Estructura constructiva cuidadosamente pensada. Ejemplos modernos de biónica en arquitectura y diseño de interiores. Ingeniero y naturaleza, o qué es la biónica

En la práctica arquitectónica mundial durante los últimos 40 años, el uso de patrones de modelado de la naturaleza viva ha adquirido una nueva cualidad y se denomina proceso arquitectónico-biónico y se ha convertido en una de las áreas de la arquitectura de alta tecnología.

La práctica arquitectónica y biónica ha dado lugar a formas arquitectónicas nuevas e inusuales, convenientes en términos funcionales y utilitarios y originales en sus cualidades estéticas. Esto no podía sino despertar el interés por ellos de arquitectos e ingenieros.

Biónica proviene de una palabra griega que significa "elemento de vida". Sirvió como base para el nombre de una dirección en ciencia que estudia la posibilidad de utilizar ciertos sistemas y procesos biológicos en tecnología.

La biónica arquitectónica es similar a la biónica técnica; sin embargo, es tan específico que forma una rama independiente y resuelve no solo problemas técnicos, sino principalmente arquitectónicos.

Aquí es especialmente necesario enfatizar que los fundamentos científicos de la biónica arquitectónica comenzaron a crearse en la Unión Soviética, especialmente el trabajo de los arquitectos V.V. Zefeld y Yu.S. Lebedev.

Señalemos las declaraciones de los arquitectos alemanes y austriacos Semper, Feldeg, Bauer y otros Con un interesante artículo que analiza sus puntos de vista y expresa su punto de vista sobre el problema de la conveniencia en la arquitectura: "La teoría de Darwin en el arte de la construcción" (1900), apareció un tal "Gr. Yu - P" bajo el seudónimo. El autor de este artículo planteó clara y claramente, con cierta sutileza y agudeza, el problema arquitectónico-biónico y confirmó la regularidad de la acción de la teoría evolutiva de Darwin en la arquitectura.

La etapa más difícil en el desarrollo de las formas naturales en la arquitectura es el período comprendido entre mediados del siglo XIX y principios del siglo XX. Se vio afectado por el rápido desarrollo de la biología y los éxitos sin precedentes en comparación con el período anterior de la tecnología de la construcción (por ejemplo, la invención del hormigón armado y el comienzo del uso intensivo de estructuras de vidrio y metal). Explorando esta etapa, es necesario prestar especial atención al surgimiento de una corriente arquitectónica tan significativa como la “arquitectura orgánica”. Es cierto que el nombre "arquitectura orgánica" de ninguna manera implica una conexión directa y esencial entre la arquitectura y la vida silvestre. La dirección de la "arquitectura orgánica" es la dirección del funcionalismo. Frank Lloyd Wright, uno de sus principales ideólogos, habló de ello en televisión en 1953. respondiendo a las preguntas que le hicieron: "...la arquitectura orgánica es la arquitectura" de adentro hacia afuera "en la que la integridad es el ideal. No usamos la palabra "orgánica" en el sentido de "pertenecer al mundo vegetal o animal".

En nombre de la economía, una persona en actividades de producción siempre aprovecha cualquier oportunidad que se presente. Con el progreso, este requisito se vuelve cada vez más agudo. Entonces, por ejemplo, después del final de la Segunda Guerra Mundial, los ingenieros y arquitectos comenzaron a observar de cerca la vida silvestre. Se sintieron atraídos, por ejemplo, por películas elásticas de naturaleza viva, que funcionan bien en tensión (experimentos de Otto Frey en la década de 1940). La ciencia moderna ha hecho posible profundizar en las leyes del desarrollo de la vida silvestre, y la tecnología ha hecho posible modelar estructuras vivas. Como resultado, a fines de la década de 1940, aparecieron en la arquitectura formas que reproducían las estructuras constructivas de la naturaleza viva sobre una base científica y técnica consciente. Esto debería incluir el revestimiento de la gran sala de la exposición de Turín por el ingeniero P.L. Nervios, estructuras atirantadas y carpas (Otto Frei y otros).

En la Unión Soviética, las ideas biónicas gozaron de gran atención por parte de arquitectos e ingenieros (MAI, TsNIISK Gosstroy de la URSS, Len-ZNIIEP, etc.).

La repentina y rápida intrusión de la tecnología informática en nuestras vidas jugó un papel importante en la década de 1990. Las consecuencias culturales a largo plazo de esta "conmoción silenciosa" aún son difíciles de predecir, pero el pensamiento de la nueva generación se está moviendo en la dirección de esclarecerlas. Gracias a la computadora, es posible describir un objeto biológico complejo, por ejemplo, un esqueleto humano, en el lenguaje de un dibujo de trabajo familiar para un arquitecto.

Resumiendo los antecedentes históricos de la biónica arquitectónica, podemos decir que la biónica arquitectónica como teoría y práctica se ha desarrollado en el proceso de evolución de una relación específica entre la arquitectura y la vida silvestre, y que este fenómeno no es accidental, sino históricamente natural.

Una característica específica de la etapa actual de dominio de las formas de la vida silvestre en la arquitectura es que ahora no solo se dominan los aspectos formales de la vida silvestre, sino que se establecen vínculos profundos entre las leyes del desarrollo de la vida silvestre y la arquitectura. En la etapa actual, los arquitectos no usan las formas externas de la vida silvestre, sino solo aquellas propiedades y características de la forma que son una expresión de las funciones de un organismo particular, similar a los aspectos funcionales y utilitarios de la arquitectura.

De las funciones a la forma y los patrones de modelado: este es el camino principal de la biónica arquitectónica.

Un momento importante que desempeñó un papel en la atracción de arquitectos y diseñadores por la vida silvestre fue la introducción en la práctica de sistemas estructurales espaciales que son económicamente beneficiosos, pero complejos en el sentido de su cálculo matemático. Los prototipos de estos sistemas en muchos casos fueron las formas estructurales de la naturaleza. Tales formas comenzaron a usarse con éxito en varias áreas tipológicas de la arquitectura, en la construcción de estructuras de gran envergadura y de gran altura, la creación de estructuras que se transforman rápidamente, la estandarización de elementos de edificios y estructuras, etc.

El uso de sistemas constructivos de la naturaleza abrió el camino para otras áreas de la biónica arquitectónica. En primer lugar, esto se refiere a los medios naturales de "aislamiento", que pueden usarse para organizar un microclima favorable para los humanos en edificios, así como en ciudades.

La biónica arquitectónica está diseñada no solo para resolver los problemas funcionales de la arquitectura, sino para abrir perspectivas en la búsqueda de una síntesis de la función y la forma estética de la arquitectura, para enseñar a los arquitectos a pensar en formas y sistemas sintéticos.

En los últimos años, la biónica ha confirmado que la mayoría de los inventos humanos ya están "patentados" por la naturaleza. Un invento del siglo XX como las cremalleras y el velcro se hizo sobre la base de la estructura de la pluma de un pájaro. Las púas de plumas de varios órdenes, equipadas con ganchos, brindan un agarre confiable. Famosos arquitectos españoles M.R. Servera y H. Ploz, adherentes activos de la biónica, comenzaron a investigar sobre "estructuras dinámicas" en 1985, y en 1991 organizaron la "Sociedad para el Apoyo de las Innovaciones en Arquitectura". Un grupo bajo su liderazgo, que incluía arquitectos, ingenieros, diseñadores, biólogos y psicólogos, desarrolló el proyecto "Ciudad de la Torre Biónica Vertical". En 15 años, debería aparecer una ciudad torre en Shanghái (según los científicos, en 20 años la población de Shanghái puede alcanzar los 30 millones de personas). La ciudad torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en el "principio de la construcción de un árbol".

La torre de la ciudad tendrá forma de ciprés de 1228 m de altura con un perímetro en la base de 133 por 100 m, y en su parte más ancha de 166 por 133 m, la torre tendrá 300 pisos, y se ubicarán en 12 bloques verticales de 80 pisos (12 x 80 = 960; 960! = 300). Entre los cuartos hay soleras de techo, que juegan el papel de una estructura de soporte para cada cuarto de nivel. Interior del barrio - Casas de diferentes alturas con jardines verticales. Este diseño cuidadosamente pensado es similar a la estructura de las ramas y toda la copa de un ciprés. La torre se levantará sobre una base de pilotes de acuerdo con el principio de un acordeón, que no se profundiza, sino que se desarrolla en todas las direcciones a medida que sube, similar a cómo se desarrolla el sistema de raíces de un árbol. Las vibraciones del viento de los pisos superiores se minimizan: el aire pasa fácilmente a través de la estructura de la torre. Para el revestimiento de la torre se utilizará un material plástico especial que imita la superficie porosa de la piel. Si la construcción tiene éxito, se planea construir varias ciudades-edificio más.

