Бионичните форми се отличават със своята сложност на дизайна и нелинейни форми.
Появата на термина.
Концепцията за "бионика" (от гръцки "bios" - живот) се появява в началото на ХХ век. В глобален смисъл, това означава област на научното познание, основано на откриването и използването на модели на изграждане на природни форми за решаване на технически, технологични и художествени проблеми въз основа на анализа на структурата, морфологията и жизнената активност на биологичните организми. Името е предложено от американския изследовател Дж. Стийл на симпозиум от 1960 г. в Дейтона - „Живите прототипи на изкуствени системи - ключът към новата технология“ - по време на който се консолидира появата на нова, неизследвана област на знанието. От този момент нататък архитекти, дизайнери, конструктори и инженери са изправени пред редица задачи, насочени към намиране на нови средства за оформяне.
В СССР в началото на 80-те години на миналия век, благодарение на дългогодишните усилия на екип от специалисти от лабораторията TsNIELAB, която съществува до началото на 90-те години, архитектурната бионика най-накрая се очертава като ново направление в архитектурата. По това време е публикувана окончателната монография на голям международен екип от автори и служители на тази лаборатория под общата редакция на Ю. С. Лебедев „Архитектурна бионика“ (1990 г.).
Така периодът от средата на ХХв. до началото на 21 век. в архитектурата беше белязан от нарастване на интереса към сложни криволинейни форми, възраждане, вече на ново ниво, на концепцията за „органична архитектура“, която има своите корени в края на 19 - началото на 20 век, в работата на Л. Съливан и Ф. Л. Райт. Те вярваха, че архитектурната форма, както в живата природа, трябва да бъде функционална и да се развива, така да се каже, „отвътре навън“.
Проблемът за хармоничната симбиоза на архитектурната и природната среда.
Технократичното развитие от последните десетилетия отдавна е подчинило човешкия начин на живот. Стъпка по стъпка човечеството излезе от своята екологична ниша на планетата. Всъщност ние се превърнахме в обитатели на изкуствена „природа“, създадена от стъкло, бетон и пластмаса, чиято съвместимост с живота на естествената екосистема непрекъснато клони към нулата. И колкото повече изкуствената природа превзема живата, толкова по-очевидна става нуждата на човека от естествена хармония. Най-вероятният начин за връщане на човечеството „в лоното на природата“ и възстановяване на баланса между двата свята е развитието на съвременната бионика.
Cypress небостъргач в Шанхай. Архитекти: Мария Роза Сервера и Хавиер Пиоз.
Операта в Сидни. Архитект: Jørn Utzon.
Център за обучение Rolex. Архитекти: японско архитектурно бюро SANAA.
Архитектурната бионика е иновативен стил, който взема най-доброто от природата: релефи, контури, принципи на формиране на формата и взаимодействие с външния свят. По целия свят идеите на бионичната архитектура са успешно реализирани от известни архитекти: кипарисовият небостъргач в Шанхай, Операта в Сидни в Австралия, сградата на борда на NMB Bank в Холандия, учебният център на Rolex и музеят на плодовете в Япония .
Музей на плодовете. Архитект: Ицуко Хасегава.
Интериор на музея на плодовете.
Във всички времена е имало приемственост на естествените форми в архитектурата, създадена от човека. Но за разлика от формалистичния подход от минали години, когато архитектът просто копира естествени форми, съвременната бионика се основава на функционалните и фундаментални характеристики на живите организми - способността за саморегулация, фотосинтеза, принципа на хармоничното съвместно съществуване и др. Бионичната архитектура включва създаването на къщи, които са естествено продължение на природата, което не влиза в конфликт с нея. По-нататъшното развитие на биониката включва разработването и създаването на екокъщи - енергийно ефективни и удобни сгради с независими системи за поддържане на живота. Проектът на такава сграда включва комплекс от инженерно оборудване. По време на строителството са използвани екологични материали и строителни конструкции. В идеалния случай къщата на бъдещето е автономна, самоподдържаща се система, която се вписва безпроблемно в естествения пейзаж и съществува в хармония с природата. Съвременната архитектурна бионика практически се е сляла с понятието „екоархитектура” и е пряко свързана с екологията.
Образуването на формата преминава от живата природа в архитектурата.
