Архитектурная бионика

Глава WI. Практика строительства легких пространственных конструкций на основе бионических 255 исследований.

Рис. 6. Схематическая диаг ­ рамма стройности ( А ) в сис ­ теме В ic

Рис. 7. Схема взаимодейст ­ вия в конструкциях дейст ­ вующих сил и расстояний их точек приложения ( В ic) . Трансляция сил

тых конструкций и нагрузки изображена на схеме рис. 7. Трансляция силы S может быть прадставлена как наикратчайшее расстояние от точки приложения силы до той точки поверхности или тела, где объект ограни ­ чивает дальнейшее действие силы. В ic зависит не только от массы объекта, но и от его формы, материала, способа и порядка распределения сил. Многие объекты имеют лишь для определенных нагрузок особо низкий Bic. Одинаковые объекты при различной нагрузке имеют различные Bic. Каждый Bic имеет свое описание нагрузки. Bic позволяет из ­ мерять затраты массы, например потребность объек ­ та в материале, в определенной форме, и обладает со ­ ответствующей способностью воспринимать нагрузки. Другими словами, описывает цельность объекта при выполнении им определенной задачи. Легкие конструкции — это объекты, которые при минимальной массе обладают особой ■ способностью выдерживать нагрузки. Их масса по сравнению с их Тга мала, следовательно, и их Bic — мал. Объекты с низким Bic, с точки зрания свойств ма ­ териала, например массы, обладают большей несущей способностью или эффективнее, чем подобные же им с высоким Bic. Эффективность их, следовательно, обратно пропорциональна Bic. При прямом сравнении материала, например массы m в различных объектах необходимо привлекать и дру ­ гие параметры, например ввести понятие относительной стройности Л . Она описывает в определенной степени поставленные перед объектом специфические задачи — на какое расстояние должна быть перенесена опреде­ ленная сила: Л = Sf/F^ или где S — трансляция силы, измеряемая в метрах (m) ; F — разру ­ шающая сила, измеряемая в (ньютонах) или Кр. Опраделение относительной стройности А создает для исследования Bic необходимые предпосылки, так как она позволяет сравнивать с одинаковой относитель ­

Легкой может считаться конструкция, которая с воз ­ можно минимальной массой материала выполняет опти ­ мально свои конструктивные задачи (подчеркнуто Ю.Л.) . Издержки массы, например массы материала, можно принять за основополагающий критерий для суж ­ дения и сравнения при применении различных конст ­ рукций. Конструкция — это тот материальный объект, который обладает способностью распределить силы по определенным направлениям и воспринимать их (в итоге, например, на фундаменты — Ю.Л.) . На осно ­ вании этих критериев можно научно, осознанно и целостно создавать конструкции и в результате анализа и синтеза неходить совершенно новые несущие сис ­ темы. Мерой, которая открывает возможность соотноси ­ тельно организовать и сравнивать материальные объек ­ ты из различных сфер природы и техники, является Bic; Biq представляет собой сравнение массы объекта (измеренной в g ) и максимальной несущай способ ­ ности (измеренной в ньютон-метрах- Nm), например Крт при определенной нагрузке. При этом несущая способ ­ ность объекта обозначается символом Тга. Если объекты в результате нагрузки приводятся в состояние разрушения или к максимально возможной деформа ­ ции, то, можно рассматривать через действующую силу F и расстояние силы от опор «S ’ (назовем это трансляцией силы) и определять через вес (массы — М) . В итоге формула Bic выглядит следующим обра ­ зом: Bic = М /Тга = М /F^ S n [g /Nm , или g /Крш]. Широкодиапазонное применение Bic является хорошей основой для оценки состояния развития конструкций, особенно при сравнении объектов природы и техники и для оптимизации технических конструкций в направ ­ лении сокращения материалоемкости. Определение Тга вытекает, как правило, из расче ­ та, который основывается на измерениях в процессе эксперимента или на теоратико-математических ис ­ следованиях. Силу следует обозначать в Н (Ньюто ­ нах, а трансляцию силы — в метрах (м) . Тга для прос ­