BIONIKA I SIMPROLIT SYSTEM®

BIONIKA I SIMPROLIT SYSTEM^®

Objavljeno 25.03.2008. u časopisu „Build magazin“

Autor: Milan Dević, D.Civ.Eng

Akademik međunarodne akademije tehnologičnih nauka

Akademik Ruske Inženjerske Akademije

Akademik Srpske Akademije Inovacionih Nauka

Doktor tehnologije građenja i inženjeringa u građevinarstvu

Bionika (od grčke reči bion – osnovni elemenat života, živeći) je najčešće usvojen naziv za novu primenjenu nauku o tehničkim rešenjima zasnovanim na osnovnim principima organizacije, osobina, funkcija i struktura žive prirode.

Osnovna oblast izučavanja bionike predstavljaju životne forme u prirodi i njihovi analozi u industrijskoj proizvodnji, idejama i rešenjima. Arhitekturno-građevinska bionika izučava zakone formiranja i obrazovanja struktura živih organizama, polazeći od osnovnih principa stvaralaštva žive prirode – ekonomije materijala, ekonomije energije i postizanja maksimalne u datim uslovima dugovečnosti. Poslednjih godina bionika potvrđuje da je većina ljudskih patenata već zapatentovano prirodom! Priroda milenijumima, a ljudi od ne tako davnih vremena grade po istim zakonima, primenjujući u postupku stvaranja optimalna konstruktivna rešenja – preraspodelu funkcija, prijem opterećenja, dugovečnost, ekonomiju materijala i ekonomiju energije. S obzirom da su živi objekti sazdani prirodom daleko savršeniji od onih koje čovek stvara, osnovni zadatak na putu razvitka naučno-tehničkog progresa predstavlja upravo osvajanje svih prednosti i karakteristika živih struktura.

Tu spada i istraživanje novih materijala, arhitekturnih formi i konstruktivnih sistema, koji neće sadržati samo lepotu i harmoniju prirode, već i poštovati osnovni postulat izgradnje živih struktura – minimum energije uz maksimalnu dugovečnost. Na taj način, ne samo da će se dobiti multifunkcionalne žive arhitektonske strukture već će se realizovati i osnovni zadatak ekološke gradnje – harmonija sa prirodom i aktivno očuvanje životne sredine.

PRINCIPI BIONIKE

Primena prirodnih principa sazdanja konstruktivnih struktura živih organizama i njihovo preslikavanje na konstruktivna rešenja objekata otvara veoma široke horizonte ka efektivnim pravcima usavršavanja građevinarstva, počev od osnovnih struktura, pa sve do funkcionisanja izgrađenih objekata po principima minimuma korišćenja energije. Provereno milionima godina: u prirodi opstaju samo oni sistemi koji u svom funkcionisanju koriste minimum raspoloživih resursa i energije.

Priroda je genijalni konstruktor, inženjer i racionalizator, nenadmašni umetnik i veliki stvaralac svog živog i neživog sveta. Pri svem raznoobrazju struktura stvorenih prirodom u toku mnogomilenijumskog izbora, u osnovi konstruisanja izdvajaju se neki opšti principi:

karakteristike formi i oblika – maksimalna čvrstoća dugovečnost konstrukcije u prirodi obezbeđuje se pre svega krivoobraznim formama

odvojen prijem statičkih i dinamičkih opterećenja – statička opterećenja primaju se pasivnim materijalima, za čije funkcionisanje se ne troši energija.
povremena i dinamička opterećenja prihvataju se učešćem aktivnih materijala za koje se dozvoljava trošenje energije (tipa mišića)
razmeštaj nosivog materijala u pravcu prostiranja glavnih opterećenja – nosivi materijal kod pasivnih prirodnih konstrukcija raspoređuje se u pravcima dejstva postojanog opterećenja

povećanje opšte stabilnosti i prijem povremenih opterećenja vrši se nenosivim strukturama, koje u datom trenutku smanjuju opterećenje na nosivi sistem, pridajući mu nov kvalitet ukupnog povećanja stabilnosti uz minimalno korišćenja energije

racionalan raspored nosivih i nenosivih materijala – sve konstrukcije žive prirode (ćelije, tkiva i celi organizmi) održavaju formu na račun toga što uporedo sa čvrstim skeletom postoji elastičan sistem sastavljen od opni ispunjenim viskoznom protoplazmom

međusobna podela funkcija – obično svaki element ponaosob ima striktno određenu funkciju (nosivu, termozaštitnu, transportnu), pri čemu se neretko više funkcija vrše jednim elementom (polifunkcionalnost).

U okvirima bionike i bioničkih principa posebnu ekspanziju doživljava biomimikrija (bios – život, i mimikos – podražavajući), predstavlja adaptivni način rešavanja problema življenja, oponašanjem prirodnih procesa i pojava. Proučavaju se i neposredno primenjuju procesi koji se odvijaju, kako u svakom organizmu pojedinačno, tako i u njihovoj interakciji sa drugim organizmima i okruženjem.

U savremeno doba posebno je aktuelna primena bioničkih principa u elektronici i robotici.

Bionički kreativni inženjering je tehnika kreativnosti koja pokušava da koristi biološke prototipove da bi dobila ideje za inženjerska rešenja.

Ovaj pristup motivisan je činjenicom da su biološki organizmi i njihovi organi evolucijom optimizovani, što je bio osnovni uslov njihovog opstanka.

