Стабильность стержней и тросов: как развивалась история тенсегрити

Тенсегрити © Steve Collis/wikimedia.org

Тенсегрити — термин с богатой и обширной историей, он происходит от английского tensional integrity, примерный перевод: «целостность посредством растяжения». 

Этот термин был придуман Бакминстером Фуллером, иконоборческим архитектором, инженером и поэтом, чтобы описать свое видение архитектуры нового типа, которая выглядела так, как будто она была построена природой, а не людьми. 

Фуллер, похоже, был одержим идеей стабильности даже в детстве.


Почти слепой от рождения, он развил тактильное чувство геометрических форм, в частности треугольников и тетраэдров, что произвело на него впечатление наиболее устойчивых форм в природе.

Почти слепой от рождения, он развил тактильное чувство геометрических форм, в частности треугольников и тетраэдров, что произвело на него впечатление наиболее устойчивых форм в природе.

Почти слепой от рождения, он развил тактильное чувство геометрических форм, в частности треугольников и тетраэдров, что произвело на него впечатление наиболее устойчивых форм в природе. 

История вопроса

В России подобные конструкции продвигал сразу после октябрьской революции петроградский художник — конструктивист Карл Иогансон (1890—1929). 

По-русски такие конструкции называются напряжённосвязанными. На второй выставке Общества в 1921 году Иогансон выставил «самонапряженные конструкции», которые предвосхитили идею tensegrity, разрабатывавшуюся с 1950-х гг.

Вячеслав Колейчук полностью реконструировал выставку Карла Вольдемаровича в Третьяковской галерее по двум сохранившимся фотографиям.

Вячеслав Колейчук полностью реконструировал выставку Карла Вольдемаровича в Третьяковской галерее по двум сохранившимся фотографиям.

Фуллер начал развивать свое видение в 1920-х годах, когда многие исследовали новые направления в дизайне и архитектуре. Оно основывалось на убеждении, что природа строится с использованием тенсегрити. Действительно, человеческий каркас с его многочисленными растяжимыми мышцами, связками и сухожилиями, растягивающимися на жестких костях тела, тем самым стабилизируя и поддерживая их против силы тяжести, является ярким примером тенсегрити в работе.

За последние несколько десятилетий ученые показали, что тенсегрити является фундаментальным принципом конструирования природы, действующим на уровне органов, тканей, клеток и даже молекул, Но именно его ученик, скульптор Кеннет Снелсон, создал в 1949 году первую структуру, которая будет определена как «тенсегрити»

Иллюстрация, показывающая дизайн X-модуля Кеннета Снелсона 1948 года, воплощенный в двухмодульной колонне.

Иллюстрация, показывающая дизайн X-модуля Кеннета Снелсона 1948 года, воплощенный в двухмодульной колонне.

Техническая сторона вопроса

Тенсегрити — принцип построения конструкций из стержней и тросов, в которых стержни работают на сжатие, а тросы — на растяжение. Структуры тенсегрити основаны на комбинации нескольких простых шаблонов проектирования: элементы нагружены либо в чистом сжатии, либо в чистом натяжении, что означает, что конструкция выйдет из строя только в том случае, если кабели разорвутся или стержни прогнутся.

Стабильность и жесткость конструкций «тенсегрити» обеспечивается самоуравновешиванием и самонапряжением составляющих систему растянутых и сжатых элементов.

При этом стержни не соприкасаются друг с другом, но висят в пространстве, а их относительное положение фиксируется растянутыми тросами, в результате чего ни один из стержней не работает на изгиб, придавая визуальную прозрачность как важное эстетическое качество этих структур. Тенсегрити — непростая концепция для понимания. Это лучше всего увидеть и почувствовать, построив собственные структуры тенсегрити.

Самый простой способ понять тенсегрити - это сделать модель своими руками - тогда эти свойства самоочевидны.

Самый простой способ понять тенсегрити — это сделать модель своими руками — тогда эти свойства самоочевидны.

Игра с этими моделями раскрывает несколько уникальных особенностей.

