Bioniskās formas izceļas ar to dizaina sarežģītību un nelineārām formām.
Termina rašanās.
Jēdziens “bionika” (no grieķu “bios” - dzīve) parādījās divdesmitā gadsimta sākumā. Globālā izpratnē tas apzīmē zinātnisku zināšanu jomu, kas balstās uz dabisko formu uzbūves modeļu atklāšanu un izmantošanu, lai atrisinātu tehniskas, tehnoloģiskas un mākslinieciskas problēmas, pamatojoties uz bioloģisko organismu struktūras, morfoloģijas un dzīvībai svarīgās aktivitātes analīzi. Nosaukumu ierosināja amerikāņu pētnieks Dž. Stīls 1960. gada simpozijā Deitonā – “Dzīvie mākslīgo sistēmu prototipi – jaunu tehnoloģiju atslēga”, kura laikā tika nostiprināta jauna, neizpētīta zināšanu jomas rašanās. Kopš šī brīža arhitekti, dizaineri, konstruktori un inženieri saskaras ar vairākiem uzdevumiem, kuru mērķis ir atrast jaunus veidošanas līdzekļus.
PSRS līdz 80. gadu sākumam, pateicoties laboratorijas TsNIELAB speciālistu komandas, kas pastāvēja līdz 90. gadu sākumam, daudzu gadu pūliņiem, arhitektūras bionika beidzot parādījās kā jauns virziens arhitektūrā. Šajā laikā tika izdota lielas starptautiskas autoru un šīs laboratorijas darbinieku grupas Yu vispārējā redakcijā monogrāfija “Arhitektūras bionika” (1990).
Tādējādi laika posms no divdesmitā gadsimta vidus. līdz 21. gadsimta sākumam. arhitektūrā pieauga interese par sarežģītām izliektām formām, jēdziena “organiskā arhitektūra” atdzimšana jau jaunā līmenī, kuras saknes meklējamas 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā, L daiļradē. Salivans un F. L. Raits. Viņi uzskatīja, ka arhitektūras formai, tāpat kā dzīvajā dabā, jābūt funkcionālai un jāattīstās it kā “no iekšpuses uz āru”.
Arhitektūras un dabas vides harmoniskas simbiozes problēma.
Pēdējo desmitgažu tehnokrātiskā attīstība ilgu laiku ir pakļāvusi cilvēka dzīvesveidu. Soli pa solim cilvēce ir izkļuvusi no savas ekoloģiskās nišas uz planētas. Faktiski esam kļuvuši par mākslīgas “dabas” iemītniekiem, kas radīti no stikla, betona un plastmasas, kuras saderība ar dabiskās ekosistēmas dzīvi nemitīgi tuvojas nullei. Un jo vairāk mākslīgā daba pārņem dzīvo dabu, jo acīmredzamāka kļūst cilvēka vajadzība pēc dabiskas harmonijas. Visticamākais veids, kā atgriezt cilvēci “dabas klēpī” un atjaunot līdzsvaru starp abām pasaulēm, ir mūsdienu bionikas attīstība.
Cipreses debesskrāpis Šanhajā. Arhitekti: Maria Rosa Cervera un Havier Pioz.
Sidnejas Opera. Arhitekts: Jørn Utzon.
Rolex mācību centrs. Arhitekti: Japānas arhitektūras birojs SANAA.
Arhitektūras bionika ir inovatīvs stils, kas no dabas paņem labāko: reljefus, kontūras, formu veidošanas principus un mijiedarbību ar ārpasauli. Visā pasaulē bioniskās arhitektūras idejas veiksmīgi īstenojuši slaveni arhitekti: ciprešu debesskrāpis Šanhajā, Sidnejas operas nams Austrālijā, NMB bankas valdes ēka Nīderlandē, mācību centrs Rolex un augļu muzejs Japānā. .
Augļu muzejs. Arhitekts: Itsuko Hasegawa.
Augļu muzeja interjers.
Visos laikos cilvēka radītajā arhitektūrā ir bijusi dabas formu nepārtrauktība. Bet, atšķirībā no iepriekšējo gadu formālistiskās pieejas, kad arhitekts vienkārši kopēja dabas formas, mūsdienu bionika balstās uz dzīvo organismu funkcionālajām un fundamentālajām iezīmēm - pašregulācijas spēju, fotosintēzi, harmoniskas līdzāspastāvēšanas principu utt. Bioniskā arhitektūra ietver tādu māju izveidi, kas ir dabisks paplašinājums, kas ar to nenonāk pretrunā. Bionikas tālākā attīstība ietver ekomāju izstrādi un izveidi - energoefektīvas un ērtas ēkas ar neatkarīgām dzīvības uzturēšanas sistēmām. Šādas ēkas projekts ietver inženiertehnisko iekārtu kompleksu. Būvniecības laikā tiek izmantoti videi draudzīgi materiāli un būvkonstrukcijas. Ideālā gadījumā nākotnes māja ir autonoma, pašpietiekama sistēma, kas nemanāmi iekļaujas dabiskajā ainavā un pastāv harmonijā ar dabu. Mūsdienu arhitektūras bionika ir praktiski saplūdusi ar jēdzienu “eko-arhitektūra” un ir tieši saistīta ar ekoloģiju.
Formu veidošanās, kas pāriet no dzīvās dabas arhitektūrā.
