I.5. Основные понятия архитектурной бионики
В общетехническом смысле под бионикой понимается использование принципов строения и функционирования живой природы для создания механизмов и устройств. Хотя считается, что бионика – относительно новое научно-техническое направление, фактически первые осознанные опыты в этом направлении были выполнены еще Леонардо да Винчи, в частности, при создании проектов летательных аппаратов.
Архитектурная бионика имеет свои особенности. Прежде всего, отметим те из них, которые связаны с обеспечением прочности и экономичности сооружений. В природе существует множество конструкций, обладающих максимальной прочностью при минимальном количестве материала, что обеспечивается особой формой его распределения в пространстве. Наиболее известный пример – скорлупа яйца (попутно отметим, что известь, из которой состоит скорлупа, относится к числу наиболее прочных естественных материалов). В истории архитектуры известно немало примеров, когда оболочки, подобные или близкие к яйцеобразной форме, использовались для перекрытия больших пространств (например, купол собора Санта Мария дель Фьоре, Флоренция, арх. Брунеллески, 1434 г., или купол Московского планетария, арх. М. Барщ и М. Синявский, 1929 г.). Изучение строения ствола дерева помогло инженеру Н. В. Никитину создать особо прочную конструкцию, использованную при строительстве Останкинской телебашни в Москве (см. рис. I.14).
Рис. I.14. Архитектурные конструкции, решенные с использованием бионических принципов: Останкинская телебашня, Москва; собор Санта-Мария дельФьоре, Флоренция; Московский планетарий.
Главная часть этой конструкции – мощная внутренняя вантовая система из специально натянутых металлических канатов. Дело в том, что железобетон, из которого выполнена наружная оболочка башни, хорошо работает на сжатие, а его сопротивляемость растяжению – хуже. Внутренние ванты башни специально сжимают наружную бетонную оболочку, и при сильной ветровой нагрузке она остается сжатой. В результате удалось избежать нежелательной для железобетона работы на растяжение. Используются бионические принципы и в композиционной работе. Так, спиралеобразные формы вытянутых раковин и других подводных существ послужили источником вдохновения для самых различных сооружений – от здания мечети в г. Самара (Ирак, IX век) до знаменитого проекта памятника III Интернационалу (арх. В.Е. Татлин, 1919 г.).
Рис. I.15. Спиральная структура расположения однотипных элементов и пропорциональное подобие форм в живой природе.
Нам уже известно здание Музея современного искусства в Нью-Йорке архитектора Ф.Л. Райта. Главная достопримечательность интерьера этого здания – огромный спиральный пандус, опускаясь по которому посетители рассматривают экспонаты музея (не исключено, что решение было подсказано также формой торнадо, нередко возникающих на территории США).
Рис. I.16. Интерьер музея современного искусства в Нью-Йорке – спиралеобразный пандус напоминает как форму раковины изнутри, так и структуру торнадо.
Наиболее известный в архитектуре пропорциональный принцип – «золотое сечение» (см. раздел I.3)- также позаимствован у природы, поэтому его тоже можно отнести к методам архитектурной бионики. Напоследок отметим определенное сходство во взаимоотношении случайных и закономерных факторов в явлениях природы и в искусственной среде обитания, создаваемой человеком (рис. I.16.). Это сочетание закономерного со случайным может быть сознательно применено в композиционной работе. Но во всех случаях для успешного использования принципов архитектурной бионики необходим этап композиционного анализа природных объектов и явлений.
Рис. I.16. Хаос и порядок соседствуют в явлениях живой и искусственной природы: а) фрагмент структуры коры дерева; б) закономерное и случайное в «городской ткани» - вид центра Нью-Йорка с высоты птичьего полета.