Structurile de tensegritate (tensegrity) sunt una dintre inovațiile fascinante ale lumii construcțiilor. Designerul și arhitectul american Buckminster Fuller a experimentat diferite viziuni arhitecturale și structurale, iar una s-a dovedit a fi poate cea mai inovativă în domeniul construcțiilor: tensegritatea.

Structurile de tensegritate, conform lui Fuller, sunt „structuri cu auto-tensionare compuse din elemente rigide și cabluri, cu forțe de tracțiune și compresie, care formează un întreg integrat”.

Fuller a început să-și dezvolte viziunea asupra structurilor de tensegritate în anii 1920. Totuși, abia în 1949, studentul său, sculptorul Kenneth Snelson, a creat prima structură care a fost definită ca una de tensegritate.

Cel mai apropiat și accesibil exemplu de structură de tensegritate face parte din noi: coloana vertebrală. Pentru a simplifica, majoritatea sistemelor de structură ale clădirilor sunt proiectate în funcție de forța de compresie, care apare atunci când o forță fizică apasă spre interior asupra unui obiect.

Pe de altă parte, structurile de tensegritate sunt proiectate în funcție de forța de tensiune, care este o forță de tracțiune transmisă axial printr-o sfoară, un cablu, un lanț sau un obiect similar. 

Ce sunt structurile de tensegritate ?

O structură de tensegritate este compusă dintr-o serie de cabluri de tensionare continue (elementele tensionate) sunt ținute pe loc de o serie de bare discontinue (părțile comprimate).

Există șapte caracteristici definitorii ale acestor structuri, precum:

• Tensiunea generalizată și separarea elementelor rigide 

În structura acum emblematică a lui Snelson, barele rezistente la compresie nu se ating. În schimb, ele sunt ridicate, îmbrățișate și interconectate individual printr-un sistem de cabluri tensionate continuu, o condiție Snelson și Fuller numită „tensiune continuă, compresie discontinuă”.

• Stabilitate 

Deși eterică în aparență, X-urile sale din lemn par aproape să plutească – sculptura lui Snelson este remarcabil de stabilă, în ciuda utilizării minime a elementelor rigide. Această stabilitate se datorează faptului că elementele de tracțiune și compresive sunt întotdeauna în echilibru mecanic.

• Precomprimare

Acest echilibru mecanic rezultă din modul în care componentele de compresie și de tracțiune interacționează pentru a scoate în evidență natura esențială a celuilalt: cablurile trag de ambele capete ale barelor, în timp ce barele împing și întind cablurile.

Rezultatul este că fiecare element din structurile de tensegritate este deja solicitat – elementele de compresie sunt deja comprimate, caracteristicile de tracțiune sunt deja tensionate – și sunt subliniate unul de celălalt, o condiție este cunoscută sub numele de „autostresare” sau „precomprimare”.

• Rezistență

Deși sunt stabilizate prin pretensionare, structurile de tensegritate sunt, de asemenea, foarte sensibile la perturbațiile exterioare. Componentele lor se reorientează imediat când structura este deformată și o fac reversibilă și fără rupere.

• Integrare globală

Deoarece componentele sunt intim interconectate, produc o structură cu adevărat holistică.

• Modularitate

Deși completă singură, o structură de tensegritate se poate combina cu alte astfel de structuri pentru a forma un sistem de tensegritate mai extins. Unitățile individuale de tensegritate pot fi perturbate în aceste sisteme fără a compromite integritatea generală a sistemului.

• Ierarhie

 Structurile de tensegritate mai mici pot funcționa ca și componente compresive sau de tracțiune într-un sistem mai extins, care poate îndeplini o funcție similară în strategii mai cuprinzătoare.

