Chesnova Karina
In questo lavoro sul tema "Bionica in architettura: la natura è un costruttore, l'uomo è un imitatore?" è stata effettuata un'analisi e una generalizzazione dei principi della bionica architettonica applicati a varie costruzioni, strutture tecniche e strutture.
Istituzione scolastica di bilancio comunale
medio scuola comprensiva №9
Vyksy, regione di Nizhny Novgorod
BIONICA IN ARCHITETTURA:
LA NATURA È IL COSTRUTTORE, L'UOMO È L'IMMITATORE?
Dipartimento di Fisica e Matematica
Sezione fisica
Lavoro completato
Studente di 10a elementare MBOU scuola secondaria n. 9
Chesnova Karina Akhlimanovna
Consulente scientifico:
insegnante di fisica MBOU scuola secondaria №9
Demina Elena Costantinovna
Vyksa
2012
Riassunto………………………………………………………………………………………3
Introduzione…………………………………………………………………………………..4
1. Parte teorica
1.1 La storia della nascita della scienza "Bionica"………………………………………...6
1.2 La bionica come tendenza moderna in fisica…………………………..8
1.3 La bionica dell'architettura e delle costruzioni e le sue direzioni ..………………...10
2 Parte pratica
2.1 L'uso delle strutture faunistiche nella pratica architettonica ...... 12
2.2 pag in architettura…………...14
…………………………..15
2.4 Conformità dei sistemi biologici con le strutture e gli impianti costruttivi e tecnici…………………………………………………………….17
2.5 Confronto tra le torri Eiffel e Shukhov………………………………….18
Conclusione………………………………………………………………………...……..21
Riferimenti……………………………………………………………………22
annotazione
In questo lavoro sul tema "Bionica in architettura: la natura è un costruttore, l'uomo è un imitatore?" Ho condotto un'analisi e una generalizzazione dei principi della bionica architettonica applicati a vari edifici, strutture tecniche e strutture. Ciò è diventato possibile dopo aver studiato la letteratura scientifica sull'argomento “Bionics. Strutture architettoniche”.
In questo modo, lo scopo di questo lavoro divennero
Metodi di ricerca:
Come risultato dello studio, è stato confermatol'ipotesi che la natura sia l'artefice di tutto nel mondo e l'uomo ne sia l'imitatore.
Penso che il mio lavoro “Bionica in architettura: la natura è un costruttore, l'uomo è un imitatore?” sarà di interesse per coloro che sono interessati a tutto ciò che è nuovo, moderno e promettente, che sognano la loro casa calda e accogliente secondo i principi della bionica architettonica.
introduzione
Sapete che tra 15 anni dovrebbe apparire a Shanghai una città torre verticale (secondo gli scienziati, in 20 anni la popolazione di Shanghai potrebbe raggiungere i 30 milioni di persone)?! La città torre è progettata per 100mila persone, il progetto si basa sul "principio della costruzione di un albero".
E un dato in più: l'architetto P. Soleri progettò un ponte sul fiume lungo più di un chilometro, per analogia con un lenzuolo ripiegato. Questi esempi possono continuare all'infinito con esempi non meno sorprendenti.
Mi sono interessato a saperne di più su questo. Come risultato delle mie ricerche, ho conosciuto una delle aree della fisica moderna: la scienza della bionica e il suo aspetto - bionica architettonica.
E ancora c'erano domande. Ad esempio, una persona può passare davanti a un'idea allettante: creare con le proprie mani ciò che la natura ha già creato?
La specie umana esiste da circa centomila anni. Naturalmente, all'inizio l'uomo ha imparato a costruire dalla natura. Animali, pesci, uccelli "suggerivano" quindi a una persona cosa e come fare per risolvere i "compiti ingegneristici" che gli erano urgenti.
E l'uomo moderno? Circondarsi di molte macchine complesse, vivere nel mondo alte velocità, va di nuovo "su un inchino" alla natura. Come mai? Perché anche ora l'uomo nota molti vantaggi nelle creazioni della natura rispetto alle proprie creazioni. In effetti, la natura vivente ha i materiali, i dispositivi, i processi tecnologici più complessi rispetto a tutti quelli conosciuti nella scienza. Fu dall'intenso "sbirciare" della natura che nacque una nuova scienza: la bionica.
D'altra parte, si può fare un esempio completamente opposto: l'uomo progettò una ruota, che gli serviva non poco. Ma è noto che in natura non esiste un tale prototipo. Quindi, non vale sempre la pena imitare la natura?
Chi è il vero costruttore di tutto nel mondo: la natura o l'uomo? Quali sono i principi della bionica architettonica e delle sue tecnologie costruttive?
La ricerca di risposte a queste domande è servita come stesura di un documento di ricerca sul tema “Bionica in architettura: la natura è un costruttore, l'uomo è un imitatore?”.
La rilevanza della ricerca.Lo sviluppo della bionica architettonica è in gran parte predeterminato dal tempo. Credo che questa sia una delle tendenze più rilevanti oggi. Ed è connesso con idea comune un ritorno alla natura, che oggi è rintracciabile in molti ambiti dell'attività umana.
Lo sviluppo tecnocratico degli ultimi decenni ha quasi completamente soggiogato il modo di vivere di una persona. Siamo infatti diventati abitanti di una "natura" artificiale fatta di vetro, cemento e plastica, la cui compatibilità ecologica con la vita di un organismo vivente si avvicina costantemente allo zero. Uno dei modi per ripristinare l'equilibrio, tornare alla natura e può essere la bionica architettonica.
Prima di iniziare la ricerca, mi sono proposto quanto segue: ipotesi: la natura è il principale costruttore di ogni cosa nel mondo e l'uomo ne è solo l'imitatore.
In questo modo, lo scopo di questo lavoro divennero lo studio dei principi della bionica architettonica, lo studio della possibilità e dell'efficacia della loro applicazione per risolvere problemi di ingegneria.
I principali compiti del lavoro di ricerca:
1) studiare le direzioni ei principi di sviluppo della bionica architettonica;
2) valutare l'efficacia della loro applicazione per la risoluzione di problemi tecnici;
3) accertare la conformità dei sistemi biologici con le strutture e gli impianti costruttivi e tecnici;
4) confrontare le strutture architettoniche di fama mondiale (torri Eiffel e Shukhov) dal punto di vista della bionica architettonica.
Metodi di ricerca:
1. Parte teorica
1.1 La storia della nascita della scienza "Bionica"
Da tempo immemorabile, il pensiero curioso dell'uomo è alla ricerca di una risposta alla domanda: può una persona ottenere lo stesso risultato ottenuto dalla natura vivente? All'inizio, una persona poteva solo sognarlo: imparare a fare ciò che la natura ha già fatto in relazione ad altri esseri viventi.
Ogni essere vivente è un sistema perfetto, che è il risultato dell'evoluzione di molti milioni di anni. Studiando questo sistema, rivelando i segreti della struttura degli organismi viventi, puoi ottenere nuove opportunità nella costruzione di strutture.
Appartiene all'idea di applicare le conoscenze sulla fauna selvatica per risolvere problemi di ingegneriaLeonardo Da Vinciche ha provato a costruire un aereo - ornitottero , prendendo come prototipo le ali degli uccelli. Quindi ha provato a ricrearestruttura dell'ala dell'uccelloe il meccanismo che lo guida.
Gli scienziati del Rinascimento speravano di ottenere la soluzione desiderata attraverso calcoli e calcoli matematici rigorosi e la creazione di progetti meccanici appropriati. Dopotutto, allora la meccanica, basata sulla matematica, occupava un posto di primo piano tra tutti i rami emergenti delle scienze naturali meccaniche; ecco perché potrebbe allora sembrare che tutti i misteri della natura sarebbero risolti proprio con l'aiuto della meccanica e sulla sua base.
In accordo con ciò, l'uomo si sforzava di creare modelli meccanici che potessero imitare oggetti e fenomeni naturali che lo interessavano.
Quando il progresso della scienza ha portato alla scoperta delle leggi fondamentali non solo della meccanica, ma anche della fisica, della chimica, della biologia e di altre branche delle scienze naturali, è emerso quanto segue: basarsi su queste leggi, ponendole alla base di appropriate dispositivi tecnici, si può iniziare a realizzare uno per uno sogni umani di vecchia data.
Ma quanto erano diverse dagli esseri viventi le strutture, i dispositivi, gli strumenti ei dispositivi creati dall'uomo!
Basta confrontare l'organo della vista - l'occhio - di un qualsiasi animale con alcuni dispositivi ottici e strumenti progettati dall'uomo, per vedere quanto più perfetto è un organo naturale rispetto a un dispositivo artificiale.
Oggi l'uomo è in parte tornato alla sua idea originale: copiare nella tecnologia nel modo più completo e accurato possibile ciò che è stato realizzato nella natura vivente, per riprodurlo sotto forma di soluzioni tecniche specifiche. Così è nata una nuova scienza: la bionica.
Come molte altre aree importanti del moderno progresso scientifico e tecnologico (ad esempio, la cibernetica), la bionica è nata dalle richieste dirette della pratica industriale. Sorse all'interfaccia tra biologia e tecnologia, principalmente radioelettronica e cibernetica tecnica.
Qui rami così ampiamente separati della conoscenza umana e dell'attività pratica comeBIOLOGIA E TECNOLOGIA.
Il nome "bionica" deriva dall'antica radice greca "bion" - l'elemento della vita, la cellula della vita o, più precisamente, gli elementi di un sistema biologico. L'essenza della bionica è sintetizzare le conoscenze accumulate in varie scienze.
Quindi, bionica - scienza applicata che studia le leggi di formazione e di formazione della struttura della fauna selvatica al fine di unire le conoscenze della biologia e della tecnologia per risolvere problemi ingegneristici e tecnici.
1.2 La bionica come tendenza moderna in fisica
È diventato interessante per me, esiste una data di nascita per la scienza della "bionica"? Si è scoperto che c'è. La data formale di nascita della bionica, una delle nuove scienze sorte nel recente XX secolo, è considerata 13 settembre 1960 . - la giornata di apertura del primo simposio nazionale americano sul tema "Prototipi viventi di sistemi artificiali: la chiave delle nuove tecnologie".
Va da sé che tenere un tale simposio è diventato possibile solo perché a quel punto si era accumulato un gran numero di dati sui principi di organizzazione e funzionamento dei sistemi viventi, nonché sulle opportunità uso pratico acquisito conoscenze per risolvere una serie di problemi di attualità della tecnologia.
Ce ne sono diversi tipi di bionica:
- bionica biologicastudiare i processi che avvengono nei sistemi biologici;
- bionica teorica, che costruisce modelli matematici di questi processi;
- bionica tecnicache applica modelli di bionica teorica per risolvere problemi di ingegneria.
