Понятие бионики

Биомника (от греч. biфn - элемент жизни, буквально - живущий) - прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

В англоязычной и переводной литературе чаще употребляется термин биомиметика (от лат. bios - жизнь, и mimesis - подражание) в значении - подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы. Одним из удачных примеров биомиметики является широко распространенная "липучка", прототипом которой стали плоды растения репейник, цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля.

Различают:

биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;

техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Тысячелетиями люди жили среди живой природы, миллионов оттенков цветов, несчетного многообразия форм, но в последнее время человек, почти насильственно погруженный в жесткую урбанистическую среду, научился восхищаться эстетикой металла и асфальта, синтетическими ароматами города, сизым смогом, оттеняющим яркие лучи предзакатного солнца. Эти и другие явления стали источником вдохновения фотографов, художников и модельеров, а также дизайнеров, благодаря которым хай-тек несколько лет оставался на пике интерьерной моды. Тем не менее, мы страдаем, порой неосознанно, от недостатка чистых сочных красок и причудливых форм живых растений. Частично восполнить хотя бы у себя дома нехватку природной красоты помогают элементы интерьера в стиле бионика.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.

Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т.п.

В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

Бионика - это наука, изучающая принципы организации и функционирования биологических систем на молекулярном, клеточном и популяционном уровнях.

Бионика - наука междисциплинарная, "наука-перекресток", в ней отражаются особенности научно-технической революции в форме интеграции различных по своему назначению и методам наук.

Бионика синтезирует знания в биологии и кибернетике, физике и радиотехнике, математике и электронике, ботанике и архитектуре, биохимии и механике, психологии и биофизике и т.д.

Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с законами единства живой природы.

Бионический подход, положенный в основу создания концепт-проекта "Апельсин", перекликается с идеями, выдвинутыми в свое время основоположниками "Русского Авангарда". В XX веке "бионические идеи" получили развитие в авангардных проектах многих деятелей различных видов искусства. В 1916 году классик "Русского Авангарда" Казимир Малевич отметил: "Предметы исчезли, как дым; во имя новой художественной культуры искусство стремится и к автономии творения - к приоритету форм природы". А в 1920-е годы Лазарь Хидекель, ученик Шагала и Малевича, автор первого в российской истории архитектурно-экологического манифеста "АЭРО", написал: "Зарождается новая, более высокая цивилизация, где будущая архитектура должна основываться на своих законах, не разрушающих естественную среду, а вступающих в благотворное пространственное взаимодействие с окружающей природой".

Так, например, гибкость, присущую человеческому телу, стали использовать не только художники и архитекторы, но и авангардисты сценического искусства, выстраивая из актеров живые декорации к своим спектаклям. Обращение к природным истокам нашло яркое выражение в актерской школе знаменитого режиссера Всеволода Мейерхольда. Его актеры проходили специальное обучение в экспериментальной мастерской, где основным предметом была биомеханика. Мейерхольд стремился придать зрелищу геометрическую точность формы, акробатическую легкость и ловкость, спортивную выправку. Эти же биомеханические принципы искусства он продолжал развивать в своем журнале "Любовь к трем апельсинам", где в ряде статей много внимания уделялось идее воспитания актера, уверенно владеющего своим телом, голосом, способного в нужном темпе и ритме выполнить любое задание режиссера.

В то же время бионические идеи начинают воплощаться и в балетных постановках. Импрессионистически размытые танцы, выражающие чувства цветка и строящиеся на подражании пластике цветущего вьющегося растения, стали настоящей сенсацией на Западе благодаря имени Сержа Дягилева - организатора ежегодных гастролей русских артистов в Париже, получивших название "Русские сезоны". Балеты "Нарцисс" и "Призрак розы" третьих "Русских сезонов" потрясали воображение зрителей натуральностью жеста и незаурядной пластикой. Бионические идеи, воплотившиеся в этих постановках, позволили Дягилеву утвердиться в жизнеспособности своего детища и снискали большую популярность на Западе. Ясность замысла и воплощения, броскость и предельный лаконизм образов, характерные для бионических концепций, стали важной составляющей творчества пионера советского фотоавангарда Александра Родченко, также создававшего эскизы для многих театральных постановок театра Мейерхольда. Но, безусловно, свое самое яркое воплощение бионические идеи нашли все-таки в архитектуре. Великий современник основоположников "Русского Авангарда" философ Рудольф Штайнер говорил: "Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как "место", где раскрывается смысл человеческого бытия". И если следовать логике классиков, то выходит, что только здание, созданное в соответствии с принципами архитектурной бионики - будь это фостеровский "Апельсин" или же любой другой современный эко-комплекс, - способно стать наиболее органичным "домом" для произведений искусства, наполняющих человеческое бытие особым художественным смыслом.

Искусство как форма культуры

Термин «цивилизация» был введен в научный оборот французскими просветителями для обозначения гражданского общества, в котором царят свобода, справедливость, правовой строй. Позже это слово приобрело более широкий смысл...

История фотографии

Фотограмфия (фр. photographie от др.-греч...

Кино - как синтетический вид искусства

Чтобы вести разговор о кино - как о виде искусства, необходимо разобраться, что мы вкладываем в эти понятия. Современный толковый словарь определяет искусство - как художественное творчество в целом - литература, архитектура, скульптура...

Классический стиль дизайна в интерьере

Свою историю слово «Дизайн» берет от итальянского "disegno"- понятие, которым в эпоху Ренессанса обозначали проекты, рисунки, а также лежащие в основе работы идеи. Позднее, в XVI в. в Англии появляется понятие "design"...

Культура постсоветских времен

Культура - одна из важнейших областей общественной жизни, духовно-творческий потенциал общества на определенном этапе его развития. Культура (cultura) - слово латинское. Оно означает возделывание, обработка, улучшение...

Молодежные субкультуры и мода

Мода - неоднозначный и интересный социально-психологический, культурный феномен. До недавнего времени господствовало необоснованное мнение, что мода слишком несерьезный, прихотливый и изменчивый объект для строгого научного исследования...

