Priviți cele două obiecte de mai sus (în fapt e un obiect fotografiat din unghiuri diferite). Nu este nicio iluzie optică: cele două structuri denumite în engleză „tensegrity” sunt în echilibru, deși componentele dure, bucățile de lemn, nu se ating unele de altele, fiind conectate prin intermediul unor lanțuri și a unui arc (care putea fi, de asemenea, un lanț). Pare că sfidează gravitația, la prima vedere... Cum poate funcționa o asemenea structură?
Cum funcționează „tensegrity”?
Pe scurt, explicația pas cu pas este următoarea:
1. Structura de jos (din imaginea din stânga-sus), formată din patru bucăți de lemn și care se află pe sol, este stabilă, pentru că are un triunghi la bază.
2. Eliminați mental cele trei lanțuri și atașați, tot mental, doar structura de sus, prin intermediul arcului, în poziția din fotografie. Ce se va întâmpla? În mod clar structura de sus va cădea, agățată doar cu ajutorul arcului, probabil către dreapta, cum vă uitați la fotografie.
3. De aici înainte ne vom strădui să stabilizăm structura, pas cu pas.
Pentru a evita căderea către dreapta a structurii de sus, o fixați cu un lanț de structura de jos (lanțul din stânga structurii). Ce se va întâmpla acum? Structura de sus nu va mai putea cădea către dreapta, dar va avea tendința de a cădea în alte direcții, spre planul dinspre tine ori spre planul depărtat.
4. pentru a evita căderea către cele două direcții (spre tine ori în partea opusă), fixați structura de lemn de sus cu cele două lanțuri (din partea dreaptă a obiectului din stânga din figura de mai sus).
5. ca urmare, structura de sus nu mai are nicio posibilitate de a cădea, pentru că arcul se opune căderii întregii structuri, iar tendința structurii de a cădea în diverse direcții este împiedicată de lanțuri. Lanțurile au rolul de a stabiliza structura, blocând orice tendință de cădere.
Dacă ați trecut mental prin toți pașii, atunci ați înțeles că nu este nimic extraordinar cu această structură, deși în mod clar este o inovație spectaculoasă. Nu sunt încălcate legile fizicii, există o explicație destul de simplă pentru modul în care este organizată structura. Doar la o privire superficială pare că structura sfidează gravitația.
Cea mai clară și scurtă explicație, însoțită de o demonstrație a construcției unei structuri „tensegrity”, am găsit-o în videoclipul de mai jos.
Cum funcționează „tensegrity”?
Pentru o explicație mai detaliată și care ia în calcul și alte structuri de tip „tensegrity”, urmărește videoclipul de mai jos.
Utilizarea structurilor bazate pe „integritate tensională” în construcții
Un sistem bazat pe „integritate tensională” (tensegrity) se bazează pe un sistem de componente izolate, aflate sub compresie, într-o rețea de tensiune continuă, dispuse în așa fel încât elementele sub compresie (de obicei bare) să nu se atingă, în timp ce elementele sub tensiune (de obicei cabluri sau arcuri) delimitează spațial sistemul.
Termenul „tensegrity” a fost inventat de Buckminster Fuller în anii '60 în urma fuziunii termenilor „TENSional” și „intEGRITY”.
Structurile bazate pe „integritate tensională” se folosesc de combinația dintre câteva modele simple de proiectare:
:: elemente aflate sau în stare de compresie pură, sau în stare de tensiune pură, ceea ce înseamnă că structura se va prăbuși doar dacă elementele rigide sau cablurile cedează.
:: stabilitate mecanică, care permite elementelor să rămână în tensiune / compresie pe măsură ce tensiunea asupra structurii crește. Structura devine mai rigidă pe măsură ce tensiunea din cabluri crește.
:: preîncărcarea sau prestresul sub tensiune permit cablurilor să fie întotdeauna în tensiune, pentru a menține integritatea structurală.
Datorită acestor tipare, niciun membru structural nu are momente de flexibilitate (îndoire) și nu există tensiuni de forfecare în sistem. Acest lucru poate produce structuri extrem de puternice și rigide pentru masa lor și pentru secțiunea transversală a componentelor.
Podul Kurilpa
La 4 octombrie 2009 a fost dat utilizării podul Kurilpa, din Queensland, Australia. Acest pod reprezintă o structură cu catarg multiplu, cu cabluri, bazată pe principiul integrității tensionale și reprezintă cel mai mare pod din lume care folosește conceptul de „tensegrity”.
Super Ball Bot
De la începutul anilor 2000, conceptul de integritate tensională a atras și interesul roboticienilor datorită potențialului lor de a proiecta roboți ușori și rezistenți. Numeroase cercetări au testat rovere de tip tensegrity, roboți care imită organismele biologice și roboți ușori modulari. Cel mai faimos robot tip „tensegrity” este Super Ball Bot, un rover pentru explorarea spațiului care utilizează o structură tip „tensegrity” cu 6 bare, în prezent în curs de dezvoltare la NASA.
Super Ball Bot / NASA
Știință și artă
În imaginea de mai jos puteți vedea o structură de 12 metri înălțime bazată pe conceptul de integritate tensională, situată în Orașul științei, Kolkata.
Credit imagini: grabcad.com/library/tensegrity-table-6 (prima imagine) wikipedia.org (celelalte imagini)
