В процессе эволюции, живое создавалось очень экономно, Природа унифицировала лепестки цветков, чешуйки рыб, змей, шишек, листьев, злаков, стебли деревьев и многие другие элементы биосистем. В Природе так же фигурируют простейшие формы : треугольник, квадрат, овал, окружность, куб, прямоугольник, квадрат, шестиугольник. Но её умение виртуозно варьировать , компоновать из ограниченного числа форм более сложные, удивительно красивые, легкие, прочные, надежные, долговечные и экономичные системы - укор не дают архитекторам покоя, которые умудряются придавать типовым жилым помещениям и общественным зданиям предельно серую и унылую однообразные, безликие формы, оторванные от Природы:

Плодовитость заимствования опыта у Природы в области стандартизации и унификации можно проиллюстрировать на примере воспроизведения конструкции пчелиных сот. Пчелиные и осиные соты - одно из примечательных творений Природы. http://dailypix.ru/puteshestviya/9955-muzey-pchel-v-ispanii.html

Они представляют собой десятки тысяч шестигранных призм, расположенных параллельными рядами. Основание каждой примы стоит и 3-х ромбов, образующих вместе пирамиду. Здесь четко воплощена идея унификации : главным и единственным элементом пчелиной постройки служит шестигранная ячейка, сделанная из воска. Каждый ряд ячеек пчелы кладут с "перевязкой", как каменщики кирпичную стену. но прочность здесь относительно, выше, чем у кирпичной стены. Соты изотропны - это означает, что их прочность  одинакова во всех направлениях.  Первыми заимствовали опыт авиастроители для создания сверхзвуковых самолетов и ракет. в 50-х годах достоинствами пчелиных сооружений решил воспользоваться известный польский инженер и архитектор Адам Кавровский. По его инициативе в ПНР начали изготовлять крупные панели для строительства жилых домов. Сотовые панели можно делать из разных материалов : железобетона, древесно-волокнистых плит, синтетических смол, шлаковой ваты, отходов. Вместо стали для армирования применяют пластмассы. Конструкция крупной панели, изготовленной по новому методу, показана на (рис. 52). Из панелей 6-ти видов можно собирать дома любой формы и с различным количеством этажей:

Соты - идеальная форма для монолитной конструкции : никто не мог бы предложить пчелам что либо удобнее, однако собирать их из отдельных элементов, например шестигранников не выгодно, потом что у каждой  ячейки окажутся двойные стенки.  Польские конструкторы усовершенствовали "идеальные" соты, они стали  собирать из 1 элемента - треугольника с продленными сторонами. Внешне рисунок сот усложнился, зато исчезли двойные стенки, трудоёмкость уменьшилась, прочность повысилась. Дома, собранные и панелей Гданьского конструкторского бюро, стали в 5 раз легче обычных, а затраты труда на их постройку уменьшились в 20 раз, такие дома не требуют  глубоких и дорогостоящих фундаментов. У пчелиных сот есть еще одно не мало важное достоинство, секрет которого заключен в рационально выбранной форме, в геометрическом построении восковой ячейки. этому поистине чудесному  пространственному элементу и в своё время воздали  должное  французы Маральди и Реомюр, швейцарец Гюбер, петербургский академик Рыкачев и многие другие известные ученые. видные математики не раз производили  самые точные вычисления размеров главного  конструктивного элемента пчелиных сот и неизменно приходили к одному и тому же выводу : все острые углы 3 ромбов, образующих основание каждого шестигранника = 70°32′. Учеными уже доказано, что шестигранной форме именно такая  величина углов даёт наибольшую вместимость  сотовой ячейки при минимальных затратах строительного материала на её сооружение.

