2. Біотектонічні форми та структури у дизайні

Біотектоніка форм і структур розглядає можливості створення об'єктів дизайну на засадах принципу та зако­номірностей розвитку, способів, дії конструктивних сис­тем живих організмів, технології формування структур під час росту живих організмів.

У природі принципи тектоніки біологічних конструкцій реалізуються живими формами. До того ж існують відомі, а також ще не виявлені природні конструктивні структури і формоутворювальні системи, особливості біотектоніки природних форм, які відкривають великий простір для пошуку нових форм та структур в антропоморфному і предметному дизайні.

Відомі дослідники І. Хельмке і Ф. Ота звертають увагу на те, що живі структури, власти­ві рослинам і тваринам, часто настільки ідентичні технічним структурам, що випливає висновок про спільність законів їх побудови.

Використання біотехнічних тектонічних природних форм у предметному дизайні зумовлено головним правилом архітектоніки, яке можна сформулювати так: форма, конструкція і рухові особливості природного аналога і проектованого предмета повинні бути поді­бні до функції, тобто між ними повинно бути щось спільне. Тільки тоді використання цього біологічного об'єкта в ролі аналога буде виправданим і буде сприйматися природно і естетично.

Підсилення конструкцій по лініях головних напруг

Принцип жилкування листка. Великий інтерес викликає принцип побудови листка рослини, зу­мовлений закономірністю підсилення конструкції по лініях головних напруг. Міцності листку нада­ють прожилки, які пронизують усю його поверхню. Завдяки такій структурі листок водяної росли­ни вікторії регії, діаметром близько 2м, не тільки сам зберігає стійкість, але й здатний витримати масу до 50кг.

Принцип будови стебла злакових рослин. Стебла злакових рослин доволі цікаві для біоні­ки тим, що будова соломинки така, яка дає їм змогу постійно колихатися, але під час великого вітру нахилятися і знову виправлятися. Адже висота злаків у 200-300 разів більша за діаметр стебла. Таємниця збереження рослинами гнучкості та міцності знаходиться у будові стебла: міжвузля порожнисті, а вузли заповнені тканинами. Склеренхімні тяжі стебла рослини віді­грають роль поздовжньої арматури. Міжвузля стебел є кільцями жорсткості. Така будова ви­користовується у конструкції сучасних висотних споруд та фабричних труб.

За принципом будови стебла злакових рослин та стовбура дерев побудована Останкінська телевізійна вежа. Її основа потовщена, верхівка гостроконечна, а по периферії вздовж стін розміщені металеві конструкції, як у стеблі всередині. Під час сильного вітру вежа може розгойдуватись, як стебло пшениці до 10 м збоку вбік, зберігаючи міцність. За дослідження­ми учених, вона може витримати навіть землетрус у 8 балів. І проіснувати ця споруда повинна не менше, ніж 300 років.

На основі принципу будови гнучкого та міцного стебла бамбука споруджують висотні спо­руди. Вони необхідні у місцевостях, де можливі поштовхи землі. Верхні поверхи можуть відхи­лятися на кілька десятків сантиметрів, зберігаючи стійкість.

Створення шаруватих конструкцій. В архітектурно-будівельному біодизайні велику увагу при­діляють створенню нових будівельних матеріалів. Наприклад, у деяких глибоководних молюсків була запозичена "технологія" створення шаруватих конструкцій. Мушлі цих істот складаються з жорстких та м'яких шарів, що чергуються. Для будівництва використання цього принципу означає, що у разі деформації верхнього жорсткого шару наступний м'який шар зупинить його руйнування та тріщина залишиться на поверхні, не поширюючись углиб конструкції.

