Біонічні форми відрізняються складністю конструкцій та нелінійними формами.
Виникнення терміну.
Поняття «біоніка» (від грец. «Біос» – життя), з'явилося на початку ХХ ст. У глобальному сенсі воно позначає галузь наукового знання, засновану на відкритті та використанні закономірностей побудови природних форм для вирішення технічних, технологічних та художніх завдань на основі аналізу структури, морфології та життєдіяльності біологічних організмів. Назва була запропонована американським дослідником Дж. Стілом на симпозіумі 1960 року в м. Дайтоні - "Живі прототипи штучних систем - ключ до нової техніки", - в ході якого було закріплено виникнення нової, незвіданої галузі знання. З цього моменту перед архітекторами, дизайнерами, конструкторами та інженерами виникає низка завдань, спрямованих на пошук нових засобів формоутворення.
У СРСР до початку 1980 р., завдяки багаторічним зусиллям колективу фахівців лабораторії ЦНІЕЛАБ, що проіснувала до початку 1990 р., архітектурна біоніка остаточно склалася як новий напрямок в архітектурі. У цей час виходить підсумкова монографія великого міжнародного колективу авторів та співробітників цієї лабораторії за загальною редакцією Ю. С. Лебедєва «Архітектурна біоніка» (1990 р.)
Таким чином, період із середини ХХ ст. на початок ХХI ст. в архітектурі ознаменувався підвищенням інтересу до складних криволінійних форм, відродженням, вже на новому рівні, поняття «органічна архітектура», своїм корінням сягає кінця XIX - початок XX століття, до творчості Л. Саллівана і Ф. Л. Райта. Вони вважали, що архітектурна форма, як і живої природі, має бути функціональною і розвиватися як би «зсередини назовні».
Проблема гармонійного симбіозу архітектурного та природного середовища.
Технократичний розвиток останніх десятиліть давно підпорядкував собі спосіб життя. Крок за кроком людство вийшло зі своєї екологічної ніші проживання планети. Фактично ми стали жителями штучної «природи», створеної зі скла, бетону та пластику, сумісність якої з життям природної екосистеми неухильно прагне нуля. І чим сильніше штучна природа захоплює живу, тим виразнішою стає потреба людини в природній, природній гармонії. Найбільш вірогідним способом повернення людства «в лоно природи» відновлення рівноваги між двома світами є розвиток сучасної біоніки.
Хмарочос-кіпаріс в Шанхаї. Архітектори: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.
Сіднейська опера. Архітектор: Jørn Utzon.
Навчальний центр Rolex. Архітектори: японське архітектурне бюро SANAA.
Архітектурна біоніка - це інноваційний стиль, що бере все найкраще від природи: рельєфи, контури, принципи формоутворення та взаємодії з навколишнім світом. У всьому світі ідеї біонічної архітектури успішно втілені відомими архітекторами: хмарочос-кіпаріс у Шанхаї, Сіднейська опера в Австралії, будівля правління NMB Bank – Нідерланди, навчальний центр Rolex та музей плодів – у Японії.
Музей фруктів. Архітектор: Itsuko Hasegawa.
Інтер'єр музею фруктів.
За всіх часів існувала спадкоємність природних форм в архітектурі, створеній людиною. Але, на відміну формалістського підходу минулих років, коли архітектор просто копіював природні форми, сучасна біоніка спирається на функціональні і важливі особливості живих організмів - здатність до саморегуляції, фотосинтез, принцип гармонійного співіснування тощо. буд. природи, які вступають із нею у конфлікт. Подальший розвиток біоніки передбачає розробку та створення екодомів – енергоефективних та комфортних будівель із незалежними системами життєзабезпечення. Конструкція такої будівлі передбачає комплекс інженерного обладнання. При будівництві використовуються екологічні матеріали та будівельні конструкції. В ідеалі, будинок майбутнього - це автономна система, що самозабезпечується, органічно вписується в природний ландшафт і існуюча в гармонії з природою. Сучасна архітектурна біоніка практично злилася з поняттям «екоархітектура» і пов'язана з екологією.
Формоутворення, що переходить із живої природи до архітектури.