En la biónica arquitectónica y de construcción, se presta mucha atención a las nuevas tecnologías de construcción. Por ejemplo, en el campo del desarrollo de tecnologías de construcción eficientes y libres de residuos, una dirección prometedora es la creación de estructuras en capas. La idea está tomada de los moluscos de aguas profundas. Sus fuertes caparazones, como los del abulón generalizado, consisten en placas alternas duras y blandas. Cuando una placa dura se agrieta, la deformación es absorbida por la capa blanda y la grieta no continúa. Esta tecnología también se puede utilizar para cubrir automóviles.

Ingeniero y naturaleza, o qué es la biónica

La biónica (del otro griego βίον - living) es una ciencia aplicada sobre la aplicación en dispositivos y sistemas técnicos de los principios de organización, propiedades, funciones y estructuras de la naturaleza viva, es decir, las formas de los seres vivos en la naturaleza y sus contrapartes industriales. En pocas palabras, la biónica es una combinación de biología y tecnología. Bionics considera la biología y la tecnología desde un ángulo completamente nuevo, explicando qué características comunes y qué diferencias existen en la naturaleza y la tecnología.

Distinguir:

biónica biológica estudiar los procesos que ocurren en los sistemas biológicos;

biónica teórica, que construye modelos matemáticos de estos procesos;

biónica técnica que aplica modelos de biónica teórica para resolver problemas de ingeniería.

La biónica está íntimamente relacionada con la biología, la física, la química, la cibernética y las ciencias de la ingeniería: electrónica, navegación, comunicaciones, asuntos marítimos y otras.

Nombre

El nombre de biónica proviene de la antigua palabra griega bion - "célula de vida". Estudia biónica, sistemas y procesos biológicos con el fin de aplicar los conocimientos adquiridos a la resolución de problemas de ingeniería. La biónica ayuda a una persona a crear sistemas técnicos originales y procesos tecnológicos basados ​​en ideas encontradas y tomadas de la naturaleza.

Biomimética

En inglés y en la literatura traducida, el término biomimética se usa con mayor frecuencia (de otro griego βίος - vida y μίμησις - imitación) en el significado: un enfoque para la creación de dispositivos tecnológicos, en el que la idea y los elementos principales del dispositivo se toman prestados de la vida silvestre. Uno de los ejemplos exitosos de la biomimética es el velcro generalizado, cuyo prototipo fueron los frutos de la planta de bardana, adheridos al pelo del perro del ingeniero suizo Georges de Mestral.

Historia del desarrollo

La idea de utilizar el conocimiento de la vida silvestre para resolver problemas de ingeniería pertenece a Leonardo da Vinci, quien intentó construir un avión con alas batientes como las aves: un ornitóptero.

El surgimiento de la cibernética, que considera los principios generales de control y comunicación en los organismos vivos y las máquinas, se ha convertido en un incentivo para un estudio más amplio de la estructura y funciones de los sistemas vivos con el fin de aclarar su similitud con los sistemas técnicos, así como para utilizar la información obtenida sobre los organismos vivos para crear nuevos dispositivos, mecanismos, materiales, etc.

Principales áreas de trabajo

Las principales áreas de trabajo en biónica abarcan los siguientes temas:

estudio del sistema nervioso de humanos y animales y modelado de células nerviosas (neuronas) y redes neuronales para la mejora adicional de la tecnología informática y el desarrollo de nuevos elementos y dispositivos de automatización y telemecánica (neurobiónica);

estudio de los órganos de los sentidos y otros sistemas de percepción de los organismos vivos para desarrollar nuevos sensores y sistemas de detección;

estudio de los principios de orientación, ubicación y navegación en varios animales para el uso de estos principios en tecnología;

estudio de las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas de los organismos vivos para presentar nuevas ideas técnicas y científicas.

Simulación de organismos vivos.

Crear un modelo en biónica es la mitad de la batalla. Para resolver un problema práctico específico, es necesario no solo verificar la disponibilidad de las propiedades del modelo que son de interés para la práctica, sino también desarrollar métodos para calcular características técnicas predeterminadas del dispositivo y desarrollar métodos de síntesis que aseguren el logro de los indicadores requeridos en la tarea.

Y por lo tanto, muchos modelos biónicos, antes de recibir una realización técnica, comienzan su vida en una computadora. Se construye una descripción matemática del modelo. Según él, se compila un programa de computadora: un modelo biónico. En un modelo de computadora de este tipo, es posible procesar varios parámetros en poco tiempo y eliminar fallas de diseño.

Es así como, a partir de la simulación por software, por regla general, analizan la dinámica de funcionamiento del modelo; En cuanto a la construcción técnica especial del modelo, tales trabajos son sin duda importantes, pero su carga objetivo es diferente. Lo principal en ellos es la búsqueda de la mejor base tecnológica experimental, sobre la cual se puedan recrear las propiedades necesarias del modelo de la manera más eficiente y precisa. La experiencia práctica acumulada en biónica en el modelado "borroso" no formalizado de sistemas extremadamente complejos es de importancia científica general. Una gran cantidad de sus métodos heurísticos, que son absolutamente necesarios en trabajos de este tipo, ya se han generalizado para resolver importantes problemas de control óptimo, física experimental y técnica, problemas económicos, problemas de diseño de sistemas de comunicación ramificados de múltiples etapas, etc.

Biónica arquitectónica y de la construcción

La biónica arquitectónica y de construcción estudia las leyes de formación y formación de la estructura de los abrigos de piel vivos, analiza los sistemas estructurales de los organismos vivos según el principio de ahorro de material, energía y garantía de confiabilidad. La neurobiónica estudia el funcionamiento del cerebro, explora los mecanismos de la memoria. Los órganos de los sentidos de los animales y los mecanismos internos de reacción al medio ambiente tanto en animales como en plantas están siendo intensamente estudiados.

Un ejemplo vívido de la biónica arquitectónica del abrigo de piel es una analogía completa de la estructura de los tallos de cereal y los edificios modernos de gran altura. Los tallos de las plantas de cereales pueden soportar cargas pesadas y, al mismo tiempo, no se rompen bajo el peso de la inflorescencia. Si el viento los dobla hacia el suelo, recuperan rápidamente su posición vertical. Su estructura es similar al diseño de las modernas chimeneas de fábrica de gran altura, uno de los últimos logros de la ingeniería. Ambos diseños son huecos por dentro. Esclerénquima (El esclerénquima es un tejido mecánico que se encuentra en los órganos de casi todas las plantas superiores). Las hebras del tallo de la planta desempeñan el papel de refuerzo longitudinal. Los entrenudos (nudos) de los tallos son anillos rígidos. A lo largo de las paredes del tallo hay huecos verticales ovalados. Las paredes de las tuberías tienen la misma solución de diseño. El papel de la armadura en espiral ubicada en el lado exterior de la tubería en el tallo de las plantas de cereales lo desempeña una piel delgada. Sin embargo, los ingenieros llegaron a su solución constructiva por su cuenta, sin "mirar" a la naturaleza. La identidad de la estructura se reveló más tarde.

La biónica confirma que muchos inventos humanos tienen análogos en la naturaleza, por ejemplo, las cremalleras y el velcro se fabricaron basándose en la estructura de la pluma de un pájaro. Las púas de plumas de varios órdenes, equipadas con ganchos, brindan un agarre confiable.

Los célebres arquitectos españoles M. R. Cervera y J. Ploz, activos defensores de la biónica, comenzaron a investigar sobre las “estructuras dinámicas” en 1985 y en 1991 organizaron la “Sociedad para el Apoyo de la Innovación en Arquitectura”. Un grupo bajo su liderazgo, que incluía arquitectos, ingenieros, diseñadores, biólogos y psicólogos, desarrolló el proyecto "Ciudad de la Torre Biónica Vertical". En 15 años, debería aparecer una ciudad torre en Shanghái (según los científicos, en 20 años la población de Shanghái puede alcanzar los 30 millones de personas). La ciudad torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en el "principio de la construcción de un árbol".

La ciudad-torre tendrá la forma de un ciprés de 1228 m de altura con un perímetro en la base de 133 por 100 m y en su punto más ancho de 166 por 133. La torre tendrá 300 pisos, y estarán ubicados en 12 bloques verticales de 80 metros. Entre los cuartos hay soleras de techo, que juegan el papel de una estructura de soporte para cada cuarto de nivel. Interior del barrio - Casas de diferentes alturas con jardines verticales. Este diseño cuidadosamente pensado es similar a la estructura de las ramas y toda la copa de un ciprés. La torre se levantará sobre una base de pilotes de acuerdo con el principio de un acordeón, que no se profundiza, sino que se desarrolla en todas las direcciones a medida que sube, similar a cómo se desarrolla el sistema de raíces de un árbol. Las vibraciones del viento de los pisos superiores se minimizan: el aire pasa fácilmente a través de la estructura de la torre. Para el revestimiento de la torre se utilizará un material plástico especial que imita la superficie porosa de la piel. Si la construcción tiene éxito, se planea construir varias ciudades-edificio más.

En la biónica arquitectónica y de construcción, se presta mucha atención a las nuevas tecnologías de construcción. Por ejemplo, en el campo del desarrollo de tecnologías de construcción eficientes y libres de residuos, una dirección prometedora es la creación de estructuras en capas. La idea está tomada de los moluscos de aguas profundas. Sus fuertes caparazones, como los del abulón generalizado, consisten en placas alternas duras y blandas. Cuando una placa dura se agrieta, la deformación es absorbida por la capa blanda y la grieta no continúa. Esta tecnología también se puede utilizar para cubrir automóviles.

