Архитектурная бионика

188

Архитектурная бионика полненных на основе рациональных конструктивных решений. Но если их сравнить с вертикально стоящи ­ ми стеблями растений или стволами деревьев, то мы увидим, что творения природы и в конструктивном от ­ ношении, и в смысле разнообразия и красоты форм ку ­ да более совершеннее, чем то, что умеют сегодня делать зодчие. Исследования структур живого мира, их законо ­ мерностей, принципов построения и затем использова ­ ние последних в архитектуре и строительстве может способствовать успешному решению и вопросов строи ­ тельства высотных зданий (наряду с другими воп ­ росами в архитектуре) . В чем смысл изучения конструктивно-тектоничес ­ ких свойств стволов деревьев, стеблей растений и дру ­ гих образований с точки зрения совершенствования ана ­ логичных структур в архитектурно-строительной прак ­ тике? Ведь если оглядеться вокруг, в архитектурной жизни мы видим примеры зданий и сооружений, зна ­ чительно более высоких, чем то, что встречаем в ор ­ ганическом мире. Самые высокие сооружения при ­ роды — секвойи, эвкалипты и баобабы — едва дости ­ гают высоты 100 — 200 м. В то же время перед нашими глазами высится Останкинская телевизионная башня в Москве, почти в три — пять раз превышающая са ­ мые высокие деревья, существующие в мире. Следовательно, с точки зрения высотности зданий среди растений нет достойного образца для подража ­ ния. Так зачем же заниматься изучением вертикаль ­ ных структур в растительном мире? Но что-то нас здесь все-таки привлекает! Ограниченность высоты деревьев связана, по-види ­ мому, не с несовершенством их конструкций. С этой точки зрения они имеют еще достаточно много неисполь ­ зованных возможностей, если судить об этом по тем механическим свойствам материала, о котором мы писали выше, — о комплексности учета всех факторов (мы же часто одно делаем в ущерб другому) , об уни ­ версальности с точки зрения приспособляемости и о надежности. В частности (это касается последнего момента) — жизнь дерева может быть очень продол ­ жительна. Например, возраст остистой сосны дости ­ гает 4600 лет. При этом "живыми" ткани остаются лишь в отдельных частях деревьев, большая же часть их стволов превращается в окаменевшую субстан ­ цию. Несмотря на все невзгоды природы, сосны долго стоят вросши корнями в землю. Размерность живых организмов связана также и с их происхождением, наследственностью — не всег ­ да и не всем видам живых организмов нужны большие размеры, даже наоборот. Если же возвратиться к вы ­ соте деревьев, то их размерность ограничивается и предосторожностью, связанной не столько с опа­ сением нехватки сил для подачи воды вверх, к листь ­ ям, сколько экономией ее расходования и возмож ­ ностями обеспечения ею. Если задаться целью специаль ­ ного выращивания больших организмов, высоких де ­ ревьев. передавая их от поколения к поколению, то можно получить не только килограммовые помидоры или яблоки, но и деревья-рекордсмены, значительно бо ­ лее высокие, чем существующие. Архитектурная практика показывает, что каждый раз правильно примененный в сооружениях конструк ­ тивный принцип живой природы способствует совер ­ шенствованию конструкций зданий. Исследуя принципы конструирования вертикальных стебельчатых структур и стволов деревьев, мы долж ­ ны каждый раз экстраполировать качество данной размерности на большие размерности, а не останав ­ ливаться на их сопоставлении. Здесь следует вспом ­ нить о тех методических положениях, которые мы рассматривали в начале книги, и обратиться к прин ­

ципу относительной самостоятельности функций и действия связей. Количество не всегда переходит сра ­ зу же в новое качество, а новое качество не всегда сра ­ зу же дает количественные результаты. Исследования принципов построения вертикальных, форм растительного мира и их использование может идти в различных направлениях — конструктивной структурности или взаимного размещения в стеблях или стволах деревьев прочных и другого вида тканей; изменения форм по вертикали и горизонтали, в попе ­ речных и продольных сечениях; принципов пружиннос- ти и демпфирования и т.д. В нашем сознании укрепилось несколько одностороннее представление, например, о конструкции древесного ствола, как о колонне, корня ­ ми защемленной в основании и свободной в вершине. В то же время недостаточно учитывается тот факт, что ствол на любом этапе своего роста представляет собой предварительно напряженную пространственную кон ­ струкцию. У различных пород деревьев по-разному строится конструктивный остов, однако они все имеют и об ­ щие, объединяющие их черты, обусловливаемые бо ­ лее или менее одинаковым действием гравитации, ветровых и снеговых нагрузок, В процессе роста и развития ткани древесины подвержены сходному дей ­ ствию солнечных лучей, температуры, влажности, поч ­ венно-климатическим условиям и т.д., также влияющим на их механическую структуру. В стволе дерева (или стебле растения) механичес ­ кие ткани соседствуют с мягкими, основными, обра ­ зовательными и им подобными "физиологическими" тканями, выполняющими прежде всего функции пи ­ тания и обмена. Если удалить мягкие ткани, то оста ­ нется или обтянутый снаружи упругой оболочкой (корой или кожицей) сложный пространственный кар ­ кас, выполняющий роль опорной системы, или каркас, состоящий из нескольких "труб", вставленных с за ­ зорами одна в другую, что обусловлено различными факторами, в том числе и чередующимся образова ­ нием весенней (менее прочной) и летне-осенней (бо ­ лее прочной) древесины. В целом ствол дерева — это система плотно при ­ жатых одна к другой различных по форме трубок (с перегородками или без них, с кольчатыми или спи ­ ралевидными утолщениями) , связанных между собой либо клеящими веществами, либо поперечно развиваю ­ щимися клетками (например, клетками сердцевидных лучей, расположенными радиально и пересекающими древесину через более или менее равномерные участки по всей вертикали ствола дерева) (рис.10) . В корнях растений, находящихся под землей и ра ­ ботающих главным образом на растяжение, наиболее прочный материал расположен по центральной про ­ дольной оси, а к периферии плотность тканей умень ­ шается. Подобным образом сконструированы и мно ­ гие надземные элементы растений, например, лианы, по гибкости приближающиеся к канатам. Выше мы говорили о значении формы в становле ­ нии конструктивных свойств объектов живого мира. Разнообразны в поперечнике очертания стеблей рас ­ тений: это круглые, овальные, квадратные, простые и с вспарушенными углами, звездчатые, выпуклые, многоу ­ гольные и тому подобные формы (рис. 11). Их поверх ­ ность может быть гладкой, граненой, каннелированной. Формы стеблей растений и стволов деревьев в про ­ дольном обводе также разнообразны. Стволы деревьев в общем древостое могут иметь цилиндрическую форму, при расположении на открытом пространстве — кегле ­ образную форму, в средних условиях — параболичес ­ кую. В связи с действием силы тяжести, гравитации и