Владимир Петров - Думай иначе. Креативное мышление

Фон Мейер обнаружил, что головка кости покрыта изощренной сетью миниатюрных косточек, благодаря которым нагрузка удивительным образом перераспределяется по кости. Эта сеть имела строгую геометрическую структуру, которую профессор задокументировал.

В 1866 году швейцарский инженер Карл Кульман (Carl Cullman) подвел теоретическую базу под открытие фон Мейера, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Эйфелем.

Рис. 1.37. Эйфелева башня

Пример 1.37. Опоры сложной нагрузки

Структура бедренной кости (рис. 1.38а) может послужить образцом для конструирования опор со сложной нагрузкой (рис. 1.38б). Стержни решетки расположены в соответствии с траекториями главных напряжений.

Рис. 1.38. Опоры со сложной нагрузкой

Пример 1.38. Структура строения глубоководной губки

Исследования, проведенные в Bell Labs в 2005 году, показали, что скелет тропической глубоководной губки Euplectellas имеет очень прочную структуру, которую можно использовать в широком диапазоне, от создания новых материалов на наноуровне до современных архитектурных сооружений.

Скелет губки чрезвычайно прочен и гибок и противостоит воздействию хищников. Он состоит из пучков стекловолокон, тоньше человеческого волоса, скрепленных органическим клеем.

Структурные детали скелета морской губки соответствуют инженерным принципам, используемым в конструкциях зданий, таких как Swiss Re Tower в Лондоне, отеле De Las Artes в Барселоне и Эйфелевой башне в Париже. На рис. 1.39 показано сравнение в масштабе 1:1000.

Структура скелета губки состоит из волокон, скрепленных в виде решетки, укрепленные другими волокнами крест-накрест, расположенными по диагонали в обоих направлениях в дополнительных квадратах. Внешняя часть структуры укреплена «горными хребтами», препятствующими разрушению.

Рис. 1.39. Структура скелета глубоководной губки

Пример 1.39. Дом – листья подорожника

Архитектура 3-этажного дома (рис. 1.40) повторяет спиралевидное расположение листьев подорожника, обеспечивающее лучшую освещенность солнцем.

Рис. 1.40. Дом – листья подорожника

Пример 1.40. Крыша – цветок

Мир живой природы динамичен. В зависимости от времени суток, т.е. освещенности, открываются или закрываются лепестки таких цветов, как цирконий, мак, шиповник и др. Перед переменой погоды меняют свою пространственную форму листья клевера, папоротники и др. В биологии такие движения называют обратимыми, а в архитектуре – трансформациями.

По аналогии с закрыванием и открыванием лепестков цветка группой архитекторов создан проект крыши стадиона в Киеве в виде цветка, лепестки которого поднимаются и опускаются в зависимости от погоды (рис. 1.41).

Рис. 1.41. Крыша – цветок

Пример 1.41. Дышащая стена

По аналогии с кожицей ириса создали «дышащую стену» (рис. 1.42).

Рис. 1.42. «Дышащая стена»

Пример 1.42. Надувные палатки

Использование свойства расширения воздуха или каких-либо смесей газов при нагревании создает возможность автоматического регулирования микроклимата в пневматических сооружениях. Эффект увеличения изоляции может дать автоматическое увеличение толщины двухслойного покрытия надувных оболочек при нагреве и уменьшение толщины при охлаждении. Используя эту идею, архитектор Ю. Лебедев предложил проект-идею туристического городка. Надувные палатки, саморегулирующие солнечную радиацию (рис. 1.43). Наверху показан общий вид туристического городка, а внизу – взаимодействие формы и солнечных лучей (разрез палатки) 19 19 Лебедев Ю. С. Архитектура и бионика . Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1977. – С. 164—169. .