Есть мнение, что "пчела - это отделившаяся часть цветка, произошла в результате разделения животной части от растительной, для удобства опыления цветов". За миллионы лет эволюции у пчел выработалось приспособление, не исключено, что методом "проб и ошибок" - хранить мёд в самой экономичной и ёмкой форме сосуда. Нельзя ли человеку воспользоваться опытом мохнатых тружениц и так же хранить  в сотах, но только в железобетонных, различные продукты, к примеру зерно? Безусловно, это интересное предложение, ведь ежегодно  строят десятки элеваторов для хранения зерна. Обычный элеватор - ряд вертикальных труб - силосов, толщина стенок круглых монолитных башен весьма велика. И не потому что прочность этого требует, их иначе не сделаешь, в тонкий зазор - щель между кольцами опалубки - бетонную смесь не заложишь и уплотнительный  вибрирующий прибор не вставишь, волей-неволей приходится  делать силосы массивными. Иное дело силосный элеватор, конструкцию которого разработали советские инженеры, он быстро строится. Под Новосибирском в Купино был сооружен сотовый элеватор, высотой с 15 этажный дом,  стенки силосов, собранные из 2 типовых железобетонных элементов, стали тоньше, бетона ушло меньше, а надежность конструкции значительно возросла. Следом за Купинским поднялся в Целинограде еще более совершенный  элеватор сотовой конструкции. На него ушло примерно 30% меньше бетона, чем на его монолитного предка, затраты труда сократились в двое! Ученые и инженеры прошлого, ХХ столетия мечтали, что  в нашем веке начнется строительство стандартных  строительных элементов шестигранные общественные и административных зданий, жилых домов, домов - сот, которые бы отвечали  всем современным художественно-эстетическим и технико-экономическим требованиям. Жилые дома из шестигранных секций давно уже строятся за рубежом. комнаты подобно  ячейке пчелиных сот, шестигранные с  шестью углами. Необычная пространственная организация позволяет по новому, в различных вариантах, очень удобно  размещать мебель в квартирах, улучшать освещение в каждой комнате. да и архитектура  шестигранных сотовых домов, не говоря уже о прочности, во многом  выигрывает, особенно  когда широко используется богатая палитра современных  материалов. Многовековой опыт пчел в сооружении сот  весьма успешно используется  гидротехниками. Гидротехнические соты  собирают однотипных, унифицированных  сборных элементов. огромный рамочный улей выстраивается прямо в реке, его ячейки квадратные или прямоугольные, из них образуется  прочный и жесткий во всех направлениях каркас. Так растут плотины, шлюзы, подпорные стенки, устои, состоящие в основном из ... пустоты : 90% пустоты и лишь  10 железобетона - рекорд легкости и гидротехнического  изящества. Ячейка-комната объемом в 30 кубических метров имеет массу  всего 1-тн. Монолитная она была бы в 7 раз тяжелее. Но гидротехнические сооружения должны иметь высокую прочность, что бы устоять в воде, нужна масса и как раз с сотами она приобретается дешево. Ведь внутри пустоты ничего не стоит заполнить песком. Песчаный "куличик"  площадью около 10 кв. м. имеет массу уже более 100 тн. Попробуй  сдвинь! Сотовому каркасу песчаный кулич дает массу и устойчивость, железобетону возможность работать в полную силу, а гидрогидротехникам - новую, совершенную, экономичную конструкцию. Песок в таких сотах ценнее мёда. И еще чревычайно важно : сотовые конструкции полносборные, а это значит, что  строительная площадка превращается в монтажную. Дома - соты, соты - элеваторы, соты - плотины, соты - шлюзы, соты - устои, соты - подпорные стенки, соты - гостиницы... У сотовых конструкций может быть большое будущее.

Рассмотрим идеи оформления в виде "пчелиных сот".

Бионика рассматривает живую систему не просто как балку или пространственную форму, а как активно реагирующий на внешние и внутренние воздействия организм и попытаемся  выяснить, что могут позаимствовать архитектурная бионика , строительная техника у биосистем, изучая протекающие в них процессы, устройство и принципы работы различных механизмов, дающих возможность нормальной жизнедеятельности и функционирования организма. Природа учит смотреть на здание как на живой организм, исходя из этого, большой интерес представляют способы защиты и изоляции живых организмов от неблагоприятных  климатических воздействий, приспособления, которые дают возможность растениям нормальный газовый обмен, регулирование  температуры и влажности...

