Miroslav Strigáč | MyoTension Bridge _ Experimental bridge Bratislava_Diploma project

[SK]
Experimentálny most predkladá možné riešenie problematiky Bratislavského starého mosta. Redesign mosta je víziou energeticky nezávislého systému ,schopného reagovať na zmeny. Ide o vzťažný systém prvkov s modifikovateľnou povahou.
Práca sa zaoberá adaptabilitou architektúry voči prostrediu a potrebám jej užívateľov a skúma uplatnenie nových technológií v architektúre ako aj ich priamy vplyv na proces návrhu.

[EN]
The experimental bridge introduces possible solutions to Bratislava´s old bridge matter. Redesign process offers a vision of a energy independent, self sufficient system with the ability to change on demand. The bridge is therefore a interrelated structure of modifiable elements.
The diploma project deals with adaptation of architecture in response to the enviroment and it´s users demand. Also it explores the application of new technologies in architecture as well as their direct influence on design process.

---

.(RE)DESIGN PROCESS
Proces návrhu zohľadňuje dva odlišné prístupy - adaptáciu makroštruktúry a mikroštruktúry svalu. Most vnímam ako jednotný a funkčný celok, čo sa týka konštrukcie aj jeho celkovej estetiky. V tomto zmysle prirovnávam riešenú štruktúru k svalovej hmote človeka. Kostrová svalovina patrí medzi orgány ľudského tela ovplyvňujúce celkovú motoriku ľuďského tela, ako aj mimiku tváre.

.ADAPTÁCIA MIKROŠTRUKTÚRY SVALU
Účinnosť svalovej práce je pomerne nízka, 20 až 25 percent, pričom sval ako jednotka pracuje naozaj účinne len v určitých kontrahovaných polohách. Veľké znemy polohy si preto vyžadujú preklenutie polôh kde je sval málo účinný, tj. treba dodať viac energie.
Bolo by preto ideálne ak by sa pohyb odohrával na úrovni mikroštruktúry, pohyb by bol rozdelený do vačšieho množstva prvkov ktorých pohyb je fyzikálne jednoduchý a pritom minimálny. Na celok však pôsobí v požadovanej účinnosti.
Mikroštruktúra svalového vlákna je rozdelená do dvoch myofilamentov, aktínu a myozínu. Aktín je tenkým filamentom, myozín hrubým. Sú to práve tieto dva prvky ktoré dávajú kostrovému svalstvu charakteristický priečne pruhovný vzhľad. Každý pruh zodpovedá jednému segmentu – sarkomére, ktorá obsahuje stredový myozín a krajné aktínové zložky. Počas svalovej kontrakcie sa uvoľnuje látka ktorá aktivuje aktínové zložky, ktoré sa „zasúvajú“ z oboch strán do „medzery“ medzi myozínovými filamentami.
Samozrejme, že sa jedná o omnoho zložitejší proces, kde atínové filamenty sa posúvajú vďaka hlavičkám, ktoré sa zachytávajú o výstupky na myozínových filamentoch, no princíp pohybu je fyzikálne jednoduchý a na úrovni filamentov minimálny.
Adaptáciou tohoto princípu som vytvoril priečne pruhovanú sieť pozostávajúcu z navzájom sa o seba opierajúcich kontinuálnych pásových jednotiek. Vačšie, myozínové jednotky, sú zodpovedné za pohyb, menšie aktínové sú neaktívne. Spolu tvoria kontinuálne pásové prvky hustú jednotnú pevnú štruktúru plášťa. Ten sa dokáže na úrovni minimálneho pohybu krčka myozínového pásu smerom k sebe alebo od seba roztiahnuť či stiahnuť. Výsledok sa potom odráža vo vačšom vydutí, nadvihnutí či poklesnutí plášťa.

.SKLADBA A TECHNOLÓGIA PLÁŠŤA
Pohyblivý plášť je zložený z kontinuálnych pásových prvkov. Počet aktívnych myozínových je 2302 v plášti a 98 určených ako priame napojenie na kotviace pilóty v násypoch. Počet neaktívnych myozínových prvkov je 2298 v plášti a 162 ako priame napojenie na kotviace pilóty.
Kotvenie nosného pohyblivého plášta vyžaduje rozloženie síl do niekoľkých pilót. Kotviace pilóty sú 4 v severnom a 4 v južnom násype. Pilóty sú umiestňované v smere distribučních čiar aktínových a myozínových prvkov. Tj. tam kde sa predpokladá smerovanie tlakových síl.
Myozínové pásy sú zložkou dvoch kovov. Nosný, pasívny kov je zliatina nikel-kobalt-železo, tzv. SUPERINVAR. Na stredový krčok je pokovovaním aplikovaná vrstva aktivneho kovu železo-nikel-mangan-meď. Spojením týchto dvoch kovov vznikne v krčku bimetalický pás ktorý je schopný sa pri aplikácii energie zahriať a prehnúť. Poďľa toho na ktorú stranu pása je aktívna vrstva aplikovaná (konkávna/konvexná strana) sa bude krčok ohýbať. V tomto prípade je to konkávna strana – krčok sa vystiera – prvok sa predlžuje. Získavanie energie pre aktiváciu ohybového procesu je popísné v časti „Energia budúcnosti“.
Pre zamedzenie energetickej výmeny z vonkajšieho prostredia a tak isto aj pre čo najdlhšie uchovanie energie v páse, (ochladzovaním sa pás vracia do pôvodnej polohy) je na prvky aplikovaná izolačná vrstva.
Aktínové pásy sú neaktívne, tvorené len pasívnym SUPERINVARom a vrstvou izolácie pre prípadné prenosy energie a zamedzenie ich strát.

.SKLADBA MOSTOVKY
Riešenie mostovky muselo byť prispôsobené konštrukčnej povahe a prvkom adaptabilného plášťa. Konštrukcia sa skladá z panelového systému na báze „Tesselovaných foriem“ a z nosníkového systému „Tensairity“ špeciálne vystužených vzduchových nosníkov. Mostovka by tak nemala byť pre plášť vážnou záťažou.

.ENERGETICKÝ POTENCIÁL
Výzkum piezoelektrických nanogenerátorov sa zaoberá premenov mechanickej energie na elektrický prúd. V súčasnej dobe prebieha výskum na Georgia Institut of Technology, Atlanta, USA. Zachytávanie energie z prostredia je potenciálny prístup ako vytvárať samonapájacie nanozariadenia/nanosystémy.
Piezoelektrické nanogenerátory používajúce nanowires, sú jednou z metód ako premieňať machanickú energiu na elektrinu. Nanowires su tvorené zo zlúčenín ako ZnO, GaN, CdS a ZnS, pričom zlúčenina ZnO je najlepším kandidátom pre výrobu nanogenerátorov
Pri namáhaní, ktoré je vytvárané vonkajším vplyvom, je v nanowires vytváraný piezoelektrický potenciál ako dôsledok elastickej deformácie. Tok nabitých častíc je následne usmerňovaný, čo je princípom nanogenerátora.
Mostovka ako potenciálny zdroj vybrácií je dobrým prostriedkom pre aplikáciu nanogenerátorov, pričom pri spôsobe vrstvenia panelov sa plocha mostovky dá využit pre aplikáciu nanogenerátorov dvojnásobne.

.referencie
_Tensairity, Dr. Mauro Pedretti, jul 2004
_Nano Letters – Piezoelectric nanogenerator using p type ZnO nanowire arrays, Ming-Pei Lu a tým autorov, Georgia Tech Library, 11.9.2009