Oggi la bionica è divisa in due bambini :
Neurobionica - la scienza dell'organizzazione dei sistemi tecnici da elementi neuroni. Le aree principali della neurobionica sono lo studio del sistema nervoso dell'uomo e degli animali e la modellazione delle cellule nervose - neuroni e reti neurali, che consente di migliorare e sviluppare la tecnologia elettronica e informatica.
Mi interessava anche un'altra direzione della bionica: la bionica architettonica e delle costruzioni, una descrizione più dettagliata di cui verrà fornita di seguito.
Studiando informazioni sulla bionica da varie fonti, sono arrivato ala conclusione che non c'è ancora consenso sul contenuto di questa scienza.
Molti esperti considerano la bionica una nuova branca della cibernetica, altri la riferiscono alle scienze biologiche, ma, a quanto pare, coloro che individuano la bionica come scienza indipendente hanno ragione. Ma una cosa sapevo per certo:la bionica è forse la più popolare delle giovani scienze emerse nel 20° secolo e si sta sviluppando nel 21° secolo.
L'ho scoperto anche io i bionici hanno un simbolo: bisturi incrociati, saldatore e segno integrale... Questa unione di biologo, tecnologia e matematica ci permette di sperare che la scienza della bionica penetri dove nessuno è ancora penetrato, e di vedere ciò che nessuno ha ancora visto ... ... Forse lo sviluppo della bionica lo farà Presto farò un sacco di cose insolite nel mondo della tecnologia... E questo mi attrae ancora di più in questa scienza.
Fig.1 Simbolo della bionica
1.3 La bionica dell'architettura e delle costruzioni e le sue direzioni
Ad oggi, in architettura si è sviluppata una situazione paradossale. Da un lato, il rapido sviluppo delle tecnologie costruttive, delle teorie dell'analisi strutturale, della produzione di nuovi materiali, dei sistemi di progettazione assistita da computer e, dall'altro, della stessa persona (architetto, cliente, futuro consumatore), le cui capacità sono formalmente limitato solo dal budget e dalla fantasia. In questa situazione, gli architetti hanno rivolto involontariamente gli occhi alla fauna selvatica.
Considerando le possibilità di implementare le idee ingegneristiche più complesse, una persona non poteva fare a meno di rivolgere la sua attenzione al risultato dell'attività dell'architetto più brillante dell'Universo: la natura. In milioni di anni ha creato forme e strutture così perfette che sono perfettamente organizzate, interagiscono armoniosamente tra loro e sono in equilibrio con l'ambiente. La possibilità di utilizzare l'esperienza della fauna nella costruzione di moderne strutture architettoniche è diventata oggetto di studio di questa direzione architettonica.
Bionica architettonica - edilizia- una scienza che studia le leggi di formazione e formazione della struttura dei tessuti viventi, analizza i sistemi strutturali degli organismi viventi sul principio del risparmio di materiale, energia e garanzia dell'affidabilità.
All'inizio degli anni '80, grazie ai molti anni di sforzi del team di specialisti del TsNIELAB (Laboratorio di bionica dell'architettura), la bionica architettonica aveva finalmente preso forma come una nuova direzione nella scienza e nella pratica dell'architettura. Sono stati realizzati numerosi progetti architettonici, testati nuovi design, scritti e pubblicati centinaia di articoli...
Come risultato di molti anni di lavoro di progettazione teorica e sperimentale del laboratorio di Yu.S. Lebedev, il principaledirezioni di sviluppo della bionica architettonica come scienza:
Disposizioni teoriche di base;
Tecnica di modellazione architettonico - bionica;
L'uso delle forme faunistiche nella pratica architettonica;
Problemi di modellatura della fauna selvatica;
Problemi di garantire l'attività vitale dei sistemi viventi;
Il problema dell'utilizzo delle manifestazioni naturali dell'armonia in architettura - plasticità, proporzioni, ritmi, simmetria - asimmetria;
Studio delle forme tettoniche della natura vivente, dei principi della loro trasformazione e della capacità delle strutture naturali di accumulare energia elastica;
Questioni di formazione armonica dell'ambiente architettonico e naturale (aspetto ecologico della bionica architettonica).
Ciascuna delle aree della bionica architettonica ha un valore relativamente indipendente, ma tutte mirano a risolvere un unico problema di miglioramento delle forme architettoniche, la loro armonizzazione.
La bionica architettonica oggi, all'inizio del 21° secolo, è di particolare importanza, poiché considera nell'aggregato il sistema "fauna selvatica (ambiente) - architettura (tecnologia) - uomo", grazie al quale le sfere sociali e tecniche hanno l'opportunità di svilupparsi in armoniosa unità con la natura circostante.
Lo sviluppo della bionica architettonica è in gran parte predeterminato dal tempo. Possiamo dire che questa è una delle tendenze più attuali oggi. E questo è connesso con l'idea generale di un ritorno alla natura, che oggi è rintracciabile in molti ambiti dell'attività umana.
2 Parte pratica
2.1 Uso delle strutture faunistiche nella pratica architettonica
Nel corso della ricerca, ho scoperto: si scopre che i principi della fauna nella costruzione e nella tecnologia sono già stati applicati, anche se, nella maggior parte dei casi, inconsciamente.
Ad esempio, non molto tempo fa, nella seconda metà del 20° secolo, gli ingegneri hanno scoperto inaspettatamente quella forza Torre Eiffel a causa del fatto che il suo design si ripete esattamentestruttura della tibia umana(anche gli angoli tra le superfici di appoggio coincidono),sebbene l'ingegnere non abbia utilizzato modelli dal vivo durante la creazione della torre. Tibia - conL'osso più forte del nostro scheletro, sopporta il peso maggiore quando si mantiene il corpo in posizione eretta. Questo osso è in grado di sopportare un carico fino a 1500 kg (sebbene la sua massa sia solo di circa 0,5 kg), ad es. circa 25 volte il suo normale carico di lavoro. Tale è il margine di forza tecnica della struttura naturale.
Un altro esempio: la struttura dei moderni grattacieli (Torre di Ostankino, camini di fabbricaecc.) è del tutto similela struttura degli steli dei cereali, che sono in grado di sopportare carichi pesanti e allo stesso tempo non rompersi sotto il peso dell'infiorescenza. Se il vento li piega a terra, ripristinano rapidamente la loro posizione verticale. Qual'è il segreto? Si scopre che la loro struttura è simile al design dei moderni camini di fabbrica a molti piani. Entrambi i disegni sono vuoti all'interno. I fili di sclerenchima dello stelo della pianta svolgono il ruolo di rinforzo longitudinale. Gli internodi (nodi) degli steli sono anelli di irrigidimento. Lungo le pareti del fusto sono presenti vuoti ovali verticali. Il ruolo dell'armatura a spirale situata sul lato esterno del tubo nello stelo delle piante di cereali è svolto da una pelle sottile. Tuttavia, gli ingegneri sono giunti alla loro soluzione costruttiva da soli, senza "guardare" nella natura. L'identità della struttura è stata rivelata in seguito.
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Simile alla costruzione foglia d'albero completato il rivestimento dell'edificio olimpico -pista ciclabile a Krylatskoye(città di Mosca).
A l'anno scorso la bionica conferma che la maggior parte delle invenzioni umane sono già "brevettate" dalla natura. Tale invenzione del 20 ° secolo comechiusura lampo e velcro» , è stato realizzato sulla base distrutture di piume d'uccello. Le punte di piume di vari ordini, dotate di ganci, forniscono una presa affidabile.
Famosi architetti spagnoli M. R. Cervera e J. Ploz, attivi sostenitori della bionica, hanno iniziato la ricerca sulle "strutture dinamiche" nel 1985 e nel 1991 hanno organizzato la "Società per il supporto delle innovazioni in architettura". Un gruppo sotto la loro guida, che comprendeva architetti, ingegneri, designer, biologi e psicologi, ha sviluppato un progetto«
Città torre bionica verticale».
Tra 15 anni dovrebbe apparire a Shanghai una città torre (secondo gli scienziati, in 20 anni la popolazione di Shanghai può raggiungere i 30 milioni di persone). La città torre è progettata per 100mila persone, il progetto si basa su "principio di costruzione dell'albero».
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La città-torre avrà la forma di un cipresso alto 1228 m con una circonferenza alla base di 133 per 100 m e nel punto più largo 166 per 133 m. La torre avrà 300 piani e saranno ubicati in 12 blocchi verticali di 80 piani. Tra i quarti sono presenti dei massetti a soffitto, che svolgono il ruolo di struttura portante per ogni livello-quarto. All'interno dei quartieri - case di diverse altezze con giardini verticali. Questo design attentamente studiato è simile alla struttura dei rami e all'intera corona di un cipresso. La torre resterà in piedi fondazione su pali secondo il principio di una fisarmonica, che non approfondisce, ma si sviluppa in tutte le direzioni mentre si arrampica - simile a come si sviluppa l'apparato radicale di un albero. Le vibrazioni del vento dei piani superiori sono ridotte al minimo: l'aria passa facilmente attraverso la struttura della torre. Per rivestimento della torre verrà utilizzato uno speciale materiale plastico che imitasuperficie cutanea porosa. Se la costruzione ha successo, è prevista la costruzione di molte altre città-edifici di questo tipo.
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Nella bionica dell'architettura e dell'edilizia, viene prestata molta attenzione alle nuove tecnologie costruttive. Ad esempio, nel campo dello sviluppo di tecnologie edilizie efficienti e senza sprechi, c'è una direzione promettentecreazione di strutture a strati. L'idea è stata presa in prestito damolluschi di acque profonde. I loro robusti gusci, come quelli del diffuso abalone, sono costituiti da un'alternanza di placche dure e morbide. Quando una lastra dura si rompe, la deformazione viene assorbita dallo strato morbido e la fessura non va oltre. Questa tecnologia può essere utilizzata anche per coprire le auto.
2.2 pag problemi di modellamento della fauna selvatica in architettura
Oltre agli edifici, la cui progettazione utilizza i principi e le strutture della fauna selvatica, le strutture bioniche comprendono anche quelle che non copiano le strutture biologiche, ma le forme.
E il primo che iniziò a riprodurre le forme della natura in architettura è l'architetto spagnolo Antonio Gaudi . Ed è stata una svolta! Forse le sue creazioni più sorprendenti in stile bionico sono la Casa di Vicens e la Casa di Mila a Barcellona (1883-1888), El Capriccio nella città di Comillas (1883-1885). Più tardi, nel 1900 - 1914, Antonio Gaudí costruì un complesso architettonico unico a Barcellona - Parco Güell , molti dei cui edifici non solo imitano una varietà di forme naturali - dai serpenti marini ai nidi di uccelli e tronchi d'albero, ma crescono anche letteralmente nel paesaggio naturale - colline e terrazze. Finora il parco è stato chiamato "natura congelata nella pietra".
