Tensegrity

Cấu trúc tensegrity đơn giản nhất (một hình lăng trụ T3). Mỗi trong ba thanh nén (màu xanh lá cây) đối xứng với hai thanh còn lại, và đối xứng từ đầu đến đuôi. Mỗi đầu được kết nối với ba sợi dây cáp (màu đỏ), cung cấp sức căng và xác định chính xác vị trí của đầu đó theo cùng cách như ba sợi dây cáp trong Skylon xác định đầu dưới của cột thuôn dài của nó.

Stereo image

Right frame

Left frame

Cross-eye view ()

Parallel view ()

Animation Một cấu trúc tương tự nhưng có bốn thành phần nén.

Tensegrity, hay còn gọi là tensional integrity hoặc floating compression là một nguyên lý kết cấu trong đó các thành phần chịu lực nén được tách rời và không chạm vào nhau, trong khi các thành phần chịu lực căng tạo ra hình dạng không gian cho cấu trúc. Các thành phần căng này thường là các dây cáp hoặc dây căng và được kết nối với các đầu mút của các thành phần chịu lực nén để định vị chính xác vị trí của chúng.^[1]

Thuật ngữ này được đặt bởi Buckminster Fuller vào những năm 1960 như một từ ghép của "tensional integrity".^[2] Cách gọi khác của tensegrity, floating compression, được sử dụng chủ yếu bởi nghệ sĩ xây dựng Kenneth Snelson.

Nguồn gốc và lịch sử

Thiết kế X-Module của Kenneth Snelson năm 1948 được thể hiện trong một cột hai module^[3]

Nguyên gốc của cấu trúc tensegrity vẫn đang tranh cãi.^[4] Nhiều cấu trúc truyền thống, chẳng hạn như các chiếc kayak bằng da trên khung gỗ và shōji, sử dụng các yếu tố căng và nén một cách tương tự.

Nghệ sĩ người Nga Viatcheslav Koleichuk cho rằng ý tưởng về tensegrity được phát minh đầu tiên bởi Kārlis Johansons (tiếng Nga và tiếng Đức là Karl Ioganson) (lv), một nghệ sĩ tiên phong của Liên Xô có nguồn gốc Latvian, đã đóng góp một số tác phẩm cho triển lãm chính của chủ nghĩa xây dựng Nga vào năm 1921.^[5] Tuyên bố của Koleichuk được ủng hộ bởi Maria Gough đối với một trong những tác phẩm tại triển lãm chủ nghĩa xây dựng năm 1921. Snelson đã công nhận các chủ nghĩa xây dựng là một ảnh hưởng cho công việc của mình. Kỹ sư người Pháp David Georges Emmerich cũng đã lưu ý rằng tác phẩm của Kārlis Johansons (và ý tưởng thiết kế công nghiệp) dường như đã đoán trước các khái niệm tensegrity^[6][7].

Năm 1948, nghệ sĩ Kenneth Snelson đã tạo ra tác phẩm sáng tạo của mình "X-Piece" sau khi thử nghiệm nghệ thuật tại Black Mountain College (nơi Buckminster Fuller đang giảng dạy) và những nơi khác. Một vài năm sau đó, thuật ngữ "tensegrity" được đặt ra bởi Fuller, người nổi tiếng với những chiếc mái vòm hình khối đa diện của mình. Trong suốt sự nghiệp của mình, Fuller đã thử nghiệm việc tích hợp các thành phần căng trong công trình của mình, chẳng hạn như trong kết cấu của những ngôi nhà dymaxion của ông.^[8]

Sáng tạo của Snelson năm 1948 đã thúc đẩy Fuller liền lập tức đặt hàng cho Snelson một cột. Năm 1949, Fuller phát triển một icosahedron dựa trên công nghệ tensegrity, và ông cùng với các học sinh đã nhanh chóng phát triển thêm các cấu trúc khác và áp dụng công nghệ này vào xây dựng các mái vòm. Sau một thời gian tạm dừng, Snelson cũng đã tạo ra một loạt tác phẩm điêu khắc dựa trên các khái niệm tensegrity. Tác phẩm chính của ông bắt đầu từ năm 1959, khi một triển lãm quan trọng tại Bảo tàng Nghệ thuật Hiện đại đã diễn ra. Tại triển lãm này, Fuller đã trưng bày cột và một số công trình khác của mình.^[9] Tại triển lãm này, sau một cuộc thảo luận với Fuller và các nhà tổ chức triển lãm về việc ghi nhận công lao của mình, Snelson cũng trưng bày một số tác phẩm trong một tủ trưng bày.^[10]

Công trình nổi tiếng nhất của Snelson là tòa tháp kim loại cao 18 mét của ông mang tên "Needle Tower" được tạo ra năm 1968.