Кожна жива істота на планеті є досконалою працюючою системою, що пристосована до навколишнього середовища. Життєздатність таких систем – результат еволюції багатьох мільйонів років. Розкриваючи секрети влаштування живих організмів, можна отримати нові можливості в архітектурі споруд.
Формоутворення в живій природі характеризується пластичністю і комбінаторністю, різноманітністю як правильних геометричних форм і фігур - кіл, овалів, ромбів, кубів, трикутників, квадратів, різного роду багатокутників, так і нескінченним безліччю надзвичайно складних і напрочуд красивих, легких, міцних та економічних конструкцій , Створені в результаті комбінування цих елементів. Подібні структури відображають складність та багатоетапність еволюції розвитку живих організмів.
Основними позиціями для вивчення природи в ракурсі архітектурної біоніки є біоматеріалознавство та біотектоніка.
Об'єктом вивчення в біоматеріалознавстві є різні дивовижні властивості природних структур та їх "похідних" - тканин тваринних організмів, стебел та листя рослин, ниток павутиння, вусиків гарбузів, крил метелика тощо.
З біотектонікою все складніше. У цій галузі знання дослідників цікавлять не так властивості природних матеріалів, як самі принципи існування живих організмів. Головні проблеми біотектоніки полягають у створенні нових конструкцій на основі принципів та способів дії біоконструкцій у живій природі, у здійсненні адаптації та зростання гнучких тектонічних систем на основі адаптації та зростання живих організмів.
В архітектурно-будівельній біоніці багато уваги приділяється новим будівельним технологіям. Так у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена у глибоководних молюсків. Їх міцні черепашки складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі.
Технології архітектурної біоніки.
Наведемо як приклад кілька найпоширеніших сучасних напрямів розробки біонічних будівель.
1. Енергоефективний Будинок – споруда з низьким споживанням енергії або з нульовим споживанням енергії із стандартних джерел (Energy Efficient Building).
2. Пасивний Дім (Passive Building) – споруда з пасивною терморегуляцією (охолодження та опалення за рахунок використання енергії навколишнього середовища). У таких будинках передбачено застосування енергозберігаючих будівельних матеріалів та конструкцій та практично відсутня традиційна опалювальна система.
3. Біокліматична архітектура (Bioclimatic Architecture). Один із напрямків у стилі hi-tech. Головний принцип біокліматичної архітектури - гармонія з природою: "... щоб птах, залетівши в офіс, не помітив, що він усередині нього". В основному, відомі численні біокліматичні хмарочоси, в яких нарівні із загороджувальними системами, активно застосовується багатошарове скління (double skin technology), що забезпечує шумоізоляцію та підтримку мікроклімату разом з вентиляцією.
4. Розумний Дім (Intellectual Building) - будівля, в якій за допомогою комп'ютерних технологій та автоматизації оптимізовано потоки світла та тепла в приміщеннях та конструкціях, що захищають.
5. Здоровий Дім (Healthy Building) - будівля, в якій, поряд із застосуванням енергозберігаючих технологій та альтернативних джерел енергії, пріоритетними є природні будівельні матеріали (суміші із землі та глини, дерево, камінь, пісок тощо). здорового» будинку включають системи очищення повітря від шкідливих випарів, газів, радіоактивних речовин і т.д.
Історія використання архітектурних форм у архітектурній практиці.
Архітектурна біоніка з'явилася невипадково. Вона стала результатом попереднього досвіду використання у тому чи іншому вигляді (найчастіше - асоціативному і наслідувальному) певних властивостей чи характеристик форм живої природи в архітектурі - наприклад, у гіпостильних залах єгипетських храмів у Луксорі та Карнаці, капітелях та колонах античних ордерів, інтер'єрах готичних соборів і т.д.
Колони гіпостильної зали храму в Едфу.
До біонічної архітектури найчастіше відносять будівлі та архітектурні комплекси, які органічно вписуються в природний ландшафт, будучи ніби його продовженням. Наприклад, такими можна назвати споруди сучасного швейцарського архітектора Петера Цумтора. Нарівні з натуральними будівельними матеріалами, він працює з існуючими природними елементами - горами, пагорбами, газонами, деревами, практично не видозмінюючи їх. Його споруди ніби ростуть із землі, а часом настільки зливаються з навколишньою природою, що їх не відразу можна виявити. Так, наприклад, терми у Швейцарії збоку здаються просто зеленим майданчиком.
