах. Когда цифры, выражающие длины отрезков, были получены, Цейзинг увидел, что они составляют ряд Фибоначчи, который можно продолжать до бесконечности в одну и в другую сторону. Следующая его книга имела название «Золотое деление как основной морфологический закон в природе и искусстве». В 1876 г. в России была издана небольшая книжка, почти брошюра, с изложением этого труда Цейзинга. Автор укрылся под инициалами Ю.Ф.В. В этом издании не упомянуто ни одно произведение живописи.

В конце XIX – начале XX вв. появилось немало чисто формалистических теории о применении золотого сечения в произведениях искусства и архитектуры. С развитием дизайна и технической эстетики действие закона золотого сечения распространилось на конструирование машин, мебели и т.д.

Ряд Фибоначчи

С историей золотого сечения косвенным образом связано имя итальянского математика монаха Леонардо из Пизы, более известного под именем Фибоначчи (сын Боначчи). Он много путешествовал по Востоку, познакомил Европу с индийскими (арабскими) цифрами. В 1202 г вышел в свет его математический труд «Книга об абаке» (счетной доске), в котором были собраны все известные на то время задачи. Одна из задач гласила «Сколько пар кроликов в один год от одной пары родится». Размышляя на эту тему, Фибоначчи выстроил такой ряд цифр:

Ряд чисел 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 и т.д. известен как ряд Фибоначчи. Особенность последовательности чисел состоит в том, что каждый ее член, начиная с третьего, равен сумме двух предыдущих 2 + 3 = 5; 3 + 5 = 8; 5 + 8 = 13, 8 + 13 = 21; 13 + 21 = 34 и т.д., а отношение смежных чисел ряда приближается к отношению золотого деления. Так, 21: 34 = 0,617, а 34: 55 = 0,618. Это отношение обозначается символом Ф. Только это отношение – 0,618: 0,382 – дает непрерывное деление отрезка прямой в золотой пропорции, увеличение его или уменьшение до бесконечности, когда меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему.

Фибоначчи так же занимался решением практических нужд торговли: с помощью какого наименьшего количества гирь можно взвесить товар? Фибоначчи доказывает, что оптимальной является такая система гирь: 1, 2, 4, 8, 16...

Обобщенное золотое сечение

Ряд Фибоначчи мог бы остаться только математическим казусом, если бы не то обстоятельство, что все исследователи золотого деления в растительном и в животном мире, не говоря уже об искусстве, неизменно приходили к этому ряду как арифметическому выражению закона золотого деления.

Ученые продолжали активно развивать теорию чисел Фибоначчи и золотого сечения. Ю. Матиясевич с использованием чисел Фибоначчи решает 10-ю проблему Гильберта. Возникают изящные методы решения ряда кибернетических задач (теории поиска, игр, программирования) с использованием чисел Фибоначчи и золотого сечения. В США создается даже Математическая Фибоначчи-ассоциация, которая с 1963 года выпускает специальный журнал.

Одним из достижений в этой области является открытие обобщенных чисел Фибоначчи и обобщенных золотых сечений.

Ряд Фибоначчи (1, 1, 2, 3, 5, 8) и открытый им же «двоичный» ряд гирь 1, 2, 4, 8, 16... на первый взгляд совершенно разные. Но алгоритмы их построения весьма похожи друг на друга: в первом случае каждое число есть сумма предыдущего числа с самим собой 2 = 1 + 1; 4 = 2 + 2..., во втором – это сумма двух предыдущх чисел 2 = 1 + 1, 3 = 2 + 1, 5 = 3 + 2.... Нельзя ли отыскать общую математическую формулу, из которой получаются и «двоичный» ряд, и ряд Фибоначчи? А может быть, эта формула даст нам новые числовые множества, обладающие какими-то новыми уникальными свойствами?