Обрубовка глиняной головы Гудона

Скульптура, в широком значении слова, искусство создавать из различных пластических материалов пространственное, объёмное изображение различных вещей. Скульптура представляет собой вид изобразительного искусства...

Объемно-пространственная композиция

Слово «композиция» в переводе с латинского означает сочинение, составление, соединение, связь, построение, структура. Различают три основных вида композиции: фронтальную, объемную и глубинно- пространственную...

Основные черты и функции субкультур

Субкультура это специфический образ жизни, это реализация потребности человека в самовыражении, в развитии личности, в удовлетворении чувства прекрасного, в осмыслении своего назначения в мире...

Ритм в жизни и в искусстве проявляется через большую или меньшую периодическую повторяемость какого-либо элемента тождественных, аналогичных положений, дублируемых через некоторые интервалы...

Ритмика цвета как активное средство композиции графического объекта. Создание художественно-образного содержания

Понятие цвета применяется собственно для обозначения самого цветового пигмента или материала, которые поддаются физическому и химическому определению и анализу. Цветовое видение, возникающее в глазах и сознании человека...

Русская скульптура ХVIII – начала XIX веков

Скульптура (лат. sculptura, от sculpo -- вырезаю, высекаю), ваяние, пластика, вид изобразительного искусства, произведения которого имеют объемную, трехмерную форму и выполняются из твердых или пластических материалов. Скульптура, ваяние, пластика...

Специфика организации карнавала

Карнавал - народное гуляние, в котором происходит временная перемена ролей и разрушение обыденной реальности. Также на данный период отменяются словесные запреты, которые в других аспектах как раз употреблять публично не принято...

Технологии в поп-культуре на примере медиавирусов

Массовая культура или поп-культура, масскультура, культура большинства -- культура, распространенная, т.е. популярная и преобладающая среди широких слоев населения в данном обществе. Она включает в себя такие явления, как спорт, развлечения, быт...

Феномен контркультуры

Внутри различных общественных групп рождаются специфические культурные феномены, которые закрепляются в особых чертах поведения людей, их сознания, традиций и т.д. Люди реагируют на жизненные впечатления своеобразно...

Архитектурно-строительная бионика при создании экологичного города с благоприятной городской средой не только служит приближению внешних формы зданий и сооружений к приятным для человека природным формам, но и позволяет существенно улучшить визуальное восприятие зданий и сооружений и их технико-экономические показатели. Издавна люди обращали внимание на сходство природных объектов и созданных человеком зданий и сооружений, на необходимость изучения принципов строения организмов с целью их использования в строительстве. Выдающийся итальянский архитектор и теоретик искусства эпохи раннего Возрождения Л.Альберти сравнивал здание с живым существом, создавая которое следует подражать природе.
Установлено, что перспективным направлением развития конструкций зданий является использование принципов устройства живых систем при создании новых конструкционных материалов и форм, новых принципов функционирования зданий . Наибольший объем исследований самого разнообразного круга вопросов архитектурной, градостроительной и строительной бионики был выполнен в Институте легких конструкций (IL) Штуттгартского технического университета. Этим институтом до недавнего времени руководил выдающийся конструктор и архитектор Ф. Отто.
Архитектурно-строительная бионика тесно связана с архитектурно-строительной экологией. Она позволяет выявить оптимальные, выработанные самой природой за многовековой период решения и использовать их в архитектуре и строительстве.
В круг исследований архитектурной, градостроительной и строительной бионики входит множество вопросов: генеральные планы мест расселения; форма и красота природных конструкций; основные принципы строения природных конструкций; конструктивные системы в природе и их использование в архитектуре и строительстве (сжатые, растянутые и изгибаемые элементы, фундаменты, оболочки, структуры, мембраны, сетки); строение покровных тканей в природе; пассивные и активные природные материалы; биоморфность искусственных сооружений; органичная связь с ландшафтом; процедура роста природных конструкций и их разложения после выполнения функций; механизмы передвижения и разработки грунта и др.
Сопоставление природных принципов устройства и функционирования живых организмов и их сообществ с принципами, используемыми в строительстве, открывает весьма эффективные направления в совершенствовании строительства - от использования природных материалов до установления взаимоотношений сооружений с природой (табл. 3.2).
Далеко не все природные принципы могут быть использованы в строительстве и архитектуре, но развитие материалов и архитектурных форм позволяет надеяться на расширение этого процесса.
Применение в строительстве таких принципов, как гомеостаз, метаболизм, обратная связь и реакция на изменение внешних воздействий, саморазвитие и разложение после завершения срока жизни и ряда других, даст возможность в будущем достичь экологического равновесия технологическими средствами, использованием очень высоких технологий (метаболический дом; биотическое место расселения, создающее условия для существования разнообразных живых организмов в построенных человеком зданиях и сооружениях; «умные» здания и сооружения с системами датчиков и обратной связи, реагирующие на изменения внешних воздействий и создающие благоприятную среду вне и внутри здания, повышающие качество жизни; саморастущие по программе объекты; саморазрушающиеся и разлагающиеся после истечения срока эксплуатации здания и сооружения и др.).
На основе принципов бионики (размещение материала по направлениям главных усилий, разветвление, гексагональность природных изгибаемых элементов - листьев, стеблей, костей) разработаны конструкции сжатых (колонны), изгибаемых (балки и плиты), растянутых, пространственных (оболочки, мембраны), ограждающих (стены) элементов, фундаментов. Наиболее полно