All'inizio degli anni '20, durante la costruzione del suo centro antroposofico - il Goetheanum, Rudolf Steiner utilizzò forme naturali.
Poi venne il grattacielo forma di cetriolo a Londra.
Recentemente, l'architettura bionica può essere vista anche in Russia. Nel 2003, a San Pietroburgo, su progetto dell'architetto Boris Levinzon,"Delfino domestico" e sala decorata della famosa clinica "Medi-Estetica".
2.3 Aspetto ambientale della bionica architettonica
Come esseri umani, ci sforziamo sempre per un alloggio confortevole. Per noi è sempre importante che il luogo in cui viviamo, lavoriamo e ci rilassiamo corrisponda alla nostra visione del mondo interiore. Ma, sfortunatamente, a causa di determinate circostanze, la costruzione sovietica non poteva darci ciò che volevamo. Solo di recente, vale a dire 10-15 anni fa, la nostra società è stata in grado di vedere di persona che "Krusciov" e "candele" non sono ancora il sogno finale. Vivendo in una metropoli, una persona è costantemente in uno stato di stress. Lo stesso tipo di grattacieli con file di finestre identiche, toni di grigio, cemento e edifici "ultramoderni" che premono con la loro altezza hanno un effetto deprimente sulla psiche. Questo effetto negativo può essere eliminato trasformando la vostra casa in un luogo di riposo per gli occhi e un punto di ricarica estetica.
Un altro concetto di architettura bionica è la creazione case ecologiche che sono costruiti con materiali naturali, si inseriscono organicamente nel paesaggio naturale e sono sistemi autonomi e autosufficienti.
Da questo punto di vista, case di paese a noi ancora familiari, che fanno parte di un sistema di individui del tutto autonomo agricoltura. Sono tutte una specie di eco-casa con l'unica differenza che il moderno concetto di eco-casa ha fatto un ulteriore passo avanti: oggi, quando si progettano abitazioni eco-compatibili, si presta molta attenzione allo sviluppo di sistemi che consentano utilizzando le risorse energetiche della natura per fornire ai suoi abitanti i benefici moderni della civiltà: luce, calore, acqua calda.
In un modo o nell'altro, tutte le aree della bionica architettonica meritano attenzione. Una sintesi di queste tendenze sembra ancora più interessante e opportuna. Molti architetti stanno attualmente lavorando attivamente a progetti che combinano tutti i principi bionici: sia la riproduzione di strutture e sistemi di fauna selvatica, sia l'imitazione delle sue forme e il rispetto dell'ambiente.
Ora, ad esempio, gli scienziati sono impegnati in uno studio approfondito del meccanismo della fotosintesi. Dal loro punto di vista, questo processo, insieme a molte altre funzioni della foglia verde, può essere utilizzato per creare pareti cosiddette "traspiranti", membrane per tetti o una nuova generazione di materiali da costruzione sostenibili.
Anche io ero interessatoeco-case di paglia biologica. La paglia è un materiale estremamente conveniente ed economico. Per coltivare abbastanza paglia per costruire una casa di 70 m 2
, sono necessari dai 2 ai 4 ettari di terreno. In questo caso, viene utilizzato ciò che di solito viene considerato rifiuto. Dopotutto, la maggior parte della paglia rimasta dopo la raccolta viene bruciata. I blocchi di paglia sono un ottimo isolante termico. Molti di coloro che vivono in case di paglia notano che i loro costi di riscaldamento sono sempre la metà di quelli dei loro vicini che vivono in case normali.
La conducibilità termica delle pareti in blocchi di paglia è molto inferiore a quella delle pareti realizzate con materiali convenzionali. In particolare, la paglia è 4 volte superiore al legno nelle sue prestazioni. Quanto al mattone, in questo caso si parla di sette volte superiorità. Costruire case con blocchi di paglia è una tecnica promettente. Innanzitutto, ciò è dovuto al basso livello dei costi di costruzione e alla facilità di costruzione. Inoltre, c'è in gran parte spazio per esperimenti e manifestazioni del pensiero creativo individuale.
Già oggi nelle città del mondo stanno comparendo sempre più edifici “bimorfici”, che colpiscono per la loro bellezza e armonia, sempre più spesso i pannelli solari e altre fonti di energia alternativa vengono utilizzati nella costruzione di edifici residenziali ed edifici pubblici. Forse un giorno le nostre case sembreranno uccelli, alberi o fiori, fondendosi con i paesaggi circostanti e le soluzioni tecniche ci permetteranno di respirare. aria pulita e vivere nell'ambiente naturale senza danneggiarlo.
2.4 Conformità dei sistemi biologici con le strutture e gli impianti edilizi e tecnici
Dopo aver studiato e analizzato la letteratura scientifica, le informazioni su Internet sull'argomento in studio, ho deciso di riassumere in forma sintetica tutto il materiale trovato. Questi dati sono presentati nella tabella comparativa 1.
Tabella 1 " Conformità dei sistemi biologici con le strutture e gli impianti costruttivi e tecnici”
Principio della bionica architettonica | Sistema biologico (naturale). | Esempio di una struttura o struttura tecnica |
Strutture della fauna selvatica | La struttura della tibia | Torre Eiffel (Parigi) |
La struttura degli steli dei cereali | Torre della televisione di Ostankino (Mosca), tubi di fabbrica |
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disegno a foglia d'albero | Pista ciclabile a Krylatskoe (Mosca0 |
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Design del lenzuolo arrotolato | Ponte lungo 1 km sul fiume (P. Soleri) |
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costruzione di alberi | Vertical Tower City (Shanghai, 15 anni dopo) |
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Superficie cutanea porosa | Rivestimento di edifici |
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Conchiglie di molluschi di mare profondo | Realizzazione di strutture edili a strati, rivestimenti per auto |
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Struttura in piuma d'uccello | Chiusure "fulmine" e "velcro" |
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struttura dell'ala dell'uccello | Aereo Ornitottero di Leonardo da Vinci |
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Forme della fauna selvatica | Dai serpenti marini ai nidi di uccelli e ai tronchi d'albero | Parco Guell A. Gaudi (Spagna) |
Cetriolo | Grattacielo a Londra |
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Delfino | "Dom Dolphin" a San Pietroburgo |
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Grattacielo SONY in Giappone |
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Edificio del consiglio di amministrazione di NMB Bank nei Paesi Bassi |
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Motivi di conchiglie e ali di uccello | Teatro dell'opera di Sydney |
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Compatibilità ambientale | Materiali naturali ecologici: legno, argilla, paglia | Case ecologiche, case passive |
Meccanismo di fotosintesi: funzioni della foglia verde | Pareti "respiranti", membrane del tetto, una nuova generazione di materiali da costruzione ecocompatibili |
2.5 Confronto tra le torri Eiffel e Shukhov
Un esempio lampante dell'unità della legge di formazione delle strutture naturali e artificiali, considero la struttura traforata in metallo di trecento metri di fama mondiale: la Torre Eiffel a Parigi.
Gustave Eiffel nel 1889 fece un disegno della Torre Eiffel. Questa struttura è considerata uno dei primi chiari esempi dell'uso della bionica in ingegneria. Il design della Torre Eiffel si basa su lavoro scientifico Professore svizzero di anatomia Hermann von Meyer. Quarant'anni prima della costruzione del miracolo ingegneristico parigino, il professore ha studiato la struttura ossea della testa del femore nel punto in cui si piega ed entra nell'articolazione ad angolo. E allo stesso tempo, per qualche ragione, l'osso non si rompe sotto il peso del corpo. La base della Torre Eiffel ricorda la struttura ossea della testa del femore. Nel 1866, l'ingegnere svizzero Karl Kuhlmann fornì una base teorica per la scoperta di von Meyer e, 20 anni dopo, Eiffel utilizzò la distribuzione naturale del carico mediante pinze curve
Vivo a Vyksa, una città ricca di storia e eredità culturale, che è custode delle più ricche tradizioni industriali. Tra i monumenti del patrimonio industriale di Vyksa ci sono le strutture ingegneristiche uniche di V.G. Shukhov, che sono considerati dagli esperti come potenziali oggetti del patrimonio culturale mondiale.
È diventato interessante per me confrontare due torri di fama mondiale: Eiffel e Shukhov, soprattutto dal punto di vista della bionica architettonica.
Si è scoperto che i principi della bionica architettonica sono stati utilizzati nella costruzione della sola Torre Eiffel e il progetto della Torre Shukhov si basa sulla modellazione matematica di un iperboloide a foglio singolo (e questo si è rivelato anche economicamente fattibile e ampiamente Usato!). Questo significa che il pensiero umano è andato oltre il naturale?
I risultati della mia ricerca sono presentati nella Tabella 2.
