Strutture Tensegrali

Le strutture tensegrali Emilio Lonardo

L'albero, supporto essenziale di vita sulla terra, esempio meraviglioso di struttura tensegrale in natura. Nato da un seme, con l'acqua, la terra, l'aria e la luce del sole, un albero cresce in un'efficiente struttura con acqua e gas che si muovono all'interno, permettendogli di essere sia flessibile che incredibilmente resistente, quando oscilla e si adatta alla mutevolezza dei venti e alla terra, e porta i minerali verso l'alto—pezzi di polvere di stelle—e l'acqua dalla terra al cielo.

R. Buckminster Fuller

Le strutture tensegrali Emilio Lonardo

In copertina: K. Snelson - 5 Degrees, 1992

Progettisti contemporanei Prof.ssa Graziella Leyla CiagĂ

Abstract Le strutture tensegrali sono strutture reticolari di singolare natura. Nonostante gli studi effettuati, a più di sessant’anni dalla loro scoperta/invenzione, non esistono utilizzi pratici diffusi di questi sistemi. Questo accade probabilmente per un’intrinseca complessità legata ai concetti base, ma anche ad una carenza di informazioni unitarie sull’argomento.

Questa relazione si pone come obiettivo quello di presentare un inquadramento generale dei sistemi tensegrali, partendo dal racconto della nascita di queste strutture e dei momenti storici salienti.

Una seconda parte analizza nello specifico i sistemi tensegrali, descrivendone le tipologie e le varie classificazioni, e facendo un punto della situazione sull’attuale stato della ricerca. Infine si presentano le principali realizzazioni, i concept e i progetti futuri.

Indice 1

Introduzione

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Origini della tensegrity

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2.1 Brevetti 2.2 L’universo tensegrale di Buckminster Fuller 2.3 Kenneth Snelson e il rapporto con “Bucky” 2.4 David Georges Emmerich 3

Definizione

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Principi base e classificazione

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4.1 Concetto base 4.2 Tipologie e classificazione 5

Stato della ricerca 5.1 Caratteristiche principali 5.2 Il problema della ricerca della forma 5.3 Capacità di dispiegamento 5.4 Strutture tensegrali come “sistemi attivi” 5.5 Nuovi ambiti di ricerca

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Principali realizzazioni 6.1 Rostock Tower 6.2 The Blur Building 6.3 Le cupole di Geiger 6.4 Il design tensegrale

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Concept e progetti futuri 7.1 Filamentosa 7.2 Instant Skycraper 7.3 Dubai Tensegrity Tower 7.4 TorVergata Bridge 7.5 Tensegrity Tourus 7.6 Tetto per il Museo Archeologico 7.7 City Bike 7.8 Teague 20/20 headphones

Nazionale di Reggio Calabria

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Conclusioni

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Bibliografia e sitografia

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Introduzione La maniera più semplice per capire cosa sia una struttura tensegrale è prendere visione (meglio se dal vivo) di un modello di questa tipologia di sistemi; infatti, per chi non ha mai avuto occasione di entrare in contatto con articolazioni spaziali di questo tipo, può risultare complicato comprenderne il funzionamento.

Ad ogni modo, la definizione più recente (e maggiormente riconosciuta) è stata redatta dal Prof. Motro R. dell’ Università di Montpellier, e afferma: «Si dice Tensegrale un sistema in uno stato di auto-equilibrio stabile comprendente una serie di componenti compressi all’interno di un continuum di componenti tesi».

Per comprendere meglio questa definizione è necessario precisare che con “componenti compressi” si intende indicare le aste presenti all’interno del sistema, mentre, i “componenti tesi” sono costituiti da cavi che collegano le varie aste e si trovano esternamente alla struttura. Il loro sviluppo etereo, ai limiti delle leggi che governano la gravità, conferisce a queste realizzazioni un aspetto fantastico, quasi magico, che solitamente lascia incantato chiunque ne veda una per la prima volta.

Il concetto di “floating compression” (compressione fluttuante) alla base di questi sistemi è molto originale e affascinante, e per questo motivo, a mio avviso, merita (come meritano le altre tipologie di strutture sinergetiche) un approfondimento e una ricerca di possibili applicazioni che al momento sono confinate al mondo virtuale e all’arte. Forse per un’intrinseca complessità formale o forse per l’inadeguatezza di conoscenze a riguardo, nonostante attualmente esistano strumenti di analisi geometria e statica per le strutture tensegrali, ciò che manca è un approccio progettuale a questi sistemi, capace di aprire nuove strade a possibili applicazioni realizzative.

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Modello autoprodotto di struttura tensegrale

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Elementi compressi

Elementi tesi

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Origini della tensegrity

Il termine “tensegrale” (o “tensintegro”) è la traduzione del termine “tensegrity” coniato nei primi anni ’50 da Richard Buckminster Fuller, e deriva dalla contrazione dei vocaboli “tensional” e “integrity”. La scoperta di questo tipo di sistemi risale alla fine degli anni ’40 ed è stata a lungo oggetto di accesi dibattiti in merito alla paternità. Nel 1948, un giovane studente d’arte del Black Mountain College di nome Kenneth Snelson, affascinato e ispirato dalle lezioni di uno dei suoi docenti, l’anticonformista, architetto, ingegnere, matematico, cosmologo e inventore R. Buckminster Fuller, riuscì a realizzare una prima configurazione riconducibile al concetto di “floating compression”, definizione che avrebbe coniato lo stesso Snelson alcuni anni dopo.

Fuller comprese la portata dei lavori del giovane alunno e si concentrò sullo sviluppo di quelle idee che secondo il suo parere rappresentavano la traduzione pratica di teorie cui stava lavorando da anni. Riuscì a trovare anche un nome che sintetizzasse nella maniera più adeguata il concetto di quella scoperta/invenzione che per molto tempo è stata considerata sua. Su questa vicenda è stata poi fatta

chiarezza da R. Motro in alcuni suoi scritti, grazie alla corrispondenza diretta scambiata con Snelson.

Parallelamente, ma indipendentemente da Fuller e Snelson, l’ungherese (ma francese d’adozione) David Georges Emmerich, cominciò a studiare alcune strutture tridimensionali tensionali che chiamò “strutture tese ed auto tendenti”, ispirandosi ai modelli “prototensegrali” di Karl Ioganson del 1921.

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R.Buckminster Fuller e Kenneth Snelson

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cupole tensegrali di grandi dimensioni, producendo anche diversi brevetti, senza però riuscire mai a raggiungere una solidità statica che ne consentisse usi architettonici. Quando nel 1967 gli fu commissionata la progettazione di una struttura geodetica per l’Expo di Montreal, la sua prima idea fu di cercare di sfruttare il sistema tensegrale per la sua realizzazione, dovendo però, poi, ripiegare su di una struttura reticolare più tradizionale per motivi di tempo e di budget.

2.1 Brevetti I brevetti del 1962 (Fuller), 1964 (Emmerich) e 1965 (Snelson), al di là della diatriba su chi fosse l’ ideatore dei sistemi tensegrali, dimostrano che siano stati loro tre i primi ad investigare seriamente questa tipologia di strutture.

