→3. Конструкции и формообразование

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.

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).

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.

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.

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.

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).

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.

Сооружения многих видов пауков визуально похожи на тентовые конструкции. Форма паутины, созданная простой связью между точками, эффективно распределяет материю с минимальным искусственным вмешательством

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.

Вдохновение конструкциями паучьего плетения и их уникальной системой соединений-креплений внутри паутины позволило создавать очень легкие, при этом максимально объемные, статичные, но пластически вариативные сооружения с устойчивой конструкцией.

Современные интерпретации натяжных структур, заимствованных в природе демонстрируют проекты павильонов ICD/ITKE.

Морфология биологической ролевой модели коконов некоторых чешуекрылых была перенесена в структуру павильонов, одновременно и крытых и сводящих положительную форму к минимуму.

Свойства воздухоопорных зданий схожи со свойствами и гексагональных и мембранных конструкций — имея минимальную площадь в плане они позволяют создать максимально объемную оболочку, но в отличии от вышеупомянутых методик данный эффект достигается с помощью внутреннего давления воздуха.

Подобные надувные системы используют некоторые виды моллюсков, рыб и насекомых, живущих под водой.

Не имея возможности жить на суше, но нуждаясь в кислороде, янтина (Janthinidae) сооружает воздушный плот — для поддержания на поверхности, паук-серебрянка (Argyroneta aquatica) создает водолазный купол — храня пропитание и запас жизненно необходимого кислорода в нем, а бойцовая рыбка (Betta splendens) создает пузырьковый плот — для выращивания личинок.

Косвенно пневматические методологии животных использованы в примерах ранних надувных построек в 20 веке — на Всемирной выставке в Осака в 1970, или в некоторых мембранных куполах Фуллера.

Но прямой пример изучения технологии и адаптации ее в строительстве присутствует в очередном проекте Штутгартского университета.

Вдохновение куполом паука-серебрянки послужила основой для создания высокоэффективной волоконной структуры с экономичным расходом материала и высокой устойчивостью к механическим напряжениям.