Действительно, зададимся числовым параметром S, который может принимать любые значения: 0, 1, 2, 3, 4, 5... Рассмотрим числовой ряд, S + 1 первых членов которого – единицы, а каждый из последующих равен сумме двух членов предыдущего и отстоящего от предыдущего на S шагов. Если n-й член этого ряда мы обозначим через φS (n), то получим общую формулу φS (n) = φS (n – 1) + φS (n – S – 1).

Очевидно, что при S = 0 из этой формулы мы получим «двоичный» ряд, при S = 1 – ряд Фибоначчи, при S = 2, 3, 4. новые ряды чисел, которые получили название S-чисел Фибоначчи.

В общем виде золотая S-пропорция есть положительный корень уравнения золотого S-сечения xS+1 – xS – 1 = 0.

Нетрудно показать, что при S = 0 получается деление отрезка пополам, а при S = 1 –знакомое классическое золотое сечение.

Отношения соседних S-чисел Фибоначчи с абсолютной математической точностью совпадают в пределе с золотыми S-пропорциями! Математики в таких случаях говорят, что золотые S-сечения являются числовыми инвариантами S-чисел Фибоначчи.

Факты, подтверждающие существование золотых S-сечений в природе, приводит белорусский ученый Э.М. Сороко в книге «Структурная гармония систем» (Минск, «Наука и техника», 1984). Оказывается, например, что хорошо изученные двойные сплавы обладают особыми, ярко выраженными функциональными свойствами (устойчивы в термическом отношении, тверды, износостойки, устойчивы к окислению и т. п) только в том случае, если удельные веса исходных компонентов связаны друг с другом одной из золотых S-пропорций. Это позволило автору выдвинуть гипотезe о том, что золотые S-сечения есть числовые инварианты самоорганизующихся систем. Будучи подтвержденной экспериментально, эта гипотеза может иметь фундаментальное значение для развития синергетики – новой области науки, изучающей процессы в самоорганизующихся системах.

С помощью кодов золотой S-пропорции можно выразить любое действительное число в виде суммы степеней золотых S-пропорций с целыми коэффициентами.

Принципиальное отличие такого способа кодирования чисел заключается в том, что основания новых кодов, представляющие собой золотые S-пропорции, при S > 0 оказываются иррациональными числами. Таким образом, новые системы счисления с иррациональными основаниями как бы ставят «с головы на ноги» исторически сложившуюся иерархию отношений между числами рациональными и иррациональными. Дело в том, что сначала были «открыты» числа натуральные; затем их отношения – числа рациональные. И лишь позже – после открытия пифагорийцами несоизмеримых отрезков – на свет появились иррациональные числа. Скажем, в десятичной, пятеричной, двоичной и других классических позиционных системах счисления в качестве своеобразной первоосновы были выбраны натуральные числа – 10, 5, 2, – из которых уже по определенным правилам конструировались все другие натуральные, а также рациональные и иррациональные числа.

Своего рода альтернативой существующим способам счисления выступает новая, иррациональная система, в качестве первоосновы, начала счисления которой выбрано иррациональное число (являющееся, напомним, корнем уравнения золотого сечения); через него уже выражаются другие действительные числа.

В такой системе счисления любое натуральное число всегда представимо в виде конечной – а не бесконечной, как думали ранее! – суммы степеней любой из золотых S-пропорций. Это одна из причин, почему «иррациональная» арифметика, обладая удивительной математической простотой и изяществом, как бы вобрала в себя лучшие качества классической двоичной и «Фибоначчиевой» арифметик.

Принципы формообразования в природе

Все, что приобретало какую-то форму, образовывалось, росло, стремилось занять место в пространстве и сохранить себя. Это стремление находит осуществление в основном в двух вариантах – рост вверх или расстилание по поверхности земли и закручивание по спирали.

Раковина закручена по спирали. Если ее развернуть, то получается длина, немного уступающая длине змеи. Небольшая десятисантиметровая раковина имеет спираль длиной 35 см. Спирали очень распространены в природе. Представление о золотом сечении будет неполным, если не сказать о спирали.

