ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АРХИТЕКТУРНОЙ ФОРМЫ И ПРИРОДЫ

INTERACTION OF ARCHITECTURAL FORM AND NATURE

Evelina Khachaturova

student, Department Design, North Caucasus Federal University,

Russia, Stavropol

Irina Podsvirova

docent, North Caucasus Federal University,

Russia, Stavropol

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены методы взаимодействия природных образов и архитектуры. Задача оптимизации строительных конструкций рассматривается в архитектурном бионическом моделировании на основе бионического принципа. Получить надежные и долговечные конструкции можно, изучая строение и законы организации природных объектов. Современные архитекторы создали уникальные здания, используя бионический подход. В современной архитектуре используются такие свойства, как симметрия, асимметрия, самоподобие и фрактальность. Использование методов фрактальной геометрии при проектировании архитектурных форм позволяет находить самые разнообразные конструктивные решения.

ABSTRACT

A summary, reflecting the subject matter of the article. The methods of nature image and architecture interaction are view in a matter. The problem of optimization of building structures is considered in architectural bionic modeling based on the bionic principle. You can get reliable and durable structures by studying the structure and organization of natural objects. Modern architects have created unique buildings using a bionic approach. Modern architecture uses properties such as symmetry, asymmetry, self-similarity, and fractality. Using the methods of fractal geometry in the design of architectural forms allows you to find a variety of design solutions.

Ключевые слова: природа; человек; архитектурная форма; экология проектирования; гармония; адаптивность архитектуры; ландшафт.

Keywords: nature; man; architecture form; ecology of projecting; harmony; adaptability of architecture; landscape.

В области архитектурной бионики применяются два следующих метода: прямое совладание с законы природы и моделирование основных этапов развития и совершенствования конструкции, формы, структуры биологических объектов на основе законов эволюции научно-технические средства.

Развитие архитектурно-строительной бионики происходит в двух направлениях: изучение закономерностей и принципов формирования, закономерностей организации биологических объектов, архитектоника растений и живых организмов и использование этих свойств в архитектуре; изучение строения структурных систем биологических объектов на основе экономии в материал, энергия и надежность строительных конструкций. Если архитекторы в первом направлении использовали в своих постройках законы строения, то во втором-законы строения, конструкторы второго направления используют преимущества биологических объектов недостаточно эффективно.

В данном исследовании внимание уделяется уникальным объектам, в которых используется естественный фрактал формы со свойствами симметрии, асимметрии и самоподобия. Рассмотрены проблемы совершенствования методов проектирования архитектурной бионики, что делает его возможно использование в конструкциях и их элементах, принципах организации, свойствах, функции и структура живой природы.

Архитектурная бионика-это современная наука, которая рассматривает систему: природа-строительство-человек. В этом направлении существуют формы архитектуры, связанные с природой. Здания, построенные с учетом бионических принципов, обладают гармонией и красотой. В настоящее время стремительно развивается архитектурное бионическое моделирование. Рассмотрены принципы и этапы развития данного научного направления.

Оптимизация строительных конструкций с использованием бионических принципов позволяет создавать долговечные и надежные строительные конструкции уникальной архитектуры. Архитекторы давно используют структуру конструкции из растений и других биологических структур, и только растительный объект напоминает, но инженерный облик делает конструкцию уникальной и гармоничной. Но мы не можем просто передать геометрическую форму природных объектов в строительстве, она должна быть прочной, надежной, удобной для людей и органично вписываться в окружающую среду. В настоящее время существует возможность использования легких алюминиевых конструкций, стеклянных панелей, различных оболочек из полимерных композиционных материалов. Так, стеклянные панели для фасада здания и алюминиевые панели для покрытия используются при создании аэропорта " Платов ", г. Ростов-на-Дону (рис.1).

Рисунок 1. Аэропорт имени М. И. Платова, г. Ростов-на-Дону (Россия)

Природные объекты позволяют им любоваться совершенством формы и позволяют применять особенности строения для проектирования уникальных зданий. Особый интерес представляют работы всемирно известных архитекторов: А. Гауди, З. Хадид, Н.Фортер, С. Калатрава, Р. Пиано.

