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La tensegridad Materiales avanzados Jorge Prieto Peinador 50622 ¿Qué es la tansegridad? La tensegridad es un principio estructural basado en el empleo de componentes aislados comprimidos por una red tensada continua. Los miembros comprimidos (generalmente barras) no se tocan entre sí y están unidos únicamente por medio de componentes traccionados (habitualmente cables) que son los que delimitan espacialmente dicho sistema. Origen Se puede datar el origen de la Tensegridad en los años 50, pero su autoría está rodeada de polémica. Se consideran tres autores para este término: Richard Buckminster Fuller, David Georges Emmerich y Kenneth D. Snelson. Por un lado, el trabajo de los americanos Fuller y Snelson, maestro y pupilo respectivamente, en modelos geométricos tridimensionales les llevó hasta este tipo de estructura nunca antes concebida. Fuller llevaba años trabajando en geometría vectorial multidimensional y en conceptos relacionados con la Tensegridad, pero sin llegar a la síntesis de esta. Fue gracias a Snelson, alumno de artes plásticas en se momento, y a su trabajo práctico en esculturas geométircas, cuando pudo sintetizar sus conocimientos en el concepto de la tensegridad. Al mismo tiempo pero independientemente, el húngaro David Georges Emmerich investigaba los diferentes tipos de estructuras basadas en prismas tensados. Sus estudios le llevaron a definir y patentar sus “redes auto-pretensadas”, que eran exactamente el mismo tipo de estructuras que las descubrieron Snelson y Fuller. En cualquier caso, el orden cronológico de las patentes de los autores el siguiente: 1. Fuller: 13 Noviembre 1962. 2. Emmerich: 28 Septiembre 1964. 3. Snelson: 16 Febrero 1965. Definición Una estructura constituye un sistema de tensegridad si se encuentra en un estado de autoequilibrio estable, formado por elementos aisalados que soportan compresión (barras) y elementos continuos que soportan tracción (cables). El equilibrio entre esfuerzos de ambos tipos de elemento dotan de forma y rigidez a la estructura. Los sistemas de tensegridad permiten gran cantidad de diseños, tienen un gran resistencia por el reparto de cargas en el total de la estructura, son ligeros y requieren muy pocos materiales. La estructura tensegrítica más elemental es conocida con el nombre de estructura Simplex. Consta de 6 nodos, los cuales están unidos mediante 3 elementos a compresión (barras) y 9 elementos a tracción (cables). Características En 2003 el ingeniero francés René Montro hace la siguiente definición extendida: “Un sistema tensegrítico es un sistema que está en equilibrio, es estable por sí mismo y comprende un conjunto discontinuo de componentes comprimidos dentro de un conjunto de continuo de componentes atirantados.” De esta definición se pueden desgranar las características generales de estas estructuras: En equilibrio y estable por sí mismo: Equilibrio estable porque el sistema puede recuperar su posición original después de una acción externa; y por sí mismo porque dicho equilibrio es independiente de cualquier condición ajena al mismo, no depende de fuerzas externas debido a su estado pretensado inicial. Es estable incluso fuera de la acción de la gravedad. Componentes: Aunque generalmente hace referencia a una barra o un cable, también puede referirse a una membrana, un volumen, un átomo o un ensamblaje de componentes elementales. De ahí la expansión del concepto a campos relacionados con la biología, los materiales o el ser humano. Comprimidos o traccionados: La clave esta en que cada componente trabaja a tracción o a compresión de forma exclusiva, nunca ambas o de forma mixta. Tensión continua y compresión discontinua: Los componentes comprimidos han de estar aislados entre sí, mientras que los que están sometidos a tracción de forma continua, sin discontinuidad entre nudos. Dentro: Un sistema es tensegrítico cuando todos sus componentes comprimidos están dentro del propio sistema, es decir, cuando los componentes que forman los bordes exteriores están sometidos a tracción. Clasificación Según algunos autores las estructuras tensegríticas se pueden ordenar en dos categorías. Clasificación que reconoce algunas estructuras como tensegríticas que a ojos de los críticos son una falsa tensegridad. 1. Estructuras tensegríticas fieles a la definición de Montro. En estas estructuras los elementos que trabajan en tracción son distintos de los que trabajan en compresión. Dentro de la estructura, las barras rígidas en compresión ejercen una fuerza de tracción sobre los elementos elásticos en tracción que a su vez comprimen las barras rígidas. Estas fuerzas opuestas se equilibran en el conjunto de la estructura y la estabilizan. 2. Estructuras tensegríticas con armadura. Constituidas por barras rígidas, donde cada una puede trabajar en tracción y en compresión, y que son ensambladas en triángulos, en pentágonos o en hexágonos. La orientación de las barras determina la posición de cada junción y garantiza la estabilidad de la estructura. Los domos geodésicos de Fuller son constituidos así. En el fullereno El fullereno es la tercera forma molecular más estable del carbono detrás del grafito y del diamante. Se puede encontrar en forma de esferas, elipsoides o cilindros. Reciben el nombre en honor a Fuller por su trabajo con el domos geodésicos. El más conocido es el formado por 60 átomos de carbono (C60) que se presenta en la naturaleza con forma de esfera geodésica. Los 60 átomos de carbono forman 20 hexágonos alternos con 12 pentágonos unidos por 90 enlaces carbono- carbono que ejercen de elemento rígido (barra) de una esfera tensegrítica. En otros campos La idea de las estructuras tensegríticas se ha expandido a distintos campos. Se pueden encontrar teorías sobre como el cuerpo humano es considerado una estructura con tensegridad en la que los hueso y músculos son los elementos fundamentales que dotan al sistema de estabilidad y resistencia. También encontramos teorías acerca de como las células se pueden considerar estructuras con tensegridad donde membranas y líquidos internos son los elementos fundamentales. Así como los virus, las formas de vida más pequeñas, utilizan proteínas para ensamblar envolturas geodésica que protegen el material genético.
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