Neurobiónica

Las áreas principales de la neurobiónica son el estudio de la fisiología del sistema nervioso humano y animal y el modelado de células nerviosas, neuronas y redes neuronales. Esto permite mejorar y desarrollar la arquitectura de la tecnología electrónica e informática. Hay teorías que afirman que el desarrollo de la neurobiónica será la base para la creación de la inteligencia artificial.

Cada ser vivo del planeta es un perfecto sistema de trabajo adaptado al medio ambiente. La viabilidad de tales sistemas es el resultado de la evolución de muchos millones de años. Al revelar los secretos del dispositivo de los organismos vivos, puede obtener nuevas oportunidades en la arquitectura de los edificios. Naturalmente, era necesario crear una nueva dirección en la ciencia, cuya esencia es encontrar y explorar tales secretos. La biónica se ha convertido en esa dirección, que combina el conocimiento de la biología y la tecnología. La biónica está diseñada para resolver problemas técnicos y de ingeniería basados ​​en los resultados de los estudios de la materia viva.

Aquí hay algunas construcciones biológicas utilizadas en arquitectura:

• telaraña - un material de malla extremadamente ligero y económico
• panal, cera
• nido de hormigas El principio de su construcción recuerda a los edificios construidos por personas. Hay sótanos, cada uno de los cuales tiene su propio propósito.
• paño suave. Su patrón inusual es adecuado para hacer diseños duraderos y al mismo tiempo elegantes, que, por ejemplo, pueden usarse como grandes contenedores para transportar agua o aceite.
• membrana celular. El doble enlace de los kitares gordos, que envuelven una célula viva, ya se usa en la llamada microarquitectura.

historia de la bionica

Los primeros intentos de utilizar la biónica en la construcción los hizo Antoni Gaudí. El Park Güell que creó también se conoce como "naturaleza congelada en piedra". En 1921 Rudolf Steiner Goetheanum abordó el tema de la biónica en la arquitectura.

A principios de 1980, gracias a los muchos años de trabajo de especialistas de TsNIELAB (Laboratorio Central de Investigación y Diseño Experimental de Biónica Arquitectónica), la biónica arquitectónica fue reconocida como una nueva dirección independiente en arquitectura. Durante este tiempo, ya se han construido muchos edificios de bioestilo. Estos incluyen el edificio de la junta del NMB Bank en los Países Bajos, la Ópera de Sydney en Australia, el rascacielos SONY en Japón, Dolphin House en San Petersburgo y otros.

El mundo entero espera con ansias la implementación del proyecto de ciudad torre en Shanghái. Su forma se asemeja a la forma de un ciprés de 1228 m de altura El rascacielos tendrá 300 pisos ubicados en doce bloques verticales. El soporte de esta estructura serán pilotes que, bajo la influencia de la gravedad, en lugar de profundizarse, se expandirán según el principio del acordeón. La construcción de una ciudad-torre de este tipo ayudará a resolver el problema de la superpoblación en China, ya que está diseñada para aproximadamente 100.000 habitantes. "Cypress" se construirá teniendo en cuenta todos los requisitos de la biónica arquitectónica. Los creadores de este proyecto, Cavier Piof y Rosa Tervera, afirman con modestia: "La naturaleza lo hizo antes que nosotros y mejor que nosotros".

La biónica en la arquitectura no es sólo una curvatura de los contornos de las formas, una similitud externa con conchas de moluscos, conchas de pájaros, panales, ramas de una espesura forestal, etc. En primer lugar, estos son espacios más convenientes, más armoniosos y más confiables para la vida humana. El método de la biónica arquitectónica combina lo abstracto y lo concreto: las leyes de las matemáticas y las emociones. Crea los requisitos previos para la síntesis de la ciencia y el arte.

Biónica en tu hogar

El estilo que elegimos para nuestro nuevo hogar o casa de verano depende solo de nuestra imaginación y capacidades materiales. La biónica ha demostrado que la arquitectura no es solo palos y ladrillos. Todos pueden usar los elementos de la biónica en casa o en el sitio.

En el interior, estos son, en primer lugar, lámparas y muebles, cuyas formas se toman prestadas de la naturaleza misma. Por cierto, puedes hacerlos tú mismo. Un amplio margen para la imaginación ofrece una selección de escaleras (externas o internas). Pueden ser formas espaciales, espirales, de materiales combinados.

Al elegir los materiales de construcción para su hogar, es mejor dar preferencia a aquellos que no solo son duraderos, sino que también retienen mejor el calor. Esto asegurará futuros ahorros de energía en calentadores y acondicionadores de aire.

El paisaje en el sitio es fácil de hacer único. Para ello basta con prestar atención a las piedras, ramas, grietas, etc. existentes. Con un poco de imaginación, puedes crear una colina alpina (una estructura hecha de piedras y vegetación propia de un clima de alta montaña).
Si hay un árbol grande y viejo, no se apresure a cortarlo. Sus cavidades huecas se pueden utilizar, por ejemplo, como barra de bebidas o incluso como cenador para relajarse. No se necesitará aire acondicionado aquí, ya que incluso en el calor, el árbol proporcionará una temperatura constante de aproximadamente 22 grados.

Como muestra la práctica, el potencial de los secretos inexplorados de la naturaleza es enorme. No solo debemos tener miedo de estudiarlos, no debemos protegernos de la naturaleza con las paredes de los edificios, mientras destruimos nuestra casa común.

Chesnova Karina

En este trabajo sobre el tema "Biónica en la arquitectura: ¿la naturaleza es un constructor, el hombre es un imitador?" Se realizó un análisis y generalización de los principios de la biónica arquitectónica aplicados a diversas construcciones, estructuras técnicas e instalaciones.

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Avance:

Institución educativa presupuestaria municipal

escuela secundaria №9

Vyksy, región de Nizhny Novgorod

BIONICA EN ARQUITECTURA:

¿LA NATURALEZA ES LA CONSTRUCTORA, EL HOMBRE EL IMITADOR?

Departamento de Física y Matemáticas

Sección física

Trabajo completado

Estudiante de 10mo grado MBOU escuela secundaria No. 9

Chesnova Karina Ajlimanovna

Consejero científico:

profesor de física MBOU escuela secundaria №9

Demina Elena Konstantinovna

Vyksa

2012

Resumen……………………………………………………………………………………3

Introducción……………………………………………………………………………………..4

1. Parte teórica

1.1 La historia del nacimiento de la ciencia "Biónica"……………………………………...6

1.2 La biónica como tendencia moderna en física…………………………..8

1.3 La biónica arquitectónica y de la construcción y sus direcciones ..………………...10

2 Parte práctica

2.1 El uso de estructuras de vida silvestre en la práctica arquitectónica ...... 12

2.2P en arquitectura…………...14

…………………………..15

2.4 Cumplimiento de los sistemas biológicos con las estructuras e instalaciones técnicas y de construcción………………………………………………………….17

2.5 Comparación de las torres Eiffel y Shukhov……………………………….18

Conclusión……………………………………………………………………...……..21

Referencias……………………………………………………………………22

anotación

En este trabajo sobre el tema "Biónica en la arquitectura: ¿la naturaleza es un constructor, el hombre es un imitador?" Realicé un análisis y generalización de los principios de la biónica arquitectónica aplicados a varios edificios, estructuras técnicas e instalaciones. Esto se hizo posible después de estudiar la literatura científica sobre el tema “Biónica. Estructuras arquitectónicas".

De este modo, el proposito de este trabajo convertirse

Métodos de búsqueda:

• estudio de la literatura científica;

Como resultado del estudio, se confirmóla hipótesis de que la naturaleza es la constructora de todo en el mundo, y el hombre es su imitador.

Pienso que mi obra “Biónica en la arquitectura: ¿la naturaleza es constructora, el hombre es imitador?” será de interés para aquellos que están interesados ​​​​en todo lo nuevo, moderno y prometedor, que sueñan con su hogar cálido y acogedor de acuerdo con los principios de la biónica arquitectónica.

Introducción

¿Sabes que en 15 años debería aparecer una ciudad torre vertical en Shanghái (según los científicos, en 20 años la población de Shanghái puede alcanzar los 30 millones de personas)? La ciudad torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en el "principio de la construcción de un árbol".

Y un dato más: el arquitecto P. Soleri diseñó un puente sobre el río de más de un kilómetro de largo, por analogía con una sábana viva plegada. Estos ejemplos pueden seguir y seguir con ejemplos no menos sorprendentes.

Me interesé en aprender más sobre esto. Como resultado de mis búsquedas, me familiaricé con una de las áreas de la física moderna: la ciencia de biónica y su apariencia - biónica arquitectónica.

Y de nuevo hubo preguntas. Por ejemplo, ¿puede una persona pasar por alto una idea tentadora: crear con sus propias manos lo que la naturaleza ya ha creado?

