Para se falar de tensegridade primeiro deve-se abordar
as treliças.
Treliças são um conjunto de barras interligadas nas quais as
ligações se dão nas extremidades das mesmas. Essas juntas
da treliça são consideradas rótulas, ou seja, não
transmitem momento para as outras barras. Com essa configuração
tem-se propriedades interessantes. As barras, independente da solicitação
externa, somente são carregadas com forças compressivas ou trativas.
Portanto não possuem forças cortantes nem momentos internos.
Também são capazes de suportar solicitações maiores
do que se fossem uma barra única, ou seja, necessita-se de uma barra
muito expessa para suportar o mesmo que uma treliça que possui peso
muito menor, é mais fácil de se transportar, montar e pode ter
barras específicas substituídas caso aconteça algum incidente
sem se perder a estrutura como um todo.
Uma estrutura tensegridada é uma
treliça na qual, para qualquer
carregamento, os elementos compressivos sofrem somente compressão
e são representados por barras; os trativos somente tração
e podem ser substituídos por cabos sem a perda de estabilidade e
função da estrutura. Isso ocorre devido à geometria
da estrutura que compõe para se manter a estabilidade do sistema.
Decorre desse fato que nem todas as treliças podem ser estruturas
tensegridadas mas todas essas estruturas podem ser substituídas por
treliças sem nenhum problema.
Figura 1 - Estrutura com os princípios de tensegridade
Como alguns problemas biomecânicos, principalmente os de ordem estrutural de seres vivos de grande porte, não são solucionados utilizando os princípios tradicionais da mecânica começa-se a pensar na tensegridade como uma possível solução. Por exemplo, ao se montar uma experiência de solicitação do peso da cabeça de um ser humano comum na coluna de um esqueleto é provado que a coluna agindo separadamente não resiste a tais forças e os ossos das vértebras se quebram. Mas no dia a dia nossas colunas suportam cargas muito maiores que o peso próprio de nossa cabeça e consumindo pouca energia. Como é possível? A teoria da tensegridade vem nesse sentido tentar resolver problemas de natureza cinemática, incorporando ao sistema estrutural músculos, ligamentos e tendões e com cargas altas consumindo o mínimo de energia, ou seja, do mesmo modo que nosso corpo funciona.
Figura
2 - Modelo da coluna com tensegridade.
Através do uso dessa nova teoria pretende-se modelar uma coluna
vertebral que suporte as reais solicitações externas, seja
flexível, com movimento e consuma pouca energia. Adicionalmente,
em parceria com o IST de Lisboa pretende-se otimizar os passos de uma cirurgia
de correção de escoliose através de modelagem por elementos
finitos utilizando-se dos parâmetros da tensegridade.
EQUIPE: Ana Lydia Reis Castro e Silva,
Estevam Barbosa de las Casas, Sérgio Teixeira da Fonseca, David Gonçalves
de Oliveira e Lucas Ferreira Ricoy.
