Архитектурная бионика

205 Таблица 1

Глава У1I. Тектоника архитектурных и природных форм

Строительная техника

Тип конструкций

Природа

3

2

1

Длина и толщина в значительной мере типизированы по соображениям эффективности индустриальной обработки. Методы соединания стержней с узлами обнаруживают тенденцию к использованию простых шарниров (винто ­ вых, гаечных) . Повторяющиеся объемные формы (единицы упаков ­ ки) — пирамиды и тетраэдры — составляют основу про ­ странственной стержневой геометрии, они обеспечивают эффективное респределение сип в пространстве. Предпочтительными являются индустриальные спосо ­ бы изготовления и монтвжа Предварительное напряжение арматуры соответству ­ ет динамике сил в жалезобетоне. Для элементов перекрытия или стен более эффектив ­ ной является постоянная толщина скледок (жесть, плас ­ тики, железобетон) . Предпочтительны индустриальные методы производ ­ ства и монтажа Устойчивые к изгибу оболочкообразные пространст ­ венные структуры погашают нагрузки в основном по ­ средством своей формы (однократно- и двукратно-изо ­ гнутые оболочки) . Эксплуатационно-технологические требования опре ­ деляют форму и размеры гибких, подобных мембранам пространственных структур. Стабилизация их формы может осуществляться: посредством предварительного напряжения в верх ­ них и нижних точках (палатки) ; соединением с тросовыми структурами (тросовые системы) ; (спорткомплекс "Иойоги", Токио, архит. Кензо Танге, сетчатая конструкция Олимпийского ста­ диона в Мюнхене); избыточным давлением газа (пневматические несу ­ щие конструкции). Эффективное применение материалов достигается: сочетанием композитивных строительных материа ­ лах сжимающих и растягивающих напряжений в преде ­ лах одного поперечного сечения (сталь — растяжение, бетон — сжатие) ; применением принципа предварительного н ел ряже ­ ния в цепях компенсации недостающих свойств материа ­ ла (бетон — малая прочность при растяжении, большая усадка). Шарнирные соединения воспринимают воздействие только нормельных сил (сжатие и растяжение) , Для уп ­ рощения расчета статических нагрузок шарниры рас ­ сматриваются как близкие к идеальным. Узловые соединения связывают главным образом тросовые, а текжа стержневые элементы в плоскости или в пространства. Они могут быть выполнены и как подвижные Соединения между стержневыми и плоскостными элементами реализуются в основном посредством раз ­ личных переходов: непрерывных; включением дополнительных элементов для пере ­ дачи нагрузки; усилением краев плоских элементов

В органических структурах развиваются в принципе только устойчивые к изгибу соединения. Пространственное положение стержня и его толщина определяются динамикой сил

Пространств ен н ы е стержневые струк ­ туры

Скпадки

Широкие консопеобразные листья построены по принципу складна дости (листья пальмы) . Специфические функции и статические требо ­ вания обусловливают форму, площедь поверх ­ ности и толщину пистьев Устойчивые к изгибу структуры в форме обо ­ лочек или сфер служат для обеспечения специфи­ ческих жизненных функций, защиты и нормаль ­ ного развития семян и плодов (раковины, оре ­ хи, панцири животных, капсулы, скорлупы) . Гибкие, аналогичные мембранам плоские структуры могут в зависимости от внутренних (организм) или внешних (окружающая среда) нагрузок изменять свои размерь! и форму (ко- жа, пузырчатые структуры) Во взаимодействии механической ткани с внутриклеточным давлением активизируются внутренний опорный механизм растения ана ­ логично принципу предварительного напряже ­ ния. Обеспечение жизненных функций организма достигается посредством интегрирования и мно ­ гофункционального действия несущих элементов Шарнирные соединения обеспечивают специ ­ фические кинетические функции органов. В узловых соединениях стержнеобразных рас ­ тительных структур происходит концентрация материала, в результате которой образуются уплотнения и сгустки. Эти соединения служат главным образом цели повышения прочности Соединения между стержнеобразными и плос ­ костными элементами растения реализуются как постепенные параходы между ними

Простран ств ен но- плоскостные структуры выпол ­ няют в зависимости от особенностей их внутреннего несущего механизма и строе ­ ния их плоскостей пространствен но- образующую, про ­ странствен но-изо- лирующую и несу ­ щую функции

Поперечное се­ чен иа, соединения

Соединения

Рис. 39. Сравнение форм при ­ роды (фото О. Бюттнера)

СРЕДА

; I !

СХОДСТВО ••

АНАЛОГИЯ ФОРМ^ I СТРОИТЕЛЬНЫЕ Н ФОРМЫ I - I - I различие : г - РАЗВИТИЕ !->■ СТРУКТУРНОЕ р>- ФОРМИРОВАНИЕ |

■ В ЦЕЛОМ 5 ТЫСЯЧ ЛЕТ ■ ПЛАНИРОВАНИЕМ-РЕАЛИЗАЦИЯ+ПРО ИЗВОДСТВО, РАЗОРВАННОЕ ВО ВРЕМЕНИ КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ РАСЧИу ТАНЫ НА НАГРУЗКИ КОНКРЕТНОЙ СРЕДЫ __________

■ РОСТ + ФУНКЦИЯ +• конструкции ~ | ОБМЕН И ОДНОВРЕМь.нпОСТЬ РАЗВИТИЯ . а В ЖИЗНЕННОМ ПРОЦЕССЕ НЕ ОТРАЖЕНО НЕПОСРЕДСТВЕННО ДЕЙСТВИЕ МЕХАНИ-1 ЧЕ.СКИХ СИА КОНКРЕТНОЙ СРЕДЫ 1

ФИЗИЧЕСКОЕ ВОЗ ­ ДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