네트 구조
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그물망 구조는 막구조와 같은 법칙을 따르나 더 큰 span을 덮을 수 있다. 단일면, 또는 말안장 모양의 복면 그물은 그물 rope의 각도가 각 node에서 바뀔 수 있으면 편평한 그물로 만들 수 있다. 그물은 보통 평면적으로 만들어지고 인장에 의해 최종적인 곡면을 만든다. Otto는 Peter Stromeyer와 함께 1963년 스위스 Lausanne에서 열린 국제 박람회의 스위스 'neige et rocs' pavilion을 위해 처음으로 대규모 tent를 세웠는데 36m의 tent군은 대규모이기 때문에 보통 tent에 적용한 천으로는 만들 수 없었다. 이 프로젝트는 시간적 압박감 속에서 완성되어야 했기 때문에 막의 밑에 있는 PVC 코팅 rope 그물을 잡아당겨주는 간단한 도구를 이용해 즉흥적으로 면섬유를 보강했다. 모든 그물단위는 개발 초기부터 정밀하게 측정되어서 막을 재단하기가 더 쉬웠다. 중간적 형태인 이 구조는 순수막구조에서 rope 망 구조물로의 전이를 명확하게 보여준다. Otto는 프로젝트와 함께 기초적인 연구를 하였다. 그의 팀은 자연과 기술상의 그물 구조 사례를 연구하고 형태 결정을 위한 실험을 했으며 새로운 시공법 모델을 개발하였다. 이 연구의 가장 중요한 결과는 쉽게 기성 제품화 될 수 있고 어느 span에나 적용될 수 있는 표준적인 그물 system을 개발하는데 있다. 이 그물은 다음과 같은 방법으로 계획되었다. 기성품화된 그물 구성재들을 공장에서 제작하여 공중 또는 지면에서 조립하여 기둥 위에 올린다. 그물 단위가 50cm로 되어 있어서 작업자의 낙하 방지를 위한 비계가 따로 필요치 않다. 그물 구성재의 기성품화는 빠른 조립과 손쉬운 운반을 보장한다. 지붕을 덮는 막은 그물의 아래에 매달리거나 위에 있어 당겨진다. rope의 두께는 8cm이고 12.16cm 되는 rope clamp가 접속 도구로 쓰이며 가장자리 끝 부분에는 node를 쓴다. 이러한 개발상의 결과를 시공에 적용할 수 있는 기회가 생겼다. 1965년 몬트리올 독일관 설계경기가 있었다. Rolf Gutbrod와 Otto에 의해 디자인된 pavilion 지붕으로서의 rope망 구조물이 우승해서 Peter Stromeyer와의 합작으로 실현되었다. 이 구조물이 계획되어 설치 완성되는데 고작 13개월밖에 걸리지 않았다. 간단한 생산과 설치의 편리성, 그리고 무엇보다도 시공상의 안전성은 세계의 주목을 받았다. 이 그물은 그물단위가 50cm인 두께 12mm의 철제 rope로 만들어졌다. Konstanz(L. Stromeyer und Co)에서 15m의 얇은 strip이 만들어져 몬트리올로 운반되었다. 공중 작업에 대한 북미의 까다로운 안전 규제에도 불구하고 작업장 밑에 안전망이나 비계를 두지 않고 완성할 수 있었다. 이 rope 구조물은 8개의 상부 접합점과 3개의 하부 접합점을 가지고 있고 각각 14m와 36m 높이의 기둥으로 지지되어 모두 약 8000m2의 공간을 덮어 준다. PVC가 코팅된 폴리에스테르 막천은 그물 밑 50cm에 매달려 내부공간을 덮어준다. 이 pavilion은 2년간만 설치될 예정이었으나 올림픽 보트 경기를 위해 대지가 필요해진 6년 뒤까지 해체되지 않았다. 비누막 모델, 형태잡기 모델, 명주 그물로 만든 표현 모델, wire로 만든 측정 모델, 나무로 만든 실험 모델 등 셀 수 없이 많은 모델들이 형태 연구와 로프 망을 재단하기 위해 만들어졌다. 그물 wire에 작용하는 힘들은 IL에서 Otto와 Eberhard hang에 의해 특별히 고안된 측정장치를 사용해 만든 scale 1:75인 철사 모델로 시험되었다. 가능하면 어디든지 Otto는 그가 맡은 건물의 가장 중요한 상세를 구조체의 필요를 충족하고 재료를 아끼는 방향으로 디자인하려 했다. 