Всяко живо същество на планетата е перфектна работеща система, адаптирана към околната среда. Жизнеспособността на такива системи е резултат от еволюцията в продължение на много милиони години. Разкривайки тайните на структурата на живите организми, човек може да получи нови възможности в архитектурата на сградите.
Формообразуването в живата природа се характеризира с пластичност и комбинативност, разнообразие както от правилни геометрични фигури, така и от фигури - кръгове, овали, ромби, кубове, триъгълници, квадрати, различни видове многоъгълници и безкрайно разнообразие от изключително сложни и удивително красиви, леки, издръжливи и икономични конструкции, създадени чрез комбиниране на тези елементи. Такива структури отразяват сложността и многоетапната еволюция на развитието на живите организми.
Основните позиции за изучаване на природата от гледна точка на архитектурната бионика са науката за биоматериалите и биотектониката.
Обект на изследване в науката за биоматериалите са различни невероятни свойства на природни структури и техните „производни“ - тъкани на животински организми, стъбла и листа на растения, нишки от паяжина, тиквени антени, крила на пеперуда и др.
С биотектониката всичко е по-сложно. В тази област на знанието изследователите се интересуват не толкова от свойствата на естествените материали, колкото от самите принципи на съществуването на живите организми. Основните проблеми на биотектониката са създаването на нови структури, основани на принципите и методите на действие на биоструктурите в живата природа, осъществяването на адаптация и растеж на гъвкави тектонични системи, основани на адаптацията и растежа на живите организми.
В архитектурната и строителна бионика много внимание се отделя на новите строителни технологии. По този начин, в областта на разработването на ефективни и безотпадни строителни технологии, обещаваща посока е създаването на слоести конструкции. Идеята е заимствана от дълбоководните мекотели. Техните издръжливи черупки се състоят от редуващи се твърди и меки плочи. Когато твърдата плоча се напука, деформацията се поема от мекия слой и пукнатината не отива по-далеч.
Технологии на архитектурната бионика.
Нека дадем пример за няколко от най-разпространените съвременни тенденции в развитието на бионичните сгради.
1. Енергийно ефективна къща - сграда с ниска консумация на енергия или нулева консумация на енергия от стандартни източници (Energy Efficient Building).
2. Пасивна къща (Passive Building) - конструкция с пасивна терморегулация (охлаждане и отопление чрез използване на енергия от околната среда). Такива къщи използват енергоспестяващи строителни материали и конструкции и практически нямат традиционна отоплителна система.
3. Биоклиматична архитектура. Една от тенденциите в стила хай-тек. Основният принцип на биоклиматичната архитектура е хармонията с природата: "... така че птица, която лети в офиса, да не забележи, че е вътре в него." По принцип са известни многобройни биоклиматични небостъргачи, в които наред с бариерните системи се използва активно многослойно остъкляване (технология с двойна кожа) за осигуряване на звукоизолация и поддържане на микроклимата, съчетано с вентилация.
4. Интелигентна къща (интелектуална сграда) - сграда, в която с помощта на компютърни технологии и автоматизация се оптимизира потокът от светлина и топлина в помещенията и ограждащите конструкции.
5. Здравословна сграда - сграда, в която наред с използването на енергоспестяващи технологии и алтернативни енергийни източници се дава приоритет на естествените строителни материали (смеси от пръст и глина, дърво, камък, пясък и др.) Технологии "здравословни" Домовете включват системи за пречистване на въздуха от вредни изпарения, газове, радиоактивни вещества и др.
История на използването на архитектурните форми в архитектурната практика.
Архитектурната бионика не е възникнала случайно. Това е резултат от предишен опит за използване под една или друга форма (най-често асоциативна и имитативна) на определени свойства или характеристики на формите на живата природа в архитектурата - например в хипостилните зали на египетските храмове в Луксор и Карнак, капители и колони от древни ордени, готически интериори, катедрали и др.
Колони на хипостилната зала на храма на Едфу.
Бионичната архитектура често включва сгради и архитектурни комплекси, които органично се вписват в естествения пейзаж, като че ли са негово продължение. Например, това могат да се нарекат сградите на съвременния швейцарски архитект Петер Зумтор. Наред с естествените строителни материали, той работи с вече съществуващи природни елементи - планини, хълмове, тревни площи, дървета, практически без да ги модифицира. Неговите структури сякаш израстват от земята и понякога се сливат толкова много със заобикалящата природа, че не могат да бъдат открити веднага. Например термалните бани в Швейцария отвън изглеждат просто зелена площ.