Katra dzīvā būtne uz planētas ir ideāla darba sistēma, kas pielāgota tās videi. Šādu sistēmu dzīvotspēja ir daudzu miljonu gadu evolūcijas rezultāts. Atklājot dzīvo organismu uzbūves noslēpumus, var gūt jaunas iespējas ēku arhitektūrā.
Formu veidošanos dzīvajā dabā raksturo plastiskums un kombinatoriskums, gan regulāru ģeometrisku formu, gan figūru daudzveidība - apļi, ovāli, rombi, kubi, trijstūri, kvadrāti, dažāda veida daudzstūri un bezgala daudzveidīga ārkārtīgi sarežģīta un pārsteidzoši skaista, vieglas, izturīgas un ekonomiskas konstrukcijas, kas radītas, apvienojot šos elementus. Šādas struktūras atspoguļo dzīvo organismu attīstības sarežģītību un daudzpakāpju evolūciju.
Galvenās pozīcijas dabas pētīšanai no arhitektūras bionikas perspektīvas ir biomateriālu zinātne un biotektonika.
Pētījuma objekts biomateriālu zinātnē ir dažādas pārsteidzošas dabas struktūru īpašības un to “atvasinājumi” - dzīvnieku organismu audi, augu stublāji un lapas, zirnekļa tīkla pavedieni, ķirbju antenas, tauriņu spārni utt.
Ar biotektoniku viss ir sarežģītāk. Šajā zināšanu jomā pētniekus interesē ne tik daudz dabisko materiālu īpašības, cik paši dzīvo organismu pastāvēšanas principi. Galvenās biotektonikas problēmas ir jaunu, uz biostruktūru darbības principiem un metodēm balstītu struktūru veidošana dzīvajā dabā, elastīgu tektonisko sistēmu adaptācijas un izaugsmes īstenošana, kuras pamatā ir dzīvo organismu adaptācija un augšana.
Arhitektūras un būvniecības bionikā liela uzmanība tiek pievērsta jaunajām būvniecības tehnoloģijām. Tādējādi efektīvu un bezatkritumu būvniecības tehnoloģiju izstrādes jomā perspektīvs virziens ir slāņveida konstrukciju veidošana. Ideja ir aizgūta no dziļūdens mīkstmiešiem. To izturīgie apvalki sastāv no mainīgām cietām un mīkstām plāksnēm. Cietai plāksnei plaisājot, deformāciju absorbē mīkstais slānis un plaisa tālāk netiek.
Arhitektūras bionikas tehnoloģijas.
Sniegsim piemēru vairākām izplatītākajām mūsdienu tendencēm bionisko ēku attīstībā.
1. Energoefektīva māja - ēka ar zemu enerģijas patēriņu vai nulles enerģijas patēriņu no standarta avotiem (Energy Efficient Building).
2. Pasīvā māja (Passive Building) - konstrukcija ar pasīvu termoregulāciju (dzesēšana un apkure izmantojot vides enerģiju). Šādās mājās tiek izmantoti energotaupīgi būvmateriāli un konstrukcijas, un tām praktiski nav tradicionālās apkures sistēmas.
3. Bioklimatiskā arhitektūra. Viena no hi-tech stila tendencēm. Bioklimatiskās arhitektūras galvenais princips ir harmonija ar dabu: "... lai putns, ielidojot birojā, nepamana, ka atrodas tajā." Pamatā ir zināmi daudzi bioklimatiskie debesskrāpji, kuros līdzās barjeru sistēmām skaņas izolācijai un mikroklimata atbalstam kopā ar ventilāciju aktīvi tiek izmantots arī daudzslāņu stiklojums (dubultādas tehnoloģija).
4. Viedā māja (Intelektuālā ēka) - ēka, kurā ar datortehnoloģiju un automatizācijas palīdzību tiek optimizēta gaismas un siltuma plūsma telpās un norobežojošajās konstrukcijās.
5. Veselīga ēka - ēka, kurā līdzās energotaupības tehnoloģiju un alternatīvo enerģijas avotu izmantošanai priekšroka tiek dota dabīgiem būvmateriāliem (zemes un māla maisījumi, koks, akmens, smilts u.c.) Tehnoloģijas " veselīgi "Mājas ietver gaisa attīrīšanas sistēmas no kaitīgiem izgarojumiem, gāzēm, radioaktīvām vielām utt.
Arhitektūras formu izmantošanas vēsture arhitektūras praksē.
Arhitektūras bionika neradās nejauši. Tas radās iepriekšējas pieredzes rezultātā, vienā vai otrā veidā (visbiežāk asociatīvi un imitējoši) izmantojot noteiktas dzīvās dabas formu īpašības vai raksturlielumus arhitektūrā - piemēram, Ēģiptes tempļu hipostila zālēs Luksorā un Karnakā, galvaspilsētās un seno ordeņu kolonnas, gotiskā interjera katedrāles u.c.
Edfu tempļa hipostila zāles kolonnas.
Bioniskā arhitektūra bieži ietver ēkas un arhitektūras kompleksus, kas organiski iekļaujas dabiskajā ainavā, it kā ir tās turpinājums. Piemēram, tās var saukt par modernā Šveices arhitekta Pītera Zumtora ēkām. Kopā ar dabīgiem būvmateriāliem darbojas ar jau esošiem dabas elementiem - kalniem, pakalniem, zālājiem, kokiem, praktiski tos nepārveidojot. Šķiet, ka viņa struktūras aug no zemes, un dažreiz tās tik ļoti saplūst ar apkārtējo dabu, ka tās nevar uzreiz pamanīt. Piemēram, termālās pirtis Šveicē no ārpuses šķiet tikai zaļa zona.