8 exemple de structuri de tensegritate

Structurile de tensegritate sunt acum obișnuite în mediul construit, apărând în orice, de la artă la poduri la aeroporturi. Iată 10 proiecte impresionante:

Stadionul Olimpic din München de Frei Otto

Frei Otto, arhitect și inginer structural, s-a inspirat din experiențele sale în construirea de corturi în al Doilea Război Mondial pentru a construi structuri unice de tensegritate până când acestea au devenit specializarea lui – el credea că sunt economice, deoarece puteau fi create cu mai puțin material și mai puține costuri. 

Biosfera de Buckminster Fuller

Biosfera, numită alternativ Montreal Biosphere, este un muzeu de mediu cu o structură sublimă de dom proiectată de maestrul structurilor de tensegritate, Buckminster Fuller. Structura domului integrează pe deplin estetica tensegrității. 

Podul Kurilpa de Cox Rayner Architects și Arup Engineers

Acesta este cel mai mare pod hibrid de tensegritate din lume proiectat de Cox Rayner Architects și Arup Engineers. Podul Kurilpa cuprinde un echilibru de catarge mari din aluminiu și cabluri ușoare de oțel pentru a atinge caracteristicile definitorii ale tensegrității. 

Aeroportul Internațional Denver de Fentress Architects

Aeroportul Internațional Denver este un exemplu binecunoscut de structuri de tensegritate. Forma din fibră de sticlă acoperită cu teflon reprezintă Munții Stâncoși și a devenit un reper arhitectural important.

Nasa Super Ball Bot

Super Ball Bot este o platformă de aterizare și mobilitate complet bazată pe tensegritate, care facilitează misiuni planetare mai puțin costisitoare și mai fiabile.

Acești roboți proiectați să investigheze suprafața planetelor sunt mai robuști și pot tolera mai multă forță. Cu firul său în formă de sferă și matricea articulației, Super Ball Bot este suficient de dur pentru a supraviețui aruncării dintr-o navă spațială la mii de metri deasupra suprafeței unei planete și totuși să sară în siguranță.

Robotul ar putea fi rotit pe suprafața planetei în orice direcție odată ce a aterizat și este echipat cu un gadget de culegere de date în centrul său. Datorită masei reduse și mobilității sporite a Super Ball Bot, o excursie prospectivă de explorare pe Titan, luna lui Saturn, este fezabilă.

Sisteme Reconfigurabile de Tensegritate de Kuan-Ting Lai

Acest proiect a explorat posibilitățile de utilizare a principiilor tensegrității pentru a construi un sistem structural care se poate reconfigura. Cercetarea începe cu înțelegerea regulilor de bază de tensegritate, explorarea metodelor de reconfigurare a structurilor de tensegritate și, în final, construcția prototipului.

Structura de tensegritate parametrică pentru târgul de artă local de către studenții Universității Ball State din Muncie, Indiana

Acest exemplu este un proiect de cercetare dezvoltat de studenții Universității Ball State din Muncie, Indiana, care lucrează la formalizarea structurilor parametrice din 56 de module luminoase și auto-umbrite folosind țesut de elastan pentru a crea un pavilion care oferă protecție împotriva soarelui. Structural, a fost realizat din variații modulare ale măsurilor și rotație din software-ul parametric – Rhino și Kangaroo, esențiale pentru conformarea procesului formal.

Needle Tower de Kenneth Snelson

Turnul Needle este proiectat de Kenneth Snelson și este considerat una dintre structurile esențiale de tensegritate. A fost proiectat pentru Muzeul Hirshhorn și Grădina de Sculptură din Washington, DC. Turnul este realizat din tuburi de aluminiu menținute pe loc de tensiunea creată prin cablurile de oțel atașate la capetele fiecărui tub. 

De departe, această structură de tensegritate pare o serie de tuburi de aluminiu aleatoare, neconectate, deoarece cablurile de oțel sunt prea subțiri pentru a fi văzute. Cu toate acestea, când vizitatorii stau în mijlocul turnului, pot vedea Steaua lui David cu șase colțuri.

Sursă articol: ARCH20

Citește și: