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・マニラにある「ソレア・リゾート・ノース」から、同施設のメインパブリック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制作している。
「マングローブ」は、この地域に自生するマングローブの複雑な根系から着想を得て、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デザインされ、空間に自然と有機的なフォルムを取り入れています。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、ワインスタイン氏はアープ社の構造・材料の専門家たちの協力を得た。
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、モデルの設定、検証、および大規模シミュレーションの複雑さ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、彫刻を構成するあらゆる要素が再現され、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。その理由は、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、OasysD3PLOTおよびOasys T/HISを用いて、湾曲したガラス管と鋼線から織り上げられた生地の非線形挙動を解析しました。まずニコラス氏のスタジオで実物による試験を行い、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、完全な構造モデルへとスケールアップする前に正確な再現性を確保し、チームは構造の安定性について確信を持つことができました。
Oasys D3PLOT 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への過度の応力（ケーブルの強度など）といった構造上の弱点を特定することができました。広範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、チームはモデルを精緻化し、潜在的な破損箇所に対処することができました。
分析と試験の過程を通じて、応力、たわみ、および破損を軽減するための数多くの設計調整が行われました。例えば、金属製の背骨部分でたわみが生じやすい箇所を緩和するため、ケーブルアレイの設計が変更されました。また、曲面ガラス要素間の隙間といった美的課題に対処するため、曲率および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、モデルへのアクセスを容易にし、効果的なコラボレーションを可能にするという点で、極めて貴重なツールでした。
結果
マングローブの彫刻を構成する要素の製作は、ニューヨーク市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に、デジタルツールと手作業による職人技を組み合わせた特注の機械や設備を設計しました。彫刻を構成する16,385本のガラス管は、それぞれ長さや曲率が異なり、すべて手作業で切断、研磨、焼成され、布地のように編み上げられています。
この芸術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、複雑なガラスの織物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を、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織り交ぜることで、構造的に一体となった彫刻的な素材を作り上げました。
4年以上の制作期間を経て、「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様式にシームレスに溶け込みました。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目玉となっており、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、訪れる人々をあらゆる角度からその世界を探索するよう誘います。
アープ社の支援を受け、ワインスタインは建築規模におけるガラス彫刻の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マトリックスを開発した。この革新により、ガラス芸術ではこれまで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メートルトン、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、彫刻が超高層ビルに比べてどれほど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に過ぎませんでした。」――アープの材料科学チームリーダー、グラハム・ドッド氏。