Pirtis Valsā. Arhitekts: Pīters Zumtors.
No viena no bionikas jēdzieniem - ekomājas tēla - viedokļa pat mums pazīstamas ciemata mājas var klasificēt kā bionisko arhitektūru. Tie veidoti no dabīgiem materiāliem, un ciema apmetņu struktūras vienmēr ir harmoniski iekļāvušās apkārtējā ainavā (ciema augstākais punkts ir baznīca, zemiene – dzīvojamās ēkas u.c.)
Florences katedrāles kupols. Arhitekts: Filippo Brunelleschi.
Šīs jomas rašanās arhitektūras vēsturē vienmēr ir saistīta ar kaut kādiem tehniskiem jauninājumiem: piemēram, itāļu renesanses arhitekts F. Brunelleski par prototipu Florences katedrāles kupola konstruēšanai izmantoja olas čaumalu, bet Leonardo da Vinči. kopēja dzīvās dabas formas, attēlojot un projektējot celtniecības un militārās ēkas un pat lidmašīnas. Ir vispāratzīts, ka pirmais, kurš sāka pētīt dzīvo modeļu lidojumu mehāniku “no bioniskās pozīcijas”, bija Leonardo da Vinči, kurš mēģināja izstrādāt lidmašīnu ar plīvojošu spārnu (ornitopteri).
Galerija Guela parkā. Arhitekts: Antonio Gaudi.
Svētās Ģimenes katedrāles (Sagrada Familia) Kristus ciešanu portāls.
Būvniecības tehnoloģiju sasniegumi deviņpadsmitajā un divdesmitajā gadsimtā. radīja jaunas tehniskās iespējas dzīvās dabas arhitektūras interpretācijai. Tas atspoguļojas daudzu arhitektu darbos, starp kuriem, protams, izceļas Antoni Gaudi – bioformu plašās izmantošanas pionieris divdesmitā gadsimta arhitektūrā. A. Gaudi projektētās un būvētās dzīvojamās ēkas, Guela klosteris, slavenā Sagrada Familia (Svētās Ģimenes katedrāle, augstums 170 m) Barselonā joprojām ir nepārspējami arhitektūras šedevri un tajā pašā laikā talantīgākie un raksturīgs arhitektūras dabas formu asimilācijas piemērs - to pielietojums un attīstība.
Casa Mila mansarda stāvs. Arhitekts: Antonio Gaudi.
Casa Batlló galerijas arkveida velve. Arhitekts: Antonio Gaudi.
A. Gaudi uzskatīja, ka arhitektūrā, tāpat kā dabā, kopēšanai nav vietas. Rezultātā viņa konstrukcijas ir pārsteidzošas savā sarežģītībā – viņa ēkās neatradīsiet divas identiskas daļas. Tās kolonnās attēloti palmu stumbri ar mizu un lapām, kāpņu margas atdarina augu stublājus, bet velvju griesti atveido koku vainagus. Savos darbos Gaudi izmantoja paraboliskas arkas, hiperspirāles, slīpas kolonnas utt., radot arhitektūru, kuras ģeometrija pārspēja gan arhitektu, gan inženieru arhitektoniskās fantāzijas. A. Gaudi bija viens no pirmajiem, kas izmantoja telpiski izliektas formas biomorfoloģiskās dizaina īpašības, kuras viņš iemiesoja nelielas ķieģeļu kāpņu kāpnes hiperboliskā paraboloīda formā. Tajā pašā laikā Gaudi ne tikai kopēja dabas objektus, bet gan radoši interpretēja dabas formas, mainot proporcijas un liela mēroga ritmiskās īpašības.
Neskatoties uz to, ka protobionisko ēku semantiskais klāsts izskatās diezgan iespaidīgs un pamatots, daži eksperti par arhitektūras bioniku uzskata tikai tās ēkas, kuras nevis vienkārši atkārto dabiskās formas vai ir veidotas no dabīgiem materiāliem, bet savos projektos satur dzīvās dabas struktūras un principus. .
Eifeļa torņa celtniecība. Inženieris: Gustavs Eifels.
Tilta projekts. Arhitekts: Paolo Soleri.
Šie zinātnieki par protobioniku drīzāk nodēvētu tādas ēkas kā tiltu inženiera A. G. Eifeļa 300 metrus augstais Eifeļa tornis, kas precīzi atkārto cilvēka stilba kaula uzbūvi, un arhitekta P. Soleri tilta projekts, kas atgādina sarullētu graudaugu lapu. un izstrādāta pēc slodzes pārdales principa augu stumbros utt.
Velotrase Krilatskoje. Arhitekti: N. I. Voroņina un A. G. Ospeņņikovs.
Krievijā tika aizgūti arī dzīvās dabas likumi, lai izveidotu dažus “pirmsperestroikas” laika arhitektūras objektus. Kā piemērus var minēt Ostankino radio un televīzijas torni Maskavā, olimpiskās iekārtas - velotrase Krilatskoje, iekštelpu stadiona membrānas segumus Mira avēnijā un universālo sporta un izklaides zāli Ļeņingradā, restorānu Baku Primorskas parkā un tā savienojumu. Frunzes pilsētā - restorāns Bermet utt.