Терми у Вальсі. Архітектор: Peter Zumthor.
З погляду однієї з концепцій біоніки – образу еко-будинку, – до біонічної архітектури можна віднести навіть звичні нам сільські будинки. Вони створені з натуральних матеріалів, а структури сільських селищ завжди гармонійно вписані в навколишній ландшафт (верхня точка селища - церква, низина - житлові будинки і т. д.)
Купол Флорентійського собору. Архітектор: Filippo Brunelleschi.
Виникнення даної галузі в історії архітектури завжди пов'язане з будь-якою технічною новацією: так, зодчий італійського Відродження Ф. Брунеллескі як прототип для конструювання купола Флорентійського собору взяв шкаралупу яйця, а Леонардо да Вінчі копіював форми живої природи при зображенні і конструйовані і навіть літальних апаратів. Прийнято вважати, що першим, хто почав вивчати механіку польоту живих моделей «з біонічних позицій», був саме Леонардо да Вінчі, який намагався розробити літальний апарат із крилом, що махає (орнітоптер).
Галерея у парку Гюель. Архітектор: Antonio Gaudi.
Портал Страстей Христових Собору Святої Сімейства (Sagrada Familia).
Успіхи будівельної техніки у ХІХ-ХХ ст. породили нові технічні змогу інтерпретації архітектури живої природи. Це знайшло своє відображення у творах багатьох архітекторів, серед яких, безумовно, вирізняється Антоніо Гауді – основоположник широкого використання біоформ в архітектурі ХХ ст. Спроектовані та збудовані А. Гауді житлові будівлі, монастир Гюель, знаменитий «Sagrada Familia» (Собор Святої Сімейства, вис. 170 м.) у Барселоні і нині залишаються і неперевершеними архітектурними шедеврами і, водночас, найбільш талановитим та характерним прикладом асиміляції. - їх застосування та розвитку.
Горищне перекриття Casa Mila. Архітектор: Antonio Gaudi.
Арочне склепіння галереї в Casa Batlló. Архітектор: Antonio Gaudi.
А. Гауді вважав, що в архітектурі, як і в природі, немає копіюванню. В результаті його споруди вражають своєю складністю – ви не знайдете у його спорудах двох однакових деталей. Його колони зображують стовбури пальм з корою і листям, сходові поручні імітують стебла рослин, що завиваються, склепінчасті перекриття відтворюють крони дерев. У своїх творах Гауді використовував параболічні арки, гіперспіралі, похилі колони і т.д., створюючи архітектуру, геометрія якої перевершувала архітектурні фантазії і архітекторів, і інженерів. Одним із перших А. Гауді використав також і біоморфологічні конструктивні властивості просторово-вигнутої форми, яка була втілена ним у вигляді гіперболічного параболоїда невеликого сходового прольоту з цегли. При цьому Гауді не просто копіював об'єкти природи, але творчо інтерпретував природні форми, видозмінюючи пропорції та масштабні ритмічні характеристики.
Незважаючи на те, що смисловий ряд протобіонічних будівель виглядає досить переконливо і виправдано, деякі фахівці вважають архітектурною біонікою тільки ті будівлі, які не просто повторюють природні форми або створені з природних матеріалів, а містять у своїх конструкціях структури та принципи живої природи.
Спорудження Ейфелевої вежі. Інженер: Gustave Eiffel.
Проект мосту. Архітектор: Paolo Soleri.
Ці вчені швидше назвали б протобіонікою такі будівлі як 300-метрова Ейфелева вежа інженера-мостовика А. Г. Ейфеля, яка точно повторює будову великої гомілкової кістки людини, проект моста архітектора П. Солері, що нагадує згорнутий лист злаку і розроблений за принципом перерозподілу у стеблах рослин тощо.
Велотрек у Крилатському. Архітектори: Н. І. Вороніна та А. Г. Оспенніков.