La especie humana existe desde hace unos cien mil años. Naturalmente, en un principio el hombre aprendió a construir a partir de la naturaleza. Animales, peces, pájaros "sugerían" entonces a una persona qué y cómo hacer para resolver las "tareas de ingeniería" que le eran urgentes.

¿Y el hombre moderno? Rodeándose de muchas máquinas complejas, viviendo en un mundo de altas velocidades, vuelve a "hacer una reverencia" a la naturaleza. ¿Por qué? Porque aún ahora el hombre nota muchas ventajas en las creaciones de la naturaleza sobre sus propias creaciones. De hecho, la naturaleza viva tiene los materiales, dispositivos y procesos tecnológicos más complejos en comparación con todos los conocidos en la ciencia. Fue a partir del "espionaje" intencional de la naturaleza que nació una nueva ciencia: la biónica.

Por otro lado, se puede dar un ejemplo completamente opuesto: el hombre diseñó una rueda, que le sirvió no poco. Pero se sabe que en la naturaleza no existe tal prototipo. Entonces, ¿no siempre vale la pena imitar a la naturaleza?

¿Quién es el verdadero constructor de todo en el mundo: la naturaleza o el hombre? ¿Cuáles son los principios de la biónica arquitectónica y sus tecnologías de construcción?

La búsqueda de respuestas a estas preguntas sirvió como redacción de un trabajo de investigación sobre el tema “Biónica en la arquitectura: ¿la naturaleza es constructora, el hombre es imitador?”.

La relevancia de la investigación.El desarrollo de la biónica arquitectónica está predeterminado en gran medida por el tiempo. Creo que esta es una de las tendencias más relevantes hoy en día. Y esto está conectado con la idea general de un retorno a la naturaleza, que se puede rastrear hoy en muchas áreas de la actividad humana.

El desarrollo tecnocrático de las últimas décadas ha subyugado casi por completo la forma de vida de una persona. De hecho, nos hemos convertido en residentes de una "naturaleza" artificial hecha de vidrio, hormigón y plástico, cuya compatibilidad ecológica con la vida de un organismo vivo se acerca constantemente a cero. Una de las formas de restablecer el equilibrio, volver a la naturaleza y puede ser la biónica arquitectónica.

Antes de comenzar la investigación, planteé lo siguiente para mí: hipótesis: la naturaleza es la principal constructora de todo en el mundo, y el hombre es solo su imitador.

De este modo, el proposito de este trabajo convertirse el estudio de los principios de la biónica arquitectónica, el estudio de la posibilidad y eficacia de su aplicación para resolver problemas de ingeniería.

Las principales tareas del trabajo de investigación:

1) estudiar las direcciones y principios del desarrollo de la biónica arquitectónica;

2) evaluar la efectividad de su aplicación para resolver problemas técnicos;

3) encontrar la conformidad de los sistemas biológicos con las estructuras e instalaciones constructivas y técnicas;

4) comparar las estructuras arquitectónicas de fama mundial (torres Eiffel y Shukhov) desde el punto de vista de la biónica arquitectónica.

Métodos de búsqueda:

• estudio de la literatura científica;
• análisis comparativo de los resultados obtenidos.

1. Parte teórica

1.1 La historia del nacimiento de la ciencia "Biónica"

Desde tiempos inmemoriales, el pensamiento inquisitivo del hombre ha buscado una respuesta a la pregunta: ¿puede una persona lograr lo mismo que ha logrado la naturaleza viva? Al principio, una persona solo podía soñar con eso: aprender a hacer lo que la naturaleza ya ha hecho en relación con otros seres vivos.

Todo ser vivo es un sistema perfecto, que es el resultado de la evolución de muchos millones de años. Al estudiar este sistema, revelando los secretos de la estructura de los organismos vivos, puede obtener nuevas oportunidades en la construcción de estructuras.

La idea de aplicar el conocimiento sobre la vida silvestre para resolver problemas de ingeniería pertenece aleonardo da vincique trató de construir un avión - ornitóptero , tomando como prototipo las alas de los pájaros. Así que trató de recrearestructura de ala de pájaroy el mecanismo que lo impulsa.

Los científicos del Renacimiento esperaban lograr la solución deseada a través de cálculos y cálculos matemáticos rigurosos y la creación de diseños mecánicos apropiados. Después de todo, entonces la mecánica, basada en las matemáticas, ocupaba un lugar destacado entre todas las ramas emergentes de las ciencias naturales mecánicas; por eso podría parecer entonces que todos los misterios de la naturaleza se resolverían precisamente con la ayuda de la mecánica y sobre su base.

De acuerdo con esto, el hombre se esforzó por crear modelos mecánicos que pudieran imitar los objetos y fenómenos naturales que le interesaban.

Cuando el progreso de la ciencia condujo al descubrimiento de las leyes fundamentales no solo de la mecánica, sino también de la física, la química, la biología y otras ramas de las ciencias naturales, resultó lo siguiente: confiando en estas leyes, poniéndolas en la base de los dispositivos técnicos apropiados, uno puede comenzar a realizar uno por uno los sueños humanos de larga data.

¡Pero qué diferentes de los seres vivos eran las estructuras, los artefactos, las herramientas y los artefactos creados por el hombre!

Basta comparar el órgano de la visión -el ojo- de cualquier animal con algunos aparatos e instrumentos ópticos diseñados por el hombre, para ver cuánto más perfecto es un órgano natural comparado con un aparato artificial.

Hoy en día, el hombre ha vuelto en parte a su idea original: copiar en tecnología lo más completa y exactamente posible lo que se ha logrado en la naturaleza viva, para reproducirlo en forma de soluciones técnicas específicas. Así nació una nueva ciencia: la biónica.

Como muchas otras áreas importantes del progreso científico y tecnológico moderno (por ejemplo, la cibernética), la biónica surgió de las demandas directas de la práctica industrial. Surgió en la interfaz entre la biología y la tecnología, principalmente la radioelectrónica y la cibernética técnica.

Aquí ramas tan separadas del conocimiento humano y de la actividad práctica comoBIOLOGÍA Y TECNOLOGÍA.

El nombre "biónica" proviene de la antigua raíz griega "bion": el elemento de la vida, la célula de la vida o, más precisamente, los elementos de un sistema biológico. La esencia de la biónica es sintetizar el conocimiento acumulado en diversas ciencias.

Entonces, biónica - ciencia aplicada que estudia las leyes de formación y formación de estructuras de la vida silvestre con el fin de combinar los conocimientos de biología y tecnología para resolver problemas técnicos y de ingeniería.

1.2 La biónica como tendencia moderna en física

Me resultó interesante, ¿hay una fecha de nacimiento para la ciencia de la "biónica"? Resultó que hay. La fecha formal de nacimiento de la biónica, una de las nuevas ciencias surgidas en el reciente siglo XX, se considera 13 de septiembre de 1960 . - el día de apertura del primer simposio nacional estadounidense sobre el tema "Prototipos vivos de sistemas artificiales: la clave para la nueva tecnología".

No hace falta decir que la celebración de un simposio de este tipo fue posible solo porque en ese momento se había acumulado una gran cantidad de datos sobre los principios de la organización y el funcionamiento de los sistemas vivos, y también hubo oportunidades para el uso práctico de los conocimientos adquiridos para resolver una serie de problemas técnicos urgentes..

Hay varios tipos de biónica:

- biónica biológicaestudiar los procesos que ocurren en los sistemas biológicos;

- biónica teórica, que construye modelos matemáticos de estos procesos;

- biónica técnicaque aplica modelos de biónica teórica para resolver problemas de ingeniería.

Hoy en día, la biónica se divide en dos tipos :

1. neurobiónica;
2. biónica arquitectónica y de la construcción.

Neurobiónica - la ciencia de la organización de sistemas técnicos a partir de elementos similares a neuronas. Las áreas principales de la neurobiónica son el estudio del sistema nervioso de humanos y animales, y el modelado de células nerviosas: neuronas y redes neuronales, lo que permite mejorar y desarrollar tecnología electrónica e informática.

También estaba interesado en otra dirección de la biónica: la biónica arquitectónica y de construcción, cuya descripción más detallada se dará a continuación.

Al estudiar información sobre biónica de varias fuentes, llegué ala conclusión de que todavía no hay consenso sobre el contenido de esta ciencia.

Muchos expertos consideran que la biónica es una nueva rama de la cibernética, otros la refieren a las ciencias biológicas, pero, al parecer, los que señalan a la biónica como una ciencia independiente tienen mucha razón. Pero una cosa que sabía con certeza:la biónica es quizás la más popular de las ciencias jóvenes que surgieron en el siglo XX y se está desarrollando en el siglo XXI.
también descubrí que biónica tiene un símbolo: bisturí cruzado, soldador y signo integral... Esta unión de biólogos, técnicos y matemáticos nos permite esperar que la ciencia de la biónica penetre donde nadie ha penetrado todavía, y ver lo que nadie ha visto todavía... ...Quizás el desarrollo de la biónica pronto hará que muchas cosas sean inusuales en el mundo de la tecnología... Y esto me atrae aún más de esta ciencia.