Форма спирально завитой раковины привлекла внимание Архимеда. Он изучал ее и вывел уравнение спирали. Спираль, вычерченная по этому уравнению, называется его именем. Увеличение ее шага всегда равномерно. В настоящее время спираль Архимеда широко применяется в технике.

Еще Гете подчеркивал тенденцию природы к спиральности. Винтообразное и спиралевидное расположение листьев на ветках деревьев подметили давно. Спираль увидели в расположении семян подсолнечника, в шишках сосны, ананасах, кактусах и т.д. Совместная работа ботаников и математиков пролила свет на эти удивительные явления природы. Выяснилось, что в расположении листьев на ветке (филотаксис), семян подсолнечника, шишек сосны проявляет себя ряд Фибоначчи, а стало быть, проявляет себя закон золотого сечения. Паук плетет паутину спиралеобразно. Спиралью закручивается ураган. Испуганное стадо северных оленей разбегается по спирали. Молекула ДНК закручена двойной спиралью. Гете называл спираль «кривой жизни».

Среди придорожных трав растет ничем не примечательное растение – цикорий. Приглядимся к нему внимательно. От основного стебля образовался отросток. Тут же расположился первый листок.

Отросток делает сильный выброс в пространство, останавливается, выпускает листок, но уже короче первого, снова делает выброс в пространство, но уже меньшей силы, выпускает листок еще меньшего размера и снова выброс. Если первый выброс принять за 100 единиц, то второй равен 62 единицам, третий – 38, четвертый – 24 и т.д. Длина лепестков тоже подчинена золотой пропорции. В росте, завоевании пространства растение сохраняло определенные пропорции. Импульсы его роста постепенно уменьшались в пропорции золотого сечения.

Рис. 13. Цикорий

Рис. 14. Ящерица живородящая

В ящерице с первого взгляда улавливаются приятные для нашего глаза пропорции – длина ее хвоста так относится к длине остального тела, как 62 к 38.

И в растительном, и в животном мире настойчиво пробивается формообразующая тенденция природы – симметрия относительно направления роста и движения. Здесь золотое сечение проявляется в пропорциях частей перпендикулярно к направлению роста.

Природа осуществила деление на симметричные части и золотые пропорции. В частях проявляется повторение строения целого.

Рис. 15. Яйцо птицы

Великий Гете, поэт, естествоиспытатель и художник (он рисовал и писал акварелью), мечтал о создании единого учения о форме, образовании и преобразовании органических тел. Это он ввел в научный обиход термин морфология.

Пьер Кюри в начале нашего столетия сформулировал ряд глубоких идей симметрии. Он утверждал, что нельзя рассматривать симметрию какого-либо тела, не учитывая симметрию окружающей среды.

Закономерности «золотой» симметрии проявляются в энергетических переходах элементарных частиц, в строении некоторых химических соединений, в планетарных и космических системах, в генных структурах живых организмов. Эти закономерности, как указано выше, есть в строении отдельных органов человека и тела в целом, а также проявляются в биоритмах и функционировании головного мозга и зрительного восприятия.
Золотое сечение и симметрия

Золотое сечение нельзя рассматривать само по себе, отдельно, без связи с симметрией. Великий русский кристаллограф Г.В. Вульф (1863...1925) считал золотое сечение одним из проявлений симметрии.

Золотое деление не есть проявление асимметрии, чего-то противоположного симметрии Согласно современным представлениям золотое деление – это асимметричная симметрия. В науку о симметрии вошли такие понятия, как статическая и динамическая симметрия. Статическая симметрия характеризует покой, равновесие, а динамическая – движение, рост. Так, в природе статическая симметрия представлена строением кристаллов, а в искусстве характеризует покой, равновесие и неподвижность. Динамическая симметрия выражает активность, характеризует движение, развитие, ритм, она – свидетельство жизни. Статической симметрии свойственны равные отрезки, равные величины. Динамической симметрии свойственно увеличение отрезков или их уменьшение, и оно выражается в величинах золотого сечения возрастающего или убывающего ряда.

