Архитектурное пространство бионических форм

Введение

Бионика - это направление, в первую очередь, научное, а потом уже творческое. Применительно к архитектуре оно означает использование принципов и методов организации живых организмов и форм, созданных живыми организмами, при проектировании и строительстве зданий.
Бионика - это инновационный архитектурный стиль, берущий все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, формы.
Бионическая, или органическая архитектура обращена к человеку, внутреннее пространство такого здания положительно влияет на самочувствие, настроение человека, раскрывает его творческие способности. В современных крупных городах присутствует агрессивная визуальная среда, которую создают однотипные прямоугольные здания с гладкими поверхностями, с однообразными серыми оттенками. Такая среда подавляет человека своим однообразием. Архитектура бионических сооружений, напротив разнообразна, в ней отсутствуют прямые линии и углы, она является естественным продолжением самой природы [2].
Как закономерное следствие - именно бионический подход в архитектуре является сегодня одним из наиболее востребованных в мире архитектурных течений, базирующихся на наиболее органичных и естественных для человека условиях его жизнедеятельности.
В мировой архитектуре есть множество примеров бионической архитектуры. Например:
-Эйфелева башня в Париже (повторяет форму берцовой кости);
-Стадион «Ласточкино гнездо» в Пекине (внешняя металлическая конструкция повторяет форму птичьего гнезда);
-Небоскреб Аква в Чикаго (внешне напоминает поток падающей воды, также форма здания напоминает складчатую структуру известковых отложений по берегам Великих Озер);
-Жилой дом «Наутилус» или «Раковина» в Наукальпане (его дизайн взят из природной структуры - раковины моллюска)
-Оперный театр в Сиднее (подражает раскрывшимся лепесткам лотоса на воде);
- Плавательный комплекс в Пекине (конструкция фасада состоит из «пузырьков воды», повторяет кристаллическую решетку и позволяет аккумулировать солнечную энергию, используемую на нужды здания);
-Национальный оперный театр в Пекине (имитирует каплю воды);
- Здание Лондонской мэрии в форме яйца и др.


1.1. Проектирование малых архитектурных форм с использованием принципов бионики
В связи с развитием предпринимательства и малого бизнеса на улицах городов появилось большое количество малых архитектурных форм: типовых скамеек, транспортных остановок, киосков с низкими эстетическими характеристиками. Такие МАФ выполнены из самых разнообразных, зачастую оказывающих вредное воздействие на окружающую среду материалов, также они не учитывают характер окружающего ландшафта, создают негативную визуальную среду для человека за счет своей прямолинейности и дисгармоничности форм. Для устранения существующих недостатков необходим новый подход к проектированию.
Сегодня, архитектурная среда города требует создания современных конкурентоспособных конструкций на основе использования новых дизайнерских и технологических концепций. Применение принципов бионики при проектировании МАФ открывает возможность создания принципиально новых форм, целесообразных в своем функционально-утилитарном отношении и оригинальных по своим эстетическим характеристикам.
Представим 20 образцов МАФ с описанием (рис. 1), выполненных с использованием бионических принципов, разработанных и установленных в разных странах мира. Были проанализированы социальные, экономические, экологические, функциональные и градостроительные характеристики данных объектов, которые определялись исходя из обзора современных требований к проектированию МАФ.

Рисунок 1. Примеры малых архитектурных форм, выбранных для анализа
Социальные характеристики. В данном разделе анализировался такой критерий, как учет потребностей различных групп населения. В результате анализа было установлено, что большинство образцов МАФ, выполненных с использованием принципов бионики, предназначены для всех групп граждан, кроме маломобильных. Возможно, это связано с тем что их авторы не ставили перед собой такую задачу. В целом, применение принципов бионики возможно и при проектировании объектов для маломобильных групп населения. К тому же возможно создание бионических МАФ для определенных социально-демографических групп граждан (например, детское игровое оборудование с учетом возрастных групп детей).
Экологические характеристики. Один из несомненных плюсов бионической архитектуры - использование экологически безопасных и вторично переработанных материалов. К тому же некоторые МАФ выполняют еще и дополнительные экологические функции - например, уличные светильники Treepods в Бостоне (рис. 2), которые с помощью специальных фильтров очищают воздух от газов и пыли.

Рисунок 2. Уличные светильники Treepods в Бостоне
Еще один из принципов экологического подхода - экономия энергии, применяется в уличных светильниках, спроектированных по природным образцам. Пример - уличные фонари CityLights от Philips (рис. 3) авторы которых вдохновлялись тем, как цветы раскрываются к солнцу, для того чтобы напитаться солнечной энергией.

