СТРОИТЕЛЬСТВО ЛЁГКИХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ БИОНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ . Архи.всЁ

Архивная версия / archive version:

Проект «Архи всЁ» переехал на сайт www.cih.ru
This project was moved to the www.cih.ru

данная версия не обновляется и может быть недоступной через некоторое время

^{см. также: СНиПы | Архитектура | Модерн | Новости | Строительство}

Вы можете найти необходимую информацию на сайте cih.ru / You can find the necessary information on the cih.ru website:

index / архи.всё -> архи . бионика
ПРАКТИКА СТРОИТЕЛЬСТВА ЛЕГКИХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ БИОНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Группа установила, что лишь немногие объекты техники имеют такую же небольшую массу, какая возможна в объектах живой природы. Так, всего-навсего около 30 лет назад человек смог изготовить нити, аналогичные по прочности и легкости волокнам хлопка, шелка и шерсти.
Созданные человеком опоры, балки, применяемые в строительстве, в корабле- и самолетостроении, до сегодняшнего дня являются существенно большими
Этому методу будет посвящен ниже специальный параграф (Примеч. Ю.Л.;
по массе, чем аналогичные им естественные объекты. При этом живая природа совсем даже не безгранично оптимизирована. Она обладает очень небольшим ассортиментом материала: белок и известь!. Техника оперирует прежде всего металлами.
Объекты живой природы весьма различны по форме. Материал сложился более или менее в рамках возможных биохимических процессов. Форма здесь оптимизируется миллионы раз.
Чтобы изучить формы и структуры живых объектов, надо знать историю их развития. Особенно внимательно следует отнестись к тем высокопрочным строительным элементам, из которых состоит живая природа: это клетки и их предки, неживая микросфера, которую, впрочем, несложно при определенных усилиях смоделировать. Однако нельзя рассматривать клетку изолированно; она может функционировать лишь во взаимодействии с условиями окружающей среды — "всей природы".
Штутгартская исследовательская группа до настоящего времени написала две книги: "ИЛ-9"и "ИЛ-19" (" IL9 " и "IL 19"), в которых делаются важнейшие выводы о тим, что все объекты живой природы имеют лишь одну конструктивную систему, состоящую из текуче-мягкого наполнения и сопротивляющейся на растяжение гибкой пленки — кожи. Это касается как растений, животных, так и всех микроорганизмов. Такая схема миллионы раз комбинировалась. В архитектуре это означало бы (если бы имелся один и тот же строительный метод), например, строительство на основе кирпича, из которого создавались бы дома, дамбы, мосты, а также упаковки для молока, мешки для песка, пакеты и т.д.
В ближайшие годы группа будет проводить дальнейшие исследования с целью установить, что же в действительности можно называть легким в живой природе, какие структуры в технике имеют малую массу и малые затраты энергии. Несомненно, уже достигнуты большие успехи; архитектура и инженерная наука впервые в значительной степени освоили биологию. Многие знания ранее отсутствовали, например объяснение прочности и вместе с тем хрупкости скорлупы птичьих яиц. Установлено, что это необходимо для противодействия вакууму, который требуется для того, чтобы внутрь яйца мог поступать воздух для дыхания нарождающегося птенца.
Появятся разъяснения — по поводу создания пены диатомеями и превращения ее в прочные оболочки. Имеются уже новые разъяснения формообразования кишечника и сосудистой системы, будут открыты те силы и условия, которые формируют растения и деревья. Сейчас выдвинуто много новых гипотез, которые одна за другой проходят проверку.
Результаты дальнейшего развития знаний принципов строительства из легких конструкций настоятельно требуют вновь обратить внимание на равенство экономии материала и энергии, чтобы можно было бы строить здания при их одинаковых функциональном назначении и надежности, только на основе одного элементарного материала или вида энергии. Границы возможностей трудно предсказать.
Интересующиеся дилетанты спрашивают: почему архитекторы не строят так органично, как природа? Ответ может быть только один: поверхностное подражание природе не даст положительного результата. Необходимо оставаться в рамках возможного, пони-', маемого и изученного. Цель тех немногочисленных архитекторов, которые хотят возводить здания на
Добавим, что в живой природе из неорганических материалов широко используются также кремнезем (радиолярии и т л ! (При меч-ЮЛ.)............
основе законов природы, — не строить их подобно органам живых организмов или телам животного с тем, чтобы они выглядели натуралистично, а руководствоваться большой задачей — строить дома и города так, чтобы они были естественными, чтобы дома и города вместе с растениями и животными образовали естественный биотоп (Biotop), чтобы человек и его техника превратились в неотделимую часть природы. Если это будет достигнуто, тогда станет возможным перенесение знания о природных структурах на технические структуры. Подтверждения этому уже имеются, хотя и очень редкие.