1. Что важно знать для расчетов и чем грозят ошибки
2. Типы и формы современных крыш
3. Коньковый прогон и углы наклона скатов
4. Расчеты высоты крыш разных форм
5. Расчет кровли с помощью онлайн-ресурсов
6. Что учитывать, приступая к расчетам крыши

Завершающим этапом строительства любого дома (будь это просторное основное жилище или небольшой дачный домик) становится обустройство крыши. Именно она придает экстерьеру презентабельный и завершённый облик, но при этом выполняет очень важную функцию – сохраняет тепло, создает уютную, максимально комфортную и приятную атмосферу внутри. Именно этот элемент любого строения без преувеличения называют одним из важнейших.

От чего зависит высота конструкции и что учитывают, выполняя предмонтажные вычисления

Особенно важно знать, как рассчитать высоту крыши для дома, причем точно понимать, как сделать это правильно. Именно поэтому нужно уделить некоторое время на изучение данного вопроса. Неточности, допущенные в предмонтажных вычислениях, приводят к серьёзным проблемам, с которыми потом слишком сложно справиться. Часто для устранения ошибок приходится приступать к работам по обустройству кровли заново. Например, если скаты выполнены с малым углом наклона, то такой конструкции будут причинять серьёзный вред зимние снегопады (из-за скопления снега есть риск того, что произойдет пролом кровли). Логично предположить, что можно просто делать высокий конёк и все проблемы будут решены, но и это не так, ведь слишком высокая крыша наиболее всего уязвима к порывам ветра.

Таким образом, приступая к расчетам крыши и углов наклона скатов, а также обустройству кровли, необходимо помнить, что на ее высоту значительное влияние оказывают:

• общая квадратура сооружения;
• климатические условия (как вы уже догадались, в регионах со снежными зимами не рекомендуются покатые крыши, оптимальные для тёплых континентов);
• материал для обустройства кровли, а также обрешетки;
• выбранная форма;
• высота основного здания;
• личные предпочтения и вкусы хозяина.

На параметры конструкции во многом влияет и ряд других факторов, например, прямая зависимость есть от слоя положенного утеплителя или установки снегозадержателей. Размеры конька связаны с особенностями стропильной системы, но вместе с этим могут увеличить общую площадь кровли и количество требующихся для её обустройства материалов.

Всё описанное выше подтверждает тот факт, что от размера крыши зависит прочность конструкции, долговечность её эксплуатации, эстетичность и гармоничность внешнего облика постройки.

Какие распространены типы современных кровельных конструкций

Тип крыши оказывает самое прямое влияние на расчет и используемые для него формулы, а также на величину и, следовательно, на расход материала, который нужно приобрести для обустройства кровли. Сегодня чаще всего возводятся такие конструкции:

• односкатная (её предпочтительнее использовать для хозяйственных построек);
• двускатная (самая популярная для жилых домов);
• четырехскатная. Тоже отличный выбор для жилых сооружений. Здесь предусмотрены многообразные варианты: эффектные шатровые (характерная черта которых – одинаковый размер и форма всех скатов) или сложные вальмовые (их особенностью является участие двух треугольных вальм и двух скатов с изломом (формы трапеции));
• мансардная (состоит из двух скатов, но обязательно с изломом). Данный излом позволяет увеличить площадь мансарды.

Конёк и определение рациональных углов наклона скатов

Для расчётов разных форм кровли используется такая величина как размер конька. Под этим названием понимается верхнее, горизонтально расположенное ребро конструкции, которое образовалось при пересечении двух скатов кровли (наклонных плоскостей).

Конёк есть на всех видах крыш, кроме шатровых и купольных. Если конструкция простая двухскатная, то он один, если же сложная – то коньков образуется от двух и более. На коньковые прогоны при возведении кровли опираются стропильные ноги, а исходя из того, какой кровельный материал выбран для окончательного покрытия, выбирается и основа конька.

