2.2 Clasificación según la clase

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Nivel III

ESTRUCTURAS TENSEGRITIES

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2.2 Clasificación según la clase

Para distinguir entre los distintos tipos de sistemas que se ajustan a la definición general de tensegridad, presentamos una distinción más.

Una configuración de tensegridad que no tiene ningún contacto entre sus cuerpos rígidos es un sistema de tensegridad clase 1, y un sistema de tensegridad con hasta k cuerpos rígidos en contacto es un sistema de tensegridad clase k.

Veamos algunos esquemas

Figura 2.4: Un solo cuerpo rígido, un solo cable, sistema tensegrity clase 1

(a) tensegridad de clase 2 (b) Tensegridad de Clase 3 Figura 2.5: Sistema de tensegridad clase 2 y otra clase 3

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Figura 2.6: Dos cuerpos rígidos y una cuerda no constituyen una configuración tensegrity.

La figura 2.6 se compone de dos cuerpos y una cuerda. Esta configuración no es una configuración tensegrity porque el sistema no es pretensable en ausencia de las fuerzas externas.

Figura 2.7: Un modelo de tensegridad de clase 2, un tendedero, con dos cuerpos rígidos (poste y tierra) y dos cables.

3 COMPOSICION DE LAS ESTRUCTURAS TENSEGRITIES

La tipología más común de sistemas tensegrities tiene la particularidad de que las barras comprimidas que lo componen no se tocan entre sí, ni pertenecen al mismo plano. Desde el proyecto se trata de diseñar una geometría en la que de antemano se sepa que elementos estarán comprimidos y cuales traccionados y proponer los mejores materiales para tomar esos esfuerzos. Por ejemplo, cables para la tracción y barras, tubos o puntales para la compresión.

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La estructura tensegrítica más elemental es la 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 continuos (cables).

(a) estructura tensegrity (SIMPLEX) (b) Tetraedro Figura 3.1: Estructura con cables y con elementos rígidos

En cambio, las estructuras espaciales sin cables requieren un mínimo de seis elementos rígidos para lograr una estructura estable, conformando un tetraedro.

Los sistemas tensegrities se componen por la yuxtaposición de elementos tensegrities para crear mástiles, domos esféricos, elípticos y otros. Luego la estructura se cubre con una membrana pretensada que forma parte del sistema estructural.

4 SISTEMA CABLEDOME

David Geiger tomando como base el sistema de Fuller desarrolló domos de tela (membranas) sostenidos por cables imitando las formas y perfiles de los domos soportados por aire, sin el inconveniente de tener que presurizarlos. A este sistema lo denomino Cabledome. El tensegrity ideado por Fuller se basaba en domos geodésicos triangulados mientras que Geiger elimina la triangulación de sus domos por considerarla redundante y logra que los cables formen retículas más sencillas. En el modelo del Fuller las cargas se distribuyen a través del reticulado de cables, en cambio en el sistema Cabledome la misma membrana de la cubierta, en conjunto con el resto de la estructura, participa en la distribución de las cargas, se consigue de esta manera una cubierta tan económica como el domo neumático sin el inconveniente de la presurización que éstos tienen.

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Figura 4.1: Comparación Fuller - Geiger

El Cabledome se diseñó sobre el sistema tensegrity con cables continuos traccionados y barras discontinuas de compresión. Se diferencia de la propuesta de Fuller en que incorpora anillos concéntricos de cables. Los cables radiales llevan las cargas desde un anillo central traccionado a otro perimetral de compresión. Figura 4.2

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Finalmente, sobre los cables radiales va colocada la membrana que se pretensa mediante cables bajos o de valle, obteniendo el aspecto característico de domo de perfil bajo. El peso propio de estas cubiertas es del orden de 10 kg/m2.

Figura 4.3 corte esquemático Ejemplos de Cabledome son dos estadios en corea del sur para los juegos olímpicos de 1988 y dos en EEUU, el Illinois State University Redbird Arena (1988) y Tropicana Field conocido como Florida Suncoast Dome (1990). Estos estadios son de planta circular excepto el Suncoast Arena que es de planta elíptica. De los domos tensegrity que Geiger construyo en Seúl (Corea del Sur) el Olimpic Gymnastic Arena es el de mayor tamaño con 120 m de diámetro y tres anillos de tracción intermedios, mientras que el Olympic Fencing Arena tiene un diámetro de 90 m y dos anillos intermedios.

Fig 4.4: Imagen exterior Olympic Fencing Arena

Fig 4.5: Imagen interior Olympic Fencing Arena

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La membrana que cubre estos domos consta de tres capas independientes, la capa resistente se encuentra ubicada en el exterior de la membrana y es de fibra de vidrio recubierta de siliconas en ambas caras. Por debajo de ésta se encuentra la capa aislante térmica de 20 centímetros de espesor formada por almohadones (pillows) de poliéster rellenos con fibras de seda de vidrio más una barrera de vapor de 15 cm. La parte inferior la cubierta se completa con un revestimiento acústico realizado con tela de fibra de vidrio revestida también con siliconas. La densidad de este tipo de membranas permite una Fig.: 4.6 Detalle cubierta Seúl.iluminación del recinto del orden del 6% de la luz diurna externa. Téngase en cuenta que este era el desarrollo en membranas que existía hace casi 30 años época en la que se construyeron estos domos.