Starp mūsdienu arhitektiem, kas strādā arhitektūras bionikas virzienā, ir Normans Fosters (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Santjago Kalatrava (http://www.calatrava.com/#). /Selected) izceļas %20works/Architecture?mode=english), Nikolass Grimšovs (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Kens Jangs (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html ), Vincents Calebo (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l) utt.
Ja kāds bionikas aspekts tevi interesē, raksti mums un mēs par to pastāstīsim sīkāk!
Arhitektūras birojs "Inttera".
Arhitektūras un būvniecības bionika pēta dzīvo audu veidošanās un struktūras veidošanās likumus, analizē dzīvo organismu strukturālās sistēmas pēc materiāla, enerģijas taupīšanas un uzticamības nodrošināšanas principa. Neirobionika pēta smadzeņu darbību un pēta atmiņas mehānismus. Intensīvi tiek pētīti dzīvnieku maņu orgāni un iekšējie reakcijas mehānismi uz vidi gan dzīvniekiem, gan augiem. Spilgts arhitektūras un būvniecības bionikas piemērs ir graudaugu stublāju un mūsdienu augstceltņu struktūras pilnīga līdzība. Graudaugu stublāji spēj izturēt lielas slodzes, nesalūstot zem ziedkopas svara. Ja vējš tos noliec pie zemes, tie ātri atjauno vertikālo stāvokli. Kāds ir noslēpums? Izrādās, ka to uzbūve ir līdzīga mūsdienu daudzstāvu rūpnīcu cauruļu konstrukcijai – vienam no jaunākajiem inženierzinātņu sasniegumiem. Abas konstrukcijas iekšpusē ir dobas. Augu stumbra sklerenhīmas pavedieni darbojas kā gareniskais pastiprinājums. Kātu starpmezgli (mezgli?) ir stingrības gredzeni. Gar kāta sienām ir ovāli vertikāli tukšumi. Cauruļu sienām ir tāds pats dizaina risinājums. Spirālveida stiegrojuma lomu, kas novietota caurules ārpusē graudaugu kātā, pilda plāna āda. Taču pie sava konstruktīvā risinājuma inženieri nonāca paši, “neieskatoties” dabā. Struktūras identitāte tika atklāta vēlāk. Pēdējos gados bionika ir apstiprinājusi, ka lielāko daļu cilvēku izgudrojumu daba jau ir “patentējusi”. Tādi 20. gadsimta izgudrojumi kā rāvējslēdzēji un Velcro aizdares tika izgatavoti, pamatojoties uz putna spalvas struktūru. Dažāda pasūtījuma spalvu bārdas, kas aprīkotas ar āķiem, nodrošina drošu saķeri. Slaveni spāņu arhitekti M. R. Cervera un J. Plozs, aktīvi bionikas piekritēji, 1985. gadā sāka pētīt “dinamiskās struktūras”, un 1991. gadā viņi nodibināja “Biedrību inovāciju atbalstam arhitektūrā”. Viņu vadītā grupa, kurā bija arhitekti, inženieri, dizaineri, biologi un psihologi, izstrādāja projektu “Vertical Bionic Tower City”. Pēc 15 gadiem Šanhajā vajadzētu parādīties torņu pilsētai (pēc zinātnieku domām, pēc 20 gadiem Šanhajas iedzīvotāju skaits varētu sasniegt 30 miljonus cilvēku). Torņu pilsēta paredzēta 100 tūkstošiem cilvēku, projekts balstīts uz “koka būvniecības principu”.
Pilsētas tornis būs ciprese ar augstumu 1228 m ar apkārtmēru pie pamatnes 133 x 100 m, bet platākajā vietā 166 x 133 m. Tornim būs 300 stāvi, un tie būs atrodas 12 vertikālos blokos pa 80 stāviem katrā (12 x 80 = 960; 960!=300). Starp blokiem atrodas klona grīdas, kas darbojas kā balsta konstrukcija katram bloku līmenim. Bloku iekšpusē atrodas dažāda augstuma mājas ar vertikāliem dārziem. Šis sarežģītais dizains ir līdzīgs ciprese koka zaru un visa vainaga struktūrai. Tornis stāvēs uz pāļu pamatiem pēc akordeona principa, kas nav ierakts, bet, iegūstot augstumu, attīstās visos virzienos - līdzīgi, kā veidojas koka sakņu sistēma. Vēja svārstības augšējos stāvos ir samazinātas līdz minimumam: gaiss viegli iziet cauri torņa konstrukcijai. Torņa pārsegšanai tiks izmantots īpašs plastmasas materiāls, kas imitē ādas poraino virsmu. Ja būvniecība būs veiksmīga, plānots uzbūvēt vēl vairākas šādas ēkas-pilsētas.
Arhitektūras un būvniecības bionikā liela uzmanība tiek pievērsta jaunajām būvniecības tehnoloģijām. Piemēram, efektīvu un bezatkritumu būvniecības tehnoloģiju izstrādes jomā perspektīvs virziens ir slāņveida konstrukciju veidošana. Ideja ir aizgūta no dziļūdens mīkstmiešiem. To izturīgās čaulas, piemēram, plaši izplatītās pērļgliemenes, sastāv no mainīgām cietām un mīkstām plāksnēm. Cietai plāksnei plaisājot, deformāciju absorbē mīkstais slānis un plaisa tālāk netiek. Šo tehnoloģiju var izmantot arī automašīnu segšanai.
