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La Tenségrité
Un concept révolutionnaire
Connu pour ses travaux d’architecture, en particulier la popularisation des dômes géodésiques, Richard Buckminsterr Fuller est l’inventeur du concept de « tenségrité ».
Je vous propose de découvrir ce que signifie ce terme, en quoi cela a révolutionné l’architecture contemporaine et les implications d’un tel concept appliqué à la biologie.
Naissance d'un concept architectural novateur : la tenségrité
Qu'est ce que la tenségrité ?
Le terme « tenségrité » est né en 1975 par la bouche d’un architecte américain Richard BUCKMINSTER FULLER qui contracta les mots « tension » et « intégrité ». Ce nouveau concept cherchait à résoudre des problématiques purement architecturales, dans un premier temps.
Raison d'être d'un tel concept
Insatisfait des explications mécaniques conventionnelles qui utilisaient le cube et les angles droits comme références, Fuller découvrit un mécanisme structural conférant une plus grande stabilité aux systèmes. Il s’employa à démontrer la possibilité de créer une architecture dynamique basée sur les principes de la nature. Ainsi, il découvrit qu’un système coordonné basé sur un angle de 60° et de forme autre que le cube, était beaucoup plus fondamental. Fonctionnellement plus efficaces, légères et dynamiques, ces nouvelles structures avaient les capacités de s’ajuster aux contraintes de l’environnement. [ Intérêt dans l’architecture parasismique ?]
L'oeuvre en X, une structure tensègre de référence
Ce concept architectural novateur sera bien vite repris par un des étudiants de Buckminster-Fuller, Kenneth SNELSON, qui le concrétisa à travers l’élaboration d’une structure tensègre de référence : « L’œuvre en X« .
Buckminster Fuller reconnu immédiatement la pertinence de ce modèle :
« Simple, comme une œuvre de pionnier, elle pointait néanmoins sur la possibilité de structures dans lesquelles forme et fonction étaient véritablement… unes, la configuration visible de la sculpture étant tout simplement la révélation de forces autres, invisibles ».
Modèle mécanique de tenségrité
Il est constitué de deux composants : des éléments rigides (les bâtonnets dans mon modèle) maintenus en cohésion par des éléments élastiques (les élastiques dans mon modèle). On parle de système autostabilisé car les éléments élastiques précontraints cherchent sans cesse à recouvrer leur longueur de repos mais en sont empêchés par les éléments rigides qui ne peuvent changer de taille.
L’intérêt d’un tel modèle est l’alliance de la solidité et de la légèreté permettant la création de structure bien plus massives que ce que la mécanique traditionnelle permet.
Afin d’élargir à des modèles plus complexes, il est nécessaire de considérer avec minutie l’agencement et le vecteur directionnel de chaque nœud constituant la structure.
Les formes de la nature
Les solides de Platon
En géométrie, il existe 5 formes couramment appelées les « Solides de Platon » (2).
Connues bien avant Platon, comme le démontre l’existence des pierres du musée Ashmolean d’Oxford (cf. photographie), le nom leur est néanmoins resté.
Ces solides appartiennent à la famille des Polyèdres réguliers, ce qui veut simplement dire qu’ils ont plusieurs faces polygonales ayant toutes la même forme. C’est justement le nombre de faces (en grec) qui donnera leur nom :
Si cela vous paraît compliqué, pensez aux dés à multiples faces utilisés dans les jeux de société, ou visionnez cette démonstration en volume pour mieux comprendre.
Chaque solide de Platon répond à la formule d’Euler, obtenue avec un nombre F de faces, A d’arêtes et S de sommets : F + S – A = 2.
Il n’existerait que cinq solides possibles remplissant ces conditions.
Ainsi, dans la nature, le tétraèdre, le cube et l’octaèdre apparaissent tous naturellement dans les structures cristallines. Au niveau biologique c’est l’icosaèdre régulier qui est le plus souvent retrouvé : chez de nombreux virus, tel que le virus de l’herpès.
Dômes géodésiques
Une forme architecturale révolutionnaire
L’Exposition universelle de 1967 à Montréal permet au monde de découvrir la structure des dômes géodésiques. En effet, la Biosphère de Montréal, conçue par la firme d’architecture Fuller & Sadao Inc. pour représenter le pavillon des États-Unis impressionne de par ses dimensions exceptionnelles : 76 m de diamètre pour 61 m de hauteur (3). Elle marque aussi un tournant dans l’histoire de l’architecture contemporaine. Mais qu’est ce qu’un dôme géodésique ?