Бани във Валс. Архитект: Peter Zumthor.
От гледна точка на една от концепциите на биониката - образът на еко-къща - дори познатите ни селски къщи могат да бъдат класифицирани като бионична архитектура. Те са създадени от естествени материали, а структурите на селските селища винаги са били хармонично интегрирани в околния пейзаж (най-високата точка на селото е църквата, низината е жилищни сгради и др.)
Куполът на Флорентинската катедрала. Архитект: Филипо Брунелески.
Появата на тази област в историята на архитектурата винаги е свързана с някаква техническа иновация: например италианският ренесансов архитект Ф. Брунелески взема яйчена черупка като прототип за изграждането на купола на катедралата във Флоренция, а Леонардо да Винчи копират формите на живата природа при изобразяване и проектиране на строителни и военни сгради.и дори самолети. Общоприето е, че първият, който започва да изучава механиката на полета на живи модели „от бионична позиция“, е Леонардо да Винчи, който се опитва да разработи самолет с махащо крило (орнитоптер).
Галерия в парка Гюел. Архитект: Антонио Гауди.
Портал на Страстите Христови на катедралата на Светото семейство (Саграда Фамилия).
Напредъкът на строителните технологии през ХІХ и ХХ век. породи нови технически възможности за интерпретиране на архитектурата на живата природа. Това е отразено в произведенията на много архитекти, сред които, разбира се, се откроява Антони Гауди - пионерът на широкото използване на биоформи в архитектурата на ХХ век. Жилищните сгради, проектирани и построени от А. Гауди, манастирът Гюел, известната „Саграда Фамилия“ (Катедралата на Светото семейство, височина 170 м) в Барселона все още остават ненадминати архитектурни шедьоври и в същото време най-талантливите и характерен пример за усвояване на архитектурни природни форми -- тяхното приложение и развитие.
Тавански етаж Casa Mila. Архитект: Антонио Гауди.
Сводест свод на галерията в Casa Batlló. Архитект: Антонио Гауди.
А. Гауди вярваше, че в архитектурата, както и в природата, няма място за копиране. В резултат на това неговите структури са поразителни със своята сложност - няма да намерите две еднакви части в неговите сгради. Колоните му изобразяват палмови стволове с кора и листа, парапетите на стълбите имитират извиващи се стъбла на растения, а сводестите тавани възпроизвеждат корони на дървета. В своите творения Гауди използва параболични арки, хиперспирали, наклонени колони и др., създавайки архитектура, чиято геометрия надминава архитектурните фантазии както на архитекти, така и на инженери. А. Гауди е един от първите, които използват свойствата на биоморфологичния дизайн на пространствено извита форма, която той въплъщава под формата на хиперболичен параболоид на малък полет от тухлени стълби. В същото време Гауди не просто копира природни обекти, но творчески интерпретира природните форми, променяйки пропорциите и мащабните ритмични характеристики.
Въпреки факта, че семантичният обхват на протобионичните сгради изглежда доста впечатляващ и оправдан, някои експерти считат за архитектурна бионика само тези сгради, които не просто повтарят естествени форми или са създадени от естествени материали, но съдържат в своите проекти структурите и принципите на живата природа .
Изграждане на Айфеловата кула. Инженер: Гюстав Айфел.
Проект за мост. Архитект: Паоло Солери.
Тези учени по-скоро биха нарекли протобионика такива сгради като 300-метровата Айфелова кула от мостовия инженер А. Г. Айфел, която точно възпроизвежда структурата на човешката пищяла, и проектът за мост от архитект П. Солери, напомнящ на навит на руло лист от зърнени култури и разработен на принципа на преразпределение на натоварването в стъблата на растенията и др.
Писта за колоездене в Крилатское. Архитекти: Н. И. Воронина и А. Г. Оспеников.
В Русия законите на живата природа също бяха заимствани за създаването на някои архитектурни обекти от периода „преди перестройката“. Примери за това са радио-телевизионната кула Останкино в Москва, олимпийски съоръжения - колоездачна писта в Крилатское, мембранни покрития на закрит стадион на булевард Мира и универсална спортно-развлекателна зала в Ленинград, ресторант в Приморския парк на Баку и връзката му в град Фрунзе - ресторант Бермет и др.