Pasaules arhitektūras praksē pēdējo 40 gadu laikā dzīvās dabas veidošanās likumu izmantošana ir ieguvusi jaunu kvalitāti un tiek dēvēta par arhitektoniski bionisko procesu un kļuvusi par vienu no augsto tehnoloģiju arhitektūras virzieniem.
Arhitektoniski bioniskā prakse ir radījusi jaunas, neparastas arhitektūras formas, praktiskas funkcionālā un utilitārā ziņā un oriģinālas savās estētiskajās kvalitātēs. Tas nevarēja neizraisīt arhitektu un inženieru interesi par tiem.
Bionika nāk no grieķu vārda, kas nozīmē "dzīvības elements". Tas kalpoja par pamatu zinātnes virziena nosaukumam, kas pēta iespēju izmantot noteiktas bioloģiskās sistēmas un procesus tehnoloģijā.
Arhitektūras bionika ir līdzīga tehniskajai bionikai; taču tā ir tik specifiska, ka veido patstāvīgu nozari un risina ne tikai tehniskas, bet galvenokārt arhitektūras problēmas.
Šeit īpaši jāuzsver, ka Padomju Savienībā sāka veidoties arhitektūras bionikas zinātniskie pamati, īpaši arhitektu V.V. Zefelds un Yu.S. Ļebedeva.
Norādīsim uz vācu un austriešu arhitektu Sempera, Feldega, Bauera un citu izteikumiem Interesants raksts, kurā analizēti viņu viedokļi un pausts viņa viedoklis par lietderības problēmu arhitektūrā - “Darvina teorija būvniecības mākslā” (1900). ) - rakstījusi noteikta persona ar pseidonīmu "Gr. Yu - P." Šī raksta autors skaidri un skaidri, ar zināmu smalkumu un asumu izvirzīja arhitektoniski bionisko problēmu un apstiprināja Darvina evolūcijas teorijas darbības likumsakarību arhitektūrā.
Sarežģītākais dabas formu attīstības posms arhitektūrā bija laika posms no 19. gadsimta vidus līdz 20. gadsimta sākumam. To ietekmēja straujā bioloģijas attīstība un bezprecedenta būvniecības tehnoloģiju sasniegumi, salīdzinot ar iepriekšējo periodu (piemēram, dzelzsbetona izgudrošana un stikla un metāla konstrukciju intensīvas izmantošanas sākums). Izpētot šo posmu, īpaša uzmanība jāpievērš tāda nozīmīga strāva arhitektūrā kā “organiskā arhitektūra” rašanās. Tiesa, nosaukums “organiskā arhitektūra” nenozīmē tiešu un nozīmīgu saikni starp arhitektūru un dzīvo dabu. "Organiskās arhitektūras" virziens ir funkcionālisma virziens. Viens no tās galvenajiem ideologiem Frenks Loids Raits par to runāja televīzijā 1953. gadā. atbildot uz viņam uzdotajiem jautājumiem: “... organiskā arhitektūra ir arhitektūra “no iekšpuses uz āru”, kurā ideāls ir integritāte Mēs nelietojam vārdu “organiska” nozīmē “piederība augu vai dzīvnieku pasaulei ”.
Taupības vārdā cilvēks ražošanas aktivitātēs vienmēr izmanto jebkuras iespējas, kas viņam rodas. Attīstoties, šī prasība kļūst arvien aktuālāka. Piemēram, pēc Otrā pasaules kara beigām inženieri un arhitekti sāka tuvāk aplūkot dzīvo dabu. Viņus piesaistīja, piemēram, elastīgās dzīvās dabas plēves, kas labi darbojas spriedzes apstākļos (Oto Freija eksperimenti 40. gados). Mūsdienu zinātne ir devusi iespēju dziļāk iedziļināties dzīvās dabas attīstības likumos, un tehnoloģijas ir ļāvušas simulēt dzīvās struktūras. Rezultātā 40. gadu beigās arhitektūrā parādījās formas, kas uz apzināti zinātniski tehniska pamata atveidoja dzīvās dabas strukturālās struktūras. Tas ietver Turīnas izstādes lielās zāles pārklāšanu, ko veica inženieris P.L. Nervu, trošu un telšu konstrukcijas (Otto Frei un citi).
Padomju Savienībā bioniskās idejas saņēma lielu arhitektu un inženieru uzmanību (MAI, TsNIISK Gosstroy USSR, Len-ZNIIEP utt.).
90. gados lielu lomu spēlēja negaidīts straujais datortehnoloģiju iebrukums mūsu dzīvē. Šīs “klusās revolūcijas” ilgtermiņa kultūras sekas joprojām ir grūti prognozējamas, taču jaunās paaudzes pārstāvju domāšana virzās to noskaidrošanas virzienā. Pateicoties datoram, iespējams aprakstīt sarežģītu bioloģisku objektu, piemēram, cilvēka skeletu, arhitektam pazīstamā darba zīmējuma valodā.
Rezumējot arhitektūras bionikas vēsturisko fonu, varam teikt, ka arhitektūras bionika kā teorija un prakse attīstījās arhitektūras un dzīvo dabas specifiskās saiknes evolūcijas procesā un ka šī parādība nav nejauša, bet vēsturiski dabiska.