У Росії її закони живої природи також були запозичені до створення деяких архітектурних об'єктів “доперебудовного” періоду. Прикладами можна назвати Останкінську радіотелевізійну вежу в Москві, Олімпійські об'єкти — велотрек у Крилатському, мембранні покриття критого стадіону на проспекті Миру та універсального спортивно-видовищного залу в Ленінграді, ресторан у Приморському парку Баку та його прив'язка у м. Фрунзе ін.
Серед імен сучасних архітекторів, що працюють у напрямку архітектурної біоніки, виділяються Норман Фостер (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантьяго Калатрава (http://www.calatrava.com/#/Selected %20works/Architecture?mode=english), Ніколас Грімшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Янг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html), Вінсент Калебо ( http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l) і т.д.
Якщо будь-який аспект біоніки зацікавив Вас, пишіть нам, і ми розповімо про нього детальніше!
Архітектурне бюро "Inttera".
Архітектурно-будівельна біоніка вивчає закони формування та структуроутворення живих тканин, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності. Нейробіоніка вивчає роботу мозку, досліджує механізми пам'яті. Інтенсивно вивчаються органи почуттів тварин, внутрішні механізми реакцію навколишнє середовище і в тварин, і в рослин. Яскравий приклад архітектурно-будівельної біоніки – повна аналогія будови стебел злаків та сучасних висотних споруд. Стебла злакових рослин здатні витримувати великі навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому ж секрет? Виявляється, їхня будова схожа на конструкцію сучасних висотних фабричних труб - одне з останніх досягнень інженерної думки. Обидві конструкції всередині порожнисті. Склеренхімні тяжі стебла рослини відіграють роль поздовжньої арматури. Міжвузля (вузли?) стебел – кільця жорсткості. Уздовж стін стебла знаходяться овальні вертикальні порожнечі. Стіни труби мають таке ж конструктивне рішення. Роль спіральної арматури, розміщеної біля зовнішньої сторони труби в стеблі злакових рослин, виконує тонка шкірка. Проте до свого конструктивного рішення інженери прийшли самостійно, не заглядаючи в природу. Ідентичність будови було виявлено пізніше. В останні роки біоніка підтверджує, що більшість людських винаходів вже запатентовано природою. Такий винахід XX століття, як застібки "блискавка" та "липучки", було зроблено на основі будови пера птаха. Борідки пера різних порядків, оснащені гачками, забезпечують надійне зчеплення. Відомі іспанські архітектори М. Р. Сервера та Х. Плоз, активні прихильники біоніки, з 1985 р. розпочали дослідження «динамічних структур», а в 1991 р. організували «Товариство підтримки інновацій в архітектурі». Група під їх керівництвом, до складу якої увійшли архітектори, інженери, дизайнери, біологи та психологи, розробила проект «Вертикальне біонічне місто-вежа». Через 15 років у Шанхаї має з'явитися місто-вежа (за прогнозами вчених, через 20 років чисельність Шанхаю може досягти 30 млн осіб). Місто-вежа розраховане на 100 тисяч осіб, в основу проекту покладено «принцип конструкції дерева».
Вежа-місто матиме форму кипарису заввишки 1228 м з обхватом біля основи 133 на 100 м, а в найширшій точці 166 на 133 м. У вежі буде 300 поверхів, і вони будуть розташовані в 12 вертикальних кварталах по 80 поверхів (12 x 80 = 960; 960! = 300). Між кварталами – перекриття-стяжки, які відіграють роль несучої конструкції для кожного рівня-кварталу. Усередині кварталів – різновисокі будинки з вертикальними садами. Ця ретельно продумана конструкція аналогічна до будови гілок і всієї крони кипарису. Стояти башта буде на пальовому фундаменті за принципом гармошки, який не заглиблюється, а розвивається на всі боки в міру набору висоти - аналогічно тому, як розвивається коренева система дерева. Вітрові коливання верхніх поверхів зведені до мінімуму: повітря легко проходить крізь конструкцію вежі. Для облицювання башти буде використано спеціальний пластичний матеріал, що імітує пористу поверхню шкіри. Якщо будівництво пройде успішно, планується звести ще кілька таких будівель-міст.