Drugo , novije značenje bioničkog krteativnog inženjeringa odnosi se na spajanje organizma i mašine. Ovaj pristup rezultira hibridnim sistemom koji kombinuje biološke i inženjerske delove, koji se često nazivaju kibernetičkim organizmom (kiborg).

Poseban odeljak bioničkog kreativnog inženjeringa je njegova primena u kreativnom razvoju arhitekturnih formi i oblika.

BIONIKA I SIMPROLIT SYSTEM

Na osnovu principa bionike i bioničkog kreativnog inženjeringa sazdan je i Simprolit sistem^® – sistem ekološke, dugotrajne i ekonomski optimalne gradnje.

UPOREDNA REŠENJA PRIRODE I SIMPROLIT SISTEMA^®

NOSIVOST:

PRIRODA

Skelet kičmenjaka sazdan je po opštem principu i sastoji se iz dve osnovne grupe: osovinski i dodatni skelet. U osovinski skelet spadaju sve kosti koje se nalaze u sredini i obrazuju nosivi sistem tela – kosti glave, vrata, kičmenog stuba, rebra i grudna kost. Dodatni skelet čine kod svih živih bića ključne kosti, lopatice, kosti ruku, kosti bedra i kosti

nogu.

Osnovna funkcija skeleta je nosivost, kako mase tela, tako i opterećenja koje telo prima. Pri tome, u prenošenju stalnog opterećenja (sopstvene težine tela) učestvuje vertikalni sistem kostiju (kosti vrata, kičmenog stuba, bedra i nogu), a povremeno opterećenje

teretom prenosi se posredno (preko kostiju ruku i lopatica) opet do vertikalnog sistema kostiju kičmenog stuba, bedra i nogu.

SIMPROLIT SISTEM^®:

Sa druge strane, od Simprolit blokova ili Simprolit ploča formira se oplata za horizontalne betonske elemente: serklaže, nadvratnike, nadprozornike, međuspratne i krovne ploče.

Pri tome se, u svaki treći Simprolit blok u za to posebno predviđenim kanalima montira horizontalna armatura, što sve zajedno, sa ugrađenim betonom, čini siguran sistem za prijem i prenos bočnih opterećenja – horizontalno stalno i pokretno opterećenje, kao i vertikalno povremeno opterećenje u vidu sila dejstva vetra i seizmike.

ELASTIČNOST I DUKTILNOST:

PRIRODA

Oko skeleta kičmenjaka nalazi se sistem mišića i krvnih sudova (meso) koji, između ostalog: vrši i funkcije održavanja kostiju u neophodnom položaju; zaštite kostiju od bočnih udaraca i preloma; elastičnost i duktilnost motornog sistema i dr.

SIMPROLIT SISTEM^®:

Simprolit masa u Simprolit blokovima takođe vrši analogne funkcije navedene kod strukture žive prirode – vrši funkciju formiranja otvora u koji se naliva nosivi beton ili montira armatura, štiti ugrađen beton od bočnih udaraca i preloma.

Zid od Simprolit blokova ispunjen betonom ne može se razbiti macolom, jer silinu udara na sebe primaju zidovi blokova od Simprolit mase i amortizuju ga, tako da je preostala energija nedovoljna da ošteti ili razbije betonski stub unutar bloka.

Svojom elastičnošću i duktilnošću Simprolit blok kao trajno ugrađena oplata (ICF) amortizuje bočne deformacije od seizmičkih sila i seizmičkog pomeranja nosivog konstruktivnog sistema, za razliku od svih ostalih sistema sa AB skeletom i ispunom od raznih materijala.

TERMOZAŠTITA I PAROPROPUSNOST:

PRIRODA

Oko skeleta i mesa živih organizama nalazi se koža koja između ostalog vrši termičku i baktericidnu zaštitu živog sistema kojeg okružuje, učestvuje u metabolizmu i transportu gasova (koža diše)

SIMPROLIT SISTEM^®:

Simprolit masa oko betonskih stubića unutar Simprolit blokova i sami Simprolit blokovi kao nosivi, samonosivi i pregradni zidovi vrše višestruku zaštitu konstrukcije objekta:

otpornost na požar preko 180 minuta na 1180 ⁰C,
otpornost na mraz preko 100 ciklusa,
kompleksna zaštita zidova, plafona i podova objekta
termoizolacija i spolja – zimi i unutar objekta – leti
hidrofobni, bez kondenza i kapilarne vlage
seizmički optimalni zbog duktilnosti i manje težine
otporni na glodare i termite i
što je najvažnije, Simprolit^® zidovi dišu i eliminišu štetna isparenja kroz zidove ka vani

Simprolit blok kao trajno ugrađena oplata (ICF) štiti ne samo betonske stubove unutar blokova, već i ceo objekat od ekstremno visokih i niskih temperatura, stvarajući prirodni zaštitni mehanizam, kako u fazi eksploatacije, tako i u samoj fazi izvođenja radova.

Naime, pri ispitivanju u IMK Građevinskog fakulteta u Beogradu, Simprolit^® blok je napunjen svežim betonom bez dodataka aditiva protiv zamrzavanja i odmah stavljen u zamrzivač sa temperaturom -26^oC, pri čemu beton ne samo da se nije smrzao, već je posle 28 dana postigao istu čvrstoću kao i kontrolni uzorak na sobnoj temperaturi – jer je sadejstvom toplote hidratacije cementa pri očvršćavanju betona u sadejstvu sa termičkim karakteristikama, hidrofobnošću i otpornošću na mraz zidova Simprolit blokova, stvoren autostabilan termički sistem, bionički sličan sistemu polarnih živih bića.