Mūsdienu dzīvo dabas formu apgūšanas arhitektūrā posma īpatnība ir tā, ka šobrīd tiek apgūti ne tikai dzīvās dabas formālie aspekti, bet tiek veidotas dziļas saiknes starp dzīvās dabas un arhitektūras attīstības likumiem. Pašreizējā posmā arhitekti neizmanto dzīvās dabas ārējās formas, bet gan tikai tās formas īpašības un īpašības, kas ir konkrēta organisma funkciju izpausme, līdzīgi arhitektūras funkcionālajiem un utilitārajiem aspektiem.
No funkcijām līdz formai un formas veidošanās likumiem – tas ir galvenais arhitektūras bionikas ceļš.
Svarīgs punkts, kam bija nozīme arhitektu un dizaineru pievilcībā dzīvajai dabai, bija telpisku strukturālo sistēmu ieviešana praksē, kas bija ekonomiski izdevīgas, bet sarežģītas to matemātiskā aprēķina nozīmē. Šo sistēmu prototipi daudzos gadījumos bija dabas strukturālās formas. Šādas formas ir sākušas veiksmīgi izmantot dažādās arhitektūras tipoloģiskās jomās, garu laidumu un augstceltņu būvniecībā, strauji transformējošu konstrukciju veidošanā, ēku un būvju elementu standartizācijā u.c.
Dabas strukturālo sistēmu izmantošana pavēra ceļu citām arhitektūras bionikas jomām. Pirmkārt, tas attiecas uz dabīgiem “izolācijas līdzekļiem”, ar kuriem var organizēt cilvēkiem labvēlīgu mikroklimatu ēkās, kā arī pilsētās.
Arhitektūras bionika ir paredzēta ne tikai arhitektūras funkcionālu jautājumu risināšanai, bet arī perspektīvu pavēršanai arhitektūras funkcijas un estētiskās formas sintēzes meklējumos, lai mācītu arhitektiem domāt sintētiskās formās un sistēmās.
Pēdējos gados bionika ir apstiprinājusi, ka lielāko daļu cilvēku izgudrojumu daba jau ir “patentējusi”. Tādi 20. gadsimta izgudrojumi kā rāvējslēdzēji un Velcro aizdares tika izgatavoti, pamatojoties uz putna spalvas struktūru. Dažāda pasūtījuma spalvu bārdas, kas aprīkotas ar āķiem, nodrošina drošu saķeri. Slaveni spāņu arhitekti M.R. Cervera un H. Plozs, aktīvi bionikas piekritēji, 1985. gadā sāka pētīt “dinamiskās struktūras”, un 1991. gadā viņi nodibināja “Biedrību inovāciju atbalstam arhitektūrā”. Viņu vadītā grupa, kurā bija arhitekti, inženieri, dizaineri, biologi un psihologi, izstrādāja projektu “Vertical Bionic Tower City”. Pēc 15 gadiem Šanhajā vajadzētu parādīties torņu pilsētai (pēc zinātnieku domām, pēc 20 gadiem Šanhajas iedzīvotāju skaits varētu sasniegt 30 miljonus cilvēku). Torņu pilsēta paredzēta 100 tūkstošiem cilvēku, projekts balstīts uz “koka būvniecības principu”.
Pilsētas tornis būs ciprese ar augstumu 1228 m ar apkārtmēru pie pamatnes 133 x 100 m, bet platākajā vietā 166 x 133 m. Tornim būs 300 stāvi, un tie būs atrodas 12 vertikālos blokos pa 80 stāviem katrā (12 x 80 = 960; 960! Starp blokiem atrodas klona grīdas, kas darbojas kā balsta konstrukcija katram bloku līmenim. Bloku iekšpusē atrodas dažāda augstuma mājas ar vertikāliem dārziem. Šis sarežģītais dizains ir līdzīgs ciprese koka zaru un visa vainaga struktūrai. Tornis stāvēs uz pāļu pamatiem pēc akordeona principa, kas nav ierakts, bet, iegūstot augstumu, attīstās visos virzienos - līdzīgi, kā veidojas koka sakņu sistēma. Vēja svārstības augšējos stāvos ir samazinātas līdz minimumam: gaiss viegli iziet cauri torņa konstrukcijai. Torņa pārsegšanai tiks izmantots īpašs plastmasas materiāls, kas imitē ādas poraino virsmu. Ja būvniecība būs veiksmīga, plānots uzbūvēt vēl vairākas šādas ēkas-pilsētas.
Arhitektūras un būvniecības bionikā liela uzmanība tiek pievērsta jaunajām būvniecības tehnoloģijām. Piemēram, efektīvu un bezatkritumu būvniecības tehnoloģiju izstrādes jomā perspektīvs virziens ir slāņveida konstrukciju veidošana. Ideja ir aizgūta no dziļūdens mīkstmiešiem. To izturīgās čaulas, piemēram, plaši izplatītās pērļgliemenes, sastāv no mainīgām cietām un mīkstām plāksnēm. Cietai plāksnei plaisājot, deformāciju absorbē mīkstais slānis un plaisa tālāk netiek. Šo tehnoloģiju var izmantot arī automašīnu segšanai.