Сред имената на съвременните архитекти, работещи в посока на архитектурната бионика, Норман Фостър (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантяго Калатрава (http://www.calatrava.com/# /Избрани) се открояват %20works/Architecture?mode=english), Никълъс Гримшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Йънг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html ), Винсент Калебо (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l) и др.
Ако някой аспект на биониката ви интересува, пишете ни и ние ще ви разкажем по-подробно!
Архитектурно бюро "Inttera".
Архитектурно-строителната бионика изучава законите на образуване и формиране на структурата на живите тъкани, анализира структурните системи на живите организми на принципа на спестяване на материали, енергия и осигуряване на надеждност. Невробиониката изучава функционирането на мозъка и изследва механизмите на паметта. Интензивно се изучават сетивните органи на животните и вътрешните механизми на реакция към околната среда както при животните, така и при растенията. Ярък пример за архитектурна и строителна бионика е пълната аналогия на структурата на зърнените стъбла и съвременните високи сгради. Стъблата на житните растения са в състояние да издържат на големи натоварвания, без да се счупят под тежестта на съцветието. Ако вятърът ги огъне към земята, те бързо възстановяват вертикалното си положение. каква е тайната Оказва се, че структурата им е подобна на дизайна на съвременните високи фабрични тръби - едно от най-новите постижения на инженерството. И двете структури са кухи отвътре. Склеренхимните нишки на стъблото на растението действат като надлъжна армировка. Междувъзлията (възлите?) на стъблата са пръстени от твърдост. По стените на стъблото има овални вертикални празнини. Стените на тръбите са със същото конструктивно решение. Ролята на спираловидна армировка, поставена от външната страна на тръбата в стъблото на житните растения, играе тънка обвивка. Инженерите обаче стигнаха до своето конструктивно решение сами, без да „поглеждат“ в природата. Идентичността на структурата беше разкрита по-късно. През последните години биониката потвърди, че повечето човешки изобретения вече са били „патентовани“ от природата. Такива изобретения от 20-ти век като ципове и велкро закопчалки са направени въз основа на структурата на птиче пера. Бради от пера от различни поръчки, оборудвани с куки, осигуряват надеждно захващане. Известните испански архитекти MR Cervera и J. Ploz, активни привърженици на биониката, започват да изследват "динамичните структури" през 1985 г., а през 1991 г. организират "Обществото за подкрепа на иновациите в архитектурата". Група под тяхно ръководство, включваща архитекти, инженери, дизайнери, биолози и психолози, разработи проекта „Vertical Bionic Tower City”. След 15 години в Шанхай трябва да се появи град-кула (според учените след 20 години населението на Шанхай може да достигне 30 милиона души). Градът на кулата е проектиран за 100 хиляди души, проектът се основава на „принципа на дървената конструкция“.
Градската кула ще има формата на кипарис с височина 1228 м с обиколка в основата 133 на 100 м, а в най-широката част 166 на 133 м. Кулата ще има 300 етажа, като те ще бъдат разположени в 12 вертикални блока от по 80 етажа всеки (12 x 80 = 960; 960!=300). Между блоковете има замазка, която играе ролята на носеща конструкция за всяко ниво на блока. Вътре в блоковете има различни по височина къщи с вертикални градини. Този сложен дизайн е подобен на структурата на клоните и цялата корона на кипарисовото дърво. Кулата ще стои върху пилотна основа на принципа на хармоника, която не е вкопана, а се развива във всички посоки с набиране на височина - подобно на това, как се развива кореновата система на едно дърво. Колебанията на вятъра на горните етажи са сведени до минимум: въздухът лесно преминава през конструкцията на кулата. За покриване на кулата ще бъде използван специален пластмасов материал, който имитира порестата повърхност на кожата. Ако строителството е успешно, се планира изграждането на още няколко такива сгради-градове.
В архитектурната и строителна бионика много внимание се отделя на новите строителни технологии. Например, в областта на разработването на ефективни и безотпадни строителни технологии, обещаваща посока е създаването на слоести конструкции. Идеята е заимствана от дълбоководните мекотели. Техните издръжливи черупки, като тези на широко разпространения морски охлюв, се състоят от редуващи се твърди и меки плочи. Когато твърдата плоча се напука, деформацията се поема от мекия слой и пукнатината не отива по-далеч. Тази технология може да се използва и за покриване на автомобили.