몬트리올 그물의 결절점인 rope 망의 clamp는 다음을 염두에 둔 것이다. cross-clamp라는 것은 가벼워야하고 그물의 strip들을 roll하거나 unroll하기 쉽도록 해야하기 때문에 모서리 부분과 가장자리에서 자유로워야 한다. clamp는 직경 12mm의 rope 위에 50cm 간격으로 설치되었다. 이 시스템은 조립이 쉽고 가격이 저렴하고 더군다나 파손 없이 해체하고 재 사용할 수 있다. 이것은 많은 대규모 건물의 접합 시스템으로 쓰였다. 공간 내에 자유롭게 배치된 전시공간구조물들도 Otto에 의해 디자인되었다. 마감사유로 인해 기성화된 아연도금 철물들을 내부공간 계획이 완성되기도 전에 주문해야 했다. multi-stage 시스템은 약 6kN/m2의 ceiling load을 받는 개개 요소가 힘을 전달하는데 꼭 필요한 만큼의 크기로 개발되었다. 빠른 조립 낮은 천정고 그리고 적당한 span(시스템 길이 1.25m의 최대 7개 field)이 주요 제원이다. 이 시스템은 수직 지지대가 일정하게 설치되지 않아 지지대로 인해 전시장소가 제한을 받지 않는다. 지지요소들은 지지를 윗 밸트와 아래 밸트로 나누어 불규칙하게 둠으로서, 발생하는 서로 다른 하중에 조절된다. 1966년 Stuttgart-Vaihingen의 대학 교정에 몬트리올 pavilion의 조립과 구조의 시험을 위해 실험구조물을 세웠다. Otto는 몬트리올 pavilion의 7번째 부분을 나중에 1964년도에 세운 IL의 경량구조 연구소를 위한 지지 시스템으로 사용할 의도로 이 실험 구조물의 크기로 정했다.(지붕면적 460m2) 연속적으로 만곡된 지붕구조는 꼭 필요한 크기로 줄였다. 그것은 같은 크기의 그물로 된 인장력을 받는 철망, 집중 지지대인 압축재 봉강 기둥, 유동적인 인장재 edge부, 12개의 당김점, 그리고 압축재와 인장재로 나뉘는 요소들로 되어 있다. 이 그물망은 50cm 모듈의 그물 단위와 후에 조립해서 대칭이 되는 가장자리 rope로 인장되는 4개의 strip으로 이루어졌다. 원통형 철재 기둥은 크레인을 동원해 세우고 당김줄로 임시 고정된다. ridge와 eye edge cable은 기둥머리 부분으로부터 당겨지고 그물을 기둥까지 균등하게 천천히 쳐나간다. 가장자리 cable은 고정점에 고정되고 그물은 ridge와 eye edge cable을 잡아당긴다. 그물의 기인장력은 기둥을 유압으로 올리고 고정점에서 당겨줌으로 생성된다. 기둥이 세워진 곳의 sand-tub는 기둥을 고정시키기 위해 모래로 채운다. 실험구조물은 2년간 자리를 지키다가 해체되고 경량구조물 연구소 본부로 사용하기 위해 2km 떨어진 곳에 확장 설치되었다. 그물망을 해체하고 가장자리로부터 접어서 기둥주위로 감아 크레인으로 새 장소에 이동했다. 거기서 하루만에 다시 설치되었다. 계속해서 지붕을 덮고 빙 둘러싼 유리벽으로 내부공간을 만들고 연구소를 위한 공간으로 연장 사용하게 되었다. 이 연구소 건물은 20세기 건축과 Otto의 작업에 있어 중요하고 특별한 위치에 있으며 오래도록 사용된 몇 안 되는 tent 중의 하나가 되었다. 25년간 이 지붕 아래에서 연구와 강의가 계속되었다. 이 건물은 Otto가 지도한 경량건물의 요람이자 전당으로 그리고, 세미나, 회의, 전 세계인들과 함께 한 연회장 공간으로 유명해졌다. 1968년 초 Otto는 뮌헨 올림픽을 위한 설계경기참가로서 Behnisch und Partner가 제안한 구조물을 지을 수 있게끔 위촉되었다. Behnisch의 디자인은 몬트리올 독일관 rope 구조물로 모델화 되었고 Otto와 그의 팀의 참여로 현실화되었다. Otto는 많은 기초 디자인과 세부 모델은 만들었으며 시공 가능성을 시험했다. 1968년 5월 (후에 몇 몇 계획은 변경되었지만) 면섬유 모델을 기초로 마지막 시공 결정을 내렸다. 이 구조물의 작업이 진행되는 동안 수학적, 기하학적 계산, 보완된 모델 구축들이 IL에서 개발되었다. 