природа проявила себя в создании пространственных конструкций (как уже говорилось, в живой природе нет плоских элементов). Изучение строения природных форм (раковина, череп, оболочка яйца и др.) показывает необычайную проработанность конструкций, функциональную обусловленность. Им присущи восприятие распределенных нагрузок, перекрытие (торможение) трещин в целях недопущения разрушения ценного для организма материала (например, мозга), минимизация расхода материалов. Особой бионической конструкцией являются фундаменты, имеющие в живой природе многочисленные аналоги. Природные «фундаменты» чаще всего представляют собой структурные конструкции (корни), оболочки и мембраны (опорная часть ног животных и птиц). Поэтому весьма эффективно использование в строительстве корневых или корневидных свай, структурных фундаментов, оболочек и мембран. Фундаменты в форме пространственных конструкций - это новое материалосберегающее направление в современном фундаментостроении.
Сравнительно мало еще изучены природные конструкции ограждающих систем, защищающих живые организмы от внешних воздействий и выполняющих ряд дополнительных функций (размещение датчиков и др.). Строение «стен» живых организмов необычайно сложно и разнообразно, так как через них живые организмы обмениваются с окружающей средой энергией, информацией, веществами. Покровные ткани растений содержат наружные оболочки клеток, устьица для дыхания, воздушные полости и клетки. На основе природных решений предложены некоторые конструкции ограждений с дополнительной функцией вентиляции внутренней среды зданий через «устьица» . Круг этих разработок может быть расширен, если создать стены с биоподобным покрытием (подобным коре деревьев субстратом для обитания мелких насекомых), устьицами и клапанами для вентиляции, системой датчиков для автоматического реагирования на изменения погоды и состояние внутреннего воздуха.
Комплексные природоподобные конструкции, в которых сочетаются «активные» и «пассивные» материалы, наиболее перспективны. Оболочки из «пассивных» материалов должны воспринимать постоянные нагрузки, а конструкции из «активных» материалов - временные и динамические нагрузки. Они должны также придавать всему сооружению необходимую (любую заданную) жесткость.

Чеснова Карина

В данной работе на тему «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель?» проведен анализ и обобщение принципов архитектурной бионики в применении к различным строительным, техническим сооружениям и средствам.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №9

Г. Выксы Нижегородской области

БИОНИКА В АРХИТЕКТУРЕ:

ПРИРОДА – СТРОИТЕЛЬ, ЧЕЛОВЕК – ПОДРАЖАТЕЛЬ?

Физико-математическое отделение

Секция физическая

Работу выполнила

ученица 10 класса МБОУ СОШ №9

Чеснова Карина Ахлимановна

Научный руководитель:

учитель физики МБОУ СОШ №9

Демина Елена Константиновна.

г.Выкса

2012 г.

Аннотация…………………………………………………………………………3

Введение…………………………………………………………………………..4

1. Теоретическая часть

1.1 История зарождения науки «Бионика»……………………………………...6

1.2 Бионика как современное направление в физике…………………………..8

1.3 Архитектурно-строительная бионика и ее направления..………………...10

2 Практическая часть

2.1 Использование структур живой природы в архитектурной практике…...12

2.2 П в архитектуре…………...14

…………………………..15

2.4 Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам……………………………………………………….17

2.5 Сравнение Эйфелевой и Шуховской башен……………………………….18

Заключение…………………………………………………………………...…..21

Список литературы………………………………………………………………22

Аннотация

В данной работе на тему «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель?» я провела анализ и обобщение принципов архитектурной бионики в применении к различным строительным, техническим сооружениям и средствам. Это стало возможным после изучения научной литературы по теме «Бионика. Архитектурные сооружения».

Таким образом, целью данной работы стало

Методы исследования :

изучение научной литературы;

В результате проведенного исследования подтвердилась гипотеза о том, что природа – строитель всего в мире, а человек – ее подражатель.

Думаю, что моя работа «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель?» будет интересна тем, кто интересуется всем новым, современным и перспективным, кто мечтает о своем теплом и уютном доме по принципам архитектурной бионики.

Введение

Знаете ли Вы, что через 15 лет в Шанхае должен появиться вертикальный город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек)?! Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен "принцип конструкции дерева".

И еще один факт: архитектор П. Солери спроектировал мост через реку длиной более километра по аналогии со свернутым живым листом. Эти примеры можно еще и еще продолжить не менее удивительными примерами.

Мне стало интересно узнать об этом подробнее. В результате моих поисков я познакомилась с одним из направлений современной физики – наукой бионика и ее видом - архитектурная бионика .

И вновь появились вопросы. Например, может ли человек пройти мимо заманчивой идеи - создать своими руками то, что уже создала природа?

Вид человеческий существует около ста тысяч лет. Естественно, в начале человек учился строить у природы. Звери, рыбы, птицы «подсказывали» тогда человеку, что и как надо делать, чтобы решить насущные для него «инженерные задачи».

А современный человек? Окружив себя множеством сложных машин, живя в мире больших скоростей, он снова идет «на поклон» к природе. Почему? Потому что и теперь человек подмечает много преимуществ в творениях природы перед своими собственными созданиями. Ведь у живой природы наиболее сложные материалы, устройства, технологические процессы по сравнению со всеми известными в науке. Именно с целеустремленного «подглядывания» за природой родилась новая наука - бионика.

С другой стороны, можно привести совершенно противоположный пример: Человек сконструировал колесо, которое сослужило ему немалую службу. А ведь известно, что в природе нет такого прототипа. Значит, не всегда стоит подражать природе?

Кто же настоящий строитель всего в мире: природа или человек? Каковы принципы архитектурной бионики и ее строительные технологии?

Поиск ответов на эти вопросы и послужили написанием исследовательской работы на тему «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель?».

Актуальность исследования. Развитие архитектурной бионики во многом предопределено временем. Я считаю, что это одно из самых актуальных на сегодняшний день направлений. А связано это с общей идеей возврата к природе, прослеживающейся сегодня во многих сферах человеческой деятельности.

Технократическое развитие последних десятилетий почти полностью подчинило себе образ жизни человека. Фактически, мы стали жителями искусственной «природы», созданной из стекла, бетона и пластика, экологическая совместимость которой с жизнью живого организма неуклонно стремится к нулю. Одним из способов восстановления равновесия, возврата к природе и может стать архитектурная бионика.

Перед началом исследования я для себя выдвигаю следующую гипотезу : природа – главный строитель всего в мире, а человек – лишь ее подражатель .

Таким образом, целью данной работы стало изучение принципов архитектурной бионики, исследование возможности и эффективности их применения для решения инженерно-технических задач.

Основные задачи исследовательской работы:

1) изучить направления и принципы развития архитектурной бионики;

2) оценить эффективность их применения для решения технических задач;

3) найти соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам;

4) сравнить всемирно известные архитектурные сооружения (Эйфелеву и Шуховскую башни) с точки зрения архитектурной бионики.