Un peu de géométrie
Le terme géodésique, en géométrie, correspond à la généralisation d’une ligne droite sur une surface. C’est le chemin le plus court entre deux points (4).
La Biosphère de Montréal est la synthèse de ce nouveau concept : construite à partir de triangles, que Buckminster Fuller considérait comme la forme parfaite, il a démontré qu’il était possible de créer un espace habitable en utilisant un cinquantième des matériaux normalement utilisés dans une conception architecturale conventionnelle.
Le triangle est une figure mathématique naturelle qui fournit une efficacité maximale avec un minimum d’effort structurel en combinaison avec d’autres triangles (Il n’y a qu’à voir la fréquence du triangle comme face dans les solides de Platon : 3/5). Fuller a ainsi obtenu une construction dynamique dans laquelle les composants individuels contribuent à la structure globale en assemblant une série d’unités géométriques identiques qui sont à la fois autoportantes et légères. Bien que chaque composante soit indépendante, elle ne peut exister sans les autres.
Une forme architecturale résistante aux contraintes
Les dômes géodésiques sont les structures les plus efficaces jamais créées en termes de poids de matériel. Leur principale qualité est qu’ils répartissent la tension et le stress économiquement tout au long de la construction en la canalisant différemment.
Plus un dôme est grand, plus il devient résistant en raison des forces synergiques à l’œuvre (5).
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Que devient le concept de tenségrité appliqué au vivant ? Il prend le nom de « Bio-tenségrité ».
Bio-tenségrité
Un concept applicable en biologie cellulaire
En biologie, le concept de tenségrité est utilisé comme modélisation en biomécanique cellulaire pour expliquer la solidité des structures.
Comme pour le concept architectural, les structures dites tensègres sont constituées d’éléments quasi rigides isolés et comprimés par un réseau continu d’éléments élastiques en tension (7).
Le système est alors auto-contraint, c’est-à-dire que c’est l’ensemble des forces élastiques qui s’exercent sur le squelette des cellules qui maintient solidement la forme de chaque cellule, puis de l’ensemble du tissu.
Au niveau microscopique
A un niveau encore plus petit, le cytosquelette (squelette des cellules) est formé de divers constituants :
- microtubules
- microfilaments
- filaments intermédiaires
Aussi bien qu'au niveau macroscopique
Le système musculo-squelettique (os, muscles et fascias) peut être vu comme un système tensègre constitué :
- des os (élément rigide contraint)
- des muscles (élément élastique responsables de la tension)
- des fascias (éléments rigides de par la tension appliquée)
Parmi les cinq solides de Platon, deux semblent tout particulièrement appropriés au modèle de tenségrité appliqué au vivant : l’icosaèdre (20 faces) et le tétraèdre (4 faces).
La tenségrité est un concept architectural apparu en 1975 qui s’est progressivement étendu à la biologie pour faire évoluer la vision scientifique au niveau microscopique comme au niveau macroscopique.
…
La découverte du concept de tenségrité a modifié ma perception du corps humain. – Elise Poirier
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Articles suggérés :
Références
- Solide de Platon. WIKIPEDIA.https://fr.wikipedia.org/wiki/Solide_de_Platon et YOUTUBE https://www.youtube.com/watch?v=eDsFmYur9Yo
- WIKIPEDIA. Biosphère (Montréal). https://fr.wikipedia.org/wiki/Biosph%C3%A8re_(Montr%C3%A9al)
- WIKIPEDIA. Géodésique. https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9od%C3%A9sique
- « Montreal Biosphère of 1967 / Buckminster Fuller » in ArchEyes, April 9, 2016, https://archeyes.com/montreal-biosphere-1967-buckminster-fuller/.
- DIY Ornaments. https://www.youtube.com/watch?v=96kz98yEO1w
- WIKIPEDIA Biologie. Biotenségrité. https://fr.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A9grit%C3%A9_(biologie)
- PAOLETTI.S. Les fascias, rôle des tissus dans la mécanique humaine. Sully ; 2011. 301p.
- GUIMBERTEAU.JC. Conférence « Promenade sous la peau ». https://www.youtube.com/watch?v=L5rCuYLr9o.