Le loro ricerche, in seguito, presero comunque strade differenti. Snelson cominciò a studiarne i concetti che ne stanno alla base, focalizzandosi soprattutto sull’aspetto artistico ed estetico, continuando ancora oggi a produrre sculture di rara bellezza e grande impatto visivo; Fuller ed Emmerich, invece, cercarono da subito una possibile trasposizione pratica in ambito costruttivo e architettonico, anche se, purtroppo, i loro studi rimasero confinati a tentativi empirici e a modelli di studio. Arrivarono però all’individuazione delle principali famiglie e tipologie di strutture: le torri e le cupole tensegrali, l’icosaedro tensegrale a 6 aste isolate (ottaedro espanso), il tetraedro tensegrale a 6 aste isolate (tetraedro tronco), creando così una prima catalogazione di base delle forme regolari e le regole di base per l’organizzazione geometrica.

Fuller si dedicò, inoltre, allo studio di

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2.2 L’universo tensegrale di R. Buckminster Fuller Fuller iniziò i primi esperimenti sulle strutture tensegrali nel 1927, arrivando ad una loro concretizzazione solo nel 1948, grazie all’apporto dell’allora suo studente Kenneth Snelson.

Nel 1953 realizzò una struttura tensegrale rigida, con 270 aste non identiche, che brevetterà poi nel 1962. Nel 1960 progettò e costruì una struttura tensegrale in bamboo dal diametro di 14 metri per il Long Beach State College. L’anno successivo studia dei ricoveri a basso costo realizzabili con materiali e tecnologie locali utilizzando il sistema tensegrale. Le strutture tensegrali sono state il principale argomento di studio nell’ultima parte della vita di Fuller, il quale arrivò a produrre una grandissima quantità di modelli di studio e a scrivere alcuni testi a riguardo. Durante i suoi studi, inoltre riscontrò moltissime analogie tra natura e strutture tensegrali, arrivando a paragonare queste ultime alle catene di atomi e all’«albero, supporto essenziale di vita sulla terra, esempio meraviglioso di struttura tensegrale in natura. Nato da un seme, con l'acqua, la terra, l'aria e la luce del sole, un albero cresce in un'efficiente struttura

con acqua e gas che si muovono all'interno, permettendogli di essere sia flessibile che incredibilmente resistente, quando oscilla e si adatta alla mutevolezza dei venti e alla terra, e porta i minerali verso l'alto — pezzi di polvere di stelle — e l'acqua dalla terra al cielo».

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R. Buckminster Fuller con uno dei suoi primi modelli tensegrali

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Struttura tensegrale a 6 aste - archivio di Stanford

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Struttura tensegrale a 30 aste con modulo icosaedrico prodotto da Fuller

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Cupola tensegrale costruita da Fuller

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2.3 Kenneth Snelson e il rapporto con “Bucky” L’artista americano è oggi ritenuto l’inventore/scopritore del sistema tensegrale. A questo proposito Snelson inviò una lettera a Renè Motro (pubblicata nel Novembre del 1990 sull’“International Journal of Space Structures”) in cui descriveva dettagliatamente la sua scoperta delle strutture tensegrali. Egli afferma, infatti, nella corrispondenza con il professore dell’Università di Montpellier, di aver iniziato a studiare questo nuovo tipo di sistemi nell’autunno del 1948. Nell’estate di quell’anno, continua Snelson, partecipò ad un corso estivo al Black Mountain College, elettrizzato dalla possibilità si assistere alle lezioni del maestro del Bauhaus Josef Albers.

Tra i docenti di quella sessione estiva c’era anche Buckminster Fuller (ancora poco conosciuto), in qualità di sostituto di un professore di architettura che aveva rinunciato al suo incarico ad una settimana dall’ inizio del corso.

Fuller, nel giro di poche lezioni, “ipnotizzò” i suoi alunni con discorsi sulla geometria e sulla scienza all’interno dell’architettura, tanto che molti di questi iniziarono a seguirlo assiduamente meri-

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tandosi successivamente l’appellativo di “Fulleriani”; tra questi c’era anche Snelson che alla fine del corso, tornato a casa nell’Oregon, passò l’autunno a studiare strutture, basandosi sulle lezioni di Fuller. Realizzò due sculture somiglianti ad una colonna vertebrale per poi raggiungere, dopo altri tentativi, un risultato inaspettato: una struttura/scultura formata da assi di compensato unite a “X”, tenute in equilibrio da cavi tesi. Inviò alcune immagini dei suoi progressi al maestro che lo invitò a partecipare alla seguente sessione estiva sempre al Black Mountain College. Evidentemente Fuller, dalle fotografie non aveva ancora compreso la reale portata di quei modelli, perché, quando li vide dal vivo, ne rimase stupefatto, chiedendo addirittura a Snelson di poterli tenere nonostante ritenesse che il modulo a “X” fosse sbagliato e che la ricerca si sarebbe dovuta concentrare su moduli tetraedrici.

Nel giugno del 1949 Snelson mostrò a Bucky (come era affettuosamente chiamato Fuller) la sua nuova scultura ricevendo in cambio, sei mesi dopo, una lettera in cui il suo maestro gli assicurava di menzionarlo nelle sue conferenze come

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pioniere di questa nuova tecnica. Nel Gennaio del 1951, Fuller pubblicò sulla rivista “The Architectural Forum” una fotografia della struttura senza nominare Snelson il quale, chiedendo spiegazioni, si sentì dire: «Ken, old man, you can afford to remain anonymous for a while» (Ken, vecchio mio, ti puoi permettere di rimanere anonimo ancora per un po’); Fuller avrebbe poi modificato la struttura a “X” in una struttura a tetraedri definendola sua. Snelson capì allora di essere solo e libero da ogni relazione con il vecchio maestro e ricominciò a sperimentare partendo proprio dalla struttura a “X” che Fuller aveva archiviato come non considerabile ai fini della ricerca.

L’artista americano conclude la lettera affermando che non riesce ad immaginare altri utilizzi per questo tipo di strutture che non siano prettamente artistici. Infatti, dice di aver visto architetti utilizzare questo sistema costruttivo in alcuni progetti ma per ragioni puramente estetiche e non per un reale vantaggio, barando poi spesso anche sull’effettiva realizzazione tensegrale.

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Le tre sculture prodotte da Snelson nell’autunno del 1948

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Needle Tower una delle opere pi첫 famose di Snelson.

Struttura in alluminio e acciaio rinforzato 30x6x6m 1968 - Hirshhorn Museum & Sculpture Garden, Washington, D.C.

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Disegno della vista interna della Needle Tower

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Cellula base della struttura, il “simplex�

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Snelson durante il montaggio della torre

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La Needle Tower durante una fase del montaggio

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Disegno del giunto che tiene fissata a terra la struttura

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City Boots, 1968 Acciaio inossidabile - 2,7x2,7x3,6m Collection: J. Patrick Lannon Foundation

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Easy-K, 1970 Alluminio e acciaio inossidabile - 6,5x6,5x32m Exhibition: Sonsbeek ‘70, Arnhem, Holland

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Easy Landing, 1977 Acciaio inossidabile - 10x25x20m Collection: City of Baltimore, Baltimore, MD

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B-Tree, 1981 Acciaio inossidabile - 6x9,5x9m Collection: National Institutes of Health, Bethesda, MD

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Dragon, 2000 Acciaio inossidabile - 9,3x9,4x3,6m

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Rainbow Arch, 2001 Alluminio e acciaio inossidabile - 2,1x3,8x1m

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02 2.4 David Georges Emmerich Un discorso a parte merita la figura di David G. Emmerich, architetto e ingegnere ungherese stabilitosi in Francia. Lontano dalle vicende americane che stavano coinvolgendo Snelson e Fuller, Emmerich elaborò indipendentemente, nel 1958, il concetto di “strutture tese e auto tendentiâ€?, arrivando a brevettarle nel 1964.

