Le strutture Tensegrali e la loro applicazione in Architettura

Lo studio di ricerca presentato ripercorre la storia e l'evoluzione delle strutture tensegrali tracciando una linea nel tempo e sottolineando gli autori pi๠rilevanti, gli specialisti e le relative pubblicazioni non solo legati all'architettura ma anche ad altri settori che potrebbero fungere da guida. Studia le origini delle strutture tensegrali, i brevetti originali e tende a far luce su alcuni aspetti circa la paternità  di tale sistema strutturale innovativo; stabilisce una definizione chiara e generalmente accettata di strutture tensegrali elencando una classifica generale per questi sistemi; analizza l'utilizzo di strutture simili alle strutture tensegrali in precedenti studi, lavori o brevetti e le confronta con alcune delle proposte suggerite per attestarne la fattibilità . Definisce altresଠle caratteristiche strutturali ed i concetti fondamentali delle sollecitazioni di compressione/tensione e del problema di ricerca della forma, descrivendo le loro caratteristiche e mettendo in evidenza i vantaggi indicando al contempo criticità  e punti deboli. Il progetto di ricerca tassonomica ਠincentrato sullo studio degli aspetti di natura costruttiva, strutturale, funzionale, tipologica e formale relativi alla progettazione ed alla sperimentazione di campo di sistemi tensegrali da applicare in architettura. àˆ stato dimostrato, infatti, che una progettazione basata su tali sistemi tensegrali puಠessere una valida proposta di architettura innovativa. Le strutture tensegrali sono innanzitutto molto leggere, sono modulari e possono essere applicate nel campo dell'architettura stabile - permanente, trasformabile e/o transitoria. àˆ stato dimostrato che le architetture tensegrali garantiscono la minima massa strutturale per una varietà  di condizioni di carico, che includono strutture soggette a carichi eccentrici, di compressione, di trazione (sotto un dato vincolo di rigidezza), di torsione, e strutture semplicemente appoggiate (ad es. i ponti), senza collasso per compressione o per instabilità . Inoltre una speciale capacità  delle architetture tensegrali consiste nell'integrazione delle funzioni di controllo nel progetto delle strutture: nei sistemi tensegrali controllati la meccanica del controllo e la struttura possono naturalmente cooperare, attraverso il cambiamento della configurazione di equilibrio della struttura, in modo opposto a quanto avviene nel controllo tradizionale dove spesso la meccanica e la logica del controllo non interagisce facilmente con l'equilibrio della struttura o addirittura andare in conflitto con lo stesso. In architettura le strutture sono generalmente progettate per soddisfare passivamente criteri quali la sicurezza, la stabilità  e la facilità  di manutenzione in modo che le costruzioni abbiano la resistenza necessaria per evitare il collasso e per assorbire le forze sismiche oltre a garantire lo svolgimento delle funzioni in modo soddisfacente. Oggi le tipologie costruttive nel panorama dell'edilizia mondiale hanno un comportamento prevalentemente statico fatta eccezione di diversi ponti o coperture dinamiche, esempi in cui il movimento ਠlimitato ad una sola direzione. Le tecnologie tensegrali vengono impiegate nella progettazione di strutture attive integrate con attuatori e sensori in un unico sistema di controllo. Quando i sensori rilevano un eventuale disturbo, il sistema di controllo utilizza attuatori per cambiare proprietà  strutturali come la forma o la tensione dei cavi per ottenere il cinematismo ricercato. La struttura puಠquindi continuare a soddisfare i criteri di sicurezza e facilità  di manutenzione, rimanendo in tal modo operativa. Trasformazioni di forma sono comuni nelle strutture rimovibili, ovvero nei sistemi strutturali che variano la loro forma da una configurazione compatta ad una configurazione di servizio espansa. Tali sistemi di solito sono costituiti da moduli elementari che possono essere uniti per formare strutture pi๠complesse. Le strutture tensegrali dispiegabili attualmente hanno due principali campi di applicazione: l'ingegneria civile e l'ingegneria aerospaziale con applicazioni come ponti, rifugi temporanei, strutture morphing e riflettori pieghevoli o antenne. La progettazione di una struttura dispiegabile comprende compiti aggiuntivi e vincoli come la pianificazione di un percorso di ripiegamento in base alle forze agenti. Di conseguenza la sfida alla progettazione di strutture dispiegabili e dunque di sistemi tensegrali ਠchiaramente pi๠complessa di quella per le strutture tradizionali. Essi si identificano come sistemi vantaggiosi per applicazioni di controllo attivo di elementi strutturali ed elementi attivi che possono essere combinati. Anche se il concetto di strutture tensegrali ਠstato studiato in diverse discipline come l'ingegneria aerospaziale, la biologia, la robotica, alcuni esempi di strutture tensegrali sono stati utilizzati per scopi legati al mondo delle costruzioni ed in particolare all'architettura contemporanea. L'obiettivo al quale punta la presente tesi di dottorato ਠquello di ottenere una maggiore consapevolezza tecnica e scinetifica e cercare di incoraggiare la scelta di sistemi strutturali tensegrali in architettura e ingegneria come applicazione fattibile per strutture di copertura sia per opere ex novo, sia di protezione del costruito storico ed antico.