В архітектурно-будівельній біоніці багато уваги приділяється новим будівельним технологіям. Наприклад, у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена у глибоководних молюсків. Їх міцні черепашки, наприклад у широко поширеного «морського вуха», складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі. Така технологія може бути використана для покриття автомобілів.
У світовій архітектурній практиці за минулі 40 років використання закономірностей формоутворення живої природи набуло нової якості і отримало назву архітектурно-біонічного процесу і стало одним із напрямків архітектури хай-теку.
Архітектурно-біонічна практика породила нові, незвичайні архітектурні форми, доцільні у функціонально-утилітарному відношенні та оригінальні за своїми естетичними якостями. Це не могло не викликати до них інтересу з боку архітекторів та інженерів.
Біоніка походить від грецького слова, що означає "елемент життя". Воно послужило основою назви напряму у науці, що займається вивченням можливості використання у техніці певних біологічних систем та процесів.
Архітектурна біоніка подібна до технічної біоніки; проте, вона настільки специфічна, що утворює самостійну галузь і вирішує як технічні, але головним чином архітектурні проблеми.
Тут особливо слід наголосити, що наукові основи архітектурної біоніки почали створюватися в Радянському Союзі, особливо можна виділити роботи архітекторів В.В. Зефельда та Ю.С. Лебедєва.
Вкажемо на висловлювання німецьких та австрійських архітекторів Земпера, Фельдега, Бауера та ін. З цікавою статтею, що аналізує їх погляди і висловлює свою точку зору на проблему доцільності в архітектурі, - "Теорія Дарвіна в будівельному мистецтві" (1900 р. - виступ) "Гр. Ю - П". Автором цієї статті чітко і ясно, з певною тонкістю та гостротою поставлена архітектурно-біонічна проблема та підтверджено закономірність дії еволюційної теорії Дарвіна в архітектурі.
Найбільш складним етапом освоєння в архітектурі природних форм є час від середини XIX до початку XX ст. На ньому позначилися бурхливий розвиток біології та небувалі успіхи в порівнянні з попереднім періодом будівельної техніки (наприклад, винахід залізобетону та початок інтенсивного застосування скла та металевих конструкцій). Досліджуючи цей етап, необхідно звернути особливу увагу на появу такої значної за своєю силою течії в архітектурі, як "органічна архітектура". Щоправда, під назвою "органічна архітектура" аж ніяк не мається на увазі прямий та суттєвий зв'язок архітектури з живою природою. Напрямок "органічної архітектури" - напрямок функціоналізму. Про це говорив по телебаченню 1953 р. один із основних її ідеологів Френк Ллойд Райт. відповідаючи на запитання: "... органічна архітектура-це архітектура "зсередини назовні", в якій ідеалом є цілісність. Ми не вживаємо слово "органік" в сенсі "належний до рослинного йдучи тваринного світу".
В ім'я економії людина у виробничій діяльності завжди використовує будь-які можливості. З прогресом ця вимога дедалі більше загострюється. Так, наприклад, після закінчення Другої світової війни інженери та архітектори почали уважно придивлятися до живої природи. Їх залучили, наприклад, пружні плівки живої природи, які добре працюють на розтягнення (експерименти Отто Фрая 40-х років). Сучасна наука дозволила заглибитися в закони розвитку живої природи, а техніка дала можливість моделювати живі структури. В результаті в архітектурі наприкінці 40-х років з'явилися форми, що відтворюють на свідомій науковій та технічній основі конструктивні структури живої природи. Сюди слід зарахувати покриття великої зали Туринської виставки інженером П.Л. Нерви, вантові та наметові споруди (Отто Фрай та ін.).
У Радянському Союзі біонічні ідеї користувалися великою увагою архітекторів та інженерів (МАІ, ЦНДІБК Держбуду СРСР, Льон-ЗНДІЕП та ін.).
Велику роль у 90-х роках відіграло несподіване стрімке вторгнення в наше життя комп'ютерних технологій. Культурні довгострокові наслідки цього "тихого перевороту" поки що важко передбачити, але у напрямку їхнього прояснення рухається думка представників нового покоління. Завдяки комп'ютеру можливо описати складний біологічний об'єкт, наприклад, людський скелет звичною для архітектора мовою робочого креслення.