В Баку (Азербайджан) при строительстве культурного центра имени Гейдара Алиева, всемирно известный архитектор Заха Хадид использовала множество различных композитных конструкций из современных полимерных композиционных материалов (рис.3).

Рисунок 2. Культурный центр имени Гейдара Алиева в Баку (архитектор Заха Хадид)

Интересные решения, которые основаны на бионических принципах. Это такие проекты, как Zentrum Paul Klee (Берн, Швейцария), музей NEMO (Амстердам, Нидерланды), Музей Современного Искусства Astrup Fearnley (Осло, Норвегия), амфитеатр Лиона (Франция) (рис.3).

Рисунок 3. Амфитеатр Лиона (Франция)

Архитектурное бионическое моделирование - это синтез направлений в архитектуре и интересных природных форм. Современное состояние научно-технической базы расширяет потенциал архитекторов, позволяет создавать уникальные сооружения.

Все чаще используются в конструкциях фрактальные элементы и конструкции в строительстве. Причина этого заключается в том, что природа обладает свойством фрактальности. Мандельброт в 1975 году написал работу "Фрактальная геометрия природы". Он ввел понятие "фрактал", что означает "состоящий из фрагментов, которые подобны целому и имеют дробную размерность". Одно из главных свойств фрактала-это самоподобие. В данном исследовании хотелось бы обратить внимание на такие свойства, как симметрия и фрактальность. Свойство симметрии очень распространено в природе. Расположение объектов по спирали очень распространено в природе, например, семян подсолнечника.

Фракталы живой природы имеют определенное количество повторений, а неодушевленные - хаотическую структуру (неоднородные фракталы). Строительные конструкции геодезических куполов (архитектор Р. Б. Фуллер) представляют собой фрактальную структуру, образованную треугольниками (рис.4). Эти структуры подобны многим биологическим объектам, особенно в микробиологии.

Рисунок 4. Проектирование геодезического купола

Применение самоподобных форм архитектуры широко распространено при строительстве храмов, мечетей и дворцов. Свойства симметрии асимметрия и фрактальность проявляются как в целом дизайне, так и в его элементах.

В мире существует множество уникальных зданий, построенных в последние годы, в которых присутствуют конструктивные элементы, подобные природным объектам. Необходимо развивать такое научное направление, как архитектурная бионика. Природа богата не только красивыми по форме предметами, но и долговечными, о чем свидетельствуют эволюционные процессы. Торжество симметрии и самоподобия можно увидеть в строительстве храма лотоса в Дели (Индия) (рис.5).

Рисунок 5. Храм Лотоса в Дели (Индия). Вид сбоку и сверху

При математическом моделировании элементов конструкций применяются численные методы расчета на прочность и надежность конструкций. Среди них особое место занимает метод конечных элементов в силу его универсальности в программной реализации и возможности создания полностью автоматизированного расчета. Необходимо разработать методы архитектурной бионики, которые могут быть использованы при проектировании зданий и их конструктивных элементов. Эти методы включают в себя принципы организации биологического объекта, свойства, функции и строение природы.

Архитектурная бионика - это стиль, который берет все лучшее от природы: рельефы, контуры, принципы формирования и взаимодействия с внешним миром. В мире идеи архитектурная бионика успешно реализуется известными архитекторами. Потребность человека в родной, естественной гармонии особенно заметна в последние годы. Необходимо не только окружить строительные конструкции парками и садами, но и найти такие архитектурные формы, которые давали бы ощущение равновесия между природным миром и строительными конструкциями. Такое понимание развивает такая наука, как архитектурная бионика. Бионика внедряется в проектирование современных зданий. Бионическая архитектура - это воссоединение человека с естественной средой обитания.

Список литературы:

1. Лебедев Ю. С. Архитектурная бионика. М.: Стройиздат, 1990. 269 с. 2.
2. Дедюхова И. Био-тек. [Электронный ресурс]: Библиотека технического портала. Режим доступа: http://tehlib.com/arhitektura/bio-tek/ (дата обращения: 14.05.2020).
3. Скурлатова М. В. Бионика как связь природы и техники // Молодой ученый. — 2015. — №10.
4. Цойх М. Бионика: Энциклопедия//Мир книги.— 2007.