Fig.1 Símbolo de la biónica

1.3 Biónica arquitectónica y de la construcción y sus direcciones

Hasta la fecha, se ha desarrollado una situación paradójica en la arquitectura. Por un lado, el rápido desarrollo de las tecnologías de la construcción, las teorías del análisis estructural, la producción de nuevos materiales, los sistemas de diseño asistidos por computadora y, por otro lado, la misma persona (arquitecto, cliente, futuro consumidor), cuyas capacidades están limitadas formalmente solo por el presupuesto y la imaginación. En esta situación, los arquitectos involuntariamente dirigieron sus ojos a la vida silvestre.

Teniendo en cuenta las posibilidades de implementar las ideas de ingeniería más complejas, una persona no pudo evitar centrar su atención en el resultado de la actividad del arquitecto más brillante del Universo: la naturaleza. Durante millones de años, ha creado formas y estructuras tan perfectas que están perfectamente organizadas, interactúan armoniosamente entre sí y están en equilibrio con el medio ambiente. La posibilidad de utilizar la experiencia de la vida silvestre en la construcción de estructuras arquitectónicas modernas se ha convertido en el tema de estudio de esta dirección arquitectónica.

Arquitectónico - construcción biónica- una ciencia que estudia las leyes de formación y formación de la estructura de los tejidos vivos, analiza los sistemas estructurales de los organismos vivos según el principio de ahorrar material, energía y garantizar la confiabilidad.

A principios de la década de 1980, gracias a los muchos años de esfuerzos del equipo de especialistas del TsNIELAB (Laboratorio de Biónica Arquitectónica), la biónica arquitectónica finalmente tomó forma como una nueva dirección en la ciencia y la práctica de la arquitectura. Se han creado numerosos proyectos arquitectónicos, se han probado nuevos diseños, se han escrito y publicado cientos de artículos...

Como resultado de muchos años de trabajo de diseño teórico y experimental del laboratorio de Yu. S. Lebedev, el principaldirecciones de desarrollo de la biónica arquitectónica como ciencia:

Disposiciones teóricas básicas;

Técnica de modelado arquitectónico - biónico;

El uso de formas de vida silvestre en la práctica arquitectónica;

Problemas de dar forma a la vida silvestre;

Cuestiones de asegurar la actividad vital de los sistemas vivos;

El problema de utilizar manifestaciones naturales de armonía en la arquitectura: plasticidad, proporciones, ritmos, simetría, asimetría;

Estudio de las formas tectónicas de la naturaleza viva, los principios de su transformación y la capacidad de las estructuras naturales para acumular energía elástica;

Problemas de formación armoniosa del entorno arquitectónico y natural (aspecto ecológico de la biónica arquitectónica).

Cada una de las áreas de la biónica arquitectónica tiene un valor relativamente independiente, pero todas ellas están dirigidas a resolver un único problema de mejora de las formas arquitectónicas, su armonización.

La biónica arquitectónica hoy, a principios del siglo XXI, es de particular importancia, ya que considera en conjunto el sistema "vida silvestre (medio ambiente) - arquitectura (tecnología) - hombre", gracias al cual las esferas social y técnica tienen la oportunidad de desarrollarse en unidad armoniosa con la naturaleza circundante.

El desarrollo de la biónica arquitectónica está predeterminado en gran medida por el tiempo. Podemos decir que esta es una de las tendencias más relevantes en la actualidad. Y esto está conectado con la idea general de un retorno a la naturaleza, que se puede rastrear hoy en muchas áreas de la actividad humana.

2 Parte práctica

2.1 Uso de estructuras de vida silvestre en la práctica arquitectónica

En el transcurso de la investigación, descubrí: resulta que los principios de la vida silvestre en la construcción y la tecnología ya se han aplicado, aunque, en la mayoría de los casos, de manera inconsciente.

Por ejemplo, no hace mucho tiempo, en la segunda mitad del siglo XX, los ingenieros descubrieron inesperadamente que la fuerza Torre Eiffel debido al hecho de que su diseño repite exactamenteestructura de la tibia humana(incluso los ángulos entre las superficies de apoyo coinciden),aunque el ingeniero no utilizó modelos vivos al crear la torre. Tibia - conEl hueso más fuerte de nuestro esqueleto, soporta el mayor peso al mantener el cuerpo en posición erguida. Este hueso es capaz de soportar una carga de hasta 1500 kg (aunque su masa es de solo unos 0,5 kg), es decir alrededor de 25 veces su carga de trabajo normal. Tal es el margen de resistencia técnica de la estructura natural.

Otro ejemplo: la estructura de los edificios modernos de gran altura (Torre Ostankino, chimeneas de fábricaetc.) es completamente similarla estructura de los tallos de cereales, que pueden soportar cargas pesadas y al mismo tiempo no romperse bajo el peso de la inflorescencia. Si el viento los dobla hacia el suelo, recuperan rápidamente su posición vertical. ¿Cuál es el secreto? Resulta que su estructura es similar al diseño de las modernas chimeneas de fábrica de gran altura. Ambos diseños son huecos por dentro. Las hebras de esclerénquima del tallo de la planta desempeñan el papel de refuerzo longitudinal. Los entrenudos (nudos) de los tallos son anillos rígidos. A lo largo de las paredes del tallo hay huecos verticales ovalados. El papel de la armadura en espiral ubicada en el lado exterior de la tubería en el tallo de las plantas de cereales lo desempeña una piel delgada. Sin embargo, los ingenieros llegaron a su solución constructiva por su cuenta, sin "mirar" a la naturaleza. La identidad de la estructura se reveló más tarde.
___ _ Similar a la construcción hoja de arbol se completó el revestimiento del edificio olímpico -carril bici en Krylatskoe(Moscú).

En los últimos años, la biónica ha confirmado que la mayoría de los inventos humanos ya están "patentados" por la naturaleza. Un invento del siglo XX comocierres de cremallera y velcro» , se hizo en base aestructuras de plumas de aves. Las púas de plumas de varios órdenes, equipadas con ganchos, brindan un agarre confiable.

Los célebres arquitectos españoles M. R. Cervera y J. Ploz, activos defensores de la biónica, comenzaron a investigar sobre las “estructuras dinámicas” en 1985 y en 1991 organizaron la “Sociedad para el Apoyo de la Innovación en Arquitectura”. Un grupo bajo su liderazgo, que incluía arquitectos, ingenieros, diseñadores, biólogos y psicólogos, desarrolló un proyecto« Ciudad torre biónica vertical». En 15 años, debería aparecer una ciudad torre en Shanghái (según los científicos, en 20 años la población de Shanghái puede alcanzar los 30 millones de personas). La ciudad torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en "principio de construcción del árbol».
___ _ La torre-ciudad tendrá la forma de un ciprés de 1228 m de altura con un perímetro en la base de 133 por 100 m, y en su punto más ancho de 166 por 133 m.La torre tendrá 300 pisos, y se ubicarán en 12 bloques verticales de 80 pisos. Entre los cuartos hay soleras de techo, que juegan el papel de una estructura de soporte para cada cuarto de nivel. Interior del barrio - Casas de diferentes alturas con jardines verticales. Este diseño cuidadosamente pensado es similar a la estructura de las ramas y toda la copa de un ciprés. La torre se levantará sobre una base de pilotes de acuerdo con el principio de un acordeón, que no se profundiza, sino que se desarrolla en todas las direcciones a medida que sube, similar a cómo se desarrolla el sistema de raíces de un árbol. Las vibraciones del viento de los pisos superiores se minimizan: el aire pasa fácilmente a través de la estructura de la torre. Para revestimiento de la torre se utilizará un material plástico especial que imitasuperficie porosa de la piel. Si la construcción tiene éxito, se planea construir varias ciudades-edificio más.
___ _

En la biónica arquitectónica y de construcción, se presta mucha atención a las nuevas tecnologías de construcción. Por ejemplo, en el campo del desarrollo de tecnologías de construcción eficientes y libres de residuos, una dirección prometedora escreación de estructuras en capas. La idea fue tomada demoluscos de aguas profundas. Sus fuertes caparazones, como los del abulón generalizado, consisten en placas alternas duras y blandas. Cuando una placa dura se agrieta, la deformación es absorbida por la capa blanda y la grieta no continúa. Esta tecnología también se puede utilizar para cubrir automóviles.

2.2P problemas de dar forma a la vida silvestre en arquitectura

Además de los edificios, cuyo diseño utiliza los principios y estructuras de la vida silvestre, las estructuras biónicas también incluyen aquellas que no copian las estructuras biológicas, pero formularios

Y el primero que empezó a reproducir las formas de la naturaleza en la arquitectura es el arquitecto español Antonio Gaudí . ¡Y fue un gran avance! Quizás sus creaciones más llamativas en estilo biónico sean la Casa de Vicens y la Casa de Mila en Barcelona (1883-1888), El Capriccio en la localidad de Comillas (1883-1885). Más tarde, en 1900 - 1914, Antonio Gaudí construyó un conjunto arquitectónico único en Barcelona - Parque Güell , muchos de cuyos edificios no solo imitan una variedad de formas naturales, desde serpientes marinas hasta nidos de pájaros y troncos de árboles, sino que también crecen literalmente en el paisaje natural: colinas y terrazas. Hasta ahora, el parque se conoce como "naturaleza congelada en piedra".