Наслідування будови радіолярій. З усьо­го розмаїття тваринного світу сучасних архі­текторів і дизайнерів часто у творчості нади­хають саме мікроорганізми. Уся справа в їх будові, яка за своєю структурою подібна до архітектурних конструкцій-каркасів. Радіолярії— це крихітні одноклітинні організми, які меш­кають в океанах. Ці примітивні істоти можуть мати найхимерніші форми скелетів: здебіль­шого вони шестикутні, подібні на дивні сні­жинки, якщо розглядати їх під мікроскопом. Будову радіолярій використовують під час проектування "радіолярних" столів. Автори кажуть, що у своїх виробах вони використовуть технологію самоформування, тобто дають змогу ма­теріалу набувати фінальної форми природним шляхом, не форсуючи цей процес штучно. Називають свої об'єкти "архітектурними скульптурами", працюючи за аналогією з природною геометрією і наслідуючи структури живих організмів.

Структура у вигляді "конуса гравітації' та "конуса росту". У предметному дизайні мож­на також використовувати природні форми у вигляді біологічних структур, т. зв. кону­сів – конуса гравітації (основою вниз) і конуса росту (основою вверх), а також їх поєд­нання. Конус гравітації виражений у стовбурах дерев, у формі крони ялини або смере­ки і є оптимальною формою для сприйняття сил тяжіння і бокових навантажень. При­родна форма конуса росту відображена у кроні листяних дерев, у структурі деяких грибів (лисички) тощо. Дерево – приклад співвідношення двох конусів. Отже, структури у вигляді конусів гравітації та росту є зручними та економічними під час виготовлення меблів, зокрема крісел та столів.

Явище тургору. Опір по формі

Опір по формі у предметному дизайні розповсюджене у природі явище. Тургор – це напруга клітинних оболонок, викликана внутрішньоклітинним тиском. Завдяки тургору рослини набувають пружності. Цей принцип часто використовують у формо­утворенні предметів меблів для відпочинку. Надувні меблі для сидіння та відпочинку від­кривають великі можливості для трансформації, їх можна легко пристосувати до конкретних умов, видозмінювати залежно від потреб і смаку власника, легко переносити, а у разі необхідності вони можуть на деякий час "зникнути", залишаючи вільний простір для інших функцій. До того ж такі предмети мають добру несучу здатність, еластичність та зручність в експлуатації.

Фахівців зацікавила ще одна властивість природних організмів, особливо рослин, – під­вищення опору конструкції завдяки особливостям її форми. Ця властивість виявляється у складчастості листків, згортанні листків, квіток у трубочку, закручуванні у спіраль, тобто у досяг­ненні більшої стійкості та міцності без додаткових затрат конструкційного матеріалу, а винятково за рахунок змін просторової форми. Принцип опору форми покладено в основу природної струк­тури, черепашки річкових і морських молюсків, хатки слимака, оболонок пташиних яєць та горіхів. Переважно поширені оболонки з геометрично неоднорідними поверхнями. Складна кривизна обо­лонки надає їй, за мінімальної товщини, доволі великої міцності.

Яскравим прикладом вза­ємодії форми і механічних сил є сферичні конструктивні вирішення ємкостей для зберігання рідин і газів та просторових систем аркового окреслення. Як показують досліджен­ня, яйцеподібна форма забезпечує більшу міцність, ніж сферична. Яйце належить до таких форм, що багаторазово повторюються в архітектурних проектах.

Вивчення будови та форми тіл водних тварин допомогло удосконалити нові апарати, які б відповідали принципам пропорційності у при­роді. Підводні човни та кораблі мають веретеноподібну обтічну форму конструкції із необхідною пропорційністю довжини і ширини. Це сприяє зниженню протидії апарата у воді. Спостерігаючи за швидкістю плавання тунця та його стрімкими рухами у воді, на вантажних судах почали вста-новлювати горизонтальні стабілізатори, як плавці у тунця, завдяки чому покращилось маневру­вання суден. А японські кораблебудівники носи своїх суден роблять подібними за формою на голови вусатих китів і дотримуються також пропорції тіла цієї морської тварини.