그물과 지지대와 당김줄에 걸리는 힘들을 기술자들이 계산하고 계획 모델의 기하학적 data들을 안정성을 고려하여 자세히 계산해 이에 따라 1:125 scale의 측정 모델을 만들었다. 측정 모델로부터 계산된 힘들과 인장력은 축적에 맞게 곧바로 재해석되었다. 그들은 표면 인장력, 지지대와 고정점에 걸리는 힘, 그리고 자중, 설하중, 풍하중에 의한 하중과 인장력 등을 기초로 형태를 잡아나갔다. 개개의 그물 wire(매 4번째 cable마다)에 걸리는 힘들은 2개의 그물 node 사이에서 기술적으로 측정되었는데 처음에는 몬트리올 작업 때 썼던 측정 도구를 보완해서 했으며, 후에 IL의 Jurgen hennicke와 Otto가 개발한 다이얼 게이지로 측정하였다. 모델들은 사진을 찍어 측정하고 또 특정 영역에서 공간적 위치 좌표를 기록하는 3차원 측정기구를 사용했다. 고정된 몇 개의 Linhof 카메라는 하중이 가해졌을 때와 그렇지 않을 때를 이중 노출하여 촬영하였다. 이 사진으로부터 하중이 가해졌을 때의 strain을 측정할 수 있었다. Munich-hellabrunn에 있는 동물원의 새장을 위한 그물 망은 시내가 둑에서 자란 크고 오래된 나무들로 완숙한 초원의 풍경을 마치 섬세한 실루엣 천으로 감싼 것 같다. 또 계절과 빛의 입사각에 따라 그물의 모습도 달라진다. 그것은 마치 그 주변과 더불어 자연의 일부가 된 것 같다. 이 그물은 60mm * 60mm의 아주 질 좋은 mesh로 되어있고 4,600m2의 높고 거대한 내부 공간을 가지고 있어 20여종의 새들이 자유롭게 날아다닐 수 있다. 이것은 10개의 기둥으로 지지되고 움직이는 clamping plate에 인장된다. 이 그물은 두께 3.5mm의 stainless steel로 만들었으며 최대 설하중 35kg/m2를 고려하여 설계되었다. 그물의 파괴하중은 22t/m2이다. 이그물은 지면에서 strip과 용접으로 접합되어 기둥까지 올려짐으로 그 형태를 잡는다. 설치하는 동안 나무들에게 필요한 gap은 연이어 closed 되었다. 1980년 Jeddah에 완성된 스포츠 홀은 rope 그물구조로서 몬트리올의 것과 유사하다. 지붕의 형태는 비누 막 모델을 써서 결정했다. 순 구리줄로 만들어본 처음 디자인 모델은 이 구조물이 처음 의도한 나무 부재와 지붕널 덮개로 된 현수 그물 지붕을 보여준다. 이 시설이 어떻게 주변 개발에 통합되는 지를 보여주는 순 폴리에스테르 실크 모델로서 최종 형태를 결정 지었다. 이 지붕은 7,500m2(최대 110m * 80m)의 경기장과 운동영역과 관중영역을 덮는다. 높이 30m의 8개의 원형관 철 기둥이 철 그물 rope를 지지하는데 이 그물은 외부와 내부 막으로 덮여 있다. 1974년 최소면적 탑이라 명명된 catenoid의 최소면적 형태를 가진 냉각탑이 Warmbronn 작업실에서 개발되고 모델형태로 만들어 졌다. 가운데가 7갈래로 벌어진 기둥은 그물이나 막표면을 윗부분과 아래부분의 rope edge로 당겨준다. 비누 필름 실험을 통해 이 타워의 모양을 결정하고 기둥의 높이와 ring의 직경에 따라 그 자체의 형태를 만들었다. rope 구조물은공간적으로 만곡된 지붕구조물 뿐 아니라 층을 가진 3차원 골격 현수 건물에 적용될 수 있다. 현수 건물에 대한 Otto의 모델 연구는 1961년 3차원 골격체와 격자 구조물의 경제적 실현성을 위한 확장된 실험의 일환이었다. 이 현수 건물의 지지 시스템은 압축재인 중앙 기둥과 7개 층이 매달린 인장재 cable로 구성되어 있다. 현수 골격 시스템은 휨에 대한 보안으로서 큰 cross-section과 함께 압축력이 여러 지점에 집중될 때 특히 유용하다. 현수 골격의 가장 단순한 형태에 있어 순수하게 인장력만 받는 수직 rope로 된 현수 구조는 압축과 휨 지지의 골격을 뒤집어 봄으로 만들어진다. |