Secondo Emmerich, questi particolari sistemi, in cui le forze di trazione e quelle di compressione formavano configurazioni bilanciate e stabili, avrebbero potuto costituire il preludio ad una nuova architettura, priva di fondazioni, alla base di una nuova societĂ in cui ognuno avrebbe potuto costruire il proprio habitat.

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System Autotendante, 1962

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System Autotendante, 1962 Particolare

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Definizione Ad oggi possiamo trovare differenti definizioni del concetto di tensegrale, a partire dai nomi con cui i primi ideatori si riferivano alle proprie opere: “tensional integrity” (Fuller), “systems autotendant” (Emmerich), “floating compression” (Snelson). Una definizione non proprio scientifica e precisa, ma che rende bene l’idea di cosa sia una struttura tensegrale, è quella utilizzata spesso da Fuller per riferirsi a questi sistemi che immagina come «isole di compressione all’interno di un oceano di tensione».

Questa definizione, piuttosto poetica può comprendere diversi sistemi (non solo tensegrali), come ad esempio i sistemi pneumatici e risulta quindi vaga, ma ne evidenzia una caratteristica fondamentale, ovvero che gli elementi compressi siano situati all’interno degli elementi tesi.

Questa precisazione assume notevole importanza in quanto ci permette di distinguere i veri sistemi tensegrali da quelli “falsi”. Per molto tempo gli autori hanno considerato sistemi tensegrali solo quei sistemi nei quali fosse presente un solo elemento compresso per nodo; queste strutture vengono definite strutture tensegrali di classe 1. Appartengono a questa categoria le torri di Snelson, come la

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“Needle Tower”, le cupole tensegrali di Fuller, e tutti quei sistemi in cui gli elementi compressi sono isolati tra di loro all’interno del continuum tensionale.

Esistono, però, diverse strutture che presentano due o più elementi compressi collegati tra loro; avremo così sistemi di classe 2, 3, 4, etc., a seconda del numero di elementi che formano il componente compresso. Lo stesso Fuller realizzò, fra i suoi primi modelli, una torre di classe 4 che presentava quattro aste rigide saldate tra loro ad una estremità.

Un caso di falsa tensegrity è costituito dalle coperture “di Geiger”, che, nonostante mantengano al loro interno aste compresse fluttuanti, presentano ai bordi anelli di compressione per contrastare le tensioni centripete dei cavi. Dall’analisi dei primi brevetti presentati da Fuller, Emmerich e Snelson si può ricavare un’altra definizione: «i sistemi tensegrity sono sistemi reticolari spaziali in stato di presollecitazione. Tutti i loro elementi hanno andamento rettilineo e hanno dimensioni equivalenti. Gli elementi tesi non hanno resistenza a compressione e costituiscono una maglia continua; gli elementi compressi costituiscono un

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insieme discontinuo. Ogni nodo riceve uno ed uno solo componente compresso». A differenza di quella di Fuller, questa è una definizione molto restrittiva ed esclude sistemi in cui sul nodo converge più di un elemento compresso o in cui sono presenti elementi compressi curvilinei o di dimensioni differenti tra di loro, accettati, invece, dalla definizione corrente, ovvero quella introdotta da Motro (presentata nell’introduzione), la quale fa riferimento ad una serie di parole chiave importanti da definire. La prima, stato di autoequilibrio stabile significa che la struttura deve trovarsi in uno stato di presollecitazione per essere stabile e mantenere la sua forma; per stabilità si intende la capacità di un sistema di tornare nella posizione iniziale in seguito ad una perturbazione. Come detto, i componenti compressi e tesi sono, solitamente, aste e cavi, ma la definizione ammette qualsiasi possibilità, tra cui membrane, volumi o aria; in ogni caso è opportuno precisare che le caratteristiche di resa strutturale dipendono e variano in base alla classe di appartenenza del sistema tensegrale considerato.

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K. Snelson, X-tend, 1967 Alluminio e acciaio inossidabile - 8,3x15x51cm Struttura di classe 1 con componenti compressi di diversa lunghezza

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Alcuni esempi di strutture tensegrali di classe 2 Ad ogni nodo sono legati due elementi compressi

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K. Snelson, Zigzag Tower, 1997 Acciaio inossidabile verniciato - 115,6x22,9x19,7cm

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Modulo singolo e assemblato nella torre di classe 4 di Fuller

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Due esempi di “falsi� tensegrali

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Principi di base e classificazione Il concetto che sta alla base dei sistemi tensegrali è sostanzialmente diverso rispetto a quello delle tradizionali tecnologie costruttive (che funzionano per massa, ovvero per resistenza caratteristica del materiale). Si tratta, infatti, di sistemi che razionalizzano l’uso dei materiali, impiegandoli soltanto secondo le linee di forza e per contrastare soltanto gli sforzi di compressione e trazione. La loro stabilità non dipende dalla loro massa o dalla forza di gravità, bensì dal valore della pre-sollecitazione interna della configurazione spaziale.

4.1 Concetto base Fuller aveva fatto ricorso all’analogia con i sistemi pneumatici per spiegare il concetto strutturale dei sistemi tensegrali. In effetti la definizione estesa prevede, fra i possibili componenti compressi, anche l’aria, per cui, seppur in maniera molto generalizzata, possiamo considerare le strutture pneumatiche come facenti parte della categoria di strutture “tensegrity”, facilitandone la comprensione. Prendendo ad esempio un pallone, questo può trovarsi in tre stati diversi: sgonfio, gonfio con pressione interna nulla, gonfio con una certa pressione interna (questa analogia è molto

utile per comprendere il concetto di prestress). Nel caso in cui il pallone sia sgonfio, può assumere un numero indefinito di forme, trovandosi in uno stato di non stabilità. Nel secondo caso, invece, il pallone assume la sua forma sferica che, però, non è in grado di mantenere in caso di sollecitazioni esterne, non avendo alcuna rigidità. Nell’ultimo caso, infine, viene immessa, all’interno del pallone, più aria di quella che è effettivamente in grado di contenere, e questo genera una pressione interna. Questa condizione pone la membrana esterna in uno stato di pre-sollecitazione, che rende il pallone reattivo alle azioni esterne, lo rende, cioè, capace di tornare allo stato iniziale se perturbato. Questo stesso discorso vale anche per le strutture tensegrali, anche se, ovviamente, nel loro caso la forza s t a bil iz z ante si ot tiene at tr aver s o l’allungamento dei componenti compressi o l’accorciamento di quelli tesi. Esiste un’unica lunghezza degli elementi per cui la struttura si possa trovare in condizione di equilibrio con pre-sollecitazione nulla e il valore di questo stato può variare entro un certo range, oltrepassato il quale si avrà il collasso della struttura.