Tavolo 2 "Confronto tra le torri Eiffel e Shukhov"
Domande per il confronto | Torre Eiffel | Torre Shuchov |
Ingegnere progettista | Alexandre Gustave Eiffel(1832-1923) - Ingegnere francese, specialista nella progettazione di strutture in acciaio. | Vladimir Grigorievich Shukhov (1853-1939) |
Tempo e luogo di apparizione | Costruito nel 1889 a Parigi come arco d'ingresso all'Esposizione Mondiale. Appartiene alle strutture tecniche più notevoli del XIX secolo e in seguito divenne una sorta di simbolo della capitale francese. | Costruito per Mostra industriale e d'arte tutta russa in Nizhny Novgorod, avvenuta dal 28 maggio (il 9 giugno ) il 1 () ottobre dell'anno. |
Il principio della costruzione di edifici | La base della Torre Eiffel èun quadrato con un lato di 123 metri. Il suo livello inferiore, che sembratronco di piramide, è costituito da quattro poderosi pilastri, le cui strutture reticolari, collegandosi tra loro, formano enormi archi. La torre ha diverse piattaforme e piattaforme. In molti aspetti della costruzione della torre Eiffel divenne un pioniere: lo studio delle proprietà e della stratificazione del suolo, l'uso di aria compressa e cassoni per la costruzione della fondazione, l'installazione di martinetti da 800 tonnellate per regolare la posizione della torre, gru speciali di montaggio per lavori in quota. Nel processo di lavoro sono nate novità di macchine e attrezzature per l'edilizia. | Iperboloide a un foglio e paraboloide iperbolico - due volte superfici rigate , cioè attraverso qualsiasi punto di tale superficie è possibile disegnaredue linee intersecanti che apparterranno interamente alla superficie. Lungo queste linee rette vengono installate travi che formano un caratteristico reticolo.Un tale disegno èdifficile: se i raggi sono collegatistruttura incernierata, iperboloide manterrà ancora la sua forma sotto l'azione di forze esterne. Per le strutture alte il pericolo principale è il carico del vento, mentre per una struttura a traliccio è piccolo. Queste caratteristiche rendono le strutture iperboloidi durevoli, nonostante il basso consumo di materiale. In termini di forma, le sezioni della torre Shukhov sono iperboloidi di rivoluzione a foglio singolo, costituiti da 80 travi di acciaio diritte, con le estremità appoggiate su basi ad anello.Altezza della torre - 25 m. |
Specifiche | La torre solleva 7.000 tonnellate più di 300 metri con incredibile facilità. strutture metalliche, come se fosse intrecciato in un meraviglioso pizzo. Il peso della torre è di 10.000 tonnellate, ed è distribuita su 4 gambe in modo tale che la pressione non superi i 4 kg per centimetro quadrato (questa è la stessa pressione di una sedia su cui una sola persona pesa 80 kg). La superficie di base è di 130 mq, il numero dei gradini delle scale è 1665 nel supporto orientale. | La struttura in acciaio traforato unisce robustezza e leggerezza: per unità di altezza della Torre Shukhov viene utilizzato tre volte meno metallo rispetto a per unità di altezza della Torre Eiffel a Parigi. Il progetto della Torre Shukhov, alta 350 metri, pesa circa 2.200 tonnellate, e la Torre Eiffel, alta 300 metri, pesa circa 7.300 tonnellate. |
Principi di bionica architettonica | La base della Torre Eiffel ricorda la struttura ossea della testa del femore. Il design della Torre Eiffel ha una struttura simile alla tibia umana e per questo ha una forza sufficiente. | |
Obiettivi dell'operazione | Prima come arco d'ingresso all'Esposizione Universale, poi come torre della radio e centro turistico, un simbolo della Francia. | La prima torre di Nizhny Novgorod - l'acqua |
Disegni famosi simili | A Mumbai, in India, verrà costruito un analogo della Torre Eiffel con un'altezza di 275 metri. Questo è un grattacielo con appartamenti esclusivi. La torre dovrebbe avere 90 piani. | Torre della radio su Shabolovka a Mosca (150 m) -1922; Torre dell'acqua sul territorio dello stabilimento metallurgico di Vyksa (40 m) - fine del XIX secolo. In totale, durante la sua vita, V.G. Shukhov costruì circa 200 torri iperboloidi per vari scopi. |
Applicazione corrente | Ma la Torre Eiffel non è nota per le sue caratteristiche o soluzioni tecniche uniche. Ora è l'attrazione più riconoscibile e popolare al mondo, circa 6 milioni di turisti visitano la torre ogni anno e in totale la torre ha avuto circa 300 milioni di ospiti nel corso della sua storia. | La Torre Shukhov è una delle più grandi strutture architettoniche e l'apice dell'ingegneria, un oggetto del patrimonio culturale. La Torre Shukhov è riconosciuta da esperti internazionali come una delle più alte conquiste dell'arte ingegneristica. |
Conclusione
Ogni essere vivente è un sistema perfetto, che è il risultato dell'evoluzione di molti milioni di anni. Studiando questo sistema, rivelando i segreti della struttura degli organismi viventi, puoi ottenere nuove opportunità nella costruzione di strutture. Con l'aiuto della bionica, l'umanità sta cercando di portare le conquiste della natura nelle proprie tecnologie tecniche e sociali.
A seguito del lavoro su uno studio sul tema "Bionica in architettura: la natura è un costruttore, l'uomo è un imitatore?" Mi è venuto in mente quanto seguerisultati e conclusioni:
Le forme bioniche sono penetrate nella nostra vita quotidiana e giocheranno un ruolo significativo in essa per molto tempo a venire. Lo studio della natura da parte dell'umanità è tutt'altro che finito, ma abbiamo già ricevuto dalla natura una conoscenza inestimabile della struttura razionale e della forma, che, ovviamente, dimostra l'importanza e le prospettive dello studio della scienza bionica in tutti i suoi aspetti.
In una parola, la natura contiene milioni di idee e modelli per la creazione.
Bibliografia
Le persone hanno sempre cercato un alloggio confortevole, ma non hanno sempre prestato attenzione all'aspetto dell'architettura. Un esempio di ciò è l'architettura dell'era sovietica, che è inerente al costruttivismo, al razionalismo e al brutalismo, che è completamente contraria ai principi della biotecnologia - architettura "neo-organica". L'architettura bionica in misura maggiore sembra più elegante ed estetica rispetto all'angolarità e alla linearità dello stesso costruttivismo. Dall'architettura preservata dell'era sovietica, possiamo esserne certi.
Ad oggi, le forme bioniche si sono diffuse nell'ambiente soggetto che circonda una persona da allora mondo antico quando iniziarono a usare per la prima volta forme naturali in gioielli, mobili, armi e fino ad oggi. Ultimamente sempre di più bioforme- .(dal greco. bios - vita e morfe - forma) forme viventi che influiscono su tutto ciò che viene creato dall'uomo dagli elettrodomestici e apparecchiature mediche a intere città. Con lo sviluppo della tecnologia e l'emergere di nuovi materiali, le possibilità di utilizzare forme bioniche nel design e nell'architettura stanno diventando quasi illimitate. Facendo riferimento a tutto quanto sopra, la rilevanza dell'argomento che ho scelto non può essere contestata.
Il concetto stesso bionica apparve all'inizio del Novecento. Il nome della scienza "bionica" fu proposto per la prima volta dallo scienziato americano Jack Steel e adottato al Primo Simposio sulla Bionica, tenutosi a Daytona (USA) nel 1960 (al simposio presero parte scienziati sovietici: A.I. Berg, B.S. Sotskov ecc. ) Nei libri di testo di architettura, potremmo leggere quanto segue: Bionica(dal greco bion - un elemento della vita, letteralmente - vivente) - questa è una scienza che confina tra biologia e tecnologia, risolvendo problemi di ingegneria basati su un'analisi della struttura e dell'attività vitale degli organismi. Se ricordi Leonardo da Vinci, che ha provato a costruire un aereo usando ali di uccello, puoi immediatamente immaginare com'è lo stile bionico. Fu lui a possedere le prime idee sull'applicazione delle conoscenze sulla fauna selvatica per risolvere i problemi di ingegneria.
Dopo aver fatto un'analisi di tutto ciò che ho letto sull'architettura bionica, cercherò di dare una mia caratterizzazione ionica- questa è la scienza dell'utilizzo di principi simili a un organismo vivente nella costruzione di edifici, tutti i prototipi sono presi dalla fauna selvatica. La base della bionica è la ricerca sulla modellazione di vari organismi biologici.
Darò una piccola classificazione delle biotecnologie, si distinguono:
1. la bionica biologica, che studia i processi che avvengono nei sistemi biologici;
2. la bionica teorica, che costruisce modelli matematici di questi processi;
3. bionica tecnica, che utilizza modelli di bionica teorica per risolvere problemi di ingegneria;
4. bionica architettonica, di cui parleremo più avanti.
bionica architettonica
Nella pratica architettonica mondiale negli ultimi 40 anni, l'uso di modelli di modellatura della natura vivente ha acquisito una nuova qualità ed è chiamato bionica architettonica.
La bionica ha dato vita a nuove, insolite forme architettoniche, utili in termini funzionali e utilitaristici e originali nelle loro qualità estetiche. Questo non poteva che suscitare interesse per loro da architetti e ingegneri.
Nuovi movimenti concettuali di architetti come Greg Lynn, Fry Otto, Bates Smart, Nicholas Grimshaw, Santiago Calatrava, Ken Young, Michael Sorkin, Norman Foster e altri sono apparsi nell'architettura moderna.
Un vivido uso delle forme naturali può essere il “nautilus clam” (Fig. 1), questo nome è stato dato a una casa unica a forma di conchiglia (costruita secondo il progetto dello studio di architettura Arquitectura Organica in Messico). Esempi di bionica architettonica includono l'architettura di Nicola Grimshaw (Fig. 2.), Santiago Calatrava (Fig. 3.4), Norman Foster (Fig. 5.) e altri.
La fase più difficile nello sviluppo delle forme naturali in architettura è il periodo che va dalla metà del XIX all'inizio del XX secolo. Ha risentito del rapido sviluppo della biologia e di grandi successi rispetto al precedente periodo della tecnologia edilizia (ad esempio l'invenzione del cemento armato e l'inizio dell'uso intensivo di strutture in vetro e metallo). Esplorando questa fase, è necessario girare Attenzione speciale all'emergere di una tendenza così significativa in architettura come "architettura organica". È vero, il nome "architettura organica" non implica affatto una connessione diretta ed essenziale tra architettura e fauna selvatica. La direzione dell'"architettura organica" è la direzione del funzionalismo. Frank Lloyd Wright, uno dei suoi principali ideologi, ne parlò in televisione nel 1953. rispondendo alle domande che gli vengono poste: "...l'architettura organica è l'architettura" dall'interno verso l'esterno "in cui l'integrità è l'ideale. Non usiamo la parola "organico" nel senso di "appartenere al mondo vegetale o animale ".
Riassumendo lo sfondo storico della bionica architettonica, possiamo dire che la bionica architettonica come teoria e pratica si è sviluppata nel processo di evoluzione di una specifica architettura e fauna selvatica, e che questo fenomeno non è casuale, ma storicamente naturale.
Una caratteristica specifica dell'attuale fase di padronanza delle forme della fauna selvatica in architettura è che ora non vengono padroneggiati solo gli aspetti formali della fauna selvatica, ma vengono stabiliti profondi legami tra le leggi dello sviluppo della fauna selvatica e dell'architettura. Sul stadio attuale gli architetti non utilizzano le forme esterne della fauna, ma solo quelle proprietà e caratteristiche della forma che sono espressione delle funzioni di un particolare organismo, simili agli aspetti funzionali e utilitaristici dell'architettura.
Dalle funzioni alla forma e ai modelli di modellatura: questo è il percorso principale della bionica architettonica.
L'uso dei sistemi costruttivi della natura ha aperto la strada ad altre aree della bionica architettonica. Prima di tutto, questo riguarda rimedi naturali"isolamento" che può essere applicato nell'organizzazione di un microclima favorevole per una persona negli edifici, così come nelle città.
La bionica architettonica è progettata non solo per risolvere i problemi funzionali dell'architettura, ma per aprire prospettive nella ricerca di una sintesi della funzione e della forma estetica dell'architettura, per insegnare agli architetti a pensare in forme e sistemi sintetici.