В световната архитектурна практика през последните 40 години използването на законите на формирането на живата природа придоби ново качество и се нарича архитектурно-бионичен процес и се превърна в едно от направленията на високотехнологичната архитектура.
Архитектурно-бионичната практика породи нови необичайни архитектурни форми, практични във функционално и утилитарно отношение и оригинални в естетическите си качества. Това не може да не предизвика интерес към тях от страна на архитекти и инженери.
Биониката идва от гръцка дума, означаваща „елемент на живота“. Той послужи като основа за името на направление в науката, което изучава възможността за използване на определени биологични системи и процеси в технологиите.
Архитектурната бионика е подобна на техническата бионика; но е толкова специфичен, че образува самостоятелен клон и решава не само технически, но предимно архитектурни проблеми.
Тук е особено необходимо да се подчертае, че научните основи на архитектурната бионика започват да се създават в Съветския съюз, особено работата на архитектите V.V. Зефелд и Ю.С. Лебедева.
Нека посочим изказванията на немските и австрийски архитекти Земпер, Фелдег, Бауер и др.. Интересна статия, анализираща техните възгледи и изразяваща неговата гледна точка по проблема за целесъобразността в архитектурата - „Теорията на Дарвин в изкуството на строителството“ (1900 г. ) - е написано от известно лице под псевдонима "Гр. Ю - П." Авторът на тази статия ясно и ясно, с известна тънкост и острота, постави архитектурно-бионичния проблем и потвърди закономерността на действието на еволюционната теория на Дарвин в архитектурата.
Най-трудният етап в развитието на природните форми в архитектурата е периодът от средата на 19 до началото на 20 век. Той беше повлиян от бързото развитие на биологията и безпрецедентния напредък в строителните технологии в сравнение с предишния период (например изобретяването на стоманобетон и началото на интензивното използване на стъклени и метални конструкции). При изследването на този етап е необходимо да се обърне специално внимание на появата на такова значимо течение в архитектурата като „органичната архитектура“. Вярно е, че името „органична архитектура” не предполага пряка и значима връзка между архитектурата и живата природа. Посоката на "органичната архитектура" е посоката на функционализма. Един от основните му идеолози, Франк Лойд Райт, говори за това по телевизията през 1953 г. отговаряйки на зададените му въпроси: „...органичната архитектура е архитектура „отвътре навън", в която идеалът е целостта. Ние не използваме думата „органичен" в смисъла на „принадлежност към растителния или животински свят“ .”
В името на спестяването човек в производствени дейности винаги използва всички възможности, които му се предлагат. С напредъка това изискване става все по-остро. Например след края на Втората световна война инженерите и архитектите започват да се вглеждат по-отблизо в живата природа. Те бяха привлечени, например, от еластични филми от жива природа, които работят добре при напрежение (експериментите на Ото Фрей през 40-те години). Съвременната наука даде възможност да се навлезе по-дълбоко в законите на развитието на живата природа, а технологиите направиха възможно симулирането на живи структури. В резултат на това в архитектурата в края на 40-те години се появяват форми, които възпроизвеждат структурните структури на живата природа на съзнателна научно-техническа основа. Това включва покриването на голямата зала на изложението в Торино от инженер P.L. Нерви, вантови и тентови конструкции (Otto Frei и др.).
В Съветския съюз бионичните идеи получиха голямо внимание от архитекти и инженери (МАИ, ЦНИИСК Госстрой СССР, Лен-ЗНИИЕП и др.).
Неочакваното бързо нахлуване на компютърните технологии в живота ни изигра голяма роля през 90-те години. Културните дългосрочни последици от тази „тиха революция” все още са трудни за прогнозиране, но мисленето на представителите на новото поколение върви в посока тяхното изясняване. Благодарение на компютъра е възможно да се опише сложен биологичен обект, например човешки скелет, на езика на работен чертеж, познат на архитекта.
За да обобщим историческия контекст на архитектурната бионика, можем да кажем, че архитектурната бионика като теория и практика се е развила в процеса на еволюция на специфична връзка между архитектурата и живата природа и че това явление не е случайно, а исторически естествено.