Arhitektūras un būvniecības bionika pēta dzīvo audu veidošanās un struktūras veidošanās likumus, analizē dzīvo organismu strukturālās sistēmas pēc materiāla, enerģijas taupīšanas un uzticamības nodrošināšanas principa. Spilgts arhitektūras un būvniecības bionikas piemērs ir graudaugu stublāju un mūsdienu augstceltņu struktūras pilnīga līdzība. Graudaugu stublāji spēj izturēt lielas slodzes, nesalūstot zem ziedkopas svara. Ja vējš tos noliec pie zemes, tie ātri atjauno vertikālo stāvokli. Kāds ir noslēpums? Izrādās, ka to uzbūve ir līdzīga mūsdienu daudzstāvu rūpnīcu cauruļu konstrukcijai – vienam no jaunākajiem inženierzinātņu sasniegumiem. Struktūras identitāte tika atklāta vēlāk. Pēdējos gados bionika ir apstiprinājusi, ka lielāko daļu cilvēku izgudrojumu daba jau ir “patentējusi”.
Vēlme pēc komforta, pēc kvalitatīva, mājīga un skaista mājokļa ir bijusi cilvēcei raksturīga jau ilgu laiku. Katrs no mums vēlas, lai apkārtējā telpa rezonē ar mūsu iekšējo pasauli. Tagad katram no mums ir iespēja izveidot savu ideālo māju. Varbūt tā būs dārza māja ar bēniņiem, kā Čehova varoņiem. Vai varbūt māja ar
Amerikāņu stila terase. Svarīgi ir tas, ka tajā var apvienot visus pārsteidzošā arhitektūras stila elementus - "bionisko arhitektūru".
Mēs esam parādā neparastu arhitektūras stilu rašanos arhitektūras ģēnijiem. Talants vienmēr ir meklējumos. Pierādījumi par to ir atrodami ik uz soļa arhitektūras pieminekļu veidā, kas izkaisīti visā pasaulē. Gadu gaitā stili aizstāj viens otru, katrs no tiem ir unikāls. Modernitāte piedāvā jaunu pieeju arhitektūrai. Viena no jaunajām jomām - bionika - ir pelnījusi īpašu uzmanību.
Bionika grieķu valodā nozīmē "dzīvot". Izpētījuši augu un dzīvnieku uzbūvi un dzīvesveidu, arhitekti inženierbūvēm piemēro tos pašus principus. Līdz šim pētnieku vidū nav vienprātīga viedokļa par to, kuri arhitektu darbi būtu klasificējami kā daļa no “dzīvās arhitektūras” kustības. Un tomēr Antonio Gaudi var uzskatīt par bionikas pamatlicēju, kurš deviņpadsmitajā gadsimtā uzcēla pirmās unikālās mājas. Augstprātīgā un arhitektūras atradumu apniktā Eiropa bija sajūsmā par meistara darbiem. Un bionika saņēma spēcīgu impulsu attīstībai. Jau 20. gadsimta sākumā antroposofijas pamatlicējs Rūdolfs Šteiners izveidoja projektu pārsteidzošai struktūrai, ko sauca par Gēteānu. Projekts tika atdzīvināts.
Plaši pazīstamais Eifeļa torņa dizains (skat. ziņu Virsbūves: Eifeļa tornis (Parīze)) ir balstīts uz Šveices anatomijas profesora Hermaņa fon Meijera zinātnisko darbu. 40 gadus pirms Parīzes inženiertehniskā brīnuma uzcelšanas profesors pētīja augšstilba kaula galvas kaula struktūru vietā, kur tā liecas un ieiet locītavā leņķī. Un tomēr kauls nez kāpēc nelūzt zem ķermeņa svara.
Fon Meijers atklāja, ka kaula galva ir pārklāta ar sarežģītu miniatūru kaulu tīklu, pateicoties kuriem slodze tiek pārsteidzoši pārdalīta visā kaulā. Šim tīklam bija stingra ģeometriskā struktūra, ko profesors dokumentēja.
1866. gadā Šveices inženieris Karls Kalmans sniedza teorētisko pamatu fon Meijera atklājumam, un 20 gadus vēlāk Eifelis izmantoja dabisko slodzes sadalījumu, izmantojot izliektos suportus.
Tagad daudzas pasaules galvaspilsētas ir dekorētas ar ēkām bioniskā stilā. Šur tur parādās jaunas “dzīvas” struktūras. Holande un Austrālija, Ķīna un Japāna, Kanāda un pat Krievija var lepoties ar bioniskajiem šedevriem.
Arhitektūras un būvniecības bionikā liela uzmanība tiek pievērsta jaunajām būvniecības tehnoloģijām. Tādējādi efektīvu un bezatkritumu būvniecības tehnoloģiju izstrādes jomā perspektīvs virziens ir slāņveida konstrukciju veidošana. Ideja ir aizgūta no dziļūdens mīkstmiešiem. To izturīgās čaulas, piemēram, plaši izplatītās pērļgliemenes, sastāv no mainīgām cietām un mīkstām plāksnēm. Cietai plāksnei plaisājot, deformāciju absorbē mīkstais slānis un plaisa tālāk netiek.
Bionika cenšas maksimāli izmantot katras mājas telpas mērķi. Nav telpu aizvietojamības. Guļamistabā jāguļ, virtuvē jāgatavo, viesistabā jāuzņem viesi. Katrs numurs ir paredzēts tai piešķirtajai lomai un ir aprīkots ar vislielāko komfortu. Mājai nebūs ierastās ģeometriskās formas. Drīzāk tas atgādinās dzīvās dabas objektu. Mīkstās gludās sienu un logu līnijas, kas saplūst viena otrā, radīs kustības sajūtu. Organiskās mājas iekšienē tiek radīts maģiskas pasaules iespaids, jo šis arhitektūras stils nodrošina gaismas pārpilnību visās telpās. Bieži tiek izmantots krāsains stikls, tāpēc gaisma var būt neparasta nokrāsa. Vienlaicīga kustības un miera sajūta, iespējams, ir galvenā organiskā stilā celtas mājas priekšrocība. No dažādiem skata leņķiem pati telpa smalki mainās.
