PROGETTO DELLO STATO DI SELF-STRESS DI UNA TRIPLEX TENSEGRITY TOWER

Le strutture tensegrity nascono in ambito artistico oltre settant’anni fa. Sebbene questa origine possa farle sembrare un concetto datato, nella realtà si rivelano es- tremamente attuali: rappresentano la perfetta armonia tra leggerezza, resistenza e versatilità geometrica. Tale combinazione ha permesso, oggi, innumerevoli appli- cazioni in molteplici ambiti, dalla micro-scala, in cui le cellule viventi possono essere modellate come sistemi tensegrali, fino alla macro-scala, integrandosi persino nello studio del cosmo. In particolare, grazie al loro elevato rapporto tra rigidezza e peso, si registrano importanti applicazioni nei campi dell’architettura, della meccanica, della biomedicina e della matematica. La peculiare morfologia di tali strutture desta un immediato stupore nell’osservatore, che nota l’apparente galleggiamento, come espresso da Snelson, dei puntoni sospesi all’interno di una rete di cavi tesi. Il presente lavoro di tesi si focalizza sulle pro- prietà meccaniche delle strutture tensegrity le quali ricordano nell’aspetto le con- venzionali strutture ad aste e nodi (reticolari), tuttavia i loro elementi sopportano forze (pre-sollecitazioni) anche in assenza di carichi esterni applicati. Nello speci- fico, tali strutture free-standing, costituite esclusivamente da puntoni (compressi) e cavi (tesi), devono essere bilanciate dalla pre-sollecitazioni per preservare la propria stabilità. L’obiettivo principale di questo lavoro di ricerca è lo studio statico e cin- ematico di una triplex tensegrity tower, una struttura caratterizzata da tre moduli simplex impilati "nodo su nodo". Nel dettaglio, l’analisi si concentra sulla deter- minazione della configurazione auto-equilibrata e sulla verifica della distribuzione delle tensione all’interno di cavi e puntoni. Detto ciò, la tesi presenterà un capitolo introduttivo dove veranno esposte le prime definizione di strutture tensegrity, i concetti base e le moltiplici applicazione, nonchè una breve panoramica sul problema del form-finding che verrà ripreso nel capitolo successivo. In particolare, nel Capitolo 2 affronteremo lo studio dell’auto-equilibrio di una struttura pre-sollecitata a nodi incernierati in due differenti metodologie: la prima studiando le forze assiali (di precompressione) associate alla matrice di equilibrio e la seconda analizzando le coordinate nodali associate alla matrice di densità di forza. Nel Capitolo 3 veranno introdotti concetti fondamentali al fine di progettare lo stato di auto-sollecitazione, con particolare riferimento ad approcci che uniscono la decomposizione a doppio valore singolo (DVSD) con la tecnica di programmazione lineare. Infine, nel Capitolo 4 verrà presentato il codice MATLAB sviluppato iner- ente al lavoro di ricerca sulla struttura oggetto di studio, mentre nel Capitolo 5 sono discussi e oppurtunamente commentati i risultati ottenuti a partire dalla geometria della struttura fino alla deteriminazione degli stati di self-stress.