Модульный дом из шестиугольных металлоформ. Проект был создан в эпоху разрушения ВПК в рамках т.н. «конверсии». По техническому заданию требовалось создать быстровозводимый модульный (наращиваемый) дом с максимальным изготовлением деталей дома на производстве (сварка, покраска) и возможностью перевозки всех деталей дома в стандартном железнодорожном контейнере с последующей сборкой на строительной площадке с минимальными усилиями и в минимальные сроки. Дом должен был иметь возможность устанавливаться на слабонесущих грунтах, на склонах со сверхнормативными уклонами, в условиях вечной мерзлоты, в сейсмоопасных районах и в районах с ветровой нагрузкой до 200 км/час. В результате остановились на металлоконструкциях (тогда это было достаточно необычно) и шестиугольных комнатах одинакового размера (по 16 кв.м), которые впоследствии стали называть «ячейками». Дом выдерживал землетрясения до 9 баллов без разрушения основных несущих элементов конструкции и собирался на строительной площадке обычными гаечными ключами. После первой же реализации дома частным гражданским лицам недостроенный дом был благополучно украден в лихие 90-ые, поскольку разбирался столь же легко, как и собирался. Пришлось технологию сборки ключами заменить на технологию сварки на строительной площадке. Наверно, отдельно стоит остановиться на причине выбора формы комнат в виде шестиугольников. Правильный шестиугольник площадью 16 кв.м имеет сторону длиной 2,5 м. Длина стороны квадратной комнаты площадью 16 кв.м составляет 4 м. Предположим, что мы строим жилой дом с максимальной распределенной нагрузкой на пол 150 кг/кв.м. Максимальная распределенная нагрузка на пол одной комнаты составляет 150 кг х 16 кв.м = 2400 кг. Тогда на одну сторону длиной 2,5 м шестиугольной комнаты приходится нагрузка 400 кг, а на одну сторону длиной 4 м четырехугольной комнаты составляет 600 кг. С учетом возможного наличия соседних комнат нагрузка на сторону 6 – угольной комнаты составит 800 кг, а 4 – угольной комнаты 1200 кг. Несложные расчеты показывают, что в случае 6-угольной комнаты при использовании в качестве стороны комнаты швеллера допустимый для швеллера прогиб получается у швеллеров на 2-3 типоразмера меньше, чем в случае квадратной комнаты. На практике был использован швеллер Ш12, который имеет значительно меньшую массу погонного метра, чем требуемый для квадратной комнаты швеллер Ш18. Производить на высоте горизонтальный монтаж (сварку) швеллера массой 26 кг намного легче, чем монтаж швеллера массой 65 кг. Планировка комнат при шестиугольном исполнении комнат намного интересней, чем для одинаковых квадратных комнат.

В результате родился базовый проект двухэтажного дома, состоящий из 14 одинаковых «ячеек» (по 7 на каждом этаже) общей площадью 224 кв.м. Совершенно не обязательно строить все 14 ячеек или строить их сразу. Можно построить одноэтажный дом с различным количеством ячеек, можно двухэтажный дом с тремя или четырьмя ячейками в основании. Главное – то, что построив некоторое количество ячеек, можно в любой момент поставить дополнительные фундаментные стойки и собрать еще необходимое количество дополнительных ячеек. Зачастую при строительстве большого дома сначала строят строительную бытовку. Это стоит вполне определенных денег. В нашем варианте в этом нет никакой необходимости. Каждая ячейка вершинами шестиугольника опирается на фундаментные стойки, поэтому достаточно построить первые шесть фундаментных стоек, собрать на них первую ячейку и затем использовать ее в качестве бытовки, то есть все средства уходят непосредственно на стройку, а не на вспомогательные строения. Для двух ячеек необходимо 10 фундаментных стоек, для трех – 13 и так далее. Для семи ячеек базовой компоновки требуется 24 фундаментные стойки. Схема базовой компоновки выбрана из соображений минимальной площади внешних стен (для минимизации тепловых потерь) и минимального количества фундаментных стоек. На сегодняшний день по моим сведениям до той или иной степени готовности домов реализовано не менее 50 и, скорее всего, не более 100 проектов разной этажности и разным количеством ячеек. Для меня при реализации интерес представляет лишь силовой каркас, как основа дома. Внутренняя и внешняя отделка дома при таком каркасе могут быть совершенно разнообразными в зависимости от фантазии и финансовых возможностей владельца дома.