A principios de la década de 1920, durante la construcción de su centro antroposófico, el Goetheanum, Rudolf Steiner utilizó formas naturales.

Luego vino el rascacielos forma de pepino en Londres.

Recientemente, la arquitectura biónica también se puede ver en Rusia. En 2003, en San Petersburgo, según los diseños del arquitecto Boris Levinzon,"Casa Delfín" y salón decorado de la famosa clínica "Medi-Estética".

2.3 Aspecto ambiental de la biónica arquitectónica

Como seres humanos, siempre nos esforzamos por tener una vivienda cómoda. Siempre es importante para nosotros que el lugar donde vivimos, trabajamos y nos relajamos se corresponda con nuestra cosmovisión interior. Pero, desafortunadamente, debido a ciertas circunstancias, la construcción soviética no pudo darnos lo que queríamos. Solo recientemente, es decir, hace 10 o 15 años, nuestra sociedad pudo ver por sí misma que "Khrushchev" y las "velas" todavía no son el sueño final. Viviendo en una metrópolis, una persona está constantemente en un estado de estrés. El mismo tipo de edificios de gran altura con filas de ventanas idénticas, tonos grises, edificios de hormigón y "ultramodernos" que presionan con su altura tienen un efecto deprimente en la psique. Este efecto negativo se puede eliminar convirtiendo tu hogar en un lugar de descanso para la vista y un punto de recarga estética.

Otro concepto de la arquitectura biónica es la creación casas ecológicas que están construidos con materiales naturales, encajan orgánicamente en el paisaje natural y son sistemas autónomos autosuficientes.

Desde este punto de vista, las casas de pueblo que todavía nos son familiares, que forman parte de un sistema completamente autónomo de granjas individuales, pueden atribuirse a la arquitectura biónica. Todas ellas son una especie de casas ecológicas, con la única diferencia de que el concepto moderno de casa ecológica ha ido un paso más allá: hoy, al diseñar viviendas ecológicas, se presta mucha atención al desarrollo de sistemas que permitan utilizar los recursos energéticos de la naturaleza para proporcionar a sus habitantes los beneficios modernos de la civilización: luz, calor, agua caliente.

De una forma u otra, todas las áreas de la biónica arquitectónica merecen atención. Una síntesis de estas tendencias parece aún más interesante y conveniente. Muchos arquitectos están trabajando actualmente activamente en proyectos que combinan todos los principios biónicos, tanto la reproducción de estructuras y sistemas de vida silvestre, como la imitación de sus formas y el respeto por el medio ambiente.

Ahora, por ejemplo, los científicos se dedican a un estudio profundo del mecanismo de la fotosíntesis. Desde su punto de vista, este proceso, junto con muchas otras funciones de la hoja verde, se puede utilizar para crear los llamados muros "respirables", membranas para techos o una nueva generación de materiales de construcción sostenibles.

yo tambien estaba interesadocasas ecológicas de paja orgánica. La paja es un material extremadamente asequible y barato. Para cultivar suficiente paja para construir una casa de 70 m 2 , necesitas de 2 a 4 hectáreas de terreno. En este caso, se aprovecha lo que habitualmente se considera como residuo. Después de todo, la mayor parte de la paja que queda después de la cosecha se quema. Los bloques de paja son un excelente aislante térmico. Muchos de los que viven en casas con techo de paja notan que sus costos de calefacción son siempre la mitad de los de sus vecinos que viven en casas ordinarias.
La conductividad térmica de las paredes de bloques de paja es mucho menor que la de las paredes de materiales convencionales. En particular, la paja es 4 veces superior a la madera en su desempeño. En cuanto al ladrillo, en este caso hablamos de una superioridad séptuple. Construir casas con bloques de paja es una técnica prometedora. En primer lugar, esto se debe al bajo nivel de costos de construcción y la facilidad de construcción. Además, hay mucho espacio para la experimentación y las manifestaciones del pensamiento creativo individual.

Ya están apareciendo cada vez más edificios "bimórficos" en las ciudades del mundo, que sorprenden por su belleza y armonía, cada vez más a menudo se utilizan paneles solares y otras fuentes de energía alternativas en la construcción de edificios residenciales y edificios públicos. Quizás algún día nuestras casas parezcan pájaros, árboles o flores, fusionándose con los paisajes que nos rodean, y las soluciones técnicas nos permitan respirar aire limpio y vivir en un entorno natural sin dañarlo.

2.4 Conformidad de los sistemas biológicos con las estructuras e instalaciones edilicias y técnicas

Luego de estudiar y analizar la literatura científica, información en Internet sobre el tema en estudio, decidí resumir todo el material encontrado de forma breve. Estos datos se presentan en el cuadro comparativo 1.

Tabla 1 " Conformidad de los sistemas biológicos con las estructuras e instalaciones constructivas y técnicas”

2.5 Comparación entre las torres Eiffel y Shukhov

Un ejemplo sorprendente de la unidad de la ley de formación de estructuras naturales y artificiales, considero la estructura calada de metal de trescientos metros de fama mundial: la Torre Eiffel en París.

Gustave Eiffel en 1889 hizo un dibujo de la Torre Eiffel. Esta estructura se considera uno de los primeros ejemplos claros del uso de la biónica en la ingeniería. El diseño de la Torre Eiffel se basa en el trabajo científico del profesor de anatomía suizo Hermann von Meyer. Cuarenta años antes de la construcción del milagro de la ingeniería parisina, el profesor estudió la estructura ósea de la cabeza femoral en el punto donde se dobla y entra en ángulo en la articulación. Y al mismo tiempo, por alguna razón, el hueso no se rompe bajo el peso del cuerpo. La base de la Torre Eiffel se asemeja a la estructura ósea de la cabeza del fémur. En 1866, el ingeniero suizo Karl Kuhlmann aportó una base teórica para el descubrimiento de von Meyer, y 20 años más tarde, Eiffel utilizó la distribución natural de la carga utilizando calibres curvos.

Vivo en Vyksa, en una ciudad con un rico patrimonio histórico y cultural,que es el custodio de las más ricas tradiciones industriales. Entre los monumentos del patrimonio industrial en Vyksa se encuentran las estructuras de ingeniería únicas de V.G. Shukhov, que son considerados por los expertos como objetos potenciales del patrimonio cultural mundial.

Me resultó interesante comparar dos torres de fama mundial: Eiffel y Shukhov, especialmente desde el punto de vista de la biónica arquitectónica.

Resultó que los principios de la biónica arquitectónica se utilizaron solo en la construcción de la Torre Eiffel, y el diseño de la Torre Shukhov se basa en el modelado matemático de un hiperboloide de una sola hoja (¡y resultó ser incluso económicamente viable y ampliamente utilizado!). ¿Significa esto que el pensamiento humano ha ido más allá de lo natural?

Los resultados de mi investigación se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2 "Comparación de las Torres Eiffel y Shukhov"

Conclusión

Todo ser vivo es un sistema perfecto, que es el resultado de la evolución de muchos millones de años. Al estudiar este sistema, revelando los secretos de la estructura de los organismos vivos, puede obtener nuevas oportunidades en la construcción de estructuras. Con la ayuda de la biónica, la humanidad está tratando de llevar los logros de la naturaleza a sus propias tecnologías técnicas y sociales.

Como resultado del trabajo en un estudio sobre el tema “Biónica en la arquitectura: ¿la naturaleza es un constructor, el hombre es un imitador?” se me ocurrió lo siguienteresultados y conclusiones:

• se familiarizó con la definición, la historia y los tipos de la ciencia de la biónica como una de las áreas de la física moderna;
• estudió los principios de la biónica arquitectónica y encontró su correspondencia en la práctica;
• descubrió que la biónica arquitectónica es una de las áreas más modernas y prometedoras de la ciencia de la ingeniería moderna, que brinda posibilidades prácticamente ilimitadas para crear estructuras arquitectónicas y resolver muchos problemas técnicos;
• eco-casa - la casa del futuro;
• El diseño de la Torre Eiffel se basa en el principio biónico, pero el diseño de la Torre Shukhov no (modelado matemático de un hiperboloide de una hoja). ¡Y resultó ser incluso rentable y ampliamente utilizado!
• a pesar de la última conclusión, mi hipótesis de que la naturaleza es la constructora de todo en el mundo, y el hombre es su imitador, sigue siendo, en general, correcta.

Las formas biónicas han penetrado en nuestra vida diaria y desempeñarán un papel importante en ella durante mucho tiempo. El estudio de la naturaleza por parte de la humanidad está lejos de terminar, pero ya hemos recibido un conocimiento invaluable de la naturaleza sobre la estructura y la forma racionales, lo que, por supuesto, demuestra la relevancia y las perspectivas de estudiar la ciencia de la biónica en todos sus aspectos.