Знать, как высоту крыши дома рассчитывать правильно, нужно и для сооружения надежной и прочной конструкции, а также для того, чтобы спрогнозировать предварительные затраты на строительство, и запланировать бюджет. В вычислениях рационального угла наклона учитывают материал, из которого решено выложить кровлю: одни кровельные покрытия могут быть уложены под углом до 90 градусов, а другие – только от 15 до 60 градусов.

Подбирая, с каким наклоном плоскостей выбрать крышу для своего дома, необходимо принимать в учет функциональность, общий внешний вид полученного в итоге сооружения (ведь вы захотите получить эстетичное строение) и климатические условия. Как показывает практика, для европейских стран идеальным решением можно назвать угол в 35-40 градусов.

Примеры вычислений, которые несложно выполнить самостоятельно

В принципе, если речь идет о простых конструкциях кровли, то понадобится совсем немного для того, чтобы рассчитать высоту крыши: калькулятор и несколько всем известных принципов из основ геометрии, которые преподают ещё по школьной программе.

Основной принцип расчета берём из правила, что длина одного катета в прямоугольном треугольнике будет равна длине другого, если его умножить на тангенс угла, образованного с основанием.

• измеряем ширину строения (допустим, у нас четырехметровый дом);
• принимаем величину угла, равную 35 градусам (как рекомендованный оптимальный вариант для европейских широт);
• рассчитываем тангенс, он получается для данного угла 0,7002;
• 4 метра * 0,7002 = 2,8 метра.

Наиболее сложными вычислениями сопровождается обустройство кровли мансардного типа, характерной чертой которого можно назвать наличие двух скатов с изломом, что со стороны делает её общий вид как бы «ломаным». Обустройство ломаной крыши позволит увеличить функциональную область мансарды. В основе расчета вальмовой крыши положен уже рассмотренный выше пример вычисления высоты двускатной крыши , однако не стоит забывать, что у кровли получается не один угол наклона, а несколько. Перед переходом к расчетным операциям необходимо определиться с ними. Практика показывает, что лучше всего выбрать такие величины углов:

• для нижнего – свыше 40 градусов;
• для остальных – меньше 40 градусов, но обязательно больше 15.

Чтобы упростить вычисления, но в то же время получить быстро наиболее точный результат, специалисты предпочитают пользоваться методом «золотого сечения», для этого на чертеже контур крыши вписывают в круг. Прибегая к этому удачному правилу, можно без проблем решить вопрос, как правильно рассчитать высоту крыши, и главное, избежать неточностей в расчете, которые на практике приведут к тому, что общий вид сооружения окажется неэстетичным, негармоничным и попросту некрасивым.

Куда можно обратиться за помощью: онлайн-ресурс и консультанты

Если возводимая крыша сложной формы , то она требует и более объёмных, длительных расчетов. Для вычислений используются данные по сечению стропил, шаг между ними, величина пролётов стропильной конструкции . Кроме того, в учет берутся размеры окон кровли, дымоходов, наличие парапетов и свесов, обязательно понадобится проанализировать возможность опор и выносливость фундамента.

Сегодня любой, кто не знает, как рассчитать высоту крыши, сделать это сможет, обратившись к помощникам, найти которых можно на просторах Интернета. Это могут быть специалисты, готовые вам оказать такие услуги в режиме онлайн, или специальный интернет-ресурс под названием «калькулятор», в этом случае посетитель сайта вводит запрашиваемые данные и система производит по ним вычисления.

Выбирая, к кому обратиться за помощью, помните, что вальмовая крыша – конструкция недешевая, поэтому не терпит ошибок и неточностей. Правильность проведенных вычислений должна быть гарантирована. Для новичков вычисления четырехскатных, вальмовых и шатровых крыш оказываются довольно сложными, поэтому их лучше доверить специалисту-проектировщику со стажем работы в данной сфере. Самостоятельно можно заниматься только вычислениями, касающимися односкатных конструкций для хозпостроек и гаражей, или простых двускатных, сооружаемых для покрытия небольшого дачного домика.