Negli ultimi anni, la bionica ha confermato che la maggior parte delle invenzioni umane sono già "brevettate" dalla natura. Un'invenzione del XX secolo come cerniere e velcro è stata realizzata sulla base della struttura di una piuma d'uccello. Le punte di piume di vari ordini, dotate di ganci, forniscono una presa affidabile. Famosi architetti spagnoli M.R. Servera e H. Ploz, attivi sostenitori della bionica, hanno iniziato la ricerca sulle "strutture dinamiche" nel 1985 e nel 1991 hanno organizzato la "Società per il supporto delle innovazioni nell'architettura". Un gruppo sotto la loro guida, che comprendeva architetti, ingegneri, designer, biologi e psicologi, ha sviluppato il progetto "Vertical Bionic Tower City" (Fig. 6.). Tra 15 anni dovrebbe apparire a Shanghai una città torre (secondo gli scienziati, in 20 anni la popolazione di Shanghai può raggiungere i 30 milioni di persone). La città torre è progettata per 100mila persone, il progetto si basa sul "principio della costruzione di un albero".
La torre della città avrà la forma di un cipresso alto 1228 m con una circonferenza alla base di 133 per 100 m e nel punto più largo 166 per 133 m La torre avrà 300 piani e saranno ubicati in 12 blocchi verticali di 80 piani (12 x 80 = 960; 960!=300). Tra i quarti sono presenti dei massetti a soffitto, che svolgono il ruolo di struttura portante per ogni livello-quarto. All'interno dei quartieri - case di diverse altezze con giardini verticali. Questo design attentamente studiato è simile alla struttura dei rami e all'intera corona di un cipresso. La torre poggerà su una fondazione su pali secondo il principio di una fisarmonica, che non si approfondisce, ma si sviluppa in tutte le direzioni mentre si arrampica, simile a come si sviluppa l'apparato radicale di un albero. Le vibrazioni del vento dei piani superiori sono ridotte al minimo: l'aria passa facilmente attraverso la struttura della torre. Per il fronte della torre verrà utilizzato uno speciale materiale plastico che imita la superficie porosa della pelle. Se la costruzione ha successo, è prevista la costruzione di molte altre città-edifici di questo tipo. Il completamento dei lavori è previsto per il 2014.
Ogni essere vivente sul pianeta è un sistema di lavoro perfetto e adattato all'ambiente. La fattibilità di tali sistemi è il risultato dell'evoluzione di molti milioni di anni. Rivelando i segreti del dispositivo degli organismi viventi, puoi ottenere nuove opportunità nell'architettura degli edifici. Naturalmente, era necessario creare una nuova direzione nella scienza, la cui essenza è trovare ed esplorare tali segreti. La bionica è diventata una tale direzione, che combina la conoscenza della biologia e della tecnologia. Bionics è progettato per risolvere problemi tecnici e ingegneristici basati sui risultati degli studi sulla materia vivente.
Ecco alcuni costrutti biologici utilizzati in architettura:
I primi tentativi di utilizzare la bionica nelle costruzioni furono fatti da Antoni Gaudí. Il Parco Güell da lui creato è anche conosciuto come "la natura congelata nella pietra". Nel 1921 Rudolf Steiner Goetheanum affrontò il tema della bionica in architettura.
All'inizio del 1980, grazie ai molti anni di lavoro degli specialisti del TsNIELAB (Laboratorio centrale di ricerca e progettazione sperimentale di bionica architettonica), la bionica architettonica è stata riconosciuta come una nuova direzione indipendente nell'architettura. Durante questo periodo sono già stati costruiti molti edifici in stile biostilo. Questi includono l'edificio del consiglio di amministrazione della NMB Bank nei Paesi Bassi, la Sydney Opera House in Australia, il grattacielo SONY in Giappone, la Dolphin House a San Pietroburgo e altri.
Il mondo intero attende con impazienza l'attuazione del progetto città-torre a Shanghai. La sua forma ricorda quella di un cipresso alto 1228 m Il grattacielo avrà 300 piani disposti in dodici blocchi verticali. Il supporto di questa struttura saranno le pile che, sotto l'influenza della gravità, invece di approfondire, si espanderanno secondo il principio della fisarmonica. La costruzione di una tale città-torre aiuterà a risolvere il problema della sovrappopolazione in Cina, poiché è progettata per circa 100.000 abitanti. "Cypress" sarà costruito tenendo conto di tutti i requisiti della bionica architettonica. Gli ideatori di questo progetto, Cavier Piof e Rosa Tervera, hanno affermato modestamente: "La natura lo ha fatto prima di noi e meglio di noi".
La bionica in architettura non è solo una curvatura dei contorni delle forme, una somiglianza esterna con gusci di molluschi, gusci di uccelli, favi, rami di un boschetto di foresta, ecc. In primo luogo, questi sono spazi più confortevoli, più armoniosi, più affidabili per la vita umana. Il metodo della bionica architettonica combina l'astratto e il concreto: le leggi della matematica e delle emozioni. Crea i presupposti per la sintesi di scienza e arte.
Lo stile che scegliamo per la nostra nuova casa o cottage estivo dipende solo dalla nostra immaginazione e capacità materiali. La bionica ha dimostrato che l'architettura non è solo bastoncini e mattoni. Tutti possono applicare elementi di bionica a casa o sul sito.
All'interno si tratta innanzitutto di lampade e mobili, le cui forme sono mutuate dalla natura stessa. A proposito, puoi farli tu stesso. Un ampio spazio di immaginazione offre una scelta di scale (esterne o interne). Possono essere forme spaziali, a spirale, da materiali combinati.
Quando si scelgono materiali da costruzione per la propria casa, è meglio dare la preferenza a quelli che non solo sono durevoli, ma trattengono anche meglio il calore. Ciò garantirà futuri risparmi energetici su riscaldatori e condizionatori d'aria.
Il paesaggio sul sito è facile da rendere unico. Per fare questo, basta prestare attenzione alle pietre, ai rami, alle crepe, ecc. Con un po' di fantasia si può creare una collina alpina (una struttura fatta di pietre e vegetazione inerente a un clima di alta montagna).
Se c'è un grande albero vecchio, non affrettarti a tagliarlo. Le sue cavità cave possono essere utilizzate, ad esempio, come bar per un drink o anche come gazebo per il relax. L'aria condizionata non sarà necessaria qui, poiché anche con il caldo l'albero fornirà una temperatura costante di circa 22 gradi.
Come mostra la pratica, il potenziale dei segreti inesplorati della natura è enorme. Non dovremmo solo aver paura di studiarli, non dovremmo proteggerci dalla natura con i muri degli edifici, mentre distruggiamo la nostra casa comune.
Gli studenti, i dottorandi, i giovani scienziati che utilizzano la base di conoscenze nei loro studi e nel loro lavoro ti saranno molto grati.
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astratto
Argomento: "La bionica in architettura»
Completato da: Ksenia Lavrentieva
Samara - 2015
introduzione
1. Il concetto di bionica
2. La nascita della bionica
3. Bionica architettonica - edilizia
4. Strutture rastremate
5. Disegni precompressi
6. Conchiglie
7. Disegni che sembrano una spirale
8. Strutture a rete, reticolari e centine
9. Esempi di progettazione
Conclusione
Elenco della letteratura usata
Applicazioni
introduzione
All'inizio del XX secolo, l'architettura aveva subito cambiamenti significativi. Le conseguenze della rivoluzione scientifica e tecnologica hanno avuto un effetto: l'aspetto del cemento armato e l'esperienza dell'uso diretto del metallo come materiale da costruzione. Anche i cambiamenti nell'ordine sociale hanno influenzato: la crescita delle città, le imprese industriali, il problema demografico. La necessità di costruire velocemente, con fermezza, molto ed a buon mercato ha messo sotto pressione l'architettura e ne ha determinato il carattere e le tendenze di sviluppo nel XX-XXI secolo.
Ciò ha determinato la nascita di discipline di integrazione e tendenze della scienza, della tecnologia e dell'arte, di cui uno è un esempio bionica architettonica.
La pratica architettonica e bionica ha dato vita a nuove, insolite forme architettoniche, utili in termini funzionali e utilitaristici e originali nelle loro qualità estetiche. Questo non poteva che suscitare interesse per loro da architetti e ingegneri.
L'uso nella tecnologia e nell'architettura delle leggi e delle forme della fauna selvatica è del tutto legittimo. Tutto nel mondo è interdipendente. Non ci sono cose e fenomeni che non sarebbero collegati direttamente o indirettamente tra loro, non ci sono barriere impenetrabili tra fauna selvatica e forme e strutture artificiali. Ci sono leggi che uniscono il mondo intero in un tutto unico e danno origine alla possibilità oggettiva di utilizzare leggi e principi per costruire la natura vivente e le sue forme in sistemi creati artificialmente. La base di ciò è la relazione biologica tra l'uomo e la fauna selvatica.
Rilevanza del tema a causa del progressivo sviluppo dell'uso delle forme bioniche nell'ambiente soggetto che circonda una persona, a partire dal mondo antico. Sempre più bioforme stanno influenzando tutto ciò che viene creato dall'uomo, in particolare l'architettura. Con lo sviluppo della tecnologia e l'emergere di nuovi materiali, le possibilità di utilizzare forme bioniche in architettura stanno diventando quasi illimitate. L'importanza dello studio della disciplina della bionica è innegabile, come parte integrante dell'architettura.
Lo scopo del lavoro è considerare la possibilità di utilizzare forme bioniche in architettura.
Compiti di lavoro consistono nello studio del concetto stesso di bionica, di architettura bionica, nello studio delle principali direzioni dell'architettura bionica ed esempi dell'uso delle forme bioniche in architettura.
1 . Il concetto di bionica
Bionica- scienza che studia animali selvatici, al fine di utilizzare le conoscenze acquisite in attività umane pratiche.
Bionica (bionica inglese, da bion - essere vivente, organismo; greco Bioo - io vivo).
Il termine bionica è apparso per la prima volta nel 1960, quando specialisti di vari profili, riuniti in un simposio a Daytona (USA), hanno avanzato lo slogan: "I prototipi viventi sono la chiave per la nuova tecnologia". La bionica era una specie di ponte che collegava la biologia con la matematica, la fisica, la chimica e la tecnologia.
Uno degli obiettivi più importanti della bionica è stabilire analogie tra i processi fisico-chimici e informativi incontrati nella tecnologia ei corrispondenti processi nella natura vivente.
Uno specialista bionico è attratto dall'intera varietà di "idee tecniche" sviluppate dalla natura vivente nel corso di molti milioni di anni di evoluzione.
Un posto speciale tra i compiti della bionica è occupato dallo sviluppo e dalla progettazione di sistemi di controllo e comunicazione basati sull'uso delle conoscenze della biologia. Questa è bionica nel senso stretto della parola.
La bionica è importante per la cibernetica, la radioelettronica, l'aeronautica, la biologia, la medicina, la chimica, la scienza dei materiali, l'edilizia, l'architettura, ecc.
