Принципы бионики в архитектуре

1.

2.

Немало замечательных сооружений в далеком
прошлом человек создал, копируя архитектурные
формы растительного мира.
Преображенская церковь на о.Кижи
Всмотритесь в легкие африканские постройки, и
вы увидите в них очертания ульев.
древневосточные пагоды напоминают стройные
ели с тяжело висящими ветками.
Для конструктивной формы, например, стволов и
стеблей растений характерно распределение
строительного
материала
по
линиям
максимальных напряжений. Опорные элементы
организма обладают значительной частью его
массы. Одной из опорных форм в природе
является конус. Он присутствует в конструктивном
построении крон и стволов деревьев, стеблей и
соцветий, грибов, раковин и пр.

3.

Конусообразные конструкции
Среди конусообразных форм природы
встречаются два начала. Первое – это
начало устойчивости. Оно выражается в
форме статичного конуса, или конуса
гравитации (конус основанием вниз). Это
оптимальная форма для восприятия
ветровых нагрузок и действия сил
тяжести.
Чаще
в
природе
проявляется
взаимодействие двух конусов. На
основании комбинаций двух одинаковых
или разных по своему началу конусов
возникают
различные
формообразования.

4.

Конструкции с предварительным
напряжением
Широко распространенное растение манжетка. Ребристая форма листа придает
дополнительную жесткость, прочность и
устойчивость в пространстве.
Это сопротивляемость конструкций по
форме. Она проявляется в складчатых
листьях, когда листья или лепестки
свертываются в трубочку, закручиваются в
спираль, образуют желоба, то есть
принимают
другую
пространственную
форму без затрат на это дополнительного
строительного материала.
Принцип сопротивляемости конструкций по
форме, существующий в природе, нашел
широкое применение в современном
строительстве. Складчатая конструкция –
одна из простейших среди многообразия
пространственных конструкций.

5.

Оболочки
В мастерской природы часто встречаются
конструкции в виде сводов различных
пространственных форм (скорлупа ореха
и яйца, панцири и раковины животных,
гладкие листья, лепестки растений и др.).
Пространственно
изогнутые
и
тонкостенные,
они,
благодаря
непрерывности и плавности формы,
обладают
свойством
равномерного
распределения сил по всему сечению.
Геометрия формы помогает этим
сводчатым конструкциям стать прочнее.
Изогнутый лепесток цветка выдерживает
удары капель дождя, а тонкие сводные
панцири морских ежей, крабов и
раковины моллюсков – давление воды в
глубине моря.

6.

Конструкции, имеющие вид спирали
Спираль – одна из форм проявления
движения, роста и развития жизни.
Спираль в то же время является в природе и
сдерживающим началом, направленным на
экономию энергии и материала.
Завиваются в спираль тонкие и длинные
стебли огурцов, длинные листья рогоза и
тонкие ножки грибов.
Раковины простейших форманифер и
раковины моллюсков, закрученные в одной
или разных плоскостях – способ достижения
наибольшей прочности при экономном
материала.
Благодаря завитой форме такие конструкции
выдерживают большое давление на глубине.

7.

Сетчатые, решетчатые и ребристые
конструкции
Широко
распространены
плоские
и
пространственно-изогнутые
ребристые,
сетчатые и решетчатые конструкции, в которых
основной материал расположен по линиям
главных напряжений.
Тонкий лист или прозрачное крыло обладают
достаточной
механической
прочностью
благодаря разветвляющейся в них сетке жилок.
Этот каркас выполняет основную – несущую –
роль, тогда как другие элементы конструкции
могут достигать минимального сечения.
Структура головки тазобедренной кости
построена так, что не работает на излом, а
только на сжатие и растяжение.

8.

Примеры конструкций
Морской еж.
Его опорный скелет - из
известковых пластинок, соединенных между
собой
мускулами.
Мелкие
пластинки
образуют кожу.
По аналогии построено укрытие для
радиолокатора.
Ребра
выполнены
из
алюминиевого сплава. Материалом для
оболочки служит полиэфирный стеклопластик.

9.

Радиолярии обитают в теплых
морях, образуя планктон
В центре расположена капсула
- скелетное образование для
защиты ядра. Стенки капсулы
пористые
для
связи
с
окружающей средой.
Во многих городах можно
встретить
сейчас
дома,
элементы
строительных
конструкций
которых
заимствованы у радиолярий.

10.

Останкинская телевизионная
башня заимствует у природы
принцип конуса.
Она утолщена у основания и
остроконечна.
Внешне
напоминает стебель или иглу. Ее
общая высота 540 метров 74
сантиметра. Масса 55 тысяч тонн.
При сильном ветре башня может
раскачиваться до 10 м, сохраняя
при этом свою прочность.
Внутри башни протянуты 150
стальных канатов подобно тому,
как в стебле пшеницы или
бамбука
внутри
имеются
продольные
волокна.
Они
спрятаны
под
бетонной
«рубашкой». Вот почему башня
прочная и гибкая. Она может
выдерживать ветер в 15 баллов и
землетрясение в 8 баллов.

11.

12.

Истоки органической архитектуры
В 20-х годах 20 века в Германии и Нидерландах возникло новое архитектурное
течение -экспрессионизм, которому было свойственно искажать общепринятую
форму зданий с совершенно непрактичной целью – лишь для достижения
зрелищности и сильного эмоционального воздействия.
Объемы
экспрессивной
архитектуры
напоминал
природные образование –
горы, холмы, леса и
прекрасно вписывались в
существующий ландшафт.
Это были одни из первых
попыток внедрить бионику
в
современную
архитектуру.

13.

Обращаясь к органическим формам природы, современная архитектура сочетает в
себе черты футуризма, структурализма, био-тека и характеризуется, как архитектура
в стиле постмодернизм.