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A

B

Un pallone può trovarsi in tre stati: sgonfio [A], gonfio [B], gonfio con pressione interna [C]

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C

A

B

Configurazione iniziale [A] e finale stabile [B] di un prisma a base triangolare

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A

B

Configurazione iniziale [A] e finale stabile [B] di un prisma a base quadrata

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4.2 Tipologie e classificazione In molti casi lo studio delle strutture tensegrali è stato portato avanti da diversi ricercatori in maniera autonoma; così è difficile capire immediatamente con che tipologia di struttura si abbia a che fare. Solo a titolo esemplificativo è da notare come può essere definita la cellula base, il “simplex”, espressa attraverso diverse denominazioni: “equilibrio elementare”, “prisma a tre aste”, “3 aste, 9 cavi”, “twist element”, “3 aste strato singolo”. A tale proposito ci viene in aiuto ancora una volta Reneè Motro, il quale ha fornito un sistema di nomenclatura univoco e dettagliato, basato sulla tipologia del sistema tensegrale a cui si fa riferimento: “n” numero dei nodi “S” numero degli elementi compressi “C” numero degli elementi tesi “R”, “I” sistema regolare o irregolare “SS” Sistema sferico Grazie a questo sistema, il nome del “simplex” risulterebbe: n6-S3-C9-R-SS; di certo un nome non semplice da ricordare ma di sicuro molto specifico. Esistono comunque altre metodologie per definire le strutture tensegrali.

Le principali famiglie sono state indivi-

duate da Fuller ed Emmerich prima e da Anthony Pugh (docente della University of California) poi. I primi due, molto spesso agendo per via empirica, hanno “isolato” alcune “cellule elementari”, che corrispondono a tutte quelle strutture non ulteriormente divisibili in singole cellule stabili.

La classificazione introdotta da Pugh, invece, prevedeva tre classi principali: rombica, a circuito e con configurazione a “Z”; questa distinzione si basa sulla tipologia di collegamento tra i vari elementi compressi attraverso i cavi. La denominazione di configurazione rombica deriva dal fatto che, in modalità stabile, ogni asta è interpretabile come la diagonale maggiore di un rombo formato da quattro cavi adiacenti ripiegati secondo l’asse di un’asta. Nella configurazione a circuito, gli elementi compressi sono composti da una concatenazione di aste che chiudono i rombi generati dalle aste stesse e dai cavi delle strutture. I sistemi a circuito risultano più stabili di quelli rombici poiché, pur derivando dalla stessa configurazione, presentano il congimento di alcune delle aste, formando una configurazione di classe 2, che consente la realizzazione,

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tra le altre, di strutture geodetiche. Le configurazioni a “Z” (o a zig-zag) si caratterizzano per l’andamento zigzagante dei cavi che collegano le estremità di tre aste, come nel caso del tetraedro tronco.

Anche con questo sistema è possibile ottenere delle strutture geodetiche.

Esistono poi configurazioni più recenti, tra cui una presentata da Motro che consiste in un sistema in cui tutte le aste sono collegate tra loro, a formare un unico circuito chiuso, cosicchè risulti un solo elemento compresso all’interno della maglia tensionale; il sistema viene per questo motivo definito “monocomponente”. Un’ulteriore configurazione elementare di recente realizzazione è quella denominata “a stella”, che deriva da un elemento prismatico (come lo è il “simplex”) a cui viene aggiunto un elemento compresso di lunghezza superiore agli altri e collegato alle estremità superiori ed inferiori dei nodi del prisma. In pratica, sempre osservando le caratteristiche basilari di questi sistemi, è possibile arrivare ad innovazioni e soluzioni sempre nuove.

Secondo l’architetto Biagio Di Carlo, autore di uno dei maggiori testi di riferi-

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mento sull’argomento, infatti, intraprendere una strada personale di ricerca è il metodo giusto per trovare sempre nuove configurazioni e meccanismi di giunzione al fine di condividere poi le proprie “scoperte” ed affinare sempre di più la tecnologia di questo tipo di sistemi.

Dalle cellule elementari, è possibile formare, per aggregazione, sistemi più complessi. Queste aggregazioni si possono dividere in sistemi mono-dimensionali (in cui l’aggregazione avviene lungo un solo asse) e bi-dimensionali (dove il collegamento viene fatto lungo due assi che definiscono un piano). E’ importante ricordare che esistono anche sistemi irregolari, che evidenziano caratteristiche peculiari. Grazie a questi sistemi è possibile realizzare strutture di qualsiasi forma e sono quindi decisamente indicati nella realizzazione di configurazioni organiche come testimoniano le numerose sculture di Snelson, le quali raggiungono un altissimo livello di sperimentazione tecnologica e formale.

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n6-S3-C9-R-SS

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A

B

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Configurazione a rombo [A], a “Z” [B], a circuito [C]

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Ottaedro espanso - esempio di configurazione rombica

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Configurazione a circuito di un cubottaedro

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Esempi di configurazione a “Z�: griglia continua, tetraedro 4v, tetraedro tronco

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Torre tensegrale di classe 1 formata dall’unione di due “simplex”

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Arco tensegrale, esempio di assemblaggio monodimensionale

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K. Snelson, Sleeping Dragon, 2002-2003 Alluminio e acciaio inossidabile - 3x22,1x4,8m Sistema irregolare

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Stato della ricerca Nonostante questo sia un ambito di ricerca che può essere considerato ancora “di nicchia”, esistono molte pubblicazioni a riguardo, come molti sono i siti internet che affrontano l’argomento, abbracciando svariati ambiti che spaziano dall’arte alla matematica, passando per la robotica, fino ad arrivare alla medicina, all’ingegneria, coinvolgendo il design e addirittura la psicologia, la filosofia e la metafisica. Le proprietà dei sistemi tensegrali sono stati usati per spiegare il comportamento meccanico del cito-scheletro delle cellule endoteliali o la struttura interna di virus e atomi di carbonio; sono state trovate analogie con la colonna vertebrale e la struttura dei muscoli. Esistono richiami al concetto di tensegrità per spiegare fenomeni psico-sociali di attrazione e repulsione, senza dimenticare che lo stesso Buckminster Fuller richiamava le peculiarità di questi sistemi per dimostrare le sue teorie metafisiche sulla reale natura delle forze che regolano l’universo. La parola “tensegrità”, quindi, non serve solo a descrivere una struttura o un’opera d’arte, ma un più ampio concetto strutturale.

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Strutture tensegrali di classe 1 e 2 nel corpo umano Legamenti di spalle, braccia e dita dei piedi

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Citoscheletro di una cellula endoteliale

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Modello di colonna vertebrale tensegrale

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5.1 Caratteristiche principali Grazie alle informazioni trovate, soprattutto nelle pubblicazioni di Motro (“Tensegrity – Structural system for the future”) e alla tesi di dottorato di V.Gomez Jauregui (“Tensegrity structures and their application to architecture”) è possibile isolare alcune caratteristiche fondamentali dei sistemi tensegrali: -Sono strutture reticolari spaziali formate da elementi compressi e da elementi tesi -Non presentano forza di taglio, momento flettente e momento tocente -Per loro natura sono strutture leggere -Ottimizzano l’uso dei materiali -Si prestano ad essere assemblati a secco -Possono essere progettati per essere modulari (strutture regolari) -Possono diventare dispiegabili -E’ possibile unire cellule elementari per ottenere strutture composte più complesse -Lo stato interno di pre-stress è fondamentale per mantenere la stabilità del sistema -Le strutture di classe 2 sono più stabili di quelle di classe 1 -Il problema di ricerca della forma è di grande importanza sia per l’analisi geo-

metrica che di quella statica.