Подробнее : http://www.tehnoforum.com/index.php?topic=3995.0

К примеру,  еще в XIX веке С.Швендер, обратил внимание на продолговатые, "остроумно устроенные вентиляционные отверстия" растений, называемые устьицами. Устьица (их можно увидеть с помощью микроскопа на нижней стороне листа) - особые природные автоматические устройства (рис.53), позволяющие осуществлять газовый и влагообмен, поддерживать необходимый уровень влажности внутри растения.

Механизм работы устьиц таков:при значительном притоке влаги, превышающем потери в листьях, устьица широко раскрываются и способствуют  процессу испарения. когда влаги не хватает, клетки устьиц расслабляются и прикрывают вентиляционные отверстия, расход влаги сокращается. Количество и расположение устьиц на листьях растений зависят от климатического пояса. Исследования выявили, что  во влажных р-нах устьица располагаются на поверхности листа и их отверстия широко открыты, а в засушливых  р-нах устьица расположены глубоко в мякоти листа и их количество не велико.

Принцип работы устьиц не может не привлечь внимания  сантехников, один из инженеров-техников, В.Н. Семенов в своей статье "Природа учит строить",М., "Знание, 1966 году, стр. 27-28 написал:        -"Есть предложение, использовать принцип работы устьиц в строительной технике : заменить форточки и открывающиеся фрамуги жилых, общественных и промышленных зданий "дышащими стенами", со сквозными отверстиями, регулируемыми автоматическими клапанами. Рассчитав заранее  действие клапанов, можно поддерживать в помещении любой температурно-влажный режим. Технически это вполне выполнимо, дело за конструкторами".

Многие цветки точно ведут отчет времени, чутко реагируя на изменение температуры, влажности атмосферного давления. К примеру мак открывает свои лепестки в 5 ч., белая кувшинка - в 7 ч., кислица - в 9 ч. утра. За несколько часов до наступления дождя плотно складывают свои лепестки мальвы, ипомеи; от холода  складывают лепестки мимозы и многие другие цветы.

Человек еще не постиг всех секретов удивительно точной работы природных хронометров, барометров, термометров и гигрометров. Но уже с прошлого ХХ века бионика, совместно с архитекторами и инженерами думает и работает  над аналогичными механизмами, с целью "оживить" их заставляя, если не полностью, то хотя бы частично, изменять и трансформировать  свою пространственную форму, поднимать и опускать, подобно лепесткам цветов, кровлю здания, автоматически регулировать микроклимат. Тщательного изучения заслуживают средства защиты растений и животных от интенсивной солнечной радиации. В решении этой задачи у мудрой Природы человек может многое позаимствовать. К примеру,  Природа добилась  максимальной  теплоизоляции ряда растений соответствующим подбором  их окраски, рациональным расположением листьев.

Многое подсказывает Природа инженерам в решении актуальных вопросов водоснабжения новых жилых массивов, промышленных комплексов. Если взять обыкновенный зеленый лист, мы увидим, что он снабжен тончайшими полыми трубочками, несущими клеточный сок. Ученые пришли к выводу : расположение жилок (иннервация) полых трубочек в зеленом листе - самая экономичная и надежная  схема питания, которую целесообразно использовать при водоснабжении больших территорий.