/// Tensegrity - WS 2002/2003
/// Constructive seminar (Prof. Mirko Baum)
/// Chair of Constructive Design

Thema

Die Komplementarität von Druck und Zug ist ein aus der Natur übernommenes und zur Stabilisierung von Systemen führendes Prinzip. Für seine Anwendung bildet das Speichenrad ein klassisches Beispiel. Vom Riesenrad des Wiener Praters, über ultraleichte Skelette der starren Luftschiffe bis zu den modernen Kühltürmen und stützenfreien Überdachungen grosser Hallen, begegnen wir dem Speichenrad als Konstruktionsprinzip, in dem nur die Normalkräfte Druck und Zug auftreten.

R. Buckminster Fuller, ein bahnbrechender Pionier dieser Bauweise spricht von "tensegrity structures", und meint damit Systeme, deren Gleichgewicht durch Diskontinuität der Druckkräfte und Kontinuität der Zugkraft aufrechterhalten wird. "Tensegrity", Fullers eigene Wortschöpfung, setzt sich zusammen aus "tension", was Zug bzw. Spannung und "integrity", was soviel wie Gesamtheit oder Ganzheit bedeutet.

Druck- und Zugkräfte innerhalb einer tensegren Konstruktion werden durch Druckstäbe und Zugseile polarisiert und als Komplimentarität zu einer systematischen Einheit verbunden. Die druckbeanspruchten Teile bleiben voneinander getrennt, so dass sie sich entweder gar nicht, oder nur durch Gelenke berühren, und werden mit einem Zugkontinuum zu einem stabilen System verbunden. Hierbei wird oft ein tensegrer Baustein (Tetraeder, Oktaeder, Hexaeder etc.) verwendet, der zu grösseren Einheiten systematisch addiert wird.

Aufgabe

Erwartet wurde Konstruktionsideen zu selbstgestellten Aufgaben (Träger, Maste, Kuppeln, Raumtragwerke etc.), auf die eine tensegre Konstruktion angewendet werden kann. Hierbei geht es um einen abstrakten Umgang mit dem Thema, mit einem funktionstüchtigen, sowie konstruktiv und handwerklich gut verarbeiteten Objekt als Ziel.

Die gezeigte Arbeit wurde von Felix Thies, Heike Zieher und mir bearbeitet. Als Thema wurde von uns eine verdichtete Fügemethode für Oktaeder-Tensegrity-Module gewählt, mit der man Kuppeln konstruieren kann.

Konzept

Ein Problem, mit dem tensegren Konstruktionen in der praktischen Anwendung oft zu k ämpfen haben, ist die Tatsache, dass diese Konstruktionsart zwar materialsparend und leicht ist, allerdings bezüglich der nötigen Steifigkeit und der Dämpfungseigenschaften nicht bestehen kann.

Ein Ansatz diesem Problem entgegenzuwirken ist, zu versuchen verdichtete Tensegrity-Konstruktionen zu entwickeln.

Neben den gewöhnlichen Fügemethoden für Oktaeder-Tensegrity-Module gibt es eine weitere, komplexere Methode, mit der eine Art doppelschichtige Konstruktion erreicht wird. Hierzu werden die Oktaeder-Module zunächst so verformt, dass das untere und obere Zug-Dreieck unterschiedlich groß sind. Anschließend werden die verzogenen Oktaeder so ineinander gesetzt, dass sich eine Konstruktion ergibt, in welcher sich die einzelenen Module - wechselseitig nach oben und nach unten zeigend - zu einer verdichteten Netzstruktur fügen.

Model construction

Zur Konstruktion des Modells wurden hohle Aluminiumrohre gewählt. Diese dienen als Druckstäbe. Zum Experimentieren erschien es sinnvoll die Zugseile nachspannen zu können. Daher wurde hier eine Art Zeltseil-Spannsystem gewählt. Die Knotenpunkte bestehen aus gewöhnlichen Schraubösen, welche mit dem Gewinde in die Aluminiumrohre gesteckt werden. Diese können aufgrund des Gegenzugs nicht herausfallen.

Das Modell stellt einen sehr kleinen Ausschnitt aus einem Tensegrity-Netz oder einer möglichen Kuppelkonstruktion dar. Eine Krümmung der Fläche würde sich durch unterschiedliche Längen der Zugseile auf der Unter- und Oberseite ergeben.