5.2 Il problema della ricerca della forma La resistenza alle sollecitazioni esterne in un sistema tensegrale dipende principalmente da due fattori: la conformazione geometrica degli elementi e il livello di pre-stress. Diverse ricerche hanno evidenziato che le strutture di classe 2 sono maggiormente stabili e staticamente più efficaci delle strutture di classe 1; inoltre è stato messo in luce che, rispetto ad una struttura reticolare composta da elementi rigidi, i sistemi tensegrali sono meno efficienti, mentre in determinate situazioni possono essere leggermente più efficienti di un elemento lineare continuo. La resistenza ai carichi esterni varia a seconda del tipo di carico applicato ed è importante ricordare che le strutture subiscono un notevole calo di rendimento se anche uno solo degli elementi tesi si allenta, arrivando a compromettere la stabilità dell’intera struttura; per cui questo è un fattore importante da considerare in fase di progettazione. Oltre al valore di pre-stress interno, l’altro parametro di fondamentale importanza di cui tener conto per ottenere una buona resistenza ai carichi, è la geometria della

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struttura che dovrà conservare determinati rapporti tra gli elementi che la costituiscono.

5.3 Capacità di dispiegamento Tra le varie caratteristiche dei sistemi tensegrali c’è la loro potenziale dispiegabilità. La loro natura leggera e reticolare, con componenti compressi solitamente “slegati” o incernierati tra di loro,li rende particolarmente adatti allo scopo. I metodi per rendere dispiegabile una struttura tensegrale sono tre: agire sui cavi, agire sulle aste, agire su entrambe le famiglie di componenti.

I principali studi su questo fronte sono stati effettuati da Tibert, Motro e Smaili, e si concentrano soprattutto in ambito aerospaziale ed architettonico. Tibert ha svolto approfonditi studi su sistemi a torre di classe 1, ipotizzandone l’applicazione come antenna dispiegabile per satelliti, e su di un prisma tensegrale a base esagonale con la stessa funzione.

Per quanto riguarda la torre, egli ha agito sulla lunghezza delle aste che ha reso ripiegabili in mezzeria grazie ad una speciale connessione auto-distendente, frutto di diverse sperimentazioni. La torre viene ripiegata all’interno di un cilindro di

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trasporto e si dispiega automaticamente grazie ad un’asta telescopica che funge da guida e che ha il compito di spingere all’esterno del cilindro i vari componenti.

Nell’ipotesi dell’antenna montata su prisma a base esagonale, le aste saranno tutte telescopiche per evitare intrecci con la rete dei cavi che la costituiscono.

Renè Motro ha dedicato un intero capitolo del suo libro alle caratteristiche di dispiegamento delle strutture tensegrali, concentrandosi soprattutto sull’applicazione alle cellule elementari. Pur analizzando tutti e tre i metodi di ripiegamento, Motro sembra preferire agire, soprattutto per strutture di elevate dimensioni, sui cavi piuttosto che sulle aste.

Al Smaili ha poi proseguito il lavoro iniziato da Motro, esponendo una serie di metodologie per il ripiegamento delle griglie a doppio stato tensionale.

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Modello di torre dispiegabile di Tibert (classe 1)

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Altro modello di torre dispiegabile di Tibert (classe 1)

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Ripiegamento del modello di antenna basato su un prisma tensegrale a base esagonale di Tibert

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Studi condotti da Smaili sul dispiegamento di griglie a doppio strato tensionale

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5.4 Strutture tensegrali come “sistemi attivi” In tempi recenti, diverse ricerche si sono concentrate sulla possibilità di trasformare le strutture tensegrali in sistemi attivi. Come base per lo sviluppo di possibili utilizzi è stata ipotizzata l’opportunità di agire sugli elementi di un sistema tensegrale per smorzare gli effetti dinamici e le vibrazioni dovute all’effetto di un sisma o di un passaggio di un carico sulla struttura. Sono stati costruiti diversi prototipi per la verifica di fattibilità di tali intuizioni, riuscendo a realizzare anche sistemi attivi funzionanti (in scala). Di grande rilievo ai fini di questi risultati sono state le ricerche condotte da Robert Skeleton della University of California, da D’Estreè Sterk, dal gruppo Fest/Shea/Smith e da Motro. Skeleton ha anche studiato la possibilità di modificare le geometrie dei sistemi tensegrali agendo sui cavi in modalità quasi-statica, cioè con movimenti che mantengono la struttra stabile durante il cambiamento di configurazione. Il principale utilizzo in questo caso avverrà in ambito robotico ed è già stato pensato un sistema capace, tramite un movimento ciclico di espansione e contrazione, di muoversi nei fluidi.

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Prototipo di “struttura attiva�

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Skelton - Esperimento di controllo delle vibrazioni in una torre di classe 1

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Principali realizzazioni Allo stato attuale, tralasciando le sculture di Snelson, gli esempi architettonici di strutture tensegrali non sono ancora così diffusi, ma esistono comunque esempi che possono essere considerati quali apripista per future realizzazioni.

6.1 Torre di Rostock (2003) La più grande struttura tensegrity mai realizzata è la torre per la fiera di Rostock, in Germania, ultimata nel 2003 e progettata dagli architetti Gerkan, Marg and Partners. La torre, alta circa 50m, è stata concepita per diventare il simbolo della nuova fiera. Si tratta di una struttura di classe 2, formata dall’assemblaggio in verticale di sei “simplex” dell’altezza di 8,3m ciascuno, posizionati con orientamenti alternati. Ogni modulo base è costituito da 3 tubi in acciaio e 6 cavi in acciaio ad alta resistenza.

Essendo una struttura di classe 2, presenta la caratteristica per cui in un unico nodo convergono due aste; il giunto di collegamento è stato ottenuto con delle piastre imbullonate (equivalenti più ad un incastro che ad una cerniera). Il calcolo del valore di pre-tensionamento della struttura, il cui peso si aggira sulle 50 tonnellate, è stato effettuato rispetto al carico di vento dato che la torre non deve

reggere altro che il suo peso. I cavi sono stati dimensionati imponendo che la forza di pre-tensionamento fosse al 70% delle forze di rottura del cavo; la distanza di allungamento affinché i cavi diagonali raggiungano la dovuta tensione è di soli 20mm; questo si traduce nel fatto che, ad una variazione di lunghezza di 10mm si avrebbe una perdita di tensione pari al 50% da parte del cavo. In fase realizzativa questo è stato uno dei mggiori problemi, risolto con una meticolosa accuratezza in fase produttiva. Si è dovuto tenere conto anche di fattori come il ritiro dell’acciaio in fase di saldatura e la presenza di altre imperfezioni come il rilassamento dei cavi; per questo motivo i fori e le saldature sono stati effettuati con le aste già nel corretto posizionamento spaziale, avvalendosi di martinetti e briglie in acciaio. Il sistema è stato analizzato attraverso un software di modellazione 3d in grado di considerare la non linearità e le grandi deformazioni del sistema; gli elementi compressi sono stati finemente modellati in tutti i loro dettagli ed imperfezioni al fine di rendere quanto più realistico possibile il condizionamento del carico di punta. Il costo di realizzazione dell’intera

