課題
2019年、彫刻家のニコラス・ワインスタインは、フィリピンのマニラにあるソレイユ・リゾート・ノースから、同施設のメインアトリウムに設置するガラスインスタレーションの制作を依頼された。革新的なアプローチで知られるニコラスは、建築空間向けに大規模なガラスインスタレーションを手掛けている。
「マングローブ」は、自生するマングローブの複雑な根の構造に着想を得て、この開発プロジェクトのテーマである「アーバン・オアシス」の中心的存在となるよう設計され、空間に自然と有機的なフォルムをもたらしています。この彫刻の規模は、ニコラス・ワインスタイン・スタジオにとって前例のないものであり、過酷な環境にも耐えうる、精巧なデザインと繊細な素材が求められました。
解決策
フィリピンは「環太平洋火山帯」としても知られる、地震の発生リスクが極めて高い地域に位置しているため、地震に耐えうる大規模かつ複雑な構造を実現するため、ワインスタイン社はアープ社の構造および材料の専門家の協力を得た。
Arupチームは、構造の安定性と地震荷重に対する耐性を確保するため、OasysGSAおよびOasys LS-DYNA環境内のAnsysLS-DYNAモデルを用いて、広範な構造計算を実施し、詳細な構造モデルを開発しました。 Oasys PRIMERは、大規模シミュレーションのモデル設定、検証、および複雑な処理の管理において重要な役割を果たしました。これらのシミュレーションでは、ガラス管、ワイヤー、支柱、ケーブルアレイなど、彫刻のあらゆる構成要素が再現され、各要素は隣接する要素や外部力と独自の相互作用を示しました。
「シミュレーションは、私たち誰もが予想していたよりもはるかに複雑なものになりました。それは、個々の要素がそれぞれわずかに異なる動作をしており、それらすべてをさまざまな地震サイクルと組み合わせて反復処理しなければならなかったからです。」――ニコラス・ワインスタイン
チームは、湾曲したガラス管と鋼線で織られた生地の非線形挙動を解析するためにOasysD3PLOTとOasys T/HISを使用しました。まずニコラス氏のスタジオで実物試験を行い、その後Oasys PRIMER上でその条件を再現しました。Oasys T/HISで抽出した曲線を比較することで、Arup社は構造モデル全体へのスケールアップ前に正確な再現性を確認し、チームの安定性に対する確信を深めました。
OasysD3PLOTおよびD3PLOT Viewerを活用することで、重力荷重や地震荷重下におけるすべての構造部材（ケーブル強度など）の過大な応力といった構造上の弱点を特定することができました。詳細な接合部の解析が行われ、小型アセンブリや個々の部品に対する実物試験によってシミュレーションの精度が検証されました。この反復プロセスにより、チームはモデルを改良し、潜在的な破損箇所に対処することができました。
分析と試験の結果に基づき、応力、たわみ、および破損を軽減するために、数多くの設計変更が行われました。例えば、金属製スパインのたわみが発生しやすい箇所を緩和するため、ケーブルの配置を変更しました。また、曲面ガラス部材間の隙間といった外観上の課題に対処するため、曲面データと金型ライブラリも最適化されました。
Oasys D3PLOT Viewerは、芸術的なビジョンと技術的な専門知識を結びつけ、モデルを共有しやすくし、効果的なコラボレーションを可能にするという点で、極めて有用でした。
結果
マングローブの彫刻を構成する各要素の製作は、ニューヨークとサンフランシスコにあるニコラス・ワインスタインのアトリエで行われました。チームは、この記念碑的な芸術作品を完成させるため、デジタルツールと手作業の技法を組み合わせ、専用の機械や装置を設計しました。彫刻を構成する16,385本のガラス管は、それぞれ長さと曲線が異なり、手作業で切断、研磨、焼成され、布のように編み上げられています。
この作品はモジュール式のパーツで制作され、40フィートのコンテナ5基に分けてマニラへ輸送されました。現地では、40名以上の作業員からなるチームが6か月をかけて、複雑なガラス構造体を所定の位置に組み上げていきました。11キロメートル以上に及ぶホウケイ酸ガラス管が、航空機用ケーブルやモジュール式のステンレス製支柱と組み合わされ、構造的に一体となった彫刻的な素材が作り上げられました。
4年以上の歳月をかけて制作された「マングローブ」が正式に公開され、フィリピンのリゾートの建築と見事に調和しています。このインスタレーションは、リゾートの公共スペースにおける芸術的な中心的存在として、アーチやガラスのつるが織りなす没入感のある空間を形成し、訪れる人々にあらゆる角度からその魅力を堪能するよう誘っています。
アープ社の支援を受け、ワインスタインは建築規模でのガラス彫刻における新たな手法を開拓し、織物のように機能する連続的で柔軟なガラスのマトリックスを開発した。この革新により、従来のガラス芸術では実現不可能だった規模が可能となり、完成した彫刻は重量13トン、長さ28メートル、幅35メートル、高さ27メートルに達した。
「このプロジェクトは、動的構造モデリングの限界を押し広げました。皆が驚いたのは、超高層ビルに比べて彫刻がいかに複雑になり得るかということだったと思います。アープがエンジニアリング面で支援したロンドンの『ガーキン』でさえ、そのコンピュータモデルのサイズは『マングローブ』の70分の1でした。」――アープ材料科学チームリーダー、グラハム・ドッド
