Архитектурная бионика

184

Архитектурная бионика грудной клетки, но именно это смещение дало возмож ­ ность отойти от жесткой конструкции мечевидного от- роста в область гибкой демпфируемой части грудной клетки — ребер. В живом мире именно небольшие изменения, называ ­ емые мутациями, могут вести к появлению новых видов. В архитектуре постепенное изменение диаметра гре ­ ческой колонны по вертикали — ее энтазис, утолщение — есть не что иное, как проявление принципа малых изме ­ нений с их постепенным нарастанием или убыванием. И именно этот принцип постепенных (малых) измене ­ ний сделал греческую колонну архитектонической, т.е. конструктивно выразительной. В современных условиях свод — оболочка — скорлу ­ па — пример постепенного изменения напряжений от сжатия к растяжению. Оболочка исключает резкие из ­ менения формы, поскольку именно в местах резких ее изменений возникают большие напряжения. И это не только в оболочках. То же самое можно наблюдать и при стыковке безкапительных колонн с перекрытием. Не случайно поэтому в классической архитектуре так тщательно оформлялся переход от колонн к архи ­ траву. Если обратить внимание в этом смысле на природу, то она стремится во всех случаях погасить резкие изме ­ нения напряжений устройством особых переходных узлов и постепенными изменениями формы (например, соединение ствола дерева и ветвей) . Вот поэтому, на ­ верное, в природных формах отсутствуют наиболее не ­ надежные острые и прямые углы. Во взаимосвязи материала, конструкции и формы большое значение, по нашему мнению, имеет гравита­ ция, являющаяся одним из факторов, формирующих тектонику зданий. Гравитации подчинены и формы живой природы, и формы архитектуры. Однако в живой природе, в ее фор ­ мах выражается не только гравитация, но и стремление к преодолению гравитации. Отсюда в тектонике форм живой природы отражается противоборство действия сил гравитации и ее преодоления. С нашей точки зрения, рост растения — это равнодействующая между гравита ­ цией и притяжением Космоса, которое несомненно, су ­ ществует, иначе не существовала бы земная, солнечная и другие космические системы. Интересен в связи с этим не такой уж неправдоподобный, с точки зрения научной теории, случай с бароном Мюнхгаузеном, когда он вытащил себя за волосы из болота. Кроме того, если Мир — движение, то в процессе движения всегда * можно найти момент полета — отрыва от Земли, преодолеваю ­ щего гравитацию (например, всадник, скачущий на ло ­ шади и облегчающий свой вес, не сходя с нее) . В архитектуре пока учитывается только земное при ­ тяжение (гравитация) . Такая практика и сопровождаю ­ щая ее своя научная психология в будущем может отри ­ цательно повлиять на конструктивные разработки сверхвысотных зданий, которые представлены в виде перспективных проектов для будущего (Ф.Л.Райт и др.) . Однако эти здания, тек же как и летающие "коко- нопланы" А.Мутняковича, и плавающие под водой дома-амфибии и т.п., будут очень нужны человечеству в недалеком будущем. ПРОБЛЕМА ЕДИНСТВА ТЕХНОЛОГИИ И АРХИТЕКТУРНОЙ ФОРМЫ * КОНСТРУКТИВНАЯ СИСТЕМА - ТУРБОСОМА Важнейшей проблемой современной архитектуры яв ­ ляется ее тесное партнерство с технологией индустриаль ­ ного производства: технология должна способствовать свободному развитию архитектурных форм, архитек-

турные же решения — соответствовать возможностям технологии. Во всех случаях целевому объекту строительного производства необходимо научиться управлять сред ­ ствами — технологией. Примером такого подхода мо ­ жет служить живая природа, в которой средства формо ­ образования — технология роста и развития — находят ­ ся в единстве с процессом становления формы, а строи ­ тельные материалы, конструкция и алгоритм их про ­ изводства — с формами природы. На основе исследования принципов формообразо ­ вания живой природы в лаборатории ЦНИИТИА смо ­ делирована первоначальная технологическая идея полу ­ чения пространственных конструктивных форм типа оболочек-скорлуп, сложных поверхностей, названных турбосомами (турбо — вращение, сома — тело) . Эта технология, с нашей точки зрения, может дать ряд преи ­ муществ в создании новых архитектурных форм и поз ­ воляет в пределах предлагаемой идеи решать проблему единства технологии, конструкции и архитектурной формы (рис. 1). Было подмечено, что в живой природе такие обра ­ зования, как стволы деревьев, стебли растений или опорные кости скелетов, животных для приобретения большей устойчивости усложняют свою форму за счет закручивания вокруг оси без изменения при этом (или с малым изменением) формы поперечного сече ­ ния. В результате, в случае, например, трубчатых обра ­ зований возникают тонкостенные витые оболочки, сложные изгибы форм которых помогают природе сделать их более устойчивыми к нагрузкам, а при за ­ крученных стволах деревьев, — и к действию сил ветра. При этом механической сопротивляемости закручен ­ ных форм помогает их геометрия (рис. 2). Такое закручивание, абстрагируясь от конкретных форм и их чрезвычайной сложности, можно смодели ­ ровать следующим достаточно простым способом, используя стандартные элементы. Если непрерывно вращать с поступательным движением (в одном на­ правлении или с комбинацией направлений по часовой стрелке и против нее) вокруг прямой или любой кривой линии стандартную пластинку, остающуюся все время перпендикулярной к направляющей и имеющую любую форму (кроме окружности) , то можно получить разные по форме и сложности поверхности (рис. 3) 1. Большой диапазон форм возникает даже в том слу ­ чае, когда операции производятся пластинками одной формы и одного размера с комбинацией в различных вариантах шагов винтовой поверхности (а отсюда и скоростью закручивания: а = Н/2п) с направлением поворота пластинки и изгибами направляющей линии, а также с расположением центра вращения фактически с нарушением правила классической винтовой поверх ­ ности. Поверхности фиксируются в моделях, с которых затем снимаются оттиски из упругого и прочного мате ­ риала, интерпретирующие тонкостенные оболочки-скор ­ лупы (рис. 4). Модели получаемых оболочек-скорлуп могут стать основой как для конструирования покрытий, так и для строительства высотных сооружений с небольшой пло ­ щадью опирания. Во втором случае сооружение может приобрести жесткость и прочность при помощи сложно изогнутой, легкой и полной формы оболочки. Одновре ­ менно такая оболочка получает по сравнению с ци ­ линдрической формой возможно большую устойчи-

Элементарной поверхностью такого вида является винтовая поверхность — геликоид (прямая круговая поверхность) , об ­ разованная пропорциональным подъему Н равномерным поворотом прямой вокруг оси, перпендикулярной к ней.