I compiti della bionica includono anche lo sviluppo metodi biologici mining, tecnologie per la produzione di sostanze complesse chimica organica, materiali da costruzione e rivestimenti utilizzati dalla fauna selvatica.
La bionica insegna l'arte della copia razionale della natura vivente, trovando le condizioni tecniche per l'uso appropriato di oggetti, processi e fenomeni biologici.
Uno dei modi possibili qui è la modellazione funzionale (matematica o software), che consiste nello studio del diagramma a blocchi del processo, le funzioni dell'oggetto, caratteristiche numeriche queste funzioni, il loro scopo e cambiano nel tempo.
Questo approccio consente di studiare il processo di interesse con mezzi matematici e di effettuare l'implementazione tecnica del modello quando, in linea di principio, la sua efficacia è stata stabilita e resta da verificare le possibilità economiche, energetiche e di altro tipo per costruire tale un modello utilizzando i mezzi tecnici disponibili.
C'è un altro modo: la modellazione fisico-chimica, quando uno specialista nel campo della bionica studia i processi biochimici e biofisici al fine di studiare i principi di trasformazione (inclusa la decomposizione e la sintesi) delle sostanze che si verificano in un organismo vivente. Questo percorso confina soprattutto con problemi chimici e tecnologici e apre nuove opportunità nello sviluppo della chimica dell'energia e dei polimeri.
Il terzo approccio sviluppato dalla bionica è l'uso diretto dei sistemi viventi e dei meccanismi biologici nei sistemi tecnici. Questo approccio è solitamente chiamato metodo di modellazione inversa, poiché in questo caso uno specialista bionico cerca le possibilità e le condizioni per adattare i sistemi viventi per risolvere problemi puramente ingegneristici, in altre parole, cerca di simulare un dispositivo tecnico o un processo su un oggetto biologico.
La bionica, nata in risposta alle esigenze della pratica, è servita come l'inizio della ricerca basata sull'applicazione della conoscenza biologica in tutti i settori della tecnologia.
architettura bionica design a forma di cono
2 . La nascita della bionica
Avendo raggiunto un certo limite nello sviluppo di meccanismi artificiali, le persone cercano di prendere in prestito i principi e i metodi con cui gli organismi viventi vengono creati e funzionano per andare avanti.
Il titolo non ufficiale di "padre della bionica" appartiene a Leonardo da Vinci. Questo grande genio della storia della civiltà è stato il primo a tentare di utilizzare l'esperienza della natura nella costruzione di macchine artificiali. Dai suoi disegni e appunti, è chiaro che quando sviluppa il suo aereo il ruolo principale sono stati incaricati di riprodurre lo stesso meccanismo con cui gli uccelli sbattono le ali e creano portanza (Fig. 1). Queste idee di da Vinci non furono reclamate fino al secolo scorso, quando, sotto l'influenza dello sviluppo della cibernetica, gli scienziati prestarono molta attenzione alle attività dei cosiddetti "sistemi viventi" (cioè gli oggetti della natura).
Infine, come scienza, la bionica ha preso forma nel 1960 in un simposio di scienziati a Daytona.
Il pioniere dell'utilizzo dei principi della bionica nella costruzione di edifici è stato il grande architetto catalano della fine del XIX secolo? inizio XX secolo di Antoni Gaudí. Fu Gaudi il primo non solo a introdurre elementi decorativi della natura nelle strutture architettoniche, ma a conferire agli edifici il carattere dell'ambiente.
Architetti professionisti, paesaggisti e semplicemente intenditori di bellezza non smettono ancora di ammirare le ingegnose soluzioni architettoniche di Gaudì durante la costruzione del Parco Güell (Fig. 2): ciò che vale solo una specie di colonnato, realizzato nello stile degli antichi portici , che è come tronchi d'albero fusi.
I principi bionici dell'architettura furono adottati e sviluppati da Rudolf Steiner all'inizio degli anni '20. Nel 1921 Rudolf Steiner creò il suo Goetheanum (Fig. 3), dopodiché iniziò l'uso diffuso della bionica nella progettazione di edifici e strutture.
Grazie allo sviluppo metodi scientifici, l'espansione della base di conoscenze e l'emergere della possibilità di modelli matematici dettagliati, gli architetti del passato sono giunti alla conclusione che la maggior parte dei principi e delle leggi dell'architettura, su cui l'umanità ha lottato per tentativi ed errori per millenni, erano proprio sotto il nostro naso, nella natura.
Ecco perchè il compito principale della bionica in architetturaè la ricerca nei sistemi biologici naturali di soluzioni ottimali ai problemi architettonici emergenti. C'è uno studio delle leggi di formazione e formazione della struttura dei tessuti viventi, dei sistemi costruttivi degli organismi viventi sul principio del risparmio di materiale, dell'energia e della garanzia dell'affidabilità.
3 . Architettonico - costruire la bionica
La bionica architettonica nel recente passato è la comprensione delle forme naturali nelle strutture edilizie, nuove opportunità di modellazione architettonica.
La bionica architettonica oggi (neobionica) è un tentativo di collegare gli aspetti ambientali e l'alta tecnologia con l'architettura.
La bionica dell'architettura e dell'edilizia studia le leggi di formazione e formazione della struttura delle pellicce viventi, analizza i sistemi strutturali degli organismi viventi sul principio del risparmio di materiale, energia e garanzia dell'affidabilità. Gli organi di senso degli animali ei meccanismi interni di reazione all'ambiente sia negli animali che nelle piante sono oggetto di un intenso studio.
In un lontano passato, l'uomo ha creato molte strutture notevoli copiando le forme architettoniche del mondo vegetale. Osserva i leggeri edifici africani e vedrai in essi i contorni degli alveari (Fig. 4), le antiche pagode orientali assomigliano a snelli abeti con rami fortemente pendenti (Fig. 5), la colonna di marmo del Partenone è la personificazione di un snello tronco d'albero (Fig. 6), la colonna del tempio egizio è come uno stelo di loto (Fig. 7), l'architettura gotica è l'incarnazione della logica costruttiva, dell'armonia e dell'opportunità del vivere in una pietra senza passione.
Ricorda il famoso Kizhi (Fig. 8). Le loro cupole assomigliano a lampadine. La chiesa di Fili (Fig. 9), come un organismo vivente, diminuisce con l'altezza, si sviluppa dal centro verso la periferia. Tutto sembra tremare, tutto è sottile e armonioso. La Cattedrale di San Basilio è lo stesso tronco principale, da cui sale e di lato la ramificazione e lo schiacciamento delle forme (Fig. 10).
Una relazione fantastica! Come se gli architetti fossero d'accordo sulla comunanza dei loro principi creativi. Sfogliando le pagine della storia dell'edilizia, si possono trovare molti altri esempi di copia umana dell'architettura della fauna selvatica. Tuttavia, va sottolineato ancora una volta che l'antica arte edilizia era simile all'organizzazione della natura vivente solo nella forma. Gli architetti hanno imparato dalla natura l'armonia delle proporzioni, la distribuzione logica dei volumi dell'edificio, la subordinazione del secondario al principale, la corretta combinazione delle dimensioni delle parti, la verità costruttiva, ma non conoscevano la cosa principale: le leggi della modellatura, i segreti dell'autoprogetto del vivente.
L'organizzazione interna dei vivi, il lato costruttivo della foglia, il fusto del cereale e il tronco dell'albero divennero oggetto di ricerca da parte degli scienziati dei tempi successivi. Questi studi hanno gettato le basi per la bionica architettonica.
Un vivido esempio di bionica architettonica della pelliccia è un'analogia completa della struttura dei gambi dei cereali e dei moderni grattacieli. Gli steli delle piante di cereali sono in grado di sopportare carichi pesanti e allo stesso tempo non si rompono sotto il peso dell'infiorescenza. Se il vento li piega a terra, ripristinano rapidamente la loro posizione verticale. La loro struttura è simile al design dei moderni camini di fabbrica a molti piani.
Entrambi i disegni sono vuoti all'interno. I fili di sclerenchima dello stelo della pianta svolgono il ruolo di rinforzo longitudinale. Gli internodi (nodi) degli steli sono anelli di irrigidimento. Lungo le pareti del fusto sono presenti vuoti ovali verticali. Le pareti dei tubi hanno la stessa soluzione progettuale. Il ruolo dei raccordi a spirale posti sul lato esterno del tubo, nello stelo delle piante di cereali, è svolto da una sottile pelle. Tuttavia, gli ingegneri sono giunti alla loro soluzione costruttiva da soli, senza "guardare" nella natura. L'identità della struttura è stata rivelata in seguito.
La bionica conferma che molte invenzioni umane hanno analoghi in natura, ad esempio cerniere e velcro sono stati inventati sulla base della struttura della piuma di un uccello. Le punte di piume di vari ordini, dotate di ganci, forniscono una presa affidabile.
Abbiamo scoperto che ci sono diverse direzioni nella bionica architettonica: strutture a forma di cono, strutture precompresse, gusci, strutture a spirale, strutture a rete, reticolari e nervature. Ora li considereremo.
4 . Strutture a forma di cono
In natura, funzione e forma sono strettamente correlate e mutuamente dipendenti. La formazione di tessuti meccanici degli organismi viventi è associata all'intensità della crescita e all'influenza di molti fattori esterni. Pertanto, per una forma costruttiva, ad esempio tronchi e steli di piante, è caratteristica la distribuzione del materiale da costruzione lungo le linee delle massime sollecitazioni. Gli elementi portanti del corpo hanno una parte significativa della sua massa.
Una delle forme di supporto in natura è il cono. È presente nella costruzione costruttiva di chiome e tronchi di alberi, fusti e infiorescenze, funghi, conchiglie, ecc. Tra le forme coniche della natura, ci sono due inizi.
Il primo è l'inizio della sostenibilità. Si esprime sotto forma di cono statico, o cono di gravità (base del cono in basso). Questa è la forma ottimale per la percezione dei carichi del vento e l'azione della gravità. È facile notare nella corona o nel tronco di un abete (Fig. 11a), in un cappello o in una gamba fungo bianco, spugnola ordinaria, ombrello a fungo.
Il secondo inizio è l'inizio dello sviluppo, che si esprime nella forma di un cono dinamico, o cono di crescita (un cono con la base rivolta verso l'alto). Esempi di un cono di crescita sono un fungo calice (Fig. 11b), un fungo gallinacci, talli di alcune specie di licheni cladonia.
