Entendiendo las estructuras de tensegridad

Seguramente habrás escuchado oír sobre la «tensegridad», y la peculiar forma de estas estructuras que otorgan un equilibrio único, inclusive sometido a pesos considerables. Y es que, a menudo son los videos los que a los ingenieros nos encanta compartir sobre «mesas flotantes», explicando una naturaleza inusual, de lo que trata la tensegridad.

¿Qué es la tensegridad?

Tensegridad o integridad a la tracción, describe un sistema de componentes aislados y comprimidos dentro de una red de cuerdas que están bajo una tensión continua. Teniendo la particularidad que estos componentes no se tocan, no obstante, experimentan compresión.

En un primer momento, hasta para mi fue difícil creer sobre estas estructuras, ya que no es común que la industria de la construcción fabrique cuerdas para soportar cargas de compresión. Ya que, usualmente asociamos a cuerdas con esfuerzos a la tracción, como el caso de una grúa.

Sin embargo, con la configuración y el equilibrio correcto, este tipo de materiales pueden suspender un sistema de componentes que estén bajo compresión. Entonces, podemos decir que una estructura que experimenta esta forma de compresión flotante gana fuerza a partir de las cuerdas bajo tensión que suspenden los componentes comprimidos. Como resultado, estos sistemas dan a los acordes la capacidad de soportar un sistema bajo compresión.

Aprende como funcionan las estructuras de tensegridad

Por ejemplo, supongamos que la imagen anterior es una mesa flotante, cuya dos piezas (la que forman la base y la parte superior) contienen una estructura similar a una grúa. Estas estructuras se mantienen unidas mediante la tensión de la cuerda del medio. Las tres cuerdas agregadas a cada esquina de la base y las secciones superior, están ahí para agregar estabilidad.

Y es que, este «fenómeno» trata de una sola cosa, equilibrar el peso. El cordón unido a las vigas en forma de grúa solo puede soportar peso en una dirección. En un mundo perfecto, la única fuerza que actúa sobre el sistema sería la gravedad y el sistema estaría equilibrado de tal manera que esta cuerda del medio sería todo lo que se necesita.

Sin embargo la realidad es otra, ya que al tener solo una cuerda se crearía un sistema inestable, como un péndulo. Las otras cuerdas añaden estabilidad al alterar su tensión de acuerdo con la distribución del peso de la estructura.

Estas estructuras de suspensión tienen aplicaciones prácticas para la construcción de puentes. Por ejemplo, el puente Kurilpa en Brisbane, Queensland, Australia, es una de las estructuras híbridas de tensegridad más famosas que las personas pueden usar para atravesar una vía fluvial. Está suspendido por una serie de pilares de forma de grúa que usan cuerdas para mantener a la estructura.

Pero como ya se mencionó anteriormente, al igual que la mesa flotante, podría ser difícil comprender como esta estructura permanece intacta. Para tener una mejor idea, los ingenieros pueden construir un modelo del puente, o la mesa flotante (a menor escala), utilizando cuerdas y piezas impresas en 3D. Para aquellos que no tienen acceso a una impresora en 3D, pueden intentar construir los componentes suspendidos con palitos de Lego.

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¿Cómo diseñar y simular una estructura de tensegridad?

Seguramente ahora te dió la curiosidad de poder simular a menor escala una estructura de tensegridad, para ello, de manera didáctica, te adjunto un video en donde se explica el paso a paso del como elaborar una estructura de tensegridad, con la finalidad de que puedas presenciarlo de manera directa.

Ejemplos reales de tensegridad

TORRES DE AGUJAS DE KENNETH SNELSON

Diseñada por el artista Kenneth Snelson para el Hirshhorn Museum and Sculpture Garden en Washington, DC, Needle Tower es uno de los ejemplos más emblemáticos de tensegridad. En este trabajo en particular, Snelson utiliza tubos de aluminio que actúan en compresión y se sostienen mediante la tensión creada a través de cables de acero unidos en los extremos de cada tubo.

Aunque el equilibrio de compresión y tensión es un trabajo delicado, Snelson puede colocar miembros estructurales para crear una composición completa. Al pararse en el medio de la torre, los espectadores notarán la Estrella de David de seis puntas. Sin embargo, cuando se mira desde lejos, los cables de acero parecen desaparecer, dejando gruesos tubos de aluminio flotando en el aire.

ESTADIO OLÍMPICO DE MÚNICH

El Estadio Olímpico de Múnich fue diseñado por Frei Otto, un arquitecto e ingeniero estructural que se especializó en estructuras similares. Las experiencias de Otto en la construcción de tiendas de campaña en la Segunda Guerra Mundial lo inspiraron a investigar e innovar con estructuras de tracción, ya que podían crearse con un material mínimo y costos mínimos.

El estadio es un testimonio de la innovación de Otto. El gran espacio público demuestra que tal uso de la tensegridad no solo es factible, sino que también es capaz de crear una hermosa arquitectura.

MONTREAL BIOSPHERE

The Biosphere , también conocido como Montreal Biosphere, es un museo ambiental con una estructura de cúpula sublime que integra completamente el atractivo visual de la tensegridad. Esta obra maestra arquitectónica fue diseñada por el arquitecto Buckminster Fuller. Aunque Fuller es mejor conocido por sus cúpulas geodésicas, también escribió y enseñó extensamente sobre la tensegridad después de su invención del término. Sus enseñanzas han influido en otros, incluido el artista Kenneth Snelson.

PUENTE KURILPA

El puente Kurilpa fue diseñado por Cox Rayner Architects y Arup Engineers como el puente híbrido de tensegridad más grande del mundo. Tiene aproximadamente 1,500 pies de largo y se balancea entre grandes mástiles de aluminio y cables de acero liviano para lograr la estructura de tracción.


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