Inspiracje organiczne w kształtowaniu konstrukcji obiektów architektonicznych

Abstract

Natura może być niewyczerpanym źródłem inspiracji dla wielu dziedzin naszego życia, m.in. ar-chitektury. To stwierdzenie nie odnosi się jednak dosłownie do procesu kopiowania jej rozwiązań, ale do zrozumienia zasad jakimi kieruje się natura, tworząc określone formy. We współczesnym pro-jektowaniu stosowanych jest z powodzeniem wiele konstrukcji mających swój organiczny odpo-wiednik. Przykładem tego mogą być projekty Prof. Frei Otto. Jednak od inspiracji do realizacji daleka droga. Proces projektowy nie ogranicza się tylko do rysunków, wymaga wielu żmudnych obliczeń statycznych, wytrzymałościowych, itp. Dlatego istotny jest sposób numerycznego zapisu koncepcji ułatwiający pracę projektantom.
Autor: Justyna Łaszczyńska

1. DLACZEGO NATURA JEST TAK BOGATYM ŹRóDŁEM INSPIRACJI, Z KTóREGO POWINNIŚMY KORZYSTAĆ ?

Zasady tworzenia nowoczesnych systemów konstrukcyjnych, które wynikają z inspiracji organicznych, nie są zjawiskiem nowym. Zauważono już, że natura tworzy logiczne, choć bardzo złożone struktury. Każdy element przyrody, będący częścią pewnego systemu, ma określoną funkcję służącą konkretnemu celowi. Jednocześnie poszczególne elementy są od siebie zależne i doskonale ze sobą współpracują tworząc przy tym zwykle piękne formy. Formy te kształtowane, modelowane i ulepszane przez setki lat, są znakomicie przystosowane do warunków środowiska, w którym się znajdują.

Badanie i analizowanie form występujących w przyrodzie nie jest proste. Należy uwzględniać wszelkie etapy ich rozwoju zarówno w ciągu setek lat, jak i w czasie całego procesu wzrostu. Jednocześnie każde zagadnienie powinno być rozpatrywane kompleksowo, traktując organizm i środowisko jako jedność. Zagadnieniami naukowego i technicznego zastosowania praw rządzących strukturami materii ożywionej, zajmuje się dziedzina zwana „bioniką”. Poznane zasady tworzenia i budowy struktur przyrody mogą być używane nie tylko do rozwiązywania problemów konstrukcyjnych form architektonicznych, ale umożliwiają one także lepszą organizację przestrzeni, rozwiązywanie zagadnień ekologicznych, tworzenie wrażeń estetycznych [3].

Należy jednak pamiętać, że projektowanie jest przede wszystkim procesem twórczym, a nie odtwórczym i obiekty tworzone zgodnie ze wzorcami przyrody tak naprawdę w niej nie występują. Formy architektoniczne otrzymywane w rezultacie twórczej interpretacji form świata przyrody nie stanowią ich kopii biologicznych. Są one syntezą naturalnych wzorców osiągniętych dzięki możliwościom tkwiącym w postępie nauki, techniki i architektury. Oczywiście możliwa jest konkretyzacja formy przyrodniczej ale należy pamiętać, że musiałaby ona wtedy spełniać wszystkie wymagania stawiane jej przez architekturę [3].

Właściwie od zawsze, świadomie bądź intuicyjnie, korzystano z „osiągnięć” przyrody. Również we współczesnym budownictwie można znaleźć wiele analogii do form, które stworzyła natura. Przykładem mogą być układy cięgnowe lub błonowe, np.: pajęczyna, skrzydła nietoperzy lub ważek. Znalazły one zastosowanie w pracach projektantów m.in. jako przekrycia namiotowe, membranowe. Pionierem i twórcą najlepszych przykładów dachów wiszących jest prof. Frei Otto. Studiował on procesy powstawania form naturalnych, badał zależności występujące w strukturach przyrody a doświadczenia wykorzystywał w swoich projektach. Jest autorem takich obiektów jak pawilon niemiecki na Expo w Montrealu (1967r.) czy zwijany dach teatru pod gołym niebem w Bad Hersfeld (1968r.). Był również głównym konsultantem przy projektowaniu kon-strukcji przekrycia stadionu olimpijskiego w Monachium (1972r.).



Ciekawym rozwiązaniem występującym w przyrodzie są konstrukcje powłokowe, które znakomicie spełniają wymagania stawiane przez współczesną architekturę. W przyrodzie występują jako skorupki jajek, łupiny owoców, muszle, itp. Stosowanie zasady równomiernego rozkładu naprężeń na całej powierzchni powłoki umożliwia przekrywanie dużych rozpiętości, przenoszących znaczne obciążenia przy stosunkowo małych wymiarach przekrojów. Najcieńsza chyba łupina powstała w 1952r. w miasteczku uniwersyteckim Mexico jako pokrycie laboratorium promieniowania kosmicz-nego. Ma ona w szczycie zaledwie 1,5 cm grubości. Jej autorem jest architekt i inżynier Felix Candela, którego eksperymenty z betonowymi sklepieniami powłokowymi wprowadziły ekspresyjne, ale funkcjonalne kształty do nowoczesnej architektury. Tworzył wciąż nowe formy łupin, operując w zasadzie jedną powierzchnią paraboloidy hiperbolicznej, pozwalającej na wielką różnorodność kształtów i łatwość w wykonaniu. Jak to widać w kościele Santa Maria Miraculosa w Meksyku (1956r.), czy restauracji w Xochimilco (1958r.). Felix Candela potrafił łączyć wiedzę konstruktora i wyobraźnię architekta z umiejętnościami budowniczego – wykonawcy. Doceniał również w architekturze intuicję oraz prawa natury [6].


Także żebrowe układy konstrukcyjne, polegające na wzmacnianiu konstrukcji wzdłuż linii działania naprężeń głównych, mają swój odpowiednik w świecie przyrody. Jest nim np. żyłkowanie liścia egzotycznego kwiatu wodnego Victorii Regii. Formę tę wykorzystał Pier Luigi Nervi w swoim projekcie przekrycia hali fabryki Gatti w Rzymie [3].



Świat przyrody pełen jest ciekawych form, należy tylko odpowiednio się do nich ustosunkować. Innymi słowy odkrywać, badać, oceniać, wybierać i racjonalnie wykorzystywać to, co jest nam niezbędne i najbardziej użyteczne w architekturze.