Специфична особеност на съвременния етап на усвояване на формите на живата природа в архитектурата е, че сега се усвояват не само формалните аспекти на живата природа, но се установяват дълбоки връзки между законите на развитие на живата природа и архитектурата. На съвременния етап архитектите не използват външните форми на живата природа, а само онези свойства и характеристики на формата, които са израз на функциите на определен организъм, подобно на функционалните и утилитарни аспекти на архитектурата.
От функциите към формата и към законите на формообразуването – това е основният път на архитектурната бионика.
Важен момент, който изигра роля в привличането на архитекти и дизайнери към живата природа, беше въвеждането в практиката на пространствени структурни системи, които бяха икономически изгодни, но сложни в смисъла на тяхното математическо изчисление. Прототипите на тези системи в много случаи са били структурните форми на природата. Такива форми започнаха да се използват успешно в различни типологични области на архитектурата, при изграждането на дълги и високи конструкции, създаването на бързо трансформиращи се структури, стандартизирането на елементи на сгради и конструкции и др.
Използването на структурните системи на природата проправи пътя за други области на архитектурната бионика. На първо място, това се отнася за естествени средства за „изолация“, които могат да се използват за организиране на благоприятен микроклимат за хората в сградите, както и в градовете.
Архитектурната бионика е предназначена не само да решава функционални проблеми на архитектурата, но и да отваря перспективи в търсенето на синтез на функция и естетическа форма на архитектурата, да учи архитектите да мислят в синтетични форми и системи.
През последните години биониката потвърди, че повечето човешки изобретения вече са били „патентовани“ от природата. Такива изобретения от 20-ти век като ципове и велкро закопчалки са направени въз основа на структурата на птиче пера. Бради от пера от различни поръчки, оборудвани с куки, осигуряват надеждно захващане. Известните испански архитекти M.R. Сервера и Х. Плоз, активни привърженици на биониката, започват да изследват "динамичните структури" през 1985 г., а през 1991 г. организират "Обществото за подкрепа на иновациите в архитектурата". Група под тяхно ръководство, включваща архитекти, инженери, дизайнери, биолози и психолози, разработи проекта „Vertical Bionic Tower City”. След 15 години в Шанхай трябва да се появи град-кула (според учените след 20 години населението на Шанхай може да достигне 30 милиона души). Градът на кулата е проектиран за 100 хиляди души, проектът се основава на „принципа на дървената конструкция“.
Градската кула ще има формата на кипарис с височина 1228 м с обиколка в основата 133 на 100 м, а в най-широката част 166 на 133 м. Кулата ще има 300 етажа, като те ще бъдат разположени в 12 вертикални блока от по 80 етажа (12 x 80 = 960; 960! =300). Между блоковете има замазка, която играе ролята на носеща конструкция за всяко ниво на блока. Вътре в блоковете има различни по височина къщи с вертикални градини. Този сложен дизайн е подобен на структурата на клоните и цялата корона на кипарисовото дърво. Кулата ще стои върху пилотна основа на принципа на хармоника, която не е вкопана, а се развива във всички посоки с набиране на височина - подобно на това, как се развива кореновата система на едно дърво. Колебанията на вятъра на горните етажи са сведени до минимум: въздухът лесно преминава през конструкцията на кулата. За покриване на кулата ще бъде използван специален пластмасов материал, който имитира порестата повърхност на кожата. Ако строителството е успешно, се планира изграждането на още няколко такива сгради-градове.
В архитектурната и строителна бионика много внимание се отделя на новите строителни технологии. Например, в областта на разработването на ефективни и безотпадни строителни технологии, обещаваща посока е създаването на слоести конструкции. Идеята е заимствана от дълбоководните мекотели. Техните издръжливи черупки, като тези на широко разпространения морски охлюв, се състоят от редуващи се твърди и меки плочи. Когато твърдата плоча се напука, деформацията се поема от мекия слой и пукнатината не отива по-далеч. Тази технология може да се използва и за покриване на автомобили.