Підсумовуючи історичним передумовам архітектурної біоніки, можна сказати, що архітектурна біоніка як теорія і практика склалася в процесі еволюції специфічного зв'язку архітектури та живої природи і що це явище не випадкове, а історично закономірне.
Специфічна риса сучасного етапу освоєння форм живої природи у архітектурі у тому, що зараз освоюються непросто формальні боку живої природи, а встановлюються глибокі зв'язки між законами розвитку живої природи та архітектури. На сучасному етапі архітекторами використовуються не зовнішні форми живої природи, а лише ті властивості та характеристики форми, які є виразом функцій того чи іншого організму, аналогічні функціонально-утилітарним сторонам архітектури.
Від функцій до форми та до закономірностей формоутворення – такий основний шлях архітектурної біоніки.
Важливим моментом, що зіграв свою роль зверненні архітекторів і конструкторів до живої природи, стало впровадження у практику просторових конструктивних систем, вигідних економічному плані, але складних у сенсі їхнього математичного розрахунку. Прообразами цих систем у часто були структурні форми природи. Такі форми почали успішно застосовуватися в різних типологічних областях архітектури, у будівництві великопрогонових і висотних споруд, створенні конструкцій, що швидко трансформуються, стандартизації елементів будівель і споруд і т.д.
Використання конструктивних систем природи проклало дорогу іншим напрямам архітектурної біоніки. Насамперед це стосується природних засобів "ізоляції", які можуть бути застосовані в організації сприятливого мікроклімату для людини у будинках, а також у містах.
Архітектурна біоніка покликана як вирішувати функціональні питання архітектури, але відкривати перспективи у пошуках синтезу функції та естетичної форми архітектури, вчити архітекторів мислити синтетичними формами і системами.
В останні роки біоніка підтверджує, що більшість людських винаходів вже "запатентовано" природою. Такий винахід XX століття, як застібки "блискавка" та "липучки", було зроблено на основі будови пера птаха. Борідки пера різних порядків, оснащені гачками, забезпечують надійне зчеплення. Відомі іспанські архітектори М.Р. Сервера та Х. Плоз, активні прихильники біоніки, з 1985 р. розпочали дослідження "динамічних структур", а в 1991 р. організували "Товариство підтримки інновацій в архітектурі". Група під їх керівництвом, до складу якої увійшли архітектори, інженери, дизайнери, біологи та психологи, розробила проект "Вертикальне біонічне місто-вежа". Через 15 років у Шанхаї має з'явитися місто-вежа (за прогнозами вчених, через 20 років чисельність Шанхаю може досягти 30 млн осіб). Місто-вежа розраховане на 100 тисяч осіб, в основу проекту покладено "принцип конструкції дерева".
Вежа-місто матиме форму кипарису заввишки 1228 м з обхватом біля основи 133 на 100 м, а в найширшій точці 166 на 133 м. У вежі буде 300 поверхів, і вони будуть розташовані в 12 вертикальних кварталах по 80 поверхів (12 x 80 = 960;960!=300). Між кварталами – перекриття-стяжки, які відіграють роль несучої конструкції для кожного рівня-кварталу. Усередині кварталів – різновисокі будинки з вертикальними садами. Ця ретельно продумана конструкція аналогічна до будови гілок і всієї крони кипарису. Стояти башта буде на пальовому фундаменті за принципом гармошки, який не заглиблюється, а розвивається на всі боки в міру набору висоти - аналогічно тому, як розвивається коренева система дерева. Вітрові коливання верхніх поверхів зведені до мінімуму: повітря легко проходить крізь конструкцію вежі. Для облицювання башти буде використано спеціальний пластичний матеріал, що імітує пористу поверхню шкіри. Якщо будівництво пройде успішно, планується звести ще кілька таких будівель-міст.
В архітектурно-будівельній біоніці багато уваги приділяється новим будівельним технологіям. Наприклад, у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена у глибоководних молюсків. Їх міцні черепашки, наприклад у широко поширеного "морського вуха", складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі. Така технологія може бути використана для покриття автомобілів.