En una palabra, la naturaleza contiene millones de ideas y modelos para la creación.

Bibliografía

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7. Periódico de negocios de Nizhny Novgorod / "Nizhny Novgorod Delovaya Gazeta" No. 5 (104) del 3 de mayo de 2010 / ¿Habrá un renacimiento de Shukhov?

Bionics es un estilo que se puede llamar con seguridad una especie de cuento de hadas para adultos. ¿Por qué? Sí, porque los edificios hechos en estilo biónico son absolutamente sorprendentes y únicos, y la vida silvestre inspira a los arquitectos. El uso de las formas naturales se manifestó con mayor claridad en las magníficas creaciones realizadas por el gran arquitecto Antonio Gaudí (casa Balló, casa Mila, Park Güell y otras).

Un concepto como la biónica surgió a principios del siglo pasado, pero finalmente se convirtió en un estilo independiente en los años 70. En biónica, significa vivir, lo que significa que es la naturaleza circundante la que impulsa a los arquitectos y diseñadores a crear ideas originales al crear el entorno de vida más cómodo para los humanos. La analogía con la vida silvestre, las esquinas redondeadas, las líneas suaves y naturales, los tonos naturales, los materiales naturales, la ligereza de las formas: estas son las características principales del estilo biónico.
Hay muchos ejemplos en los que ingenieros, diseñadores, arquitectos tomaron estructuras vivas como base en sus proyectos, y las estructuras biónicas están dispersas por todo el mundo. Esto incluye la Ópera de Sídney, la Casa Cypress en Shanghái, el rascacielos SONY en Japón y muchos otros. El edificio, hecho al estilo de la biónica, existe en Rusia. Este se encuentra en San Petersburgo "Dolphin House" por el arquitecto Boris Levinzon.

Debido al hecho de que la naturaleza es más perfecta y más segura que las tecnologías inventadas por la humanidad, la biónica le permite crear no solo estructuras orgánicas, ecológicas y confiables, sino también un ahorro significativo de energía y materiales.

La casa, construida en estilo biónico, no tiene una forma geométrica tradicional. Es más como un modelo de la vida silvestre. Las suaves líneas curvas de ventanas y paredes fluyen suavemente entre sí. Esto crea una cierta sensación de que la casa se está moviendo y no congelada en su lugar. Es este sentimiento, cuando el movimiento y la paz completa están presentes al mismo tiempo, el sello distintivo de una casa construida en el estilo biónico. La apariencia y el interior dependen del ángulo de visión y cambian sutilmente cuando cambia.
Al construir y decorar una casa, los arquitectos y diseñadores deben tener en cuenta que la biónica no prevé la intercambiabilidad de habitaciones individuales. Cada habitación tiene su propio propósito, y la tarea del estilo es revelarlo al máximo. Además, la comodidad es importante, debe ser máxima.

En general, en biónica, una cocina es solo una cocina y hay una sala de estar para recibir invitados. Duermen en el dormitorio, pero no trabajan, etc. La iluminación juega un papel importante en el interior biónico. La casa debe estar llena de luz. Las lámparas y los accesorios también se fabrican al estilo de la biónica. A menudo, se usa vidrio de color, lo que le da a la casa un aspecto fabuloso, aunque estas casas ya se ven bastante inusuales en sí mismas.

El sujeto y el concepto de biónica.

La biónica (del griego βίον - un elemento de la vida, literalmente - vivo) es una ciencia aplicada sobre la aplicación en dispositivos y sistemas técnicos de los principios de organización, propiedades, funciones y estructuras de la naturaleza viva, es decir, las formas de los seres vivos en la naturaleza y sus contrapartes industriales.

Biónica arquitectónica y de la construcción

La biónica arquitectónica y de construcción estudia las leyes de formación y formación de estructuras de los tejidos vivos, analiza los sistemas estructurales de los organismos vivos según el principio de ahorro de material, energía y garantía de fiabilidad. La neurobiónica estudia el funcionamiento del cerebro, explora los mecanismos de la memoria. Los órganos de los sentidos de los animales y los mecanismos internos de reacción al medio ambiente tanto en animales como en plantas están siendo intensamente estudiados.

Un ejemplo vívido de biónica arquitectónica es una analogía completa de la estructura de los tallos de cereales y los edificios modernos de gran altura. Los tallos de las plantas de cereales pueden soportar cargas pesadas y, al mismo tiempo, no se rompen bajo el peso de la inflorescencia. Si el viento los dobla hacia el suelo, recuperan rápidamente su posición vertical. ¿Cuál es el secreto? Resulta que su estructura es similar al diseño de las modernas tuberías de fábrica de gran altura, uno de los últimos logros de la ingeniería. Ambos diseños son huecos por dentro. Las hebras de esclerénquima del tallo de la planta desempeñan el papel de refuerzo longitudinal. Los entrenudos (¿nudos?) de los tallos son anillos rígidos.

A lo largo de las paredes del tallo hay huecos verticales ovalados. Las paredes de las tuberías tienen la misma solución de diseño. El papel de la armadura en espiral ubicada en el lado exterior de la tubería en el tallo de las plantas de cereales lo desempeña una piel delgada. Sin embargo, los ingenieros llegaron a su solución constructiva por su cuenta, sin "mirar" a la naturaleza. La identidad de la estructura se reveló más tarde. En los últimos años, la biónica ha confirmado que la mayoría de los inventos humanos ya están "patentados" por la naturaleza. Un invento del siglo XX como las cremalleras y el velcro se hizo sobre la base de la estructura de la pluma de un pájaro. Las púas de plumas de varios órdenes, equipadas con ganchos, brindan un agarre confiable.

Los célebres arquitectos españoles M. R. Cervera y J. Ploz, activos defensores de la biónica, comenzaron a investigar sobre las “estructuras dinámicas” en 1985 y en 1991 organizaron la “Sociedad para el Apoyo de la Innovación en Arquitectura”. Un grupo bajo su liderazgo, que incluía arquitectos, ingenieros, diseñadores, biólogos y psicólogos, desarrolló el proyecto "Ciudad de la Torre Biónica Vertical". En 15 años, debería aparecer una ciudad torre en Shanghái (según los científicos, en 20 años la población de Shanghái puede alcanzar los 30 millones de personas). La ciudad torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en el "principio de la construcción de un árbol".

La torre de la ciudad tendrá forma de ciprés de 1228 m de altura con un perímetro en la base de 133 por 100 m, y en su parte más ancha de 166 por 133 m, la torre tendrá 300 pisos, y se ubicarán en 12 bloques verticales de 80 pisos (12 x 80 = 960; 960! = 300). Entre los cuartos hay soleras de techo, que juegan el papel de una estructura de soporte para cada cuarto de nivel. Interior del barrio - Casas de diferentes alturas con jardines verticales. Este diseño cuidadosamente pensado es similar a la estructura de las ramas y toda la copa de un ciprés. La torre se levantará sobre una base de pilotes de acuerdo con el principio de un acordeón, que no se profundiza, sino que se desarrolla en todas las direcciones a medida que sube, similar a cómo se desarrolla el sistema de raíces de un árbol. Las vibraciones del viento de los pisos superiores se minimizan: el aire pasa fácilmente a través de la estructura de la torre. Para el revestimiento de la torre se utilizará un material plástico especial que imita la superficie porosa de la piel. Si la construcción tiene éxito, se planea construir varias ciudades-edificio más.

En la biónica arquitectónica y de construcción, se presta mucha atención a las nuevas tecnologías de construcción. Por ejemplo, en el campo del desarrollo de tecnologías de construcción eficientes y libres de residuos, una dirección prometedora es la creación de estructuras en capas. La idea está tomada de los moluscos de aguas profundas. Sus fuertes caparazones, como los del abulón generalizado, consisten en placas alternas duras y blandas. Cuando una placa dura se agrieta, la deformación es absorbida por la capa blanda y la grieta no continúa. Esta tecnología también se puede utilizar para cubrir automóviles.

Desarrollo de la biónica en la arquitectura

El concepto mismo de biónica apareció a principios del siglo XX. ¿Qué significa?
En los libros de texto de arquitectura, leerías que la biónica (del griego bion - elemento de la vida, literalmente - vivo) es una ciencia que bordea la biología y la tecnología, resolviendo problemas de ingeniería basados ​​en un análisis de la estructura y la vida de los organismos.

En pocas palabras, si recuerdas a Leonardo da Vinci, quien intentó construir un avión con alas batientes, como pájaros, entonces imagina de inmediato qué es el estilo biónico.

Los primeros intentos de utilizar formas naturales en la construcción fueron realizados por Antonio Gaudí. ¡Y fue un gran avance! El Park Güell, o, como solían decir, "La naturaleza congelada en piedra", la Casa Batlo, la Casa Mila - Europa, mimada por las delicias arquitectónicas, y el mundo entero, no han visto nada igual todavía. Estas obras maestras del gran maestro impulsaron el desarrollo de la arquitectura en el estilo biónico. En 1921, las ideas biónicas se reflejaron en la construcción de Rudolf Steiner Goetheanum y, a partir de ese momento, arquitectos de todo el mundo pusieron en servicio la biónica.