Методы исследования :

изучение научной литературы;
сравнительный анализ полученных результатов.

1. Теоретическая часть

1.1 История зарождения науки «Бионика»

С незапамятных времен пытливая мысль человека искала ответ на вопрос: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сначала человек мог только мечтать об этом – научиться делать то, что сделала уже природа применительно к другим живым существам.

Каждое живое существо это совершенная система, которая является результатом эволюции многих миллионов лет. Изучая данную систему, раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в строительстве сооружений.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи , который пытался построить летательный аппарат - орнитоптер , беря за прототип крылья птиц. Так он пытался пытался воссоздать строение птичьего крыла и механизма, приводящего его в движение.

Ученые эпохи Возрождения надеялись достичь желаемого решения посредством проведения строгих математических расчетов и выкладок и создания соответствующих механических конструкций. Ведь тогда механика, опиравшаяся на математику, занимала ведущее место в ряду всех зарождавшихся отраслей механического естествознания; поэтому-то и могло тогда казаться, что все загадки природы будут разгаданы именно с помощью механики и на её основе.

В соответствии с этим человек стремился к созданию механических моделей, которые могли бы имитировать интересовавшие его предметы и явления природы.

Когда прогресс науки привел к открытию фундаментальных законов не только механики, но и физики, химии, биологии и других отраслей естествознания, оказалось следующее: опираясь на эти законы, кладя их в основу соответствующих технических устройств, можно начать осуществлять одну за другой давнишние мечты человека.

Но какими отличными от живых существ оказались конструкции, устройства, инструменты и приборы, созданные человеком!

Достаточно сопоставить орган зрения – глаз – любого животного с некоторыми оптическими приборами и инструментами, сконструированными человеком, чтобы убедиться в том, насколько совершеннее естественный орган по сравнению с искусственным устройством.

В наши дни человек вернулся отчасти к своей первоначальной идее – по возможности полнее и точнее копировать в технике то, что достигнуто в живой природе, воспроизвести это в форме конкретных технических решений. Так зародилась новая наука – бионика.

Как и многие другие, важные направления современного научно-технического прогресса (например, кибернетика), бионика выросла из непосредственных запросов производственной практики. Возникла она на стыке между биологией и техникой, прежде всего, радиоэлектроникой и технической кибернетикой.

Здесь стыкуются такие далеко относящиеся друг от друга отрасли человеческого знания и практической деятельности, как БИОлогия и техНИКА.

Название «бионика» происходит от древнегреческого корня «bion» - элемент жизни, ячейка жизни или, более точно, элементы биологической системы. Суть бионики - синтезировать накопленные в различных науках знания.

Итак , бионика - прикладная наука, изучающая законы формирования и структурообразования живой природы, чтобы объединить познания биологии и техники для решения инженерно – технических задач.

1.2 Бионика как современное направление в физике

Мне стало интересно, а есть ли дата рождения науки «бионика»? Оказалось, что есть. Формальной датой рождения бионики - одной из новых наук, возникшей в недалеком XX в., - принято считать 13 сентября 1960 г . - день открытия первого американского национального симпозиума на тему «Живые прототипы искусственных систем - ключ к новой технике».

Само собой разумеется, что проведение такого симпозиума стало возможным только потому, что к этому времени было накоплено большое количество данных о принципах организации и функционирования живых систем, а также появились возможности практического использования добытых знаний для решения ряда актуальных задач техники .

Различают несколько типов бионики :

- биологическую бионику , изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

- теоретическую бионику , которая строит математические модели этих процессов;

- техническую бионику , применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Сегодня бионика делится на два вида :

нейробионика;
архитектурно - строительная бионика.

Нейробионика - наука об организации технических систем из нейроподобных элементов. Основными направлениями нейробионики являются изучение нервной системы человека и животных, и моделирование нервных клеток - нейронов и нейронных сетей, что дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.

Меня же заинтересовало другое направление бионики - архитектурно - строительная бионика, более подробное описание которой будет дано ниже.

Изучая информацию о бионике из различных источников, я пришла к выводу, что единого мнения о содержании этой науки до сих пор нет .

Многие специалисты считают бионику новой ветвью кибернетики, другие относят ее к биологическим наукам, но, судя по всему, наиболее правы те, кто выделяет бионику в самостоятельную науку. Но одно я поняла для себя точно: бионика - едва ли не самая популярная из молодых наук, возникших в ХХ веке и развивающаяся в XXI веке .
Также я узнала, что у бионики есть символ : скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла ... Этот союз биолога, техника и математика позволяет надеяться, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидеть то, что не видел еще никто... ... Возможно, развитие бионики уже в скором времени сделает многое непривычным в мире техники... И это еще больше меня притягивает в этой науке.

Рис.1 Символ бионики

1.3 Архитектурно-строительная бионика и ее направления

К настоящему времени в архитектуре сложилась парадоксальная ситуация. С одной стороны, стремительное развитие технологий строительства, теорий расчета конструкций, производства новых материалов, систем компьютерного проектирования, а с другой - все тот же человек (архитектор, заказчик, будущий потребитель), возможности которого формально ограничены лишь бюджетом и фантазией. В этой ситуации архитекторы поневоле обратили свои взоры к живой природе.

Рассматривая возможности воплощения сложнейших инженерных идей, человек не мог не обратить свое внимание на результат деятельности гениальнейшего архитектора Вселенной – природу. За миллионы лет она создала такие совершенные формы и структуры, которые идеально организованы, гармонично взаимодействуют между собой и находятся в равновесии с окружающей средой. Возможность использования опыта живой природы в строительстве современных архитектурных сооружений и стала предметом изучения этого архитектурного направления.

Архитектурно - строительная бионика – наука, которая изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности.