Архітектурно-будівельна біоніка вивчає закони формування та структуроутворення живих тканин, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності. Яскравий приклад архітектурно-будівельної біоніки – повна аналогія будови стебел злаків та сучасних висотних споруд. Стебла злакових рослин здатні витримувати великі навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому ж секрет? Виявляється, їхня будова схожа на конструкцію сучасних висотних фабричних труб - одне з останніх досягнень інженерної думки. Ідентичність будови було виявлено пізніше. В останні роки біоніка підтверджує, що більшість людських винаходів вже запатентовано природою.
Прагнення до комфорту, до добротного, затишного та красивого житла притаманне людству з давніх-давен. Кожен із нас хоче, щоб навколишній простір входив у резонанс із його внутрішнім світом. Зараз у кожного з нас є шанс збудувати свій ідеальний будинок. Може це буде садовий будинок із мансардою, як у героїв Чехова. А можливо, котедж з
терасою в американському стилі. Важливо те, що він може поєднувати всі елементи дивовижного архітектурного стилю - "біонічна архітектура".
Появі незвичайних архітектурних стилів ми маємо геніям від зодчества. Талант завжди в пошуку. Докази цьому зустрічаються щокроку як пам'яток архітектури, розкиданих у світі. Протягом багатьох років стилі змінюють один одного, кожен із них неповторний. Сучасність пропонує новий підхід до архітектури. Один з нових напрямків - біоніка, заслуговує на особливу увагу.
Біоніка в перекладі з грецької означає "живий". Вивчивши будову та спосіб життя рослин та тварин, архітектори застосовують в інженерних спорудах ті ж принципи. Досі серед дослідників немає одностайної думки, творчість яких архітекторів слід зарахувати до напряму “живої архітектури”. І все ж основоположником біоніки можна вважати Антоніо Гауді, який ще в дев'ятнадцятому столітті побудував перші унікальні будинки. Пиха та переситілася архітектурними знахідками Європа прийшла в захват від творінь майстра. А біоніка отримала сильний поштовх до розвитку. Вже на початку 20 століття засновник антропософії Рудольф Штейнер створив проект дивовижної споруди під назвою Гетеанум. Проект було втілено у життя.
Відома всім конструкція Ейфелевої вежі заснована на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра (Hermann Von Meyer). За 40 років до спорудження паризького інженерного дива професор досліджував кісткову структуру головки стегнової кістки там, де вона згинається і під кутом входить у суглоб. І при цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла.
Фон Мейєр виявив, що головка кістки покрита витонченою мережею мініатюрних кісточок, завдяки яким навантаження дивним чином перерозподіляється по кістці. Ця мережа мала сувору геометричну структуру, яку професор задокументував.
В 1866 швейцарський інженер Карл Кульман (Carl Cullman) підвів теоретичну базу під відкриття фон Мейєра, а через 20 років природний розподіл навантаження за допомогою кривих супортів було використано Ейфелем.
Зараз багато столиць світу прикрашені будинками у біонічному стилі. То там, то тут виникають нові споруди, що "живуть". Голландія та Австралія, Китай та Японія, Канада і навіть Росія можуть похвалитися біонічними шедеврами.
В архітектурно-будівельній біоніці багато уваги приділяється новим будівельним технологіям. Так у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена у глибоководних молюсків. Їх міцні черепашки, наприклад у широко поширеного «морського вуха», складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі.
Біоніка прагне максимально розкрити призначення кожного приміщення у житлі. Жодної взаємозамінності кімнат. Спати потрібно у спальні, готувати на кухні, а гостей приймати у вітальні. Кожна кімната призначена для відведеної ролі та обладнана для цього з найбільшим комфортом. Будинок не матиме звичної геометричної форми. Швидше він нагадуватиме об'єкт живої природи. М'які плавні лінії стін, вікон, перетікаючи один одного, створять відчуття руху. Усередині органічного будинку створюється враження чарівного світу, оскільки цей архітектурний стиль передбачає велику кількість світла у всіх кімнатах. Найчастіше використовуються кольорові стекла, тому світло може бути незвичайного відтінку. Одночасне почуття руху та спокою - ось, мабуть, головна перевага будинку, виконаного в органічному стилі. Під різними кутами зору невловимо змінюється саме приміщення.
