La mayoría de nuestras casas y otras estructuras hechas por el hombre son 'estructuras de compresión': su integridad radica en la continuidad de la compresión desde el ladrillo más alto hasta el bloque de granito más bajo; la compresión corre en una línea ininterrumpida de un elemento a otro. todo el camino hasta el suelo.
Hemos pensado en nuestros cuerpos de la misma manera: el esqueleto es una pila de huesos, como una pila de damas, una estructura de compresión continua, con los músculos individuales colgando de cada hueso para moverlo.
Pero todos los esqueletos de las aulas que hayas visto están conectados entre sí. De manera similar, en el esqueleto real, los huesos flotan en un mar de tejido blando.
La continuidad fascial sugiere que la miofascia actúa como una tensegridad ajustable alrededor del esqueleto: una red tensional de tracción continua hacia adentro como los elásticos, con los huesos actuando como puntales en el modelo de tensegridad, empujando contra las 'bandas de goma' restrictivas.
La tensegridad es la propiedad presente en un sistema que se apropia de cables (tracción) y de la rigidez de otros elementos (normalmente en acero, madera o bambú) capaces de actuar conjuntamente bajo esfuerzos intrínsecos (tracción y compresión) propiciando resistencia y estabilidad formal.
Estructuras tensegríticas. Qué son, cómo se calculan y un programa para “jugar” con ellas
¿Qué ventajas nos aporta las estructuras tensegríticas?
- La estructura funciona como un todo, no presentando puntos de debilidad local.
- Buen ratio entre resistencia y cantidad de material
- Como las barras suelen ser de pequeña longitud es raro que aparezca el pandeo y como están articuladas no aparecen torsores.
- Vibran por que transfieren las cargas de una parte a otra de la estructura de forma muy rápida, fenómeno muy útil si queremos absorber impactos o sismos.
- Mediante ensamblaje de estructuras simples se llegan a estructuras complejas
- Para construirlas no se necesitan andamiajes pues la propia estructura sirve de andamio para sí misma.
-Se puede usar como sistema plegables (como la pasarela de la tesis de Landolf)
¿Qué inconvenientes podemos encontrarnos?
- A medida que algunos diseños crecen en tamaño, sus montantes empiezan a interferirse entre ellos. Congestión de barras.
- Se deforman mucho en comparación con las estructuras convencionales
- A veces, sobretodo en estructuras grandes, hay que recurrir a grandes prentensados de los cables
Todo muy bonito pero… ¿Cómo se calculan?
El concepto clave en este tipo de estructuras es “no linealidad geométrica”. Debido a que las barras y cables solo actúan en un sentido (tracción o compresión) y que una variación en sus tensiones implica grandes desplazamientos, nos obliga a usar algoritmos complejos que asuman cálculos no lineales.
Los pasos a seguir para el cálculo de estas estructuras serían:
Paso 1. Determinar el estado de equilibrio de la estructura y sus tensiones. Para ello se debe recurrir a métodos “form-finding” (o búsqueda de forma). Estos métodos parten de una geometría inicial propuesta a la que se aplican las cargas de pretensado y mediante cálculos iterativos se busca el equilibrio de la estructura. Este paso es el realmente complicado existiendo infinidad de algoritmos que a veces se escapan del uso normal de los programas de cálculo.
Paso 2. Una vez tenemos el resultado geométrico y tensional de la estructura obtenido en el paso 1, se aplican las acción de las cargas externas sobre la estructura y mediante métodos de cálculo no lineal se obtienen los esfuerzos y tensiones.
Paso 3. Ya solo quedaría dimensionar los elementos de estructura en función de la normativa que se esté utilizando.
Señalar que estas estructuras se suelen diseñar sobredimenaionadas. Lo normal es que existan miembros redundantes, con el fin de asegurar un bueno comportamiento de la estructura en caso de fallo de un elemento.
Si queréis saber un poco más sobre el téma de cálculo, os dejo un link donde se explica un método iterativo de manera más extensa, con ejemplos y usando ANSYS: “Desarrollo de una metodología basada en el método de los elementos finitos para la proyección de estructuras tenségridas” Puigoriol Forcada, J. M
Y si quieres un programa para poder “jugar” con estas estructuras e incluso realizar algunos cálculos, les dejo el link para descargaros el programa ToyGL desarrollado por Julien Averseng. http://www.lmgc.univ-montp2.fr/~averseng/JA/ToyGL.html
Este programa te permite cambiar parámetros en una estructura tensigrítica y en tiempo real, mediante cálculos no lineales, te encuentra el estado de equilibrio y fuerzas.
Espero que les haya resultado interesante.
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