Ma più spesso in natura si manifesta l'interazione di due coni. Sulla base dell'accostamento di due coni di origine identica o diversa, si creano diverse sagomature. Un esempio sono le corone di molti alberi, che iniziano a svilupparsi nella parte inferiore secondo il principio di un cono di crescita e terminano secondo il principio di un cono gravitazionale, con la parte superiore. Gli architetti nel loro lavoro usano spesso il principio del cono. Quindi, nel progetto della torre della TV di Ostankino (Fig. 12), è chiaramente visibile un cono di gravità. Il principio del cono di crescita è alla base della costruzione di una torre dell'acqua ad Algeri. Un esempio lampante dell'interazione di due coni è il progetto di una torre dell'acqua del famoso architetto russo V. Shukhov (1896) (Fig. 13)
5 . Strutture precompresse
Tra le piante erbacee della ns corsia centrale pianta comune cuffia comune (Fig. 14). Si nota facilmente dalla forma ripiegata delle foglie e dalla scintillante goccia di umidità che spesso si accumula alla base della foglia. È grazie alla forma piegata delle foglie che la pianta ha preso il nome: le sue foglie piegate in pieghe uniformi ricordano vecchi polsini di pizzo.
La forma a coste della foglia conferisce, rispetto alle stesse foglie che hanno una superficie liscia, ulteriore rigidità, forza e stabilità nello spazio.
Il polsino, grazie alla sua forma a coste, trattiene una pesante goccia d'acqua e non crolla sotto un peso molte volte maggiore del suo peso. Questa è una delle leggi più interessanti della natura: la resistenza delle strutture in forma
Si manifesta non solo nelle foglie piegate, ma anche quando le foglie o i petali delle piante si arrotolano in un tubo, si attorcigliano a spirale, formano solchi bizzarri, cioè assumono una forma spaziale diversa senza il costo di materiale da costruzione aggiuntivo . Un tale cambiamento di forma nello spazio fornisce alla pianta, alle sue foglie e ai suoi fiori la massima forza e consente, ad esempio, alle lunghe foglie contorte di tifa di rimanere in piedi e ai delicati e lunghi petali di una pantofola da donna di resistere al vento.
Il principio di resistenza delle strutture nella forma, che esiste in natura, ha trovato ampia applicazione nell'edilizia moderna. La struttura piegata è una delle più semplici tra la varietà di strutture spaziali. Formati da superfici piane, sono facili da produrre e installare. Possono bloccare strutture molto grandi, ad esempio la sala d'attesa della stazione ferroviaria di Kursk (Fig. 15) o l'atletica (Fig. 16).
6 . Conchiglie
Nell'officina della natura si trovano spesso strutture a forma di volte di varie forme spaziali (gusci e uova di noci, gusci e gusci di animali, foglie lisce, petali di piante, ecc.). Spaziosamente curvilinei ea parete sottile, per la continuità e l'uniformità della forma hanno la proprietà di una distribuzione uniforme delle forze su tutta la sezione. La geometria della forma aiuta queste strutture a volta a diventare più forti. È proprio perché il petalo del fiore è curvo che resiste all'impatto delle gocce di pioggia, degli insetti che vi atterrano e le sottili conchiglie arcuate di ricci di mare, granchi e gusci di molluschi resistono alla pressione dell'acqua nelle profondità del mare.
La forma di forza ideale è stata inventata dalla natura per un guscio d'uovo sottile. In esso, anche il carico da un punto viene trasferito su tutta la sua superficie. Ma l'originalità di questo design non è solo in una forma geometrica speciale. Nonostante lo spessore del guscio sia di circa 0,3 mm, è composto da 7 strati, ognuno con il proprio determinata funzione. Gli strati non si delaminano nemmeno con gli sbalzi più drastici di temperatura e umidità, rappresentando un ottimo esempio compatibilità di materiali con differenti proprietà fisiche e meccaniche. La maggiore resistenza del guscio d'uovo è data anche da un sottile film elastico, che trasforma il guscio in una struttura precompressa.
Con lo sviluppo delle città e la crescita della popolazione, i costruttori hanno dovuto affrontare il compito di progettare edifici di grandi dimensioni senza coperture pesanti e laboriose e supporti intermedi. Pertanto, le strutture a volta naturali leggere e resistenti, a pareti sottili ed economiche hanno interessato gli architetti. Il principio di progettazione di questi gusci ha costituito la base per la creazione di rivestimenti in acciaio leggero e a lunga campata e cemento armato di varia curvatura, ampiamente utilizzati nella costruzione di complessi sportivi, cinema, padiglioni espositivi, ecc. La qualità principale di tali rivestimenti è leggerezza, e più grande è la campata, più facile è la cupola. Negli edifici moderni, lo spessore della cupola è misurato in millimetri e tali cupole sono chiamate conchiglie.
Esempi di tali strutture sono il tetto del padiglione espositivo a Parigi, simile a un petalo di fiore, copre una campata di oltre 200 m senza supporti, il tetto del padiglione espositivo a Yerevan, la cupola del circo a Kazan (Fig. 17), la copertura del centro commerciale di Chelyabinsk (Fig. 18), avente la forma di un guscio a doppia curvatura, che copre un'area di oltre un ettaro senza un unico supporto intermedio.
7 . Disegni che sembrano una spirale
Una spirale è una delle forme di manifestazione del movimento, della crescita e dello sviluppo della vita. Secondo la legge della spirale, si sviluppano la Galassia e un organismo vivente, ad esempio le piante. La prima persona a scoprire che una pianta in crescita descrive una spirale fu Charles Darwin. Descrivendo una spirale, gli steli delle piante si allungano, si muovono a spirale, i petali di alcuni fiori, ad esempio flox, si aprono, si aprono germogli di felce.
Allo stesso tempo, la spirale è anche un principio restrittivo in natura, volto al risparmio energetico e materiale.
Solo modificando la forma della struttura, conferendole l'aspetto di una spirale, la natura ottiene così ulteriore rigidità e stabilità nello spazio nella struttura.
Quindi, ad esempio, steli sottili e lunghi di cetrioli o zucche, lunghe foglie di tifa e gambe sottili di funghi si arricciano a spirale, acquisendo ulteriore rigidità. I gusci dei più semplici organismi unicellulari formaniferi e gusci di molluschi, attorcigliati su uno o più piani (turbospirali) sono anche una manifestazione del metodo per ottenere la massima forza con un uso economico del materiale. A causa della forma arricciata, tali strutture a pareti sottili possono sopportare un'elevata pressione idraulica quando sono immerse in profondità.
La forma contorta delle strutture naturali, come modo per ottenere una maggiore stabilità nello spazio utilizzando economicamente materiale "da costruzione", ha suggerito agli architetti una nuova forma della base a spirale dell'edificio: i turbosomi. Il turbosoma è aerodinamico, i venti fluiscono solo intorno al suo corpo, senza oscillare o danneggiarlo. Può essere utilizzato nella costruzione di grattacieli.
Le Torri a spirale Mode Gakuen (Fig. 19) sono un'istituzione educativa di 170 metri e 36 piani situata sulla strada principale della città di Nagoya, di fronte alla stazione di Nagoya, nella prefettura di Aichi, in Giappone. La forma degli edifici è come un'ala, con un'ampia parte in alto. L'edificio cambia gradualmente l'asse di rotazione con l'altezza, per cui la forma dell'edificio forma una curva. La forma delle torri a spirale cambia leggermente se viste da diversi angoli di visione, rendendole eleganti ma dinamiche. Il robusto tubo verticale interno del supporto può essere visto attraverso i fori tra le tre ali, che sottolinea il design audace, ma non si distingue dall'aspetto generale.
8 . Strutture a rete, reticolari e nervate e
Diffusi in natura sono strutture piatte e spazialmente curve nervate, a maglie e trasversali (reticolo), in cui il materiale principale è concentrato lungo le linee delle principali sollecitazioni.
Una foglia sottile di una pianta o un'ala trasparente di un insetto ha una resistenza meccanica sufficiente a causa della rete di vene che si ramifica in esse.
Questo telaio svolge il ruolo principale (portante), mentre altri elementi strutturali, ad esempio un film in foglio o una membrana alare, possono raggiungere una sezione trasversale minima. Questo è anche uno degli esempi di come raggiungere la forza con il minimo consumo di materiale. Le sottili ali di una libellula rocker fanno fino a 100 colpi al secondo, un calabrone - più di 200, una mosca domestica - fino a 300 e una zanzara contrazioni - fino a 1000 colpi.
Gli architetti erano anche interessati al principio del design delle foglie delle piante. La foglia di una pianta ha una resistenza meccanica sufficiente, che dipende in gran parte dalle vene che penetrano nel suo piano dalla base verso l'alto.
Particolarmente attirata l'attenzione è stata la foglia della pianta tropicale Victoria regia (Fig. 28), che si trova nelle acque dell'Amazzonia e dell'Orinoco. Le foglie galleggianti di questa grande ninfea crescono fino a 2 metri di diametro e possono sopportare un peso fino a 50 kg senza immersione in acqua. Sul lato inferiore, questo foglio è, per così dire, rinforzato con vene spesse e forti, simili a corde. Le vene curve longitudinalmente sono fissate insieme da diaframmi trasversali a forma di falce. Questo design crea una solida base per posizionare una sottile pellicola di foglie traslucide tra le vene. Prendendo come base la venatura della foglia Victoria Regia, l'architetto italiano P. Nervi ha progettato la copertura a nervature piane dello stabilimento Gatti di Roma e la copertura della grande sala dell'Esposizione di Torino, ottenendo un grande effetto costruttivo ed estetico.
Il principio di costruzione del foglio Victoria Regia è stato utilizzato dai nostri architetti per la costruzione del soffitto del foyer del Tula Drama Theatre (Fig. 20). Hanno allungato le nervature di cemento armato lungo il soffitto, che portano un'enorme campata.
Il principio della costruzione di sistemi reticolari spaziali naturali trova applicazione anche nella pratica architettonica: radiolari, diatomee, alcuni funghi, conchiglie, persino la microstruttura della testa dell'anca. In questi modelli, il principio di distribuzione del materiale si manifesta in modo particolarmente chiaro con l'aspettativa delle azioni dei carichi più casuali e multidirezionali. Ad esempio, la struttura della testa del femore è costruita in modo tale da non funzionare mai per una frattura, ma solo per compressione e tensione. Un sistema simile può essere utilizzato nella costruzione di telai di supporto, capriate, gru.
9 . Esempi di design
Nella Figura 21.c. raffigura una stella marina sferica. Il suo scheletro di supporto (Fig. 21.b) è costituito da placche calcaree interconnesse da muscoli. Piccole placche formano la pelle. La disposizione sferica delle lastre scheletriche suggeriva ai costruttori la progettazione di un edificio residenziale e di altre strutture edilizie. Per analogia con una stella marina sferica, in Inghilterra fu costruito un riparo per un radar (Fig. 21.a). Il suo diametro è di 33,5 m, il guscio è nervato. Le nervature sono realizzate in lega di alluminio. Il materiale per la calotta è fibra di vetro poliestere. Il design è composto da 775 elementi triangolari.