Це лише мала частина того, що можна розповісти про стиль, створений для людини, яка прагне розкрити свій внутрішній світ, духовний і духовний потенціал. Тепер і архітектура бере на себе це непросте завдання.
Архітектурна біоніка у недавньому минулому – це осмислення природних форм у будівельних конструкціях, нові можливості архітектурного формоутворення.
Архітектурна біоніка сьогодні (необіоніка) – це спроба ув'язати екологічні аспекти та високі технології з архітектурою.
Архітектурно-будівельна біоніка вивчає закони формування та структуроутворення живих шуб, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності. Інтенсивно вивчаються органи почуттів тварин, внутрішні механізми реакцію навколишнє середовище і в тварин, і в рослин.
Чимало чудових споруд у далекому минулому людина створила, копіюючи архітектурні форми рослинного світу. Вдивіться в легкі африканські будівлі, і ви побачите в них обриси вуликів (рис.4), давньосхідні пагоди нагадують стрункі ялинки з гілками, що важко висять (рис.5), мармурова колона Парфенона - уособлення стрункого стовбура дерева (рис.6), колона єгипетського храму подібна до стебла лотоса (рис.7), готична архітектура - втілення в безпристрасному камені конструктивної логіки, гармонії і доцільності живого.
Згадайте знамениті Кіжі (рис.8). Їхні куполи нагадують цибулини. Церква у Філях (рис.9), як живий організм, зменшується з висотою, розвивається від центру до периферії. Вся вона ніби тремтить, все в ній тонко і гармонійно. Храм Василя Блаженного той самий головний ствол, від якого вгору й убік йде розгалуження і подрібнення форм (рис. 10).
Дивовижна спорідненість прийомів! Наче зодчі домовилися про спільність своїх творчих принципів. Погортавши сторінки історії будівельної справи, можна знайти ще безліч прикладів копіювання людиною архітектоніки живої природи. Однак необхідно ще раз підкреслити, що стародавнє будівельне мистецтво було подібно до організації живої природи лише за формою. У природи зодчі вчилися гармонійності пропорцій, логічному розподілу обсягів будівлі, підпорядкуванню другорядного головному, правильному поєднанню розмірів деталей, конструктивної правді, але вони не знали головного - законів формоутворення, секретів самоконструювання живого.
Внутрішня організація живого, конструктивна сторона листа, стебла злаку та стовбура дерева стали об'єктом дослідження вчених пізніших часів. Ці дослідження заклали основу архітектурної біоніки.
Яскравий приклад шубної архітектурної біоніки - повна аналогія будови стебел злаків та сучасних висотних споруд. Стебла злакових рослин здатні витримувати великі навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. Їхня будова подібна до конструкції сучасних висотних фабричних труб.
Обидві конструкції всередині порожнисті. Склеренхімні тяжі стебла рослини відіграють роль поздовжньої арматури. Міжвузля (вузли) стебел - кільця жорсткості. Уздовж стін стебла знаходяться овальні вертикальні порожнечі. Стіни труби мають таке ж конструктивне рішення. Роль спіральної арматури, розміщеної біля зовнішньої сторони труби, в стеблі злакових рослин, виконує тонка шкірка. Проте до свого конструктивного рішення інженери прийшли самостійно, не заглядаючи в природу. Ідентичність будови було виявлено пізніше.
Біоніка підтверджує, що багато людських винаходів мають аналоги в живій природі, наприклад, застібки «блискавка» та «липучки» були придумані на основі будови пера птаха. Борідки пера різних порядків, оснащені гачками, забезпечують надійне зчеплення.
Ми з'ясували, що є декілька напрямків в архітектурній біоніці: Конусоподібні конструкції, Конструкції з попередньою напругою, Оболонки, Конструкції, що мають вигляд спіралі, Сітчасті, гратчасті та ребристі конструкції. Нині ми їх і розглянемо.