К началу 1980-х годов благодаря многолетним усилиям коллектива специалистов ЦНИЭЛАБ (лаборатория архитектурной бионики) архитектурная бионика окончательно сложилась как новое направление в архитектурной науке и практике. Были созданы многочисленные архитектурные проекты, проведены испытания новых конструкций, написаны и опубликованы сотни статей…

В результате многолетних теоретических и экспериментально - проектных работ лаборатории Ю.С.Лебедева сложились основные направления развития архитектурной бионики как науки :

Основные теоретические положения;

Методика архитектурно - бионического моделирования;

Использование форм живой природы в архитектурной практике;

Проблемы формообразования живой природы;

Вопросы обеспечения жизнедеятельности живых систем;

Проблема использования в архитектуре природных проявлений гармонии - пластики, пропорций, ритмов, симметрии - асимметрии;

Исследование тектонических форм живой природы, принципов их трансформации и способности природных конструкций накапливать упругую энергию;

Вопросы гармоничного формирования архитектурно - природной среды (экологический аспект архитектурной бионики).

Каждое из направлений архитектурной бионики имеет относительно самостоятельное значение, однако все они нацелены на решение единой задачи совершенствования архитектурных форм, их гармонизацию.

Архитектурная бионика сегодня, в начале XXI века, приобретает особое значение, так как рассматривает в совокупности систему «живая природа (среда) - архитектура (техника) - человек», благодаря чему социальная и техническая сферы получают возможность развиваться в гармоническом единстве с окружающей природой.

Развитие архитектурной бионики во многом предопределено временем. Можно сказать, что это одно из самых актуальных на сегодняшний день направлений. А связано это с общей идеей возврата к природе, прослеживающейся сегодня во многих сферах человеческой деятельности.

2 Практическая часть

2.1 Использование структур живой природы в архитектурной практике

В ходе исследования я выяснила: оказывается, принципы живой природы в строительстве и технике ранее уже применялись, хотя и, в большинстве случаев, неосознанно.

Например, не так давно, во второй половине XX века, инженеры совершенно неожиданно открыли, что прочность Эйфелевой башни связана с тем, что ее конструкция в точности повторяет строение большой берцовой кости человека (совпадают даже углы между несущими поверхностями), хотя при создании башни инженер не пользовался живыми моделями. Большая берцовая кость - с амая прочная кость нашего скелета, на нее ложится наибольшая тяжесть при поддержании тела в вертикальном положении. Эта кость способна выдержать нагрузку до 1500 кг (хотя ее масса только около 0,5 кг), т.е. примерно в 25 раз больше ее обычной нагрузки. Таков запас технической прочности природной конструкции.

Еще один пример: структура современных высотных сооружений (Останкинская башня, фабричные трубы и др.) полностью аналогична структуре стеблей злаков , которые способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (узлы) стеблей - кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже.
___ _ Подобно конструкции листа дерева выполнено покрытие Олимпийского сооружения - велотрека в Крылатском (г.Москва).

В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже «запатентовано» природой. Такое изобретение 20-го века, как застежки «молния» и «липучки » , было сделано на основе строения пера птицы . Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.

Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования «динамических структур», а в 1991 г. организовали «Общество поддержки инноваций в архитектуре». Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект « Вертикальный бионический город-башня ». Через 15 лет в Шанхае должен появиться город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен « принцип конструкции дерева ».
___ _ Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей. Между кварталами - перекрытия-стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов - разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты - аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи . Если строительство пройдет успешно, планируется построить ещё несколько таких зданий-городов.
___ _

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций . Идея заимствована у глубоководных моллюсков . Их прочные ракушки, например у широко распространенного «морского уха», состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

2.2 П роблемы формообразования живой природы в архитектуре

Кроме зданий, в конструкции которых используются принципы и структуры живой природы, к бионическом сооружениям относят и те, которые копируют не биологические структуры, а формы .

А первым, кто начал воспроизводить формы природы в архитектуре, считается испанский архитектор Антонио Гауди . И это был прорыв! Пожалуй, самые яркие его творения в бионическом стиле - Дом Висенса и Дом Мила в Барселоне (1883-1888), Эль Каприччо в городке Комильяс (1883-1885). Позднее, в 1900 – 1914 гг., Антонио Гауди построил в Барселоне уникальный архитектурный комплекс – парк Гуэль , многие строения которого не только имитируют разнообразные природные формы – от морских змеев до птичьих гнезд и стволов деревьев, но и буквально врастают в природный ландшафт – холмы и террасы. До сих пор парк именуют не иначе как «природа, застывшая в камне».

В начале 1920-х годов при строительстве своего антропософского центра – Гетеанума природные формы использовал Рудольф Штайнер.

Затем появился небоскреб в форме огурца в Лондоне.

С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона были построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик».

2.3 Экологический аспект архитектурной бионики

Мы, люди, всегда стремимся к комфортабельному жилью. Для нас всегда важно, чтобы место, где мы живем, работаем, отдыхаем, соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств Советская стройка не могла дать нам того, чего мы хотели. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло воочию убедиться, что «хрущевки» и «свечки» - это все-таки не предел мечтаний. Живя в мегаполисе, человек постоянно находится в состоянии стресса. Однотипные многоэтажки с рядами одинаковых окон, серые тона, бетон и давящие своей высотностью «ультрасовременные» здания оказывают депрессивное воздействие на психику. Снять этот негативный эффект может превращение своего дома в место отдохновения глаз и пункт эстетической подзарядки.

Еще одна концепция бионической архитектуры – создание эко-домов , которые строятся из природных материалов, органично вписываются в природный ландшафт и являются автономными самообеспечивающимися системами.

С этой точки зрения, к бионической архитектуре можно отнести все еще привычные нам деревенские дома, являющиеся частью вполне автономной системы отдельных сельских хозяйств. Все они являются своего рода эко-домами с той лишь разницей, что современная концепция эко-дома шагнула дальше: сегодня при проектировании экологичного жилья большое внимание уделяется разработке систем, которые позволяли бы использовать энергоресурсы природы для обеспечения его обитателя современными благами цивилизации – светом, теплом, горячей водой.

Так или иначе, все направления архитектурной бионики заслуживают внимания. Еще более интересным и целесообразным кажется синтез этих направлений. Многие архитекторы в настоящее время активно работают над проектами, которые объединяют все бионические принципы – и воспроизведение структур и систем живой природы, и подражание ее формам, и экологичность.