Первое — стабильность. Несмотря на то, что внешний вид эфира — его деревянные прутки кажутся почти плавающими — структура удивительно устойчива, несмотря на минимальное использование жестких элементов. Добавьте напряжение в структуру тенсегрити, и деформация будет распределена по всей структуре. Их компоненты немедленно переориентируются, когда структура деформируется, и они делают это обратимо и без разрушения.

журнальный столик тенсегрити Robby Cuthbert

журнальный столик тенсегрити Robby Cuthbert

Поскольку компоненты настолько тесно взаимосвязаны, то, что чувствует один, ощущается всеми, создавая действительно целостную структуру.

Стабильность.

Стабильность.

Несмотря на то, что внешний вид эфира — его деревянные прутки кажутся почти плавающими — структура удивительно устойчива.

Несмотря на то, что внешний вид эфира - его деревянные прутки кажутся почти плавающими - структура удивительно устойчива

Несмотря на то, что внешний вид эфира — его деревянные прутки кажутся почти плавающими — структура удивительно устойчива

Особую прочность «неуязвимому» роботу придает принцип напряженной целостности — тенсегрити (tensional integrity).

Особую прочность «неуязвимому» роботу придает принцип напряженной целостности — тенсегрити (tensional integrity).

Особую прочность «неуязвимому» роботу придает принцип напряженной целостности — тенсегрити (tensional integrity).

Второе — модульность. Хотя структура тенсегрити завершена сама по себе, она может комбинироваться с другими такими структурами, образуя большую систему тенсегрити. В этих системах отдельные узлы тенсегрити могут быть нарушены без ущерба для общей целостности системы. Иерархическая. Фактически, меньшие структуры тенсегрити могут функционировать как компоненты сжатия или растяжения в большей системе тенсегрити, которая, в свою очередь, может выполнять аналогичную функцию в еще более крупных системах

Тенсегрити в науке, искусстве и технике 

За последние 60 лет художники, инженеры и архитекторы использовали уроки тенсегрити, чтобы строить ранее невозможные конструкции — космические рамы мостов, развертываемые купола, а также проникающие в небо скульптуры — помогая реализовать взгляд Фуллера на наполненную вселенной искусственными структурами тенсегрити.

12-метровый экспонат тенсегрити, в наукограде, Калькутта — идея была внедрена в архитектуру в 1960-х годах, когда Maciej Gintowt и Maciej Krasiński. Архитекторы Spodek, расположенного в Катовице, Польша, спроектировали ее как одну из первых крупных структур, в которой был применен принцип тенсегрити. Стойка использует наклонную поверхность, контролируемую системой кабелей, поддерживающих ее окружность.

Тенсегрити

Тенсегрити

В 1980-х годах Дэвид Гейгер спроектировал Сеульскую олимпийскую гимнастическую арену для летних Олимпийских игр 1988 года. Купол Georgia Dome, который использовался для летних Олимпийских игр 1996 года, представлял собой большое сооружение тенсегрити, похожее по конструкции на вышеупомянутую гимнастическую арену. 

Поле «Тропикана», родина бейсбольной команды высшей лиги «Tampa Bay Rays», имеет куполообразную крышу, поддерживаемую большой конструкцией тенсегрити.

Tropicana Field из воздуха

Tropicana Field из воздуха

Самый большой в мире мост тенсегрити, 4 октября 2009 года мост Kurilpa Bridge открылся через реку Брисбен в Квинсленде, Австралия. Конструкция из нескольких мачт, предназначенная для прокладки кабеля, основанная на принципах тенсегрити, в настоящее время является самой крупной в мире.

Мост Kurilpa Bridge

Мост Kurilpa Bridge

Конструкция tensegrity позволяет создавать исключительно жесткие конструкции по своей массе и поперечному сечению компонентов, что позволяет экономить материалы в удобном решении.

Cистема сбора дождевой воды и тумана. в основе конструкции структура тенсегрити натяжения стальной проволоки и дерева.

Cистема сбора дождевой воды и тумана. в основе конструкции структура тенсегрити натяжения стальной проволоки и дерева.

Если будущее является тем, в котором решения наших наиболее острых социальных и экологических проблем исходят от природы, то тенсегрити, вероятно, станет еще более важным для применения в проектировании.

Нам важно ваше мнение!

+0

Комментарии (0)