EXPO Dach
Architect: Herzog + Partner
글: 헤르초크 + 파트너
Background & Conception If one seeks to represent the motto of the world exposition, “Humankind · Nature · Technology”, in an impressive, convincing built form, the three individual aspects have to be translated into a striking image, taking into account the effects they have in combination with other. For EXPO 2000, the roof is a most appropriate architectural motif; for in the climatic conditions prevailing in Hanover, the use of the open areas on the exhibition site is dependent on the weather and would be possible for only limited periods. Through a combination of transparent and opaque surfaces, linear and planar elements, a universal roof structure was created that demonstrates the scope for using timber, as a replenishable raw material, on an impressive scale and in an innovative form. The structure thus makes an immediately comprehensible contribution to the aspect of “nature”, contained in the EXPO 2000 motto. The aspect of “technology” described in the EXPO motto is demonstrated by the application of state-of-the-art engineering science in the design of the load-bearing structure and the membrane skin of the roof. In this way, through the use of modern methods of prefabrication in combination with trade skills, a large-scale, high-tech timber structure was created, protected against the weather by a translucent membrane.
Written by Herzog + Partner
Basic geometry The large roof structure consists of ten individual canopy elements each roughly 40 x 40m in size. It thus covers a total area of 16,000m2 at a height of more than 20m. The ground beneath is geometrically articulated by a series of artificial islands or “pontoons” and roughly 5-metre-wide strips of water or “grachts”. The ground area is laid out to counterpoint and complement the geometry of the roof. The drainage of this extensive structure is also designed in such a way that it forms a visual attraction between the four columns of the supporting towers at the centres of the individual canopies.
기본 형상 커다란 지붕 구조는 각각 40X40m 정도 되는 개개의 캐노피 부재 들로 구성된다. 따라서 이 지붕이 덮는 면적은 총 16,000m2이고, 그 높이는 20m가 넘는다. 지붕 아래 지반은 일련의 인공 섬 혹은‘ 부잔교(pontoon)’와 약 5m 폭의‘ 수로’를 통해 기하학적으로 분절된다. 지반 영역은 지붕 형상을 대비적으로 보완하도록 배치했다. 이 광대한 구조의 배수로도 개별 캐노피들의 중심에 위치하는 지주 타워들의 네 기둥 사이에서 시각적 흥미를 끌 수 있게 설계되었다.
A modern timber structure The masts at the centres of the individual canopies are braced against horizontal deformation by large-area Kerto laminated wood sheets with rib stiffening. The sheets are fixed continuously into the solid timber tree stems up to a height of 16 metres. On top of each of the masts, at the point where all loads culminate, is a steel core element, from which large trusses with curved lower chords cantilever out. The four-part trusses, with inclined side faces, are constructed of laminated glued timbers and are braced against lateral deformation by K-shaped members in the plane of the lower chords. Between these cantilevered trusses, and supported externally on their lower chords, are double-curved lattice shells, the curvature of which diminishes continuously along the diagonal from inside to outside. The ribs of the lattice shells, consisting of stacked planks, are laid out at spacings that vary according to the loads to be borne. The transmission of loads, therefore, had a great influence on the form of the roof and is legible as an architectural motif.
현대적인 목구조 개개의 캐노피마다 중심에 있는 마스트(mast)들은 수평 변형이 일어나지 않도록 늑재로 강성을 키운 넓은 면적의 케르토(kerto) 합판을 활용했고, 합판들은 최고 16m에 달하는 견고한 목재 기둥들에 연속으로 고정했다. 모든 하중이 집중되는 각 마스트의 꼭대기에는 강재 코어 부재들을 심어, 여기서부터 대형의 완만한 곡현 트러스들이 캔틸레버 구조로 뻗어나가게 했다. 네 부분으로 구성된 트러스들은 측면이 기울어진 형태로서 집성목으로 구성되었으며, 완만하게 굽은 면 속에 K자 형태로 짜인 부재들은 수평 변형을 방지하는 가새(bracing) 역할을 한다. 이러한 캔틸레버 트러스들은 완만한 곡선을 그리며 그 사이에 이차곡면의 격자 셸 구조를 지지하는 모양새를 하고 있는데, 셸의 곡률은 안쪽에서 바깥쪽으로 대각 방향을 따라 연속으로 감소한다. 격자 셸의 늑재는 널빤지를 적층하여 구성했는데, 그 간격은 하중이 얼마나 실리느냐에 따라 유동적으로 변화한다. 따라서 이 지붕의 형태에 가장 큰 영향을 미친 것은 하중 전달이며, 이것은 일종의 건축적인 모티프로 가시화되었다.