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struttura si aggira intorno ai 500000€, cifra piuttosto elevata se si considera la sua funzione puramente estetica. Questo progetto, sicuramente pionieristico, costituisce però la prova di come, grazie ad un utilizzo sapiente delle tecnologie disponibili, sia possibile realizzare strutture tensegrali, anche di grosse dimensioni, capaci di rispondere in maniera adeguata alle esigenze richieste da un progetto di questo tipo. Gli stessi ingegneri che si sono occupati della progettazione della Rostok Tower hanno affermato che «il potenziale dei sistemi tensegrity per le strutture di copertura è già consistente, ma in questo campo molte pratiche e rivoluzionarie strutture possono ancora essere prodotte».

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Sviluppo verticale e particolare del giunto della torre

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Vista dal basso della torre

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Alcune fasi di montaggio

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Schema di montaggio e prospetti della Rostock Tower

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6.2 The Blur Building (2002) La torre di Rostock è l’unica “vera” struttura tensegrale di grandi dimensioni che sia stata mai realizzata (oltre ovviamente alle strutture di Snelson). Ci sono però opere che, pur non rientrando nella definizione estesa di tensegrità, utilizzano tecnologie molto simili. Uno degli esempi maggiormente efficaci di strutture “pseudotensegrali”, è costituito dal “Blur Building”, realizzato sul Lago di Neuchetel per l’Expo 2002 di Yverdon-les-Bains, in Svizzera. Questa imponente struttura (100x65m circa di estensione lineare) poggia su soli 4 pilastri adagiati sul fondale del lago ed è costituita da ottaedri che reggono a sbalzo l’intera architettura. Si tratta di un “falso” tensegrale poiché alcuni degli elementi compressi si trovano ai bordi del sistema. A tale proposito Motro ha individuato una possibile soluzione; sostituendo le travi di bordo con dei tiranti rinforzati sarebbe possibile realizzare una struttura legittimamente riconosciuta dalla definizione di struttura tensegrale. Questo progetto è molto importante poiché utilizza tecniche idonee alla costruzione di strutture tensegrali come migliore soluzione per la realizzazione di

sbalzi notevolmente ampi (oltre 30m nel caso del Blur Building) e non per ragioni puramente formali.

Questo progetto, oltre al suo valore costruttivo/ingegneristico risulta essere molto interessante anche dal punto di vista formale. La struttura, infatti, si presenta completamente avvolta dalla nebbia (creata grazie all’acqua del lago filtrata ed espulsa ad alta pressione) che che suggerisce al visitatore di trovarsi in un mondo effimero, privo di materia ma ricco di poesia.

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Il Blur Building durante le fasi di realizzazione

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Schema dell’appoggio della struttura sui quattro pilastri

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6.3 Le cupole di Geiger Altro caso di “falsi” sistemi tensegrali, sono le cupole cosiddette di Geiger (o cable domes) dal nome dell’ingegnere e architetto David H. Geiger, che ha progettato questo tipo di strutture per la prima volta nel 1988 per una delle palestre che avrebbe ospitato le olimpiadi di Seoul. Lo sviluppo di questa tipologia di strutture si basa sul concetto della ruota della bicicletta. Queste coperture sono costituite, infatti da una trave circolare di bordo, solitamente realizzata in calcestruzzo, alla quale vengono agganciati dei cavi radiali. Grazie al tensionamento di questi cavi, e al sistema teso dei puntoni,opportunamente posizionati, si ottiene una struttura idonea a scaricare all’esterno le acque meteoriche, così solida e leggera, che sembra quasi sfidare le leggi di gravità. Come nel caso precedente, la presenza di un elemento compresso posizionato sul bordo del sistema, non permette alle coperture di Geiger di essere considerate come strutture tensegrali. Questi sistemi hanno riscosso un grande successo poiché consentono di coprire superfici molto estesecome nel caso del Georgia Dome, la cui area è di circa 42000m2 (227x185m).

Camillo Deifeld, ricercatore del Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Fondazioni dell’ Università di São Paulo, ha ipotizzato la realizzazione di una vera struttura tensegrale sulla base delle coperture di Geiger, sostituendo la trave di bordo con una sorta di toro tensegrale.

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Olympic Fencing and Gymnastics Arenas, 1988 Primo esempio di cable dome

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Vista interna della copertura

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Vista prospettica del tetto dell’ Olympic Fencing and Gymnastics Arenas

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Confronto tra la cupola tensegrale di Fuller (sinistra) e la cable dome di Gieger (destra)

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Olympic Fencing and Gymnastics Arenas, 1988

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Florida Suncoast Dome, 1988

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Plastico del progetto

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Vista prospettica e sezione della copertura

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Vista interna della cupola

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Georgia Dome, 1992 La pi첫 grande cupola di Gieger (227x185m)

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Vista interna della cupola durante la sua costruzione

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6.4 Il design tensegrale Altre realizzazioni, su scala minore, si ritrovano nell’ambito del disign, delle strutture per le esposizioni e la pubblicità e dei giocattoli.

La prima azienda ad aver sperimentato i sistemi tensegrali per i suoi prodotti è stata Cassina che, già nel 1973 ha presentato il “Tensegrity table” formato da un icosaedro di classe 1 ripreso poi in altre sperimentazioni (sia di altre aziende che private) variando la cellula elementare, come nella serie di tavolini tensegrali di Koenig associates, che ha proposto anche una serie di lampade. In tempi più recenti, l’azienda Mero TSK, realizzatrice della torre di Rostock, sulla base del know how acquisito, ha progettato un sistema per l’esposizione di cartellonistica non ancora commercializzato, basato sui concetti di tensegrity di classe 2. E’ possibile inoltre trovare altre realizzazioni di diversi complementi d’arredo, ma anche tende da campeggio e perfino aquiloni, a dimostrazione del fatto che questi sistemi, oltre a stimolare la fantasia e la creatività, possono trovare applicazioni in una grande varietà di ambiti.

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Tensegrity Table - Cassina, 1973

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Tavolini tensegrali - Koenig Associates

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Lampade tensegrali - Koenig Associates

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Attaccapanni- Naruse Inokuma Architects

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Sistema espositivo - Mero TSK

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Bucky Lamp - Lagranja Design

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Particolare che mostra i tubi colorati prima di essere inseriti all’interno della lampada

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Deca 01 - B-Kite

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Amaca - Produzione privata

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Concept e progetti futuri Esistono, poi, concept di prodotti e di grandi opere che non sono state ancora realizzate o ultimate e che possono costituire la base per futuri spunti e applicazioni.