Сейчас, например, ученые занимаются глубоким изучением механизма фотосинтеза. С их точки зрения, этот процесс, наряду со многими другими функциями зеленого листа, может быть использован для создания так называемых «дышащих» стен, кровли-мембраны или нового поколения экологически чистых строительных материалов.

Меня же заинтересовали эко-дома из экологически чистой соломы . Солома представляет собой необычайно доступный и дешевый материал. Для того чтобы вырастить достаточное количество соломы для постройки одного дома площадью 70 м 2 , необходимо от 2 до 4 гектаров земли. При этом используется то, что обычно рассматривается в качестве отходов. Ведь основная масса соломы, остающейся после уборки урожая, сжигается. Соломенные блоки являются прекрасным теплоизолятором. Многие их тех, кто живет в соломенных домах, отмечают, что их расходы на отопление всегда в два раза меньше чем у соседей, которые живут в обычных домах.
Теплопроводность у стен, сложенных из соломенных блоков, намного ниже, чем у стен из общепринятых материалов. В частности солома по своим показателям превосходит дерево в 4 раза. Что касается кирпича, то в этом случае речь идет о семикратном превосходстве. Строительство домов из соломенных блоков является перспективной техникой. Прежде всего это связано с низким уровнем строительных затрат и простотой возведения. Кроме того, здесь в значительной мере остается место для эксперимента и проявлений индивидуальной творческой мысли.

Уже сейчас в городах мира появляется все больше «биморфных» зданий, поражающих своей красотой и гармоничностью, все чаще в конструкциях жилых домов и общественных зданий используются солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии. Возможно, когда-нибудь наши дома будут похожи на птиц, деревья или цветы, сливающиеся с окружающими пейзажами, а технические решения позволят нам дышать чистым воздухом и жить в естественной природной среде, не причиняя ей вреда.

2.4 Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам

После изучения и анализа научной литературы, информации сети Интернет по изучаемой теме я решила весь найденный материал обобщить в кратком виде. Эти данные представлены в сравнительной таблице 1.

Таблица 1 « Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам»

Принцип архитектурной бионики	Биологическая (природная) система	Пример технического сооружения или средства
Структуры живой природы	Строение большой берцовой кости	Эйфелева башня (Париж)
	Структура стеблей злаков	Останкинская телебашня (Москва), фабричные трубы
	Конструкция листа дерева	Велотрек в Крылатском (г. Москва0
	Конструкция свернутого живого листа	Мост длиной 1 км через реку (П.Солери)
	Конструкция дерева	Вертикальный город-башня (Шанхай, через15 лет)
	Пористая поверхность кожи	Облицовка зданий
	Ракушки глубоководных моллюсков	Создание слоистых строительных конструкций, покрытие автомобилей
	Строение пера птиц	Застежки «молния» и «липучка»
	Строение крыла птицы	Летательный аппарат «орнитоптер» Леонардо да Винчи
Формы живой природы	От морских змеев до птичьих гнезд и стволов деревьев	Парк Гуэль А.Гауди (Испания)
	Огурец	Небоскреб в Лондоне
	Дельфин	«Дом Дельфин» в Санкт-Петербурге
		Небоскреб SONY в Японии
		Здание правления NMB Bank в Нидерландах
	Мотивы морских раковин и птичьего крыла	Здание Сиднейской оперы
Экологичность	Экологичные природные материалы: дерево, глина, солома	Эко-дома, пассивные дома
Экологичность	Механизм фотосинтеза: функции зеленого листа	«Дышащие» стены, кровля-мембрана, новое поколение экологически чистых строительных материалов

2.5 Сравнение Эйфелевой и Шуховской башен

Ярким примером единства закона формирования естественных и искусственных структур я считаю всемирно известную трехсотметровую металлическую ажурную конструкцию – Эйфелеву башню в Париже.

Густав Эйфель в 1889 году построил чертеж Эйфелевой башни. Это сооружение считается одним из самых ранних очевидных примеров использования бионики в инженерии. Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера. За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость почему-то не ломается под тяжестью тела. Основание Эйфелевой башни напоминает костную структуру головки бедренной кости. В 1866 году швейцарский инженер Карл Кульман подвел теоретическую базу под открытие фон Мейера, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Эйфелем

Я живу в Выксе, в городе с богатым историческим и культурным наследием, который является хранителем богатейших индустриальных традиций. Среди памятников индустриального наследия в Выксе находятся уникальные инженерные сооружения В.Г. Шухова, которые рассматриваются специалистами как потенциальные объекты всемирного культурного наследия.

Мне стало интересно сравнить две всемирно известные башни: Эйфелеву и Шуховскую, особенно, с точки зрения архитектурной бионики.

Оказалось, что принципы архитектурной бионики использовались при конструкции только Эйфелевой башни, а проект конструкции башни Шухова основывается на математическом моделировании однополостного гиперболоида (и это оказалось даже экономически выгодным и широко используемым!). Значит ли это, что человеческая мысль шагнула дальше природной?

Результаты моего исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2 «Сравнение Эйфелевой и Шуховской башен»