КОНСТРУКЦИИ В НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Видимые формы в неживой природе — галактика, формы волн, глетчеры, капли жидкостей и многое другое, ставшее для нас фенотипом внутри одного определенного канона — мира и ощущаемое как нечто знакомое, по-видимому, вследствие того, что независимо от размеров, физического состояния и времени, управляет определенным жизненным "репертуаром". С точки зрения геометрии, имеются типовые основополагающие образцы, которые встречаются повсеместно: это спирали, ветвления под углом 120° на плоскости и узлами из трех ветвей; под углом 109°28' в пространственном образовании и узлами, в которые сходятся четыре ветви; в плоскости формирующиеся шестиугольники, пятиугольники, многоугольники; окружности; сферы. В этих .геометрических данных заложена идея минимизации — меньших поверхностей, наименьшего расстояния между двумя или большим числом точек, плотная упаковка множества отдельных элементов, вместе с активизирующейся тенденцией интеграции систем (рис. 2).
Однако такие абстрактные геометрические разъяснения протекания процессов в природе вряд ли могут обрисовать истинное положение вещей. Линии разрушения базальта или система завихрений в грязевых потоках отвечает лишь приблизительно идеальным формам минимальных сложных сеток, имеющих угол 120° и узел из трех ветвей. Материал затвердевает нерегулярным образом на основе схватывания. Он не может вести себя так же, как жидкость с двухосным равномерным распределением давления. Маленькие падающие капли дождя тоже не идеально круглы, как шарики, так как здесь играет важную роль собственный вес, сила гравитации (рис. 3). И все же совершенно отчетливо прослеживается тенденция к созданию типовых форм. Мы рассматриваем здесь формы природы в- их материальном аспекте. С этой точки зрения мираж или молния также связаны с материальными явлениями. Это объекты, которые могут переносить силы и при этом являются конструкциями с их специфическими конструктивными свойствами. Массы в каждой форме при ее агрегатном состоянии образуют систему, состоящую из более или менее плотных упаковок, вплоть до полностью неорганизованного состояния свободно двигающихся частей. Система строит себя в соответствии со степенью упорядоченности: кристаллы — по их внутреннему закону отталкивания и притягивания ионов; свободно перемещаемые, катящиеся, текучие неоднородные частицы, такие, как песок и галька, пустая порода, превращаются в насыпи. В конце концов, большие массы на основе закона притяжения становятся горными образованиями и планетами.
Мы знаем такие спиральные скопления, как галактика или вихри, когда центробежная сила направлена противоположно силе гравитации (рис. 4). Нам зна-
* © Thywissen С., Schmall J., Schneider R. (BRD). Рис. 2. Типичные формы природы: спираль; соединение пузырьков; сотовые системы, состоящие из шестигранников; тетраэдр; снежинки; додекаэдр (правильный 12-гранник, состоящий из 12 правильных пятиугольников) ; шар и круг
комы насыпные конусообразные образования, в которых сопротивление трению текучего материала соответствует углу конуса. Насыпной конус — это и вулканы, и высокие горы, и кучи из гальки. Конструктивная форма здесь образуется самопроизвольно в соответствии со свойствами материала и массы материала.
К другим конструктивным формам относятся линейные и подвижные формы — реки и протоки в морских отмелях, меандровые формы излучины реки. В этой области было проделано много геометрических

сканируется...
Рис. 3. Капля жидкости
Рис. 4. Динамические формы.
Круговорот волн

и физических опытов; современная геология пыталась раскрыть эти закономерности посредством теории информации, ЭВМ и математики. Применялось здесь и правило золотого сечения в соответствии с рядом Фибоначчи, где число ветвей находится в определенной иерархии!. Волновые формы движения оставляют свои следы в тине, на песке дюн, на воде или в струйке дыма, поднимающейся в воздух. Жидкости создают на пограничных поверхностях с другими средами поверхностное натяжение, которое служит мерилом для форм гидростатических конструкций. Натяжение понуждает форму в целом к образованию возможно минимальной поверхности, при отсутствии действия гравитации — это только шаровидная форма.
1
О золотом сечении и ветвящихся процессах см. гл. !У.
Основные отличительные черты этой конструкции — растянутая оболочка вокруг наполнения. Средой (наполнением) может служить жидкость или газ. Поскольку форма (изменяющаяся в радиальном направлении) и сила (напряженное состояние мембраны) находятся между собой в прямой связи, можно сделать заключение о внутреннем давлении или прочности такой конструкции. Например, внутреннее давление очень маленькой капли воды чрезмерно высоко и может составить многие бары (bar).
В неживой природе системы организуют и регулируют себя в соответствии с внешними и внутренними условиями. Конструктивные формы возникают из самих себя в связи со спецификой их свойств и с постоянной ориентировкой на внешнее окружение. Очевидно, "мертвая" природа характеризуется через этот постоянно изменяющийся потенциал, через окружение, построение и разрушение.

. страницы:

1	11
2
3
4
5
6
7
8
9
10

. содержание:

. архи.Лекции

. архи.проекты:

. архи.поиск: [keywords], [global]

. архи.другое:

. архи.дизайн:

, ссылайтесь...

Всё.