Рисунок 3. Уличные фонари City Lightsoт Philips
Экономические характеристики. В анализе учитывались такие экономические показатели, как: стоимость разработки (проектирования), стоимость изготовления, стоимость материала изготовления, затраты на уход и срок службы. Для изготовления бионических МАФ используют в основном недорогие природные материалы, такие как фанера, брус, а так же вторично переработанные - пластик, металл и т.п.
Зачастую, бионическая форма является результатом сложного компьютерного 3д моделирования, поэтому проектирование таких объектов достаточно дорогостоящее. В дальнейшем, в процессе развития и усовершенствования компьютерных технологий возможно снижение стоимости разработки бионических форм. Стоимость изготовления бионических МАФ зависит от того, применяется ли высокотехнологическое оборудование. Иногда это может быть фрезерный станок с ЧПУ для вырезания криволинейной формы из фанеры для параметрической скамьи, а иногда и сложная роборизованное производство, как например для создания исследовательского карбонового павильона ICD/ITKE 2012 в Штутгарте (рис. 4).

Рисунок 4. Исследовательский карбоновый павильон ICD/ITKE 2012 в Штутгарте
Поэтому, производство бионических МАФ почти всегда требует денежных затрат на оборудование. Срок службы МАФ определяется характеристиками используемого материала, уходом, а также нагрузкой. В основном срок службы бионических МАФ, такой же как и у любых других. В отношении затрат на уход такие объекты чаще всего не нуждаются в специальном уходе и требуют стандартных мероприятий.
Функциональные характеристики. Большинство представленных объектов выполняют не только свое прямое предназначение, но и совмещают в себе несколько функций. Например, павильон The Times Eureka в Королевском ботаническом саду в Лондоне (рис.5), выполняет не только функцию места для отдыха, но и образовательную функцию, так, как, посетив его можно ознакомиться со строением тканей растения.

Рисунок 5. Павильон TheTimesEureka Королевском ботаническом саду в Лондоне
Другой пример - параметрический объект в Нью-Йорке (рис.6), который является многофункциональной конструкцией и совмещает в себе функцию и беседки и лежака как для одного, так и для нескольких человек.

Рисунок 6. Параметрическая беседка-лежак в Нью-Йорке
Градостроительные характеристики. В градостроительные характеристики были включены такие критерии, как территории, для которых предназначаются МАФ и место в композиции. Объекты, выполненные в бионическом стиле имеют очень необычный и выделяющийся на остальном фоне внешний вид. Вопрос совмещения бионической архитектуры с современной и классической сейчас является актуальным и широко обсуждаемым мировым сообществом.
Приведенные примеры МАФ показывают, что за рубежом такие объекты чаще всего размещают на общественных территориях (современных улицах, площадях, парках). Что касается нашей страны, то можно предположить, что такие объекты будут уместно и интересно смотреться на улицах, бульварах, скверах городов, в современных многофункциональных парках, зоопарках, дендропарках

. Исключение может составлять историческая застройка и исторические парки. Чаще всего бионические МАФ являются доминантами в современной городской среде, за счет криволинейности, плавности и неординарности своих форм, выделяющих их на фоне мегаполиса.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что использование принципов бионики при проектировании МАФ позволяет создать выразительные, функциональные, экологически чистые или даже благотворно влияющие на окружающую среду объекты, комфортные для человека. На сегодняшний день создание таких малых архитектурных форм может быть достаточно дорогостоящим, но с развитием технологий решение этой проблемы возможно.
1.2. Интегрирование бионических малых архитектурных форм в городской ландшафт
На сегодняшний день наблюдается прогрессивное ухудшение экологической ситуации в городах, что напрямую отражается на состоянии древесно-кустарниковых пород, выявлена их фитопатология.
В данном пункте, разработана классификация практического использования объектов арборскульптуры [2], которая включает в себя две категории формирования бионических объектов - это закрытые (интерьерные) и открытые (экстерьерные) пространства.
В закрытых (интерьерных) пространствах предлагается 3 подкатегории использования - это бионическая мебель, интерьерная скульптура и элементы функционального дизайна; в открытых (экстерьерных) — это объекты городских сооружений и малые архитектурные формы. Наибольший научный интерес представляет категория «малые архитектурные формы», т. к. согласно произведенному анализу существующих (произрастающих) объектов арборскульптуры в России и за рубежом выявлено, что наибольшее количество из всех существующих бионических объектов формируется именно в данной категории практического использования.
Gavin Мипго (Гэвин Манро, Великобритания, основатель компании Full Grown) занимается серийным производством мебели из ивы (лат. Salix). На протяжении роста древесно-кустарниковые породы корректируются с помощью шпалер, ветви которых прививают друг к другу для создания цельного фрагмента. Когда арборскульптурный объект сформирован, его срезают и высушивают. Процесс сушки осуществляется в специальной камере и протекает очень медленно, для того чтобы обеспечить стабильное качество материала. По окончании этого этапа начинается обработка поверхности, завершающаяся нанесением масляного покрытия. Мебель получается полнофункциональной, эргономичной и без единого крепежа. Процесс выращивания занимает от 5 и более лет (рис. 7).