Архитектурно-строителната бионика изучава законите на образуване и формиране на структурата на живите тъкани, анализира структурните системи на живите организми на принципа на спестяване на материали, енергия и осигуряване на надеждност. Ярък пример за архитектурна и строителна бионика е пълната аналогия на структурата на зърнените стъбла и съвременните високи сгради. Стъблата на житните растения са в състояние да издържат на големи натоварвания, без да се счупят под тежестта на съцветието. Ако вятърът ги огъне към земята, те бързо възстановяват вертикалното си положение. каква е тайната Оказва се, че структурата им е подобна на дизайна на съвременните високи фабрични тръби - едно от най-новите постижения на инженерството. Идентичността на структурата беше разкрита по-късно. През последните години биониката потвърди, че повечето човешки изобретения вече са били „патентовани“ от природата.
Желанието за комфорт, за качествени, уютни и красиви жилища е присъщо на човечеството от дълго време. Всеки от нас иска околното пространство да резонира с нашия вътрешен свят. Сега всеки от нас има шанс да построи своя идеален дом. Може би това ще бъде градинска къща с таванско помещение, като героите на Чехов. Или може би вила с
Тераса в американски стил. Важното е, че може да съчетава всички елементи на един удивителен архитектурен стил – „бионична архитектура“.
Ние дължим появата на необичайни архитектурни стилове на гениите на архитектурата. Талантът винаги се търси. Доказателство за това се намира на всяка крачка под формата на архитектурни паметници, разпръснати по целия свят. През годините стиловете се сменят един друг, всеки от тях е уникален. Модерността предлага нов подход към архитектурата. Една от новите области - биониката - заслужава специално внимание.
Бионика означава „живеене“ на гръцки. Изучавайки структурата и начина на живот на растенията и животните, архитектите прилагат същите принципи към инженерните конструкции. Досега няма единодушно мнение сред изследователите за това кои архитекти трябва да бъдат класифицирани като част от движението „жива архитектура“. И все пак Антонио Гауди може да се счита за основател на биониката, който построи първите уникални къщи през деветнадесети век. Арогантна и уморена от архитектурни находки, Европа беше възхитена от творенията на майстора. И биониката получи мощен тласък за развитие. Още в началото на 20-ти век основателят на антропософията Рудолф Щайнер създава проект за удивителна структура, наречена Гьотеанум. Проектът беше оживен.
Добре познатият дизайн на Айфеловата кула (виж публикацията Суперструктури: Айфеловата кула (Париж)) се основава на научната работа на швейцарския професор по анатомия Херман фон Майер. 40 години преди построяването на парижкото инженерно чудо, професорът изследва костната структура на главата на бедрената кост на мястото, където тя се огъва и навлиза под ъгъл в ставата. И все пак по някаква причина костта не се счупва под тежестта на тялото.
Фон Майер открива, че главата на костта е покрита със сложна мрежа от миниатюрни кости, благодарение на което натоварването се преразпределя удивително в цялата кост. Тази мрежа имаше строга геометрична структура, която професорът документира.
През 1866 г. швейцарският инженер Карл Кулман предоставя теоретична основа за откритието на фон Майер, а 20 години по-късно естественото разпределение на натоварването с помощта на извити дебеломери е използвано от Айфел.
Сега много столици по света са украсени със сгради в бионичен стил. Тук-там се появяват нови „живи” структури. Холандия и Австралия, Китай и Япония, Канада и дори Русия могат да се похвалят с бионични шедьоври.
В архитектурната и строителна бионика много внимание се отделя на новите строителни технологии. По този начин, в областта на разработването на ефективни и безотпадни строителни технологии, обещаваща посока е създаването на слоести конструкции. Идеята е заимствана от дълбоководните мекотели. Техните издръжливи черупки, като тези на широко разпространения морски охлюв, се състоят от редуващи се твърди и меки плочи. Когато твърдата плоча се напука, деформацията се поема от мекия слой и пукнатината не отива по-далеч.
Bionics се стреми да увеличи максимално предназначението на всяка стая в дома. Без взаимозаменяемост на стаите. Трябва да спите в спалнята, да готвите в кухнята и да приемате гости в хола. Всяка стая е проектирана за определената й роля и е оборудвана за това с най-голям комфорт. Къщата няма да има обичайната геометрична форма. По-скоро ще прилича на обект от живата природа. Меките гладки линии на стените и прозорците, преливащи един в друг, ще създадат усещане за движение. Вътре в органична къща се създава впечатление за магически свят, тъй като този архитектурен стил осигурява изобилие от светлина във всички стаи. Често се използва цветно стъкло, така че светлината може да бъде с необичаен нюанс. Едновременното усещане за движение и мир е може би основното предимство на къща, направена в органичен стил. От различни ъгли на гледна точка самата стая се променя едва доловимо.
