Первые биомиметические прототипы начались с подражания именно конструкциям объектов природы, таким, например, как купол Санта-Мария-дель-Фьоре.
Развитие новых конструктивных технологий произошло в ХХ веке, поэтому данный раздел больше уделяет внимание прямым параллелям среди конструктивных и формообразующих свойств человеческих сооружений именно этого временного промежутка.
3.1. Гиперболоидные структуры Ветроустойчивость + Максимальный объем + Минимальные ресурсы
Гнездо ткача-байя (Ploceus philippinus) | Гнездо евразийской синицы (Remiz pendulinus)
Гиперболоиды, изобретенные инженером Шуховым в конце XIX века, конструктивно напоминают гнезда птиц, которые строят наземные жилища. Прямые ветки и стебли, изогнутые внутрь с отрицательной кривизной, образуют прочную структуру, широкую внизу и сужающуюся к верху.
Sydney Tower Eye (арх. Дональд Крон), Сидней, Австралия, 1981 | Гнездо ткача (Ploceidae) | Шуховская башня в Полибино (арх. Владимир Шухов), Россия, 1896
Основная характеристика гиперболоидных башен - высокая ветроустойчивость при максимальном объеме и минимальном использовании материалов – с аналогичными ограничениями сталкиваются птицы при строительстве гнезда - они выбирают место гнездования над землей, с целью создать максимально изолированное и компактное сооружение, защищающее от хищников и устойчивое к любым погодным условиям (включая ветер).
Поселение Оропендол-Монтецум (Psarocolius montezuma) | Шуховская башня (арх. Владимир Шухов), Москва, Россия, 1922
Гнезда ткачей-байя (Ploceus philippinus) | Телебашня и горный отель «Ештед» (арх. Карел Губачек), Ештед, Чехия, 1973
Шуховская башня (арх. Владимир Шухов), Москва, Россия, 1922
Также каркас и гиперболоидных башен, и одноименных гнезд схож – они используют длинные прямые балки (стальной профиль или ветки) в качестве несущей и формообразующей структуры. У птиц переплетение веток и стеблей имеет более разнородный характер, так как из-за низкой прочности используемых материалов для создания жесткой структуры их требуется больше.
Фрагменты гнезда ткача (Ploceidae) | Смотровая башня в парке Camp Adventure (арх. EFFEKT), Гиссельфельд-клостер, Дания, 2019
3.2. Сотовые ячеистые структуры Максимальный объем + Минимальный вес
Гнездо бумажной осы (Vespula vulgaris)| Улей медоносной пчелы (Apis mellifera)
Ячеистая конструкция - легкая и устойчивая к деформации структура, которая позволяет пчелам использовать минимальное количество строительного материала (воска) и при этом создавать пространства, способные вместить максимальный объем меда.
Устойчивость и эффективность гексагональных форм в сочетании с полым объемом была обсуждена еще Евклидом, Галилеем и Дарвином много веков назад.
Соты пчелиного улья, насколько мы можем видеть, абсолютно идеальны в плане экономии труда и воска (6)
6. Charles Darwin
Соты медоносной пчелы (Apis mellifera) | Ричард Бакминстер Фуллер перед своим геодезически куполом на Всемирной выставке в Монреале, 1967.
Геодезические купола Бакминстера Фуллера (и его современников) - самый распространенный пример использования ячеистых конструкций в архитектуре. В настоящее время его геодезические купола широко используются как недорогие и быстро собираемые сооружения (часто временные) с минимальными требованиями к фундаменту.
Ботанический сад «Эдем» (арх. Николас Гримшоу), Корнуолл, Великобритания, 2001
Ботанический сад «Эдем» (арх. Николас Гримшоу), Корнуолл, Великобритания, 2001
Наличие большого объема в таких структурах имеет приоритетное значение как для пчел, которым необходимо отложить как можно больше личинок (и, следовательно, иметь больше сот), так и для людей - чтобы вместить как можно больше людей под куполом (поскольку такая конструкция часто используется в качестве экспо-павильонов).
Соты медоносной пчелы (Apis mellifera) | Vessel (арх. Томас Хизервик), Нью-Йорк, США, 2019
Сотовая геометрия обладает высокой удельной прочностью и широко применяется как в промышленности, так и в архитектуре.
Универсальность стыковок гексагонального модуля позволяет создавать как простые двухмерные объекты (например, мощение шестиугольниками или сотовые кирпичи), так и сложные сферические, купольные и даже параметрические формы – именно это свойство репрезентуют приведенные ниже современные здания, использующие сотовые структуры.
One Delisle (арх. Studio Gang), Торонто, Канада, 2019 | Duo (арх. Büro Ole Scheeren), Сингапур, 2018
Соты медоносной пчелы (Apis mellifera) | Duo (арх. Büro Ole Scheeren), Сингапур, 2018
3.3. Тентовые и натяжные конструкции Минимальная жесткость + Максимальная эластичность + Минимальный вес
Сооружения многих видов пауков визуально похожи на тентовые конструкции. Форма паутины, созданная простой связью между точками, эффективно распределяет материю с минимальным искусственным вмешательством
Плетения австралийского воронкового паука (Hadronyche modesta) | Макет конструкции олимпийского стадиона (арх. Фрай Отто), Мюнхен, Германия, 1972, 1972
Паутина нериены горной (Neriene digna)| Олимпийский стадион (арх. Фрай Отто), Мюнхен, Германия, 1972
Фрай Отто, несмотря на исследование природных принципов формообразования (опыты с мыльной пеной, мокрой шерстью, песчаными воронками), многократно отрицал влияние систем паутинных сетей на его технические структуры – но сегодня многие исследователи считают это утверждение ошибочным.
Немецкий павильон на Expo '67 (арх. Фрай Отто), Монреаль, Канада, 1967