Классическая крыша русской избушки – двухскатная. Стропильная система для неё достаточно проста, и это обеспечило большую популярность такому виду крыши. Вальмовая крыша (четырёхскатная), например, геометрически сложнее. Её труднее рассчитать и построить, поэтому возьмёмся за расчёт симметричной крыши с двумя скатами.Расчёт её заключается в определении длины стропил, которые образуют пары. Каждая из этих пар присоединяется к соседним стропильным фермам при помощи обрешётки. Торцы крыши – это треугольные фронтоны. Длина стропил, как и высота крыши, будет определяться её углом. Как его выбрать правильно? Это подскажет преобладающая в местности погода.

Выбор высоты конька

Пример расчёта

Высота крыши влияет на внешний вид дома, сложность сборки стропильного каркаса и технические характеристики . Поэтому важно уделить особое внимание определению размера и только после этого закупать материал. Для того чтобы сделать расчеты необязательно обращаться в специализированные организации. В статье обсудим как правильно рассчитать высоту крыши, а также что на нее влияет.

Что влияет на высоту конька?

Коньком называют горизонтальное ребро сопряжения вершин двух скатов крыши. Завышение и занижение высоты негативно влияет на эксплуатацию кровли, портит внешний вид здания. Поэтому при расчете недостаточно руководствоваться лишь собственным вкусом. Перед тем как рассчитать высоту конька важно обратить внимание на различные технические условия.

В статье примем по умолчанию крыши с равными скатами по длине и углу наклона. Это упростит определение высоты, хотя все описанные принципа применимы и к асимметричным конструкциям.

Согласно геометрии, один из скатов будет гипотенузой, а расстояние от конька до основания катетом.

Теперь пройдемся по каждому пункту более подробно.

Кровельное покрытие

Для разных материалов есть собственные требования по крутизне уклона. От этого показателя будет зависеть расчет высоты конька двускатной крыши. Есть общие принципы выбора материал в зависимости от угла ската:

1. Для небольших штучных элементов уклон ската должен быть больше чем для длинных листовых материалов. Это связано с тем, что при скапливании влаги в стыках могут появиться протечки. Поэтому коньки для шиферной крыши выше чем коньки на крышу из металлочерепицы. Дело в том, что длина волнового шифера всего 1,75 м, а металлический кровельный материал может занимать всю длину ската.
2. Высота коньковой крыши влияет и на количество стыков. С занижением угла должно уменьшаться и количество соединений, нахлестов. Поэтому самыми надежными вариантами считаются крупнолистовые и рулонные материалы.
3. Тяжелые кровельные элементы размещают на крутых скатах. Крыши из шифера и керамической черепицы имеют большую массу, поэтому делают крутой уклон. Так, они не прогибают стропильные балки.

При этом стоит помнить, что чем круче уклон, тем больше материала для покрытия крыши понадобится. Так, если брать за 100% потребность для угла ската 7-10°, тогда угол в 45° потребует 150% перерасход, а угол 60° - все 200%.

Размеры скатов относительно ширины дома будет меняться вместе с высотой конька.

Чердачное помещение

Существует две разновидности домов: с чердачным помещением и без него. Для каждого варианта есть собственные условия расчета высоты конька. Если чердачное помещение жилое, тогда к росту самого высокого владельца добавляется 30-40 см. Но лучше подумать и о гостях, сделав потолок на высоте 2,4 метра. Но важно помнить, что это только потолок, а не высота крыши. Сюда нужно будет прибавить еще полметра или больше, в зависимости от предпочтений.

Если чердачное помещение нежилое, тогда высота конька рассчитывается под влиянием пожарной безопасности. Один из пунктов обязывает владельцев обеспечить сквозной проход под кровлей высотой не меньше 1,6 метра, а шириной 1,2 м. При сложных стропильных системах эти размеры могут быть сокращены на 0,4 м. Это пространство обеспечит свободный воздухообмен и проход для ремонта, осмотра.

