Автор: Анастасия Сергеева

03/02/24

Визуальное исследование о связи архитектуры, созданной животными и людьми.Часть 2.

Гиперболоиды, изобретенные инженером В. Г. Шуховым в конце XIX века, конструкцией напоминают гнезда птиц. Прямые ветки и стебли, изогнутые внутрь с отрицательной кривизной, образуют прочную структуру, широкую внизу и сужающуюся кверху.

Основная характеристика гиперболоидных башен — высокая ветроустойчивость при максимальном объеме конструкции и минимальном использовании материалов. С аналогичными ограничениями сталкиваются птицы при строительстве гнезда — они выбирают место гнездования над землей с целью создать максимально изолированное и компактное сооружение, защищающее от хищников и устойчивое к любым погодным условиям.

Гнездо ткача-байя (Ploceus philippinus)
и гнездо евразийской синицы (Remiz pendulinus)

Также схожи каркасы гиперболоидных башен и одноименных гнезд — для их строительства применяются длинные прямые балки (стальной профиль или ветки) в качестве несущей и формообразующей структуры. У птиц переплетение веток и стеблей имеет более разнородный характер, так как из-за низкой прочности используемых материалов для создания жесткой структуры их требуется больше.

Ячеистая конструкция — легкая и устойчивая к деформации. Ее применение позволяет пчелам использовать небольшое количество строительного материала (воска) и при этом создавать пространства, способные вместить наибольший объем меда. Устойчивость и эффективность полых гексагональных форм обсуждались еще Евклидом (325—265 годы до н. э.), Галилеем (1564—1642) и Ч. Дарвином (1809—1882).

Гнездо бумажной осы (Vespula vulgaris) и улей медоносной пчелы (Apis mellifera)

Геодезические купола Бакминстера Фуллера — самый известный пример использования ячеистых конструкций в архитектуре. В настоящее время его изобретения широко используются как недорогие и быстровозводимые сооружения (часто временные) с минимальными требованиями к фундаменту.

Наличие большого внутреннего объема в таких структурах имеет приоритетное значение как для пчел, которым необходимо отложить как можно больше личинок (и, следовательно, иметь больше сот), так и для людей — чтобы, например, вместить как можно больше людей под куполом (такая конструкция часто используется для экспо-павильонов).

Соты, благодаря своей геометрии, обладают высокой удельной прочностью и широко применяются как в промышленности, так и в архитектуре. Универсальность соединений гексагонального модуля позволяет создавать как простые двухмерные объекты (например, мощение), так и сложные сферические, купольные и даже параметрические формы — именно это свойство репрезентуют приведенные ниже здания.

Соты пчелиного улья, насколько мы можем видеть, абсолютно идеальны в плане экономии труда и воска.

Чарльз Дарвин

Сооружения многих видов пауков визуально похожи на тентовые конструкции. Конструкция паутины, основанная на простой связи между точками, эффективно распределяет материю с минимальным искусственным вмешательством.

Фрай Отто, изучавший природные принципы формообразования (опыты с мыльной пеной, мокрой шерстью, песчаными воронками), многократно отрицал влияние систем паутинных сетей на его изобретения, но многие исследователи считают иначе.

Вдохновение конструкциями паучьего плетения и их уникальной системой соединений и креплений внутри паутины позволило создать очень легкие, максимально объемные, статичные, но пластически вариативные сооружения с устойчивой конструкцией.

Современные интерпретации натяжных структур, заимствованных в природе, демонстрируют проекты павильонов ICD/ITKE. Морфология ролевой модели коконов некоторых чешуекрылых была перенесена в структуру павильонов, одновременно и крытых, и сводящих положительную форму к минимуму.

Свойства воздухоопорных конструкций схожи со свойствами и гексагональных, и мембранных: имея минимальную площадь в плане, они позволяют создать максимально объемную оболочку; но в отличие от вышеупомянутых методик, данный эффект достигается с помощью внутреннего давления воздуха.

Косвенно пневматические методологии животных были использованы в примерах ранних надувных сооружений в XX веке — на Всемирной выставке в Осаке в 1970 и в некоторых мембранных куполах Б.Фуллера. Но прямой пример изучения технологии и адаптации ее в строительстве присутствует и в проекте Штутгартского университета. Вдохновение куполом паука-серебрянки послужило основой для создания высокоэффективной волоконной структуры с экономичным расходом материала и высокой устойчивостью к механическим напряжениям.

Первые биомиметические прототипы основаны на подражании конструкциям объектов природы; один из примеров — купол Санта-Мария-дель-Фьоре.

В XX веке произошло стремительное развитие строительных технологий, поэтому данный раздел исследования больше уделяет внимание прямым параллелям среди конструктивных и формообразующих свойств человеческих сооружений именно этого периода.

Sydney Tower Eye (арх. Дональд Крон), Сидней, Австралия, 1981; гнездо ткача (Ploceidae) и Шуховская башня в Полибино (арх. Владимир Шухов), Россия, 1896

Пенистое гнездо бойцовой рыбки (Betta splendens) и воздушная спираль янтины (Janthina)

Подобные надувные системы используют некоторые виды моллюсков, рыб и насекомых, живущих под водой. Не имея возможности жить на суше, но нуждаясь в кислороде, янтина (Janthinidae) сооружает воздушный плот для поддержания на поверхности, паук-серебрянка (Argyroneta aquatica) создает водолазный купол, в котором хранит пропитание и запас жизненно необходимого кислорода, а бойцовая рыбка (Betta splendens) создает пузырьковый плот для выращивания личинок.

ICD/ITKE Research Pavilion 14−15

Вдохновение куполом паука-серебрянки послужила основой для создания высокоэффективной волоконной структуры с экономичным расходом материала и высокой устойчивостью к механическим напряжениям.

В приведенных выше примерах архитектуры XX века мы можем наблюдать не только вдохновение, но и заимствование вплоть до прямого цитирования, и переосмысление строительного опыта живых существ. Сегодня изучение именно конструктивных особенностей и структурных компонентов животных сооружений остается главным объектом интереса Штутгартского университета — основного популяризатора биомиметики в прикладном ключе.