Desde la época del Goetheanum hasta la actualidad, se han construido una gran cantidad de edificios individuales y ciudades enteras en estilo biónico.

Hoy en día, la encarnación moderna de la arquitectura orgánica se puede ver en Shanghái: la Casa Cypress, en los Países Bajos, el Edificio de la Junta del Banco NMB, Australia, la Ópera de Sídney, Montreal, el Edificio de la Expo Mundial, Japón, el rascacielos SONY y el museo de frutas.

Recientemente, la arquitectura biónica también se puede ver en Rusia.

En 2003, en San Petersburgo, según los diseños del arquitecto Boris Levinzon, se construyó la Casa de los Delfines y se decoró la sala de la famosa clínica Medi-Estetik.
Percepción del espacio biónico

¿Qué es un edificio biónico? La primera impresión de un edificio en el estilo biónico es que los edificios están fuera de la geometría correcta. Las formas naturales del objeto despiertan la imaginación. En biónica, las paredes son como membranas vivas. Las paredes y ventanas de plástico y extendidas revelan la fuerza de carga dirigida de arriba hacia abajo y la fuerza de resistencia de los materiales que se le oponen. Gracias al juego rítmico de las cambiantes superficies cóncavas y convexas de las paredes de las estructuras, parece que el edificio respira. Aquí el muro ya no es sólo un tabique, vive como un organismo.

Tenía razón el Gran Antonio Gaudí cuando decía que “Un arquitecto no debe renunciar a los colores, sino utilizarlos para dar vida a las formas y los volúmenes. El color es el complemento de la forma y la manifestación más brillante de la vida.” Imagínate, entrando en un edificio orgánico, te sientes inmerso en un mundo maravilloso lleno de luz de un color transparente. El color crea un mundo interior especial, reviviendo y revelando materiales que se muestran debajo de una capa de pintura. El color vive y se mueve según sus propias leyes. Parece que incide en el fortalecimiento o debilitamiento de las funciones del edificio y del espacio.

En la estructura biónica, debido al equilibrio en constante cambio de la interacción de los deseos y las posibilidades espaciales, una persona experimenta una sensación de movimiento en paz y paz en el movimiento del espacio. El más mínimo movimiento cambia el equilibrio de fuerzas, por lo que cambia la percepción del espacio. La permanencia y el cambio, la simetría y la asimetría, la intimidad protegida y la amplia apertura existen en un delicado equilibrio. Z Tenga en cuenta que tanto en movimiento como en reposo siempre hay una sensación de equilibrio.

En su esencia, la biónica, como estilo arquitectónico, busca crear un entorno espacial tal que estimule con toda su atmósfera exactamente la función del edificio, las premisas a las que están destinados estos últimos. En un hogar biónico, el dormitorio será el dormitorio, la sala de estar será la sala de estar y la cocina será la cocina.

La biónica y su lugar en la arquitectura moderna

Todo ser vivo es un sistema de trabajo perfectamente afinado y adaptado al medio. La capacidad de supervivencia de tales sistemas es el resultado de una larga evolución. Al revelar los secretos del dispositivo de los organismos vivos, puede darse cuenta de nuevas oportunidades en la arquitectura. Con el tiempo, surgió la necesidad de crear un área especial de la ciencia, cuya esencia es encontrar y estudiar los secretos de la adaptación exitosa de los seres vivos. La biónica se ha convertido en esa dirección, combinando el conocimiento de la biología y la tecnología. La biónica está diseñada para resolver problemas técnicos y de ingeniería basados ​​en los resultados de estudios de organismos vivos.

Considere varias estructuras biológicas utilizadas en arquitectura:

La telaraña es un material de malla extremadamente económico y ligero.
Panales y cera de abejas.
Nido de hormigas. El principio de construcción se asemeja a las casas construidas por personas.
Toallita suave. Su diseño es ideal para crear estructuras duraderas y complejas que, por ejemplo, pueden utilizarse como grandes contenedores para transportar petróleo o agua.
La membrana de una célula viva. El tejido doble de compuestos grasos que envuelven una célula viva se utiliza en microarquitectura.

La biónica en arquitectura no es sólo una curvatura de contornos y formas, que es como el caparazón de un pájaro, conchas de moluscos, panales o ramas de una espesura forestal. En primer lugar, la biónica arquitectónica son estructuras cómodas, armoniosas y fiables para una persona. La tecnología de la biónica arquitectónica combina tanto lo abstracto como lo concreto: las leyes de las matemáticas. Crea los requisitos previos para la síntesis del arte y la ciencia.

Biónica en tu hogar.

El estilo que elegimos para una residencia de verano o una casa depende solo de nuestra imaginación, así como de las capacidades financieras. Bionics ha demostrado que la arquitectura no se trata solo de barras de refuerzo y ladrillos. Cualquiera puede usar los inventos de la biónica en su hogar o en el sitio.

En el interior de la habitación, se pueden usar accesorios de iluminación y muebles, cuyas formas se toman prestadas de la naturaleza misma. Estos elementos, por cierto, se pueden hacer de forma independiente. El margen para la imaginación le proporcionará una elección competente de escaleras (tanto internas como externas). Pueden ser de cualquier forma (por ejemplo, espiral), de materiales combinados.

Al elegir los materiales de construcción para su hogar, es mucho mejor dar preferencia no solo a los que son muy duraderos, sino también a los que ahorran mejor el calor. Tal movimiento garantiza ahorros de energía en acondicionadores de aire y calentadores.

El paisaje en el sitio es fácil de hacer muy original. Para ello, enfócate en los elementos que ya están ahí: ramas, piedras, grietas y otros componentes. Usando la imaginación, puede equipar una hermosa colina alpina (esta es una estructura hecha de piedras y cierta vegetación, que es inherente al clima alpino de alta montaña).

Y si hay un árbol grande y viejo en el sitio, no se apresure a cortarlo. Se puede utilizar, por ejemplo, como bar de copas o como cenador para relajarse. Aquí, después de todo, no se necesita aire acondicionado, ya que incluso en el calor, el árbol proporciona una reducción de temperatura de aproximadamente 22 grados (en el centro de Rusia).

Como ha demostrado la experiencia, el potencial de los secretos inexplorados de la naturaleza es enorme. No tengas miedo de estudiarlos, no te protejas demasiado de la naturaleza con los muros de las casas, destruyendo la naturaleza.

casas de estilo bionico

El rápido desarrollo de la tecnología a finales del siglo XX y XXI dejó su huella en todas las esferas de la vida humana sin excepción, incluido el arte. Pero resultó que ninguna tecnología avanzada puede reemplazar la magia de la naturaleza para una persona. Y después de una semana de trabajo en una sala equipada con la última tecnología, estamos felices de apagar computadoras y teléfonos para disfrutar de la comunicación con la naturaleza.

Casa de orquídeas en el Reino Unido - bionics

La naturaleza siempre es relevante, y es por eso que, junto al funcionalismo, la alta tecnología y el constructivismo, surge la llamada arquitectura orgánica o biónica.

La biónica es una ciencia en la intersección de la biología y la tecnología. La arquitectura orgánica resuelve problemas de ingeniería basados ​​en el conocimiento sobre los organismos vivos.

La esencia de lo orgánico es más fácil de entender si recordamos las ideas de Leonardo da Vinci sobre una máquina voladora con alas, como las de los pájaros.

La primera muestra de estilo fue la obra de Antonio Gaudí, que mostraba "la naturaleza congelada en la piedra". Las ideas de Gaudí fueron popularizadas por Rudolf Steiner Goetheanum, después de lo cual los productos orgánicos se hicieron populares en todo el mundo.

Ópera de Sydney - arquitectura orgánica

La primera impresión de la arquitectura orgánica es de asombro: aquí no se encuentran formas geométricas regulares. Las paredes de plástico se asemejan a las membranas de los organismos vivos. Se cree que es el estilo orgánico de la arquitectura el que equilibra la simetría y la asimetría, la intimidad y la apertura, la constancia y el cambio. La arquitectura sigue las leyes de la naturaleza. Las formas son en su mayoría irregulares, dinámicas. Cada forma arquitectónica, como una planta, se desarrolla según sus propias leyes.

Genius representante de orgánicos Ken Kello enfatiza la conexión de la arquitectura con la tierra. Las formas de "caja", como si estuvieran cortadas en cartón, son ajenas a la tierra. Los edificios deben ser como la seda que cubre suavemente la superficie de la tierra. El objetivo del arquitecto es encajar hábilmente y de forma natural el edificio en el paisaje.

Buenos ejemplos de arquitectura orgánica incluyen el edificio del Banco NMB en los Países Bajos, el edificio Cypress en Shanghai, la Ópera de Sydney en Montreal, el rascacielos SONY en Japón, el edificio Dolphin en Rusia y muchos otros.

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]]> http://www.archidom.net/noticias/a-9.html ]]>
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