Islas de compresión en un océano de tracción: Estructuras tensegríticas

En el tema de estructuras hemos estudiado algunos de los tipos de estructuras artificiales más habituales, dejando a un lado ciertos tipos de estructuras menos usadas. Entre estas últimas, destacan las llamadas estructuras tensegríticas, las cuales presentan un equilibrio interno propio, y no dependen de la acción de la gravedad para asegurar su propia estabilidad; i.e son sistemas que permanecen en un autoequilibrio estable. Esta clase de construcciones combina amplias posibilidades de diseño junto a su gran resistencia y ligereza; empleándose pocos materiales en su construcción.

El término tensegridad proveniente del inglés tensegrity, un término arquitectónico acuñado por Richard Buckminster Fuller, padre de la Geometría Geodésica (vista en el aula) como contracción de tensional integrity (integridad tensional) para referirse a un "sistema estructural constituido por elementos de compresión discontinuos conectados por elementos de tensión continuos. Debido a la forma en que se distribuyen las fuerzas tracción y de compresión en su interior, constituye una estructura estable que es capaz de reaccionar e interactuar de manera dinámica”. Sin embargo, los primeros modelos de estructuras tensegríticas fueron realizadas por un alumno de R.B Fuller, Kenneth Snelson quien, en 1948, presentó un conjunto de diseños basados en las novedosas ideas de su profesor.

Tensegrity by pelandintecno on Sketchfab

Needle Tower de Kenneth Nelson. Fuente: Mark Andre

Kurilpa Pedestrian Bridge en Brisbane
Fuente: Margaret Donald

Normalmente, los elementos sometidos a compresión son barras que sin tocarse entre sí (de ahí lo de discontinuas) están unidas únicamente mediante cables sometidos a tracción, dando la sensación de que las barras flotan en el aire. De ahí que su ideólogo, R.B Fuller, también las definiera como islas de compresiones en un océano de tracciones. En las estructuras de tensegridad todas las fuerzas de compresión y de tracción están perfectamente distribuidas, trabando conjuntamente y generando el equilibrio entre esfuerzos que dotan de forma y rigidez a la estructura.

Una de las características más importante de este tipo de estructuras es su capacidad de equilibrio y estabilidad. Como comprobaréis, tras construir algún modelo básico, son sistemas capaces de recuperar su posición inicial después de que la acción de una fuerza externa la haya alejado de ella. Son estables ya que esta capacidad de equilibrio no depende de fuerzas externas, ni de ningún anclaje, ni tan siquiera de la fuerza de la gravedad. Una estructura tensegrítica es estable incluso sin gravedad. Cualquier fuerza externa que reciben se transmite a todos los elementos del sistema por igual lo que hace que se deforme de manera simétrica y global en lugar de colapsarse en una parte, redistribuyendo las fuerzas entre todos los elementos y logrando una nueva forma en equilibrio. La vibración en un componente se transmite al resto de las partes. Esto se debe a la cualidad de autotensión que tiene todo sitema de tensegridad, tal y como podéis observar en el siguiente vídeo.

Construcción de estructuras básicas de tensegridad en el taller

Hace unos años, los alumnos de 3ºESO realizaron la estructura de tensegridad más elemental, el Simplex, a partir de tubos de PVC. Sin embargo, si no queremos irnos a tamaños excesivamente grandes, el diámetro de los tubos limitaba bastante la obtención de determinadas estructuras. Aunque existen varias opciones comerciales para jugar a construir estas estructuras (Tensetritoy y Tensegri-Teach) en esta entrada os propongo la fabricación de vuestros propios elementos constructivos: varillas de madera como elementos sometidos a compresión y gomas elásticas que cumplirán la función de los elementos sometidos a tracción.

En los ejemplos que acompañan esta entrada se han empleado varillas de 150 y 300 mm de longitud, con diámetros de 4 y 8 mm, respectivamente.

En las bases de cada varilla se ha practicado un corte perpendicular a la base de 5 mm (varillas de 150 mm) y 8 mm de profundidad (varillas de 300 mm), con una sierra de marquetería fija.

Las gomas elásticas, de 100 mm x 1,5 mm o 150 mm x 1,5 mm según la longitud de las varillas, se introducirán en estos cortes, tal y como muestra la imagen.

Obtenidos los elementos básicos, ya queda lo más complejo, aunque entretenido: su montaje.

Para ayudaros os dejo algunos vídeos que os pueden guiar en la labor, y una recomendación: no os desesperéis porque no conseguís poner orden este océano de tracción a la primera. A medida que aumenta el número de barras iréis comprobando su complejidad.