Това е само малка част от това, което може да се каже за стила, създаден за човек, който се стреми да разкрие своя вътрешен свят, умствен и духовен потенциал. Сега архитектурата поема тази трудна задача.
Архитектурната бионика в близкото минало е разбирането на естествените форми в строителните конструкции, нови възможности за формиране на архитектурна форма.
Архитектурната бионика днес (необионика) е опит да се свържат екологичните аспекти и високите технологии с архитектурата.
Архитектурно-строителната бионика изучава законите на формирането и формирането на структурата на живите кожени палта, анализира структурните системи на живите организми на принципа на спестяване на материали, енергия и осигуряване на надеждност. Интензивно се изучават сетивните органи на животните и вътрешните механизми на реакция към околната среда както при животните, така и при растенията.
В далечното минало човекът е създал много забележителни структури, копирайки архитектурните форми на растителния свят. Погледнете по-отблизо светлите африкански сгради и ще видите в тях очертанията на кошери (фиг. 4), древните източни пагоди приличат на тънки ели с тежко висящи клони (фиг. 5), мраморната колона на Партенона е олицетворение на тънък ствол на дърво (фиг. 6), колонен египетски храм е като стъбло на лотос (фиг. 7), готическата архитектура е въплъщение в безстрастен камък на конструктивна логика, хармония и целесъобразност на живите същества.
Спомнете си известния Кижи (фиг. 8). Куполите им приличат на лук. Църквата във Фили (обр. 9), подобно на жив организъм, намалява с височината и се развива от центъра към периферията. Цялата тя сякаш трепти, всичко в нея е фино и хармонично. Катедралата "Св. Василий Блажени" е същият основен ствол, от който се разклонява и раздробява формите нагоре и настрани (фиг. 10).
Удивително сходство на техниките! Сякаш архитектите са се съгласили на общността на творческите си принципи. Преглеждайки страниците на историята на строителството, можете да откриете още много примери за копиране от човека на архитектурата на живата природа. Трябва обаче още веднъж да се подчертае, че древното изкуство на строителството е сходно с организацията на живата природа само по форма. От природата архитектите научиха хармонията на пропорциите, логичното разпределение на обемите на сградата, подчиняването на второстепенното на основното, правилното съчетаване на размерите на частите, конструктивната истина, но не знаеха основното - законите на формата -формиране, тайните на самоизграждането на живите същества.
Вътрешната организация на живите същества, конструктивната страна на листа, зърненото стъбло и ствола на дървото станаха обект на изследване от учените от по-късно време. Тези изследвания поставиха основата на архитектурната бионика.
Ярък пример за архитектурна бионика на коженото палто е пълната аналогия на структурата на зърнените стъбла и съвременните високи сгради. Стъблата на житните растения са в състояние да издържат на големи натоварвания, без да се счупят под тежестта на съцветието. Ако вятърът ги огъне към земята, те бързо възстановяват вертикалното си положение. Тяхната структура е подобна на дизайна на модерни високоетажни фабрични тръби.
И двете структури са кухи отвътре. Склеренхимните нишки на стъблото на растението действат като надлъжна армировка. Междувъзлията (възлите) на стъблата са пръстени на твърдост. По стените на стъблото има овални вертикални празнини. Стените на тръбите са със същото конструктивно решение. Ролята на спираловидна армировка, поставена от външната страна на тръбата, в стъблото на житните растения, играе тънка кожа. Инженерите обаче стигнаха до своето конструктивно решение сами, без да „поглеждат“ в природата. Идентичността на структурата беше разкрита по-късно.
Биониката потвърждава, че много човешки изобретения имат аналози в живата природа, например, ципове и велкро са изобретени въз основа на структурата на перото на птица. Бради от пера от различни поръчки, оборудвани с куки, осигуряват надеждно захващане.
Открихме, че има няколко направления в архитектурната бионика: Конусовидни структури, Предварително напрегнати структури, Черупки, Спирални структури, Мрежести, решетъчни и оребрени структури. Сега ще ги разгледаме.