Бионика в архитектуре: чему нас научили термитники, листья и морские раковины.

Представьте здание, которое дышит как живой организм, охлаждает себя без кондиционеров и при этом выглядит так, словно выросло из земли само. Это не фантастика, а бионика — архитектурное направление, где природа становится главным учебником для проектировщиков.

Что такое архитектурная бионика?

Архитектурная бионика — это симбиоз природы и современных технологий, направление, вдохновленное естественными формами: изгибами листьев, структурами кораллов, линиями волн, строением костей и панцирей. Сегодня человечество все чаще сталкивается с потребностью экономии ресурсов, и бионика предлагает имитировать не только природные формы, но и процессы, с помощью которых здание становится активной частью природного мира.

Идея о том, что природа — лучший инженер, принадлежит Леонардо да Винчи. Во второй половине XX века она привлекла внимание ученых, провозгласивших создание новой науки — бионики. Термин «бионическая архитектура» впервые в 1890-е годы употребил американский архитектор, «отец небоскребов» Луис Генри Салливан. Но настоящим пионером использования принципов бионики при сооружении зданий стал великий испанский архитектор Антонио Гауди. Именно Гауди первым придал постройкам характер окружающей среды, заявляя: «Исчезнут углы, солнце проникнет сюда со всех сторон, и предстанет образ рая».

Природные прототипы и их архитектурные воплощения

1. Оболочки: от яичной скорлупы до куполов
В мастерской природы часто встречаются конструкции в виде сводов различных пространственных форм: скорлупа ореха и яйца, панцири и раковины животных, гладкие листья, лепестки растений. Пространственно изогнутые и тонкостенные, они, благодаря непрерывности и плавности формы, обладают свойством равномерного распределения сил по всему сечению .

Идеальную по прочности форму изобрела природа для тонкой яичной скорлупы. Несмотря на толщину всего 0,3 мм, она состоит из семи слоев, каждый из которых несет свою функцию. Этот принцип лег в основу создания легких большепролетных покрытий. Например, купол Флорентийского собора Санта Мария дель Фьоре (архитектор Брунеллески, 1420-1434 гг.) использует ту же конструктивную логику, что и яичная скорлупа.

2. Спираль, как формула мироздания
Спираль — одна из тайн мироздания. Молекула ДНК имеет форму спирали, Вселенная движется по спирали. Это свойство позволяет организовать пространство с максимальной свободой. Ярчайший пример — небоскреб Turning Torso в Мальмё, спроектированный Сантьяго Калатравой. Его форма повторяет спиральное строение торса человека.

3. Сетчатые структуры: паутина и радиолярии
Паутина — необычайно легкий, экономичный сетчатый материал. По этому принципу Норман Фостер создал сетчатую оболочку Британского музея в 2000 году.

Радиолярии (простейшие организмы) обладают изящными решетчатыми скелетами. Их форма заинтересовала архитекторов при проектировании большепролетных конструкций. Шарообразное расположение скелетных пластинок морской звезды подсказало строителям конструкцию укрытия для радиолокатора в Англии диаметром 33,5 метра, состоящего из 775 элементов треугольной формы.

Знаменитые мировые сооружения в стиле бионика

Эйфелева башня в Париже — повторяет строение берцовой кости человека. Кость внутри устроена как пористая губка, а ее оболочка состоит из пучков волокон. Так и башня состоит не столько из железа, сколько из пространства между железными нитями, что обеспечивает прочность и легкость.

Сиднейский оперный театр — подражает раскрывшимся лепесткам лотоса на воде или створкам морских раковин.

Национальный оперный театр в Пекине — имитирует каплю воды.

Стадион «Птичье гнездо» в Пекине — внешняя металлическая конструкция повторяет форму гнезда.

Небоскреб Аква в Чикаго — напоминает поток падающей воды, а также складчатую структуру известковых отложений.

Бионика в России

В Советском Союзе бионические идеи пользовались большим вниманием архитекторов и инженеров. Научные основы архитектурной бионики начали создаваться в работах архитекторов В.В. Зефельда и Ю.С. Лебедева.

Останкинская телебашня — блестящий пример бионического подхода. Она утолщена у основания и остроконечна, внешне напоминая стебель или иглу. Внутри башни протянуты 150 стальных канатов подобно тому, как в стебле пшеницы или бамбука внутри имеются продольные волокна. Благодаря этому башня прочна и гибка, способна выдерживать ветер в 15 баллов и землетрясение в 8 баллов.

Яркий современный пример — игровой объект «Ракушка времен большой воды» в республике Татарстан, спроектированный и построенный в 2016 году архитектурным бюро «Чехарда» по принципам бионической архитектуры. Создатели верят: если ракушка существует сотни миллионов лет, значит, в ней все продумано, и человеку внутри такой формы комфортнее, чем внутри любой искусственной.

Бионика в малых архитектурных формах

Особый интерес представляет применение бионических принципов в малых архитектурных формах (МАФ). МАФы — это объекты некапитального строительства, служащие для улучшения качества архитектурной среды: от скамеек и фонарей до беседок и детских площадок. Именно в этом масштабе бионические эксперименты наиболее доступны и эффектны.

Любой малый объект в архитектуре — это этюд к большому полотну. Биоархитектурные идеи часто воплощаются в небольших проектах, поскольку продолжается исследование возможностей производства и восприятия сложных форм.

На сайте Urbanatura представлены модели, которые могут служить отличными примерами бионического подхода. Хотя прямых указаний на био-стиль в каталоге нет, вы можете найти объекты, чьи формы вдохновлены природой, используя фильтры и визуальный анализ.

Вот несколько типов объектов, которые можно рассмотреть:

Перголы и навесы. Форма листа или кроны дерева, создающие естественную защиту.

Арт-объекты. Абстрактные композиции, вдохновленные раковинами, кристаллами, растительными формами.

Будущее бионической архитектуры

Сегодня бионика переживает новый расцвет благодаря компьютерным технологиям. 3D-моделирование позволяет описывать сложные биологические объекты на языке рабочего чертежа. Архитекторы создают скрипты природных форм — например, проект «Архитектурный гербарий», где структура листа какао-дерева преобразуется в планировку города, здания и даже квартиры.

Главное противоречие архитектурной бионики — консервативная прямоугольная планировка и конструктивная схема зданий против биоморфных криволинейных форм. Но современные материалы и технологии постепенно снимают это противоречие.

Суть нового подхода можно свести к тому, что здание — это живой организм. Сейчас делаются первые шаги по пути создания экологичных домов, технологии строительства которых безотходны, материалы безвредны, а источники энергии экологически чисты.

Заключение

Бионика учит нас главному: природа за миллионы лет эволюции нашла самые эффективные, прочные и экономичные решения. Задача архитектора — подсмотреть эти решения и перевести их на язык современного строительства.

Малые архитектурные формы становятся идеальной лабораторией для таких экспериментов. Они позволяют пробовать новые формы, материалы и принципы в относительно небольшом масштабе, чтобы потом переносить удачные находки в масштабное строительство. Платформа Urbanatura дает возможность архитекторам находить и использовать такие решения прямо сейчас, приближая нас к городу, который дышит, растет и живет в гармонии с природой.