Бесчерданые здания строятся так, что над перекрытием предыдущего этажа дополнительно возводятся стены. Например, в полумансардных зданиях высота стен увеличена на 1,4 метра. В таких конструкциях высота крыши отсчитывается от нижней грани мауэрлата. Такие конструкции подходят для климатических зон с сильными ветрами. Это делает возможным уменьшить уклон ската.

Бесчердачные сооружения популярны в строительстве гаражей, складов и других небольших бытовых построек. Обычно в них не предусматривается чердачное перекрытие , тем самым происходит экономия материала и времени.

Атмосферные явления

Климатические условия напрямую влияют на высоту конька. Поэтому в разных городах имеется свой «золотой» уклон ската. К атмосферным явлениям относят следующие факторы:

1. Осадки. Чем больше дождей снега в вашем регионе, тем больший уклон нужно делать. Соответственно увеличивается и высота крыши. Если пренебречь этим условием, тогда увеличивается вероятность появления протечек.
2. Ветер. Для местностей с ветрами средней и малой силы нет разницы в высоте конька. А вот так, где часто дуют сильные, порывистые ветра обычно уклон кровли не превышает 10°. Это накладывает определенные ограничения на применяемые материалы. Не учитывая силу ветра, вы рискуете потерять всю конструкцию крыши.
3. Количество снега. Существует отношение между крутизной уклона и количеством снега. Чем больше его выпадает зимой, тем больший угол нужно делать. Причина в увеличении нагрузки на стропильную систему. Рекомендуется отдавать предпочтение скатам уклоном больше 45°.

Определить особенности региона проживания можно обратившись в местную метеослужбу или к справочной литературе. В нормативной документации СНиП 23-01-99 или СП 20.13330.2011 есть погодные карты и рекомендации по строительству.

Способы расчета высоты конька

Расчет высоты крыши во многом зависит от ваших предпочтений. Есть два основных способа:

• математический;
• графический.

Разберемся с математическим способом подсчета. Как уже говорилось в первом подзаголовке, по умолчанию взяли двухскатную равнобедренную крышу. У нас есть возможность рассчитать необходимую высоту если знаем угол уклона и расстояние между скатами. Теперь понадобится таблица Брадиса и калькулятор. В справочной литературе находим величину тангенса нашего угла, а после умножаем ее на половину длины между скатами. В итоге получается высота конька.

Рассмотрим расчет на реальном примере. Предположим что наше строение имеет габариты 7х10 метра. При этом находимся в зоне со средними ветрами, а в роли кровельного покрытия используем металлочерепицу. Обустраивать чердак не планируем, а уклон возьмем равным 20°, чтобы дождевая вода без проблем стекала.

Получается, что длина катета составляет 7/10 = 3,5 метра. Согласно данным таблицы тангенс 20° равен 0,839. Теперь перемножаем получившиеся числа: 3,5*0,839 = 2,94. Значит, высота конька двухскатной крыши, от нижней части мауэрлата, составляет 2,94 метра.

Графический способ подойдет тем, кто имеет под рукой лист бумаги, карандаш и линейку с транспортиром. Все что понадобится это начертить крышу в разрезе, соблюдая масштаб. Для этого начертите горизонтальную линию, отметьте на ней границы основания крыши. Определите середину и прочертите перпендикуляр. С одной из сторон при помощи транспортира начертите линию под нужным углом. Точка пересечения покажет высоту, нужно лишь замерить ее линейкой.

Получившийся результат будет приближенным, к нему нужно еще добавить 2/3 толщины стропильной ноги. Небольшие отклонения допустимы и критически не влияют на эксплуатацию крыши. Эти погрешности складываются из необходимости делать вентиляцию под металлочерепицу и обрешетки.

Для того чтобы отметить нужную высоту в реальности достаточно определить середину здания. Затем прибить вертикальный брусок или жердь на нужной высоте. После того как был сделан расчет, постарайтесь как можно точнее перенести его с бумаги на реальное здание. Тогда крыша прослужит многие годы и не даст течи в самые дождливые дни.