7.1 Filamentosa (2008) Filamentosa è il concept per una nuova tipologia di grattacieli ultraleggeri, costituiti da un telaio assemblato unendo moduli tensegrali di tipo “simplex” e da una pelle sensibile studiata per ridurre la quantità di materiale e di energia necessari per renderli abitabili. Il progetto è molto innovativo e coinvolge settori diversi come l’ingegneria civile, l’informatica, la robotica e ovviamente l’architettura. Questi edifici, progettati dal gruppo Orambra (Office for Robotic Architectural Media& Bureau for Responsive Architecture), presentano dei sistemi attivi intelligenti che consentono alla struttura di ruotare seguendo il sole per consentire una migliore ombreggiatura nei mesi estivi, o una maggiore illuminazione diurna in quelli invernali. Possono, inoltre, modificare la propria forma per ridurre i carichi del vento o consentire un migliore deflusso delle acque meteoriche, tutto in funzione del miglioramento della qualità di vita.

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Nel prototipo, realizzato da Tristan d'Estree Sterk si intuisce il funzionamento di questi sistemi. In caso di necessità dei sensori inviano i dati ad un computer centralizzato capace di modificare la tensione dei cavi fino a raggiungere il valore migliore. In natura è possibile trovare molti esempi di strutture flessibili, come nel caso del comportamento degli alberi nei confronti delle sollecitazioni del vento.

Il senso di questo paragone non è molto differento da quello utilizzato da Fuller per descrivere le strutture tensegralie ci fa comprendere che, forse, se i nostri edifici fossero costruiti con una maggiore flessibilità, i danni provocati da calamità naturali potrebbero avere un impatto decisamente basso.

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Filamentosa - Orambra Schizzo e modelli 3d

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Renderings ambientali

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7.2 Instant Skycraper (2009) Instant Skycraper è un progetto presentato all’edizione 2009 della Skycraper Competition, dai progettisti australiani Farzin Lotfi-Jam e Jerome Frumer. In questo lavoro, il principio tensegrale è analizzato e sfruttato per la sua capacità di fornire un sistema che offra la possibilità di ottenere in tempi brevi una struttura utilizzabile in zone colpite da calamità, garantendo contemporaneamente una notevole adattabilità e una grande stabilità. La struttura arriverebbe imballata sul luogo di utilizzo ed ogni modulo sarebbe fornito, in maniera programmata, di servizi essenziali come quello sanitario. La facciata elastica comprende anche collettori solari collegati a celle di stoccaggio dell’energia ed impianti di raccolta dell’acqua piovana; l’energia e l’acqua accumulate vengono distribuite ai vari livelli grazie ad una griglia di impianti contenuta all’interno di ogni solaio.

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Instant Skycraper - Farzin Lotfi-Jam / Jerome Frumer Tavola di concorso

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Tavola di concorso

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Ingrandimento render ambientale

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07 7.3 Dubai tensegrity tower (2011) La Dubai tensegrity tower è un progetto presentato ad un concorso sponsorizzato da una società produttrice di ascensori. Il bando prevedeva la progettazione di una torre iconica dell’altezza di 170m. Nelle idee del progettista, il tedesco Aurel von Richthofen, però, la torre presenterà delle terrazze (collegate da scale mobili che costituiscono alcuni degli elementi compressi della struttura) da cui ammirare il panorama, rendendola di fatto una contemporanea Torre Eiffel.

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Dubai tensegrity tower - Aurel von Richthofen

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Schematizzazione montaggio e modellazione 3d

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Render di progetto

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07 7.4 TorVergata Bridge (2001-2009) Il professor Micheletti e la sua squadra di ricerca dell’Università “TorVergata” di Roma da qualche anno stanno lavorando alla progettazione di un ponte ad uso pedonale che sfrutti le caratteristiche strutturali dei sistemi tensegrali, prendendo in esame diversi moduli e diversi sistemi di assemblaggio. Gli ultimi sviluppi rilevanti risalgono al 2009.

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Tensegrity Bridge - Andrea Micheletti

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Vista d’insieme

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Modello 3d del progetto

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07 7.5 Tensegrity tourus (2009) Lo studio Blue Office ha realizzato nel 2009 un toro tensegrale. Questo progetto è di rilevante importanza nello sviluppo della tecnologia perché costituisce una base per l’attuazione pratica del sistema ipotizzato da Deifeld in merito alla costruzione di una copertura tensegrale basata sul sistema delle cupole di Geiger. Oltre all’importanza per il possibile utilizzo futuro, la struttura possiede una curiosa caratteristica peculiare: gli elementi compressi contengono al loro interno dei LED che conferiscono all’intero progetto un caratteristico effetto di illuminazione notturna che si palesa con un effetto di apparente levitazione.

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Tensegrity Tourus II - Blue Office

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Fase di prova e sviluppo della struttura

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Aspetto del toro in situazione di assenza di luce

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07 7.6 Tetto per il Museo Arheologico Nazionale di Reggio Calabria (2009 - ) Lo studio romano ABDR associati, nell’ambito del progetto di ristrutturazione del Museo Archeologico Nazionale di Reggio Calabria, ha proposto una copertura tensegrale da inserire in una zona del nuovo roof garden. I lavori di ristrutturazione sono iniziati nel 2009 e dovrebbero essere completati entro la fine di quest’anno.

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Museo Archeologico Nazionale di Reggio Calabria - ABDR Associati

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Pianta roof garden

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Vista 3d del roof garden

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07 City Bike (2009) City Bike è un concept del designer rumeno Ionut Predescu. Il telaio di questa innovativa bicicletta è costituita da cavi e montanti che si trovano in stato di equilibrio grazie al bilanciamento tra forze di tensione e forza di compressione.

Secondo il progettista la struttura, (in realtà pseudo-tensegrale) fatta di cavi in fibra di carbonio e kevlar, offre un’alternativa più leggera rispetto ai tradizionali telai. Sono state mosse diverse critiche a Predescu soprattutto in merito alla scarsa sicurezza dei ciclisti, ma nonostante questo il progetto mantiene un alto valore tecnologico che può portare a futuri sviluppi al fine di migliorarne la sicurezza e le prestazioni, riuscendo magari a studiare una configurazione che possa renderlo un vero sistema tensegrale.

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City Bike - Ionut Predescu

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07 7.8 Teague 20/20 headphones (2009) Teague, azienda fondata da uno dei pionieri dell’industrial design, Walter Dorwing Teague è oggi uno dei maggiori marchi al mondo che perseguono una continua innovazione nel mondo della progettazione. Tra gli ultimi concept presentati dall’azienda americana, c’è un modello di cuffie che basa il suo meccanismo di regolazione e adattamento, su un sistema tensegrale ottenendo così un prodotto tanto flessibile quanto rigido e resistente. Il prodotto, nato dell’idea di Dana Krieger, fa si che la regolazione avvenga in modo automatico poiché grazie alla tecnologia tensegrale le cuffie si adattano perfettamente alla testa di chi le indossa.