Рис. 7. Плантации растущей мебели, графство Дербишир, Великобритания. Автор - Гэвин Манро
«Вместо вырубки деревьев для последующего изготовления мебели я всегда хотел выращивать деревья сразу в форме стульев, столов и светильников. Сразу нужно отметить, что подобный подход уже практиковался в истории, например, греками, египтянами и китайцами. Процедура была примерно следующая: во-первых, вырывалась яма, во-вторых, высаживалось дерево, а сама яма заполнялась камнями, к примеру, в форме стула. Таким образом, дерево росло по тем направлениям, которые задавали камни. Так выглядело древнее производство стульев из дерева» [7].
Технология выращивания садовой мебели была известна еще с 1903 г., в ней практиковались следующие арборскульпторы: John Krubsack (Джон Крубзак, США) [7], Axel Erlandson (Аксель Эрландсон) [4], Р. Cook (Р. Кук) и В. Northey (В. Нортей), Mr. Wu (Mr. By) [1] и др. У данных арборскульпторов растущая садовая мебель представлена единичными экземплярами, тогда как Gavin Munro (Гэвин Манро) предложил массовое производство арбор-скульптурных объектов.
Однако следует отметить, что процесс выращивания элементов мебели происходит в открытых пространствах, а затем после срезки - используется в закрытых, в результате чего данный бионический объект будет относиться к категории «мебель». Было выдвинуто предложение - не срезать древесно-кустарниковые породы после завершительного этапа формирования, а перевозить их на место последующей дислокации. Процесс перевозки отработан опытом американского арборскульптура Axel Erlandson (Акселя Эрландсона) [2].
Вследствие этого можно добиться внедрения бионических малых архитектурных форм в городской ландшафт, которые будут продолжать произрастать на новой территории их эксплуатации и дополнительно использоваться как для эстетических целей города, так и для нейтрализации воздействия загрязненной атмосферы, насыщенной газообразными отходами производства (аэрозолями), выхлопными газами автомобилей, пылью и др.
«Озеленение стало приобретать ключевое значение для выживания человека в ходе ускоряющейся урбанизации и катастрофического загрязнения среды, особенно в последние 30-40 лет, когда экология вышла в список приоритетов для существования цивилизации» [3].
Hermann Block (Герман Блок) и Konstantin Kirsch (Константин Кирш) -арборскульпторы из Германии - с 1989 г. выращивают объекты арборскульпту-ры из таких элементов озеленения, как ива (лат. Salix), ясень (лат. Fraxinus) и лещина (лат. Corylus). При помощи переплетения стволов саженцев между собой в форме купола в результате можно получить беседку (рис. 8).

Рис. 8. Сезонная эксплуатация бионической беседки из ивы
Konstantin Kirsch: «Жить в растительной среде - это лучшая основа здорового образа жизни!» [4].
Nirandr Boonnetr (Нирандр Бонатар, Таиланд) отмечает, что сформированные им бионические садовые стулья и столы, выращенные из деревьев гуавы и тика, за двадцать лет эксплуатации показали достаточную устойчивость к вандализму и сложным климатическим и микроклиматическим условиям, однако подчеркивает, что это возможно только при наличии постоянного ухода и наблюдения за элементами озеленения (рис. 9).


Рис. 9. Бионические малые архитектурные формы.
Richard Reames (Ричард Риме, США) с 1993 г. придаёт деревьям форму стульев, столов и символов. На сегодняшний день, по мнению Ричарда Римса, технология формирования объектов арборскульптуры отработана и хорошо зарекомендовала себя, выращенные садовые стулья и сегодня функционируют и «будут эксплуатироваться еще моими внуками и напоминать им обо мне» [5].
Ezekiel Golan (Иезекииль Голанских, Израиль) вырастил из фикусов две «живые скамьи», одну из которых перевез на детскую площадку в больничном комплексе «Шиба» в Тель-Авиве (Израиль) [6] (рис. 4, слева). Другую растущую скамью (рис. 10, справа) автор формирует на основании запатентованной им технологии: арборскульптурные объекты выращивают в контейнерах гидропонной установки, которые имеют отверстия дна и боковых стенок. Форма и размеры отверстий задают определенную конфигурацию корням произрастающих растений [6], кроме этого, автор разработал три концептуальных проекта бионических скамеек (рис. 11)

Рис. 10. Интеграция бионических малых архитектурных форм в городской ландшафт.

Рис. 11. Арборскульитура в категории практического использования «бионические малые архитектурные формы»
Рассмотрим еще несколько концептуальных проектов по архитектурно-бионическому формообразованию.
Авторы проекта «Терпеливый садовник», разработанного дизайнерами компании Visiondivision в 2011 г. в рамках семинара MIAW2, организованного профессурой Politecnico di Milano (Миланского политехнического университета, Италия), предлагают выращивать мебельный гарнитур, в состав которого войдут один стол и четыре стула. Стулья, как ожидается, будут сформированы из слив. Они примут форму низкой вилки, «зубчики» которой (т. е. ветви) будут направлены в сторону навесов.
В результате будущие посетители живого павильона будут иметь возможность не только сидеть в креслах, но и лакомиться вкусными плодами (рис. 12) [10]. На рис. 13 представлены проекты студентов Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета НГАСУ (Сибстрин) в рамках практических занятий по дисциплине «Ландшафтная архитектура».

Рис. 12. «Терпеливый садовник» - проект, разработанный дизайнерами компании Visiondivision

Рис