Materials & Quality control The structural form, comprising central columns in solid timber with sheltering roof areas cantilivered out on all sides, is a good example of the principle of providing timber protection by constructional means. The constant quality and moisture controls to which the tree stems were subject played a crucial role in this project and began in the forest, where ultrasonic tests were carried out before the trees were felled. Methods of measurement of this kind are still rare in Europe and have to be justified on the merits of each individual case. The solid silver-fir stems for the columns come from the southern Black Forest. Forestry offices are particularly interested in the kind of thinning-out process implemented in conjunction with this scheme, in which trees of up to 50m in height were removed from the forest, making room for new growth. In this way, the forest can be rejuvenated without clear-cutting whole areas. The more timber that is used in buildings, the better the future of our forests becomes.
Advantages of silver fir timber
· Great natural durability
· Great elasticity
· Favourable shrinkage behavior
· Large trunk diameters available
· No resin galls
Ecological properties of silver firs
· Tolerate shade and thus facilitate the growth of mixed stands of varying height (suitable for selective felling)
· Allow forestry in which clear-cutting can be avoided
· Roots penetrate deep into the ground, ensuring requisite stability of forest
재료와 품질관리 견고한 목재가 중심 기둥을 이루고 그 사방으로 캔틸레버 지붕이 퍼져나가는 구조 형식은 목재를 보호하는 구축 원리의 좋은 사례다. 이렇게 나무 줄기들의 품질을 일정하게 유지하고 습기를 제어하는 방식이 이 프로젝트에서 중요한 역할을 했으며, 숲에서 나무를 벌채하기 전에 미리 초음파 검사를 수행했다. 유럽에서 이런 종류의 측정법은 여전히 드문 편이어서 각각의 개별 사례에 맞게 조율해야 한다. 기둥에 사용한 견고한 전나무 줄기는 슈바르츠발트(schwarzwald) 남부에서 수급했다.
산림관리 사무소들은 이 계획과 맞물려 시행했던 솎음전정 과정에 특히 관심이 있었다. 솎음전정 과정이란 숲에서 높이가 50m에 달하는 나무들을 잘라내 새로운 성장의 여지를 만들어내는 것이다. 이런 식으로 하면, 숲 전체를 모두 벌채하지 않고도 생기를 회복시킬 수 있다. 건물에 목재를 더 많이 사용할수록, 우리 숲의 미래는 더 좋아진다.
전나무의 장점
·천연적 내구성이 뛰어나다
·탄성이 뛰어나다
·수축 거동이 양호하다
·큰 직경의 줄기를 얻을 수 있다
·송진으로 인한 벌레혹이 없다
전나무의 생태적 속성
·응달에서도 견디기 때문에 다양한 높이가 혼합된 성장을 촉진한다 (선택적 벌채에 적합)
·개벌을 피한 산림관리가 가능하다
·뿌리가 지반 깊이 내려 숲에 필요한 안정성을 확보한다
Load-bearing construction The loads from the lightweight double-curved lattice shells are transmitted to powerful central structures assembled from the trunks of trees. The architectural goal was to combine the intelligence of the agreed principles of construction with the beauty of the form derived from this to create an effective, modern, large-scale technical structure. The idea, the materials and the execution provide a striking example of modern constructional skills at the world exhibition.
Bracing A structure of these dimensions inevitably requires effective wind bracing. This will usually be in steel where the towers and masts are constructed in timber. In the present project, however, the bracing members consist of large-area composite timber sheeting. The architects and engineers also had to decide where solid timber members, glued laminated timbers and laminated wood sheeting could be used most effectively, optimally exploiting the specific characteristics of these materials according to structural, processing and environmental criteria. Considerations such as these also play an important role in the context of recycling - in the subsequent dismantling and reuse of the various materials.
내력 구조 경량의 이차곡면 격자 셸에 가해지는 하중은 나무 줄기들을 접합한 중앙의 강력한 구조들로 전달된다. 효과적이고 현대적인 대규모의 구조물을 만들기 위한 건축적 목표는 이로부터 파생된 형태미와 협정한 시공 원칙의 정보를 결합한다. 이러한 개념과 재료 수급 및 시공은 현대적인 건축기술을 보여주는 인상적인 사례를 제공한다.
가새 이런 차원의 구조에는 효과적인 방풍 가새(wind bracing)가 필요할 수밖에 없다. 타워와 마스트가 목재로 구성된다 해도 방풍 가새는 대개 강재로 이루어질 것이다. 하지만 이 프로젝트의 가새 부재들은 넓은 면적의 합판들로 구성된다. 한편으로 건축가와 엔지니어들은 견목 부재와 집성목과 합판을 가장 효과적으로 사용할 만한 위치를 결정하여 구조적·가공적·환경적 기준에 따라 각 재료의 특성을 최적으로 활용해야 했다. 이런 사항들은 차후에 해체한 뒤 다양한 재료를 재사용하는 재활용 측면에서 중요한 역할을 한다.
건축문화 2016년 2월호 [Monthly Issue]페이지 © 에이엔씨출판(주)