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20/20 headphones - Teague

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Particolare del sistema tensegrale

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Conclusioni Con questa relazione ho cercato di presentare un quadro quanto più esaustivo su un sistema costruttivo che solamente in tempi recenti, con una maggiore conoscenza e consapevolezza della tecnologia, sta iniziando a trovare sbocchi pratici interessanti e intensivi. In ogni caso non ho la pretesa di credere che questo sia un lavoro completo in tutte le sue parti perché quello delle strutture tensegrali è un campo di intervento in continua evoluzione e dove anche i singoli, con sperimentazioni private possono dare un loro contributo. Questo concetto mi è stato ribadito anche dal prof. Biagio Di Carlo con il quale ho avuto un contatto diretto (telefonico). Mi è stato spiegato (e suggerito) che la soluzione migliore per capire e conoscere questi sistemi è scavare e sperimentare in prima persona. Dal mio punto di vista credo che questa relazione possa essere un’introduzione ad un mondo nel quale ogni giorno ci possono essere nuovi sviluppi e, in merito a questo, è risultato molto utile cimentarmi nella produzione di un modello fisico e consultare due portali in rete che si propongono come incubatori per le idee e le scoperte di chiunque sia interessato all’argomento;

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il limite di questi siti sta nel fatto che le informazioni sui vari progetti sono spesso poco dettagliate.

Gli esempi analizzati, quindi, vanno visti semplicemente come modelli tipologici per cercare di definire un insieme di caratteristiche di queste strutture e presentarne il potenziale. Infatti, oltre alle caratteristiche costruttive che un sistema tensegrale deve avere per essere definito tale, si riscontrano una serie di punti di forza (e alcuni di debolezza). Tra i punti di forza c’è sicuramente la leggerezza, che deriva dalla natura reticolare di questi sistemi e dalla loro essenzialità statica; l’uso di materiali alternativi come i materiali compositi potrebbe aggiungere ulteriore valore arrivando ad ottenere strutture super-leggere e strutturalmente efficienti. Grazie all’elevata dispiegabilità è possibile ripiegare strutture tensegrity raggiungendo riduzioni di volume superiori alle otto volte (come nel caso delle torri). Questa caratteristica è cruciale in quanto il vantaggio rispetto ad altri sistemi smontabili, è che è possibile arrivare in fase di ripiegatura (che può essere ottenuta grazie a metodologie molto semplici e avvalendosi di strumenti elementari

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come le chiavi inglesi per il serraggio e la regolazione dei bulloni) all’unità base della struttura. La facilità di trasporto deriva dalle caratteristiche sopra elencate, mentre la modularità risulta evidente analizzando con maggiore attenzione gli schemi costruttivi di queste strutture. La semplicità di montaggio è un’altra caratteristica importante, ma varia a seconda della complessità del sistema. La possibilità di cambiare configurazione ed adattarsi alle esigenze, costituisce forse lo spunto di ricerca più interessante come dimostrano alcuni esempi presentati in precedenza. Fra i punti deboli, invece, c’è sicuramente la scarsa conoscenza di questi sistemi da parte di molti “addetti ai lavori” che non ne consentono un utilizzo maggiormente diffuso. In secondo luogo c’è sicuramente il costo di realizzazione elevato rispetto agli utilizzi attualmente sperimentati e concretizzati. In ogni caso, anche se in prima istanza i sistemi tensegrity possono risultare complessi e difficili da comprendere, è possibile avvicinarsi a questo concetto strutturale attingendo ad un nuovo vocabolario di forme che ben si prestano ad innovativi ed originali usi in ambito progettuale.

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Bibliografia Connelly R./Back A., Catalogue of Symmetric Tensegrities, Ithaca, U.S.A., Cornell University, 1998.

Motro R., Conception en structures. Rapport d’activités 1999-2002, Montpellier, France, Laboratoire de Mécanique et Génie Civil, Université Montpellier II, 2002.

Skelton R. E./Helton J. W./Adhikari R./Pianud J. P./Chan W., An introduction to the mechanics of tensegrity structures, San Diego, CA, U.S.A., University of California, CRC Press LLC, 2002.

Tibert G., Deployable Tensegrity Structures for Space Applications,tesi di dottorato, Stockholm, Sweden, Royal Institute of Technology, 2002.

Motro R., Tensegrity – Structural Systems for the Future, London, UK, Kogan Page Science, 2003.

Micheletti A., Torri Tensintegre, tesi di dottorato, Roma, Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di “Tor Vergata”, 2003.

Micheletti A., The indeterminacy condition for tensegrity towers – A kinematic approach, Roma, Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di “TorVergata”, 2003.

Micheletti A., Modular tensegrity structures: the TorVergata footbridge, Roma, Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di Roma “Tor Vergata”, 2003.

Burkhardt R.W., A Technology for Designing Tensegrity Domes and Spheres, Cambridge, U.S.A., 2004.

Ford D., Places to go around London and the UK, London, 2004 King J./Lockhart F., Great British Exhibitions, 2004.

Averseng J./Crosnier B., Les systèmes de tenségrité – Mise en oeuvre et contrôle, Montpellier, France, L.M.G.C., Université Montpellier II, 2005 Gómez Jáuregui V., Tensegrity Structures and their Application to Architecture, tesi di dottorato, Queen's University, School of Architecture, Belfast, Northern Ireland, 2004.

Burkhardt R.W., A practical guide to tensegrity design, Cambridge, U.S.A., 2005.

Deifeld T. E. C., Sobre a analise e os processos construtivos das estruturas tensegrity, tesi di dottorato, Escola Politecnica da Universidade de São Paulo, 2005.

Micheletti A./Stucchi S./De Laurentis A./Santangelo F./Totano A., Tensegrity units for a movable settlement, Roma, Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di “Tor Vergata”, 2006.

Zoli L., Tecnologie innovative leggere applicate All’architettura transitoria, tesi di dottorato, Dipartimento dell’Università degli Studi di Firenze, 2007 Skelton R. E./de Olivera M. C., Tensegrity Sysyems, San Diego, U.S.A., University of California, Springer Science+Business Media, LLC, 2009.

Biele F. H., Alternate Suspension System for Space Shuttle Avionics Shelf, Boston, USA, Boston University, 2010 Di Carlo B., Strutture tensegrali, 2010.

[R] D’Estrée Sterk T., Using actuated tensegrity strucutres to produce a responsive architecture, su Acadia22, pag. 85-93.

[R] Di Carlo B., Le strutture tensegrali, su “L’architettura Naturale” n. 10, Gennaio-Marzo 2001.

Sitografia http://kennethsnelson.net/ http://www.rwgrayprojects.com/rbfnotes/fpapers/tensegrity/tenseg01.html http://tensegrity.wikispaces.com/ http://www.grunch.net/snelson/rmoto.html http://www.tensegridad.es/publications.html http://tensegritywiki.blogspot.com/search?updated-max=201010-29T12%3A00%3A00-07%3A00&max-results=7 http://www.rwgrayprojects.com/synergetics/toc/status.html http://bobwb.tripod.com/synergetics/photos/ http://www.bfi.org/ http://tensegrity.myblog.it/ http://anusf.anu.edu.au/Vizlab/viz_showcase/williamson_darrell/

Le strutture tensegrali Emilio Lonardo

L'albero, supporto essenziale di vita sulla terra, esempio meraviglioso di struttura tensegrale in natura. Nato da un seme, con l'acqua, la terra, l'aria e la luce del sole, un albero cresce in un'efficiente struttura con acqua e gas che si muovono all'interno, permettendogli di essere sia flessibile che incredibilmente resistente, quando oscilla e si adatta alla mutevolezza dei venti e alla terra, e porta i minerali verso l'alto—pezzi di polvere di stelle—e l'acqua dalla terra al cielo.

R. Buckminster Fuller