Tā ir tikai neliela daļa no tā, ko var pastāstīt par stilu, kas radīts cilvēkam, kurš tiecas atklāt savu iekšējo pasauli, garīgo un garīgo potenciālu. Tagad arhitektūra uzņemas šo grūto uzdevumu.
Arhitektūras bionika nesenā pagātnē ir izpratne par dabas formām būvkonstrukcijās, jaunas iespējas arhitektūras formu veidošanai.
Arhitektūras bionika mūsdienās (neobionika) ir mēģinājums saistīt vides aspektus un augstās tehnoloģijas ar arhitektūru.
Arhitektūras un būvniecības bionika pēta dzīvo kažoku veidošanās un struktūras veidošanās likumus, analizē dzīvo organismu struktūras sistēmas pēc materiāla, enerģijas taupīšanas un uzticamības nodrošināšanas principa. Intensīvi tiek pētīti dzīvnieku maņu orgāni un iekšējie reakcijas mehānismi uz vidi gan dzīvniekiem, gan augiem.
Tālā pagātnē cilvēks radīja daudzas ievērojamas struktūras, kopējot augu pasaules arhitektūras formas. Apskatiet tuvāk Āfrikas gaišās celtnes, un tajās redzēsiet bišu stropu aprises (4. att.), senās austrumu pagodas atgādina slaidas egles ar smagi nokareniem zariem (5. att.), Partenona marmora kolonna ir slaida koka stumbra personifikācija (6. att.), kolonna Ēģiptes templis ir kā lotosa kāts (7. att.), gotiskā arhitektūra ir konstruktīvas loģikas, harmonijas un dzīvo būtņu lietderības iemiesojums bezkaislīgā akmenī.
Atcerieties slaveno Kizhi (8. att.). Viņu kupoli atgādina sīpolus. Baznīca Fili (9. att.), kā dzīvs organisms, samazinās līdz ar augstumu un attīstās no centra uz perifēriju. Šķiet, ka viņa trīc, viss viņā ir smalks un harmonisks. Sv. Bazilika katedrāle ir tas pats galvenais stumbrs, no kura iet uz augšu un uz sāniem zarošanās un formu sasmalcināšana (10. att.).
Apbrīnojama tehnikas līdzība! It kā arhitekti vienojās par savu radošo principu kopību. Pārlūkojot būvniecības vēstures lappuses, var atrast vēl daudz piemēru, kā cilvēks kopē dzīvās dabas arhitektoniku. Taču vēlreiz jāuzsver, ka senā būvniecības māksla dzīvās dabas organizācijai bija līdzīga tikai pēc formas. No dabas arhitekti apguva proporciju saskaņu, ēku apjomu loģisko sadalījumu, sekundārā pakārtošanu galvenajam, pareizu detaļu izmēru kombināciju, konstruktīvo patiesību, bet nezināja galveno - formas likumus. -veidošanās, dzīvo būtņu pašbūves noslēpumi.
Dzīvo būtņu iekšējā organizācija, lapas konstruktīvā puse, labības kāts un koka stumbrs kļuva par vēlāko laiku zinātnieku izpētes objektu. Šie pētījumi lika pamatu arhitektūras bionikai.
Spilgts kažoku arhitektūras bionikas piemērs ir graudaugu stublāju un mūsdienu daudzstāvu ēku struktūras pilnīga līdzība. Graudaugu stublāji spēj izturēt lielas slodzes, nesalūstot zem ziedkopas svara. Ja vējš tos noliec pie zemes, tie ātri atjauno vertikālo stāvokli. To struktūra ir līdzīga mūsdienu daudzstāvu rūpnīcu cauruļu konstrukcijai.
Abas konstrukcijas iekšpusē ir dobas. Augu stumbra sklerenhīmas pavedieni darbojas kā gareniskais pastiprinājums. Kātu starpmezgli (mezgli) ir stingrības gredzeni. Gar kāta sienām ir ovāli vertikāli tukšumi. Cauruļu sienām ir tāds pats dizaina risinājums. Spirālveida stiegrojuma lomu, kas novietota caurules ārpusē, labības augu kātā, pilda plāna āda. Taču pie sava konstruktīvā risinājuma inženieri nonāca paši, “neieskatoties” dabā. Struktūras identitāte tika atklāta vēlāk.
Bionika apstiprina, ka daudziem cilvēku izgudrojumiem ir analogi dzīvajā dabā, piemēram, rāvējslēdzēji un Velcro tika izgudroti, pamatojoties uz putna spalvu struktūru. Dažāda pasūtījuma spalvu bārdas, kas aprīkotas ar āķiem, nodrošina drošu saķeri.
Noskaidrojām, ka arhitektūras bionikā ir vairāki virzieni: Konusveida konstrukcijas, Iepriekš nospriegotas konstrukcijas, Čaulas, Spirālveida konstrukcijas, Tīkla, režģa un rievotas konstrukcijas. Tagad mēs tos apskatīsim.