Вопросы для сравнения	Эйфелева башня	Шуховская башня
Инженер-конструктор	Александр Гюстав Эйфель (1832-1923)- французский инженер, специалист по проектированию стальных конструкций.	Владимир Григорьевич Шухов (1853-1939) русский инженер, изобретатель, ученый, почетный академик, Герой Труда, член ЦИК СССР.
Время и место появления	Построена в 1889 году в Париже как входная арка к Всемирной выставке. Принадлежит к замечательнейшим техническим сооружениям XIX века и ставшая впоследствии своеобразным символом столицы Франции.	Построена для Всероссийской промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде , проходившей с 28 мая (9 июня ) по 1 () октября года.
Принцип строительной конструкции	Основание Эйфелевой башни представляет собой квадрат со стороной в 123 метра . Ее нижний ярус, имеющий вид усеченной пирамиды , состоит из четырех мощных опор, решетчатые конструкции которых, соединяясь между собой, образуют огромные арки. Башня имеет несколько платформ и площадок. Во многих вопросах строительства башни Эйфель стал пионером: исследование свойств и напластований грунта, использование сжатого воздуха и кессонов для устройства основания, установка 800-тонных домкратов для регулирования положения башни, специальные монтажные краны для работы на высоте. В процессе работы рождались новинки строительной техники и оборудования.	Однополостный гиперболоид и гиперболический параболоид - дважды линейчатые поверхности , то есть через любую точку такой поверхности можно провести две пересекающиеся прямые, которые будут целиком принадлежать поверхности. Вдоль этих прямых и устанавливаются балки, образующие характерную решётку. Такая конструкция является жёсткой : если балки соединить шарнирно, гиперболоидная конструкция всё равно будет сохранять свою форму под действием внешних сил. Для высоких сооружений основную опасность несёт ветровая нагрузка, а у решётчатой конструкции она невелика. Эти особенности делают гиперболоидные конструкции прочными, несмотря на невысокую материалоёмкость. По форме секции Шуховской башни - это однополостные гиперболоиды вращения, сделанные из 80 прямых стальных балок, упирающихся концами в кольцевые основания. Высота башни - 25м.
Технические характеристики	Башня с удивительной легкостью вздымает на 300 с лишним метров 7 тысяч тонн металлических конструкций, словно сплетенных в удивительное кружево. Вес башни равен 10 000 тонн, причем он распределен на 4 опоры таким образом, что давление не превышает 4 кг на квадратный сантиметр (это такое же давление, как и давление на стул, на котором сидит лишь один человек весом 80 кг). Площадь основания 130 кв.метров, число ступеней лестницы – 1665 в восточной опоре.	Ажурная стальная конструкция сочетает в себе прочность и легкость: на единицу высоты Шуховской башни израсходовано в три раза меньше металла, чем на единицу высоты Эйфелевой башни в Париже. Проект Шуховской башни высотой 350 метров весит около 2200 тонн, а Эйфелева башня при высоте 300 метров весит около 7300 тонн.
Принципы архитектурной бионики	Основание Эйфелевой башни напоминает костную структуру головки бедренной кости. Конструкция Эйфелевой башни имеет сходное строение с берцовой костью человека, и благодаря этому обладает достаточной прочностью.
Цели эксплуатации	Сначала как арка входа на Всемирную выставку, затем как радиобашня и туристический центр – символ Франции.	Первая башня в Н.Новгороде – водонапорная
Аналогичные известные конструкции	В индийском Мумбаи построят аналог Эйфелевой башни высотой 275 метров. Это небоскреб с эксклюзивными квартирами. Планируется, что в башне будет 90 этажей.	Радиобашня на Шаболовке в Москве (150м) -1922г.; Водонапорная башня на территории Выксунского металлургического завода (40м) – конец 19в. Всего за свою жизнь В.Г.Шухов построил около 200 гиперболоидных башен различного назначения.
Применение в настоящее время	Но не своими характеристиками или уникальными техническими решениями известна Эйфелева башня. Ныне это самая узнаваемая и популярная в мире достопримечательность, ежегодно башню посещает около 6 млн. туристов, а всего за всю историю у башни было около 300 миллионов гостей.	Шуховская башня - одно из величайших архитектурных сооружений и вершина инженерной мысли, объект культурного наследия. Шуховская башня признана международными экспертами одним из высших достижений инженерного искусства.

Заключение

Каждое живое существо - это совершенная система, которая является результатом эволюции многих миллионов лет. Изучая данную систему, раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в строительстве сооружений. С помощью бионики человечество пытается привнести достижения природы в собственные технические и общественные технологии.

В результате работы над исследованием на тему «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель?» я пришла к следующим результатам и выводам :

познакомилась с определением, историей возникновения и типами науки бионика как одним из направлений современной физики;
изучила принципы архитектурной бионики и нашла им соответствие на практике;
выяснила, что архитектурная бионика - одно из самых современных и перспективных направлений современной инженерной науки, дающее практические неограниченные возможности для создания архитектурных сооружений и решения многих технических задач;
эко-дом – дом будущего;
конструкция Эйфелевой башни имеет в основе бионический принцип, а проект конструкции башни Шухова – нет (математическое моделирование однополостного гиперболоида). И это оказалось даже экономически выгодным и широко используемым!
несмотря на последний вывод, моя гипотеза о том, что природа – строитель всего в мире, а человек – ее подражатель, все-таки, в целом, верна.

Бионические формы проникли в нашу повседневную жизнь и ещё долгое время будут играть в ней значительную роль. Изучение природы человечеством ещё далеко не закончено, но мы уже получили у природы бесценные знания о рациональном строении и формообразовании, что, безусловно, доказывает актуальность и перспективность изучения науки бионики во всех её аспектах.

Одним словом, природа содержит в себе миллионы идей и моделей для созидания.

Список литературы

Крайзмер Л.П., Сочивко В.П., Бионика, 2 изд., М., 1968
Лебедев Ю.С., Рабинович В.И. и др. Архитектурная бионика, Стройиздат, 1990
Мартека В., Бионика, пер. с англ., М., 1967
Игнатьев М.Б. "Артоника". Статья в словаре-справочнике "Системный анализ и принятие решений". Высшая школа, М., 2004
Вопросы бионики. Сб. ст., отв. ред. М.Г. Гаазе-Рапопорт, М., 1967
Белькова Е.В. Межпредметный элективный курс «Изобретатель – природа». Статья в журнале «Современный урок» №8. 2009
Нижегородская деловая газета / "Нижегородская деловая газета" № 5 (104) от 03.05.2010 г. / Будет ли Шуховский ренессанс?

Мы всегда стремились к комфортабельному жилью. Для нас всегда было важно чтобы место где мы живем, работаем, отдыхаем соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств Советская стройка не могла дать нам того, чего мы хотели. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло воочию убедится, что <хрущевки>, <корабли> и <свечки> это все таки не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. Теперь же мы с вами можем с легкостью воплотить наши мечты об идеальном доме в жизнь. Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу до бесконечности.