Cấu trúc tensegrity cơ bản

• 
  Cấu trúc tensegrity đơn giản nhất, gồm 1 khối lăng trụ 3 cạnh
• 
  Một khối lăng trụ 3 cạnh khác
• 
  Cấu trúc tương tự nhưng có bốn thành phần chịu nén
• 
  Khối lăng trụ Proto-Tensegrity của Karl Ioganson, 1921^{[gallery 1]}
• 
  Khối đa diện Tensegrity Icosahedron, Buckminster Fuller, 1949^{[gallery 2]}
• 
  Khối đa diện Tensegrity Tetrahedron, Francesco della Salla, 1952^{[gallery 3]}
• 
  Khối đa diện Tensegrity X-Module Tetrahedron, Kenneth Snelson, 1959^{[gallery 4]}

Cấu trúc Tensegrity

• 
  Tác phẩm điêu khắc nghệ thuật Kenneth Snelson Needle Tower.
• 
  Một mái vòm tensegrity được làm từ que vườn và dây nylon xây dựng trong sân của một ngôi nhà, 2009.
• 
  Một cấu trúc tensegrity cao 12m trưng bày tại Science City, Kolkata.
• 
  Dissipate, một tác phẩm nghệ thuật tháp hình cát đồng hồ cát bao gồm cấu trúc tensegrity, được xây dựng tại AfrikaBurn, 2015, một sự kiện khu vực của Burning Man.

Ghi chú

1. Gómez-Jáuregui 2010, tr. 28. Fig. 2.1Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFGómez-Jáuregui2010 (trợ giúp)
2. Fuller & Marks 1960, Fig. 270Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFFullerMarks1960 (trợ giúp)
3. Fuller & Marks 1960, Fig. 268Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFFullerMarks1960 (trợ giúp).
4. Lalvani 1996, tr. 47Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFLalvani1996 (trợ giúp)

Chú thích

1. Gómez-Jáuregui 2010, tr. 19.Lỗi sfn: không có mục tiêu: CITEREFGómez-Jáuregui2010 (trợ giúp)
2. Swanson, RL (2013). “Biotensegrity: a unifying theory of biological architecture with applications to osteopathic practice, education, and research-a review and analysis”. The Journal of the American Osteopathic Association. 113 (1): 34–52. doi:10.7556/jaoa.2013.113.1.34. PMID 23329804.
3. Gough 1998, tr. 109.Lỗi sfn: không có mục tiêu: CITEREFGough1998 (trợ giúp)
4. Gómez-Jáuregui, V. (2009). “Nguồn gốc gây tranh cãi của cấu trúc tensegrity” (PDF). Hội nghị IASS 2009 của Hiệp hội Cấu trúc Không gian Quốc tế, Valencia.
5. Droitcour, Brian (18 tháng 8 năm 2006). “Building Blocks”. The Moscow Times. Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 10 năm 2008. Truy cập ngày 28 tháng 3 năm 2011. With an unusual mix of art and science, Vyacheslav Koleichuk resurrected a legendary 1921 exhibition of Constructivist art.
6. In Snelson's article for Lalvani, 1996, I believe.^{[cần chú thích đầy đủ]}
7. David Georges Emmerich, Structures Tendues et Autotendantes, Paris: Ecole d'Architecture de Paris la Villette, 1988, pp. 30–31.
8. Fuller & Marks 1960, Ch. Tensegrity.Lỗi sfn: không có mục tiêu: CITEREFFullerMarks1960 (trợ giúp)
9. See photo of Fuller's work at this exhibition in his 1961 article on tensegrity for the Portfolio and Art News Annual (No. 4).
10. Lalvani 1996, tr. 47.Lỗi sfn: không có mục tiêu: CITEREFLalvani1996 (trợ giúp)

Liên kết ngoài

• Scientific Publications in the Field of Tensegrity by Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), Applied Computing and Mechanics Laboratory (IMAC)
• Stephen Levin's Biotensegrity site Several papers on the tensegrity mechanics of biologic structures from viruses to vertebrates by an Orthopedic Surgeon.