I radiolari (gli organismi più semplici) vivono mari caldi. Trascorrono tutta la loro vita in movimento, formano il plancton - cibo per grandi animali marini. La Figura 22 mostra un radiolari (un organismo dell'ordine Nasselaria) sotto forma di una campana a graticcio con costrizioni e numerose spine, e in Figura 23 - sotto forma di aghi disposti radialmente e ugualmente sviluppati (un organismo dell'ordine Acantharia). Al centro dei radiolari c'è una capsula, una formazione scheletrica per proteggere il nucleo. Le pareti della capsula sono porose: per la comunicazione con l'ambiente. La natura del grande designer ha dato loro un aspetto elegante.
La loro forma interessava gli architetti. Secondo il tipo, ad esempio, di un reticolo radiolare (Fig. 24) (un organismo dell'ordine Acantharia), si sta progettando una struttura edilizia con un'ampia superficie da coprire. A Mosca e in altre città del nostro paese si possono ora trovare case, i cui elementi delle strutture edilizie sono presi in prestito dai radiolari.
Prendendo in prestito il principio del cono e altri segreti della natura, i costruttori costruirono la torre della televisione di Ostankino (Fig. 12), ispessita alla base e appuntita. Esternamente, assomiglia a uno stelo o a un ago. La sua altezza totale è di 540 metri e 74 centimetri. La sua massa è di 55 mila tonnellate. All'interno sono installati sette ascensori, quattro dei quali ad alta velocità. In 58s puoi salire sul ponte di osservazione, a un'altezza di 337 m Con un forte vento, la torre può oscillare fino a 10 m, pur mantenendo la sua forza. 150 funi d'acciaio sono tese all'interno della torre, proprio come ci sono fibre longitudinali in uno stelo di grano o bambù all'interno. Sono nascosti sotto la "camicia" di cemento. Ecco perché la torre è forte e flessibile. Può resistere a un vento di magnitudo 15 e un terremoto di magnitudo 8. La sua affidabilità è calcolata per 300 anni.
Le piante non solo resistono alle sollecitazioni meccaniche, ma reagiscono anche durante il giorno ai cambiamenti di luce, temperatura e umidità. Queste abilità delle piante furono utilizzate dall'architetto sovietico Yu.S. Lebedev. In una mostra tenutasi a Mosca nel 1982, è stato mostrato un modello di un edificio residenziale da lui creato (Fig. 25), che, come un fiore di girasole, girava durante il giorno dopo il sole.
In Olanda furono erette 24 case insolite (Fig. 26). Esternamente, assomigliano agli alberi. Il primo piano è costruito a forma di tronco e su di esso ci sono cubi giganti che ospitano alloggi.
Lo studio della struttura a strati del guscio di un uovo di gallina aiuta gli ingegneri a creare nuovi materiali da costruzione stratificati con eccellenti proprietà meccaniche, leggeri, traspiranti e resistenti all'umidità. La figura mostra un edificio residenziale a forma di uovo (Basilea, Svizzera) (Fig. 27). Il diametro più grande della casa è di 7,2 m. La sua calotta è a tre strati, chiusa, ellittica, realizzata in fibra di vetro poliestere. Una casa senza angoli, con due finestre, su tre pilastri. Una piccola quantità di materiale viene spesa per la costruzione di una casa del genere.
Conclusione
La bionica dell'architettura è una nuova pagina nello sviluppo della tecnologia delle costruzioni e dell'architettura, è un'esigenza consapevole, causata dalle esigenze del nostro tempo, di studiare le soluzioni ingegneristiche della natura, di apprendere le leggi, i segreti delle sue capacità costruttive, è una ricerca mirata di forme architettoniche originali, idealmente calcolate dalla natura stessa.
Non c'è nulla di casuale nel fatto che architetti e costruttori, così come ingegneri radiofonici, ingegneri elettronici, costruttori navali, progettisti di aerei, costruttori di macchine e specialisti in molti altri rami della tecnologia, si siano rivolti alla natura, alla sua arte costruttiva. Dopotutto, l'officina architettonica e edile della natura lavora instancabilmente da almeno 2.700 milioni di anni, mentre la pratica costruttiva umana è stimata solo a pochi millenni di esistenza della cultura materiale.
Nella natura vivente, tutto è estremamente armonioso. In architettura si prende in prestito l'armonia del contenuto e della forma, l'estetica si arricchisce. La natura dà origine a una sensazione di affermazione della vita in una persona, alla ricerca di luce, calore. Gli architetti si sforzano di riflettere tutto questo in pietra, metallo, mattoni e cemento.
Elenco della letteratura usata
1. Bionica architettonica. A cura di Yu.S. Lebedev - M. Stroyizdat, 1990. -269s.
2. Questioni di bionica. Rappresentante. ed. MG Gaaze-Rapoport, M., 1967.
3. Bondar, EV Ecologia sociale: libro di testo / V. Bondar. Stavropol: Casa editrice SSU, 2005.- 149 p.
4. "Laboratorio della natura" Artista A. Sementsov-Ogievsky - M.: Fine Arts, 1981.
5. Risorse Internet: www.wikipedia.org http://www.wikipedia.org
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LA BIONICA NELL'ARCHITETTURA MONDIALE
Da tempo immemorabile, le grandi menti dell'architettura sono alla ricerca di nuovi stili architettonici. Partendo dalla Torre di Babele e finendo con i capolavori architettonici della Nuova Parigi, l'uomo ha cercato, trovato, incarnato. Di nuovo cercato, di nuovo ritrovato e di nuovo incarnato. E così via in cerchio, all'infinito. Oggi il mondo conosce molti stili architettonici: gotico, rinascimentale, barocco, Art Nouveau, Classicismo, Bionico e altri. Indubbiamente, ognuno di questi stili è interessante e degno di attenzione a modo suo.
I primi tentativi di utilizzare le forme naturali nella costruzione furono fatti da Antonio Gaudi, il famoso architetto spagnolo del XIX secolo.
Architetto Antonio Gaudi. Parco Güell, Barcellona
Ed è stata una svolta! Park Güell, o, come si diceva, "Natura congelata nella pietra", l'incredibile architettura delle ville private di Casa Batlo e Casa Mila - L'Europa, viziata da delizie architettoniche, e il mondo intero, non hanno visto niente di simile ancora. Questi capolavori del grande maestro hanno dato impulso allo sviluppo dell'architettura in stile bionico. Nel 1921, le idee bioniche si riflettevano nell'edificio scultoreo-organico Goetheanum, progettato dal filosofo tedesco Rudolf Steiner.
Rudolf Steiner con un modello della facciata ovest del primo Goetheanum
C'è una comprensione dell'architettura organica come imitazione della fauna selvatica. Gli elementi biomorfici sono stati dominati da molti architetti. Basti ricordare la casa di Konstantin Melnikov a Mosca, la cui forma e disposizione delle finestre ricordano un nido d'ape, o le creazioni dell'italiano Antonio Gaudi.
Casa di Konstantin Melnikov a Mosca
Ma la vita non si ferma e a metà del 20 ° secolo iniziò ad apparire un serio interesse per la bionica. Uno dei principali architetti nel campo della bionica fu l'ingegnere tedesco Otto Frei, che nel 1961 riunì persone che la pensavano allo stesso modo a Stoccarda in un gruppo chiamato "Biologia e costruzione". Lo stesso Fry era impegnato in strutture leggere. Insieme a biologi e ingegneri del Politecnico, ha voluto capire come sono costruiti i tessuti e le membrane degli organismi viventi, per poi combinare queste conoscenze con le tecnologie esistenti. Guardando le diatomee Le diatomee sono alghe silicee, una divisione delle alghe. Organismi unicellulari solitari o coloniali. Le loro cellule hanno un guscio di selce duro, costituito da due metà ] e ragnatele, i ricercatori hanno trovato ovvie somiglianze con i loro progetti. Tuttavia, hanno anche visto un'importante differenza: gli oggetti viventi sono estremamente complessi e i loro design non sono sempre ottimali, quindi la loro esatta riproduzione nella pratica è molto spesso impossibile: tali progetti saranno molto costosi e pesanti. Fry è diventato famoso negli anni '60 e '70 creando il padiglione FRG all'Esposizione Universale di Montreal e lo Stadio Olimpico di Monaco, dove ha utilizzato membrane e strutture elastiche, il cui principale vantaggio è la leggerezza e la trasparenza.
Stadio Olimpico di Monaco di Baviera. Arch. Otto Frei
Nel 2006, l'architetto messicano Javier Senosyan ha costruito una casa simile a una conchiglia di nautilus. Le caratteristiche del nautilus si ripetono non solo nella forma esterna della casa, ma anche nella sua struttura interna a spirale. E nel 2007, sotto la sua guida, la casa "Snake" è stata completata a Città del Messico, un edificio a forma di lungo tubo, che avvolge dolcemente le irregolarità del paesaggio. Senosyan ha delineato le sue opinioni professionali nel libro "Bioarchitettura". Crede che sia necessario costruire piccole case a misura d'uomo in luoghi con una natura meravigliosa, utilizzando materiali naturali di origine locale.
Serpente Doi. Arch.Javier Senosyan
Oggi, l'incarnazione moderna dell'architettura organica può essere vista nei Paesi Bassi - l'edificio del consiglio di amministrazione della NMB Bank, in Australia - l'edificio della Sydney Opera House. A Montreal - l'edificio del World Exhibition Complex, in Giappone - il grattacielo SONY e il museo della frutta a Yamanashi.
Opera a Sydney
È stato il coinvolgimento della conoscenza della bionica in architettura che ha permesso di avviare la realizzazione del progetto di costruzione forse più grandioso del nostro tempo, la "Tower City" di Shanghai. Secondo gli architetti, entro il 2023 circa, dovrebbe essere costruita a Shanghai una "torre" contenente tutti gli oggetti delle infrastrutture urbane, con una popolazione di almeno 100.000 persone. La "città torre" assumerà la forma di un cipresso con un'altezza di oltre 1200 metri e una larghezza di base di 133 per 100 metri.
Cypress House a Shanghai, l'apparato radicale della casa dei cipressi
Un design attentamente studiato è simile alla struttura dei rami e all'intera corona di un cipresso. La torre poggerà su una fondazione su pali, calcolata secondo il principio di una fisarmonica, allo stesso modo in cui si sviluppa l'apparato radicale di un albero. La resistenza dei piani superiori agli effetti del vento sarà assicurata dal fatto che l'aria dovrà passare attraverso la struttura della torre senza incontrare resistenza. Le autorità di Shanghai, che sta già affrontando il problema della sovrappopolazione, affermano che se l'esperienza di Tower City avrà successo, verranno costruite diverse strutture di questo tipo.
Bionica in architettura - dal "principio delle macchine al principio della vita", http://www.existenzia.ru/idea/bionika