Сегодня миру известно много архитектурных стилей: романский, готика, ренессанс, барроко, романтизм, модерн, классицизм, неоклассицизм, бионика. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания. В этой статье я хочу рассказать об архитектуре в бионическом стиле. Бионика. От Гауди до:

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит?

В учебниках по архитектуре вы бы прочитали, что Бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Проще говоря, если вы вспомните Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, тогда сразу представите, что же такое бионический стиль.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. И это был прорыв! Парк Гуэля, или как говорили раньше <Природа, застывшая в камне>, Каза Батло, Каза Мила - ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели.

Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в сооружении Рудольфа Штайнера Гетеанум, и с этого момента зодчие всего мира взяли бионику на <вооружение>.

Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в бионическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Шанхае - дом <Кипарис>, в Нидерландах - здание правления NMB Bank, Австралии - здание Сиднейской оперы, Монреале - здание Всемирного выставочного комплекса, Японии - небоскреб SONY и музей плодов.

С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России.

В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона были построен <Дом Дельфин> и оформлен холл известной клиники <Меди-Эстетик>. Восприятие бионического пространства.

Что же такое сооружение в бионическом стиле?

Помните дизайн домов хоббитов в фильме <Властелин колец>? Конечно, в некоторой степени можно сказать, что эти дома построены по всем законам бионики, но, по правде говоря, режиссер фильма только лишь ограничился элементами органической идеи.

Первое впечатление о здании в бионическом стиле - постройки выбиваются из правильной геометрии. Природные формы объекта будят воображение. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена уже не просто перегородка, она живет подобно организму.

Прав был Великий Антонио Гауди, сказав, что <Архитектор не должен отказываться от красок, а напротив использовать их для придания жизни формам и объемам. Цвет - это дополнение формы и самое яркое проявление жизни>. Только представьте, войдя в органическое здание, вы ощущаете себя погруженным в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет создает особый мир интерьера, оживляя и открывая материалы, просвечивающиеся под слоем краски. Цвет живет и движется по своим законам. Создается впечатление, что он влияет на усиление либо ослабление функций здания и пространства.

В бионическом строении благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей человек испытывает ощущение движения - в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение сдвигает баланс сил, благодаря чему меняется восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии. Заметьте, и в движении, и в покое всегда присутствует ощущение равновесия.

В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В бионическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, кухня - кухней.

Рудольф Штайнер говорил: <Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как <место>, где раскрывается смысл человеческого бытия>.

Смысл существования всех видов искусств, в том числе и архитектуры, заключается в воплощении чувств. Архитектура не относится к свободным формам искусства. Ее назначение - создание пространственной среды жизнедеятельности. Человечество всегда стремилось к созданию комфортабельного жилья. Для нас было важно, чтобы место, где мы живем, работаем, отдыхаем, соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств советская стройка не могла дать нам желаемого. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло убедиться, что «хрущевки», «корабли» и «свечки» - это далеко не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. И только теперь появилась возможность с легкостью воплотить мечты об идеальном доме в жизнь. Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа, человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу, до бесконечности. Сегодня миру известно много архитектурных стилей: готика, ренессанс, барроко, модерн, классицизм, бионика и другие. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания. Эта статья позволит читателю более подробно познакомиться с архитектурой в бионическом стиле. Бионика: от Гауди до … Само понятие «бионика» появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит? Из учебников по архитектуре можно узнать, что бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX в. И это был прорыв! Парк Гуэль, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каза Батло и Каза Мила - ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Рудольфа Штайнера. С этого момента зодчие всего мира взяли бионику на «вооружение». Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в бионическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Шанхае - дом «Кипарис», в Нидерландах - здание правления NMB Bank, Австралии - здание Сиднейской оперы, Монреале - здание Всемирного выставочного комплекса, Японии - небоскреб SONY и музей плодов. С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона был построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик». Восприятие бионического пространства Что же такое сооружение в бионическом стиле? В одном из популярных художественных фильмов наших дней - «Властелин колец» - искушенный зритель может увидеть некоторые бионические элементы. Речь идет об архитектурном стиле, в котором выполнены дома хоббитов. Безусловно, они не являются воплощением канонов и законов бионики. Здесь присутствуют лишь некоторые элементы органической идеи. Первое впечатление о здании в бионическом стиле - постройки выбиваются из правильной геометрии. Природные формы объекта будят воображение. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена - уже не просто перегородка, она живет, подобно организму. Прав был великий Антонио Гауди, сказав, что «архитектор не должен отказываться от красок, а, напротив, использовать их для придания жизни формам и объемам. Цвет - это дополнение формы и самое яркое проявление жизни». Внутри органического здание возникает ощущение погруженности в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет особым образом меняет интерьер, оживляя и открывая материалы, просвечивающиеся под слоем краски. Цвет живет и движется по своим законам. Создается впечатление, что он влияет на усиление либо ослабление функций здания и пространства. В бионическом строении, благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей, человек испытывает ощущение движения в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение меняет восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии. Заметьте, и в движении, и в покое всегда присутствует ощущение равновесия. В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В бионическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, а кухня - кухней. Итак, сегодня мы лишь приоткрыли занавес, скрывающий тайны бионики - науки и архитектурного стиля, культуры и мироощущения. И в заключение хотелось бы процитировать Рудольфа Штайнера: «Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как «место», где раскрывается смысл человеческого бытия».

Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений. Яркий пример архитектурно-строительной бионики - полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб - одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (узлы?) стеблей - кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже. В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже «запатентовано» природой. Такое изобретение XX века, как застежки «молния» и «липучки», было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление. Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования «динамических структур», а в 1991 г. организовали «Общество поддержки инноваций в архитектуре». Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект «Вертикальный бионический город-башня». Через 15 лет в Шанхае должен появиться город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен «принцип конструкции дерева».

Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей (12 x 80 = 960; 960!=300). Между кварталами - перекрытия-стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов - разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты - аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи. Если строительство пройдет успешно, планируется построить ещё несколько таких зданий-городов.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного «морского уха», состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

Предыдущая статья: Сколько грамм водки в 1 промилле Следующая статья: Псалтырь Псалом 1 на русском языке