지오데식 돔

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지오데틱 돔(geodesic 돔)은 지오데틱 다면체를 기반으로 한 반구형 얇은 껍질 구조(attice-shell)이다.돔의 삼각 원소는 구조적으로 견고하며 구조물의 응력을 구조 전체에 분산시켜 지오데틱 돔이 그 크기에 비해 매우 무거운 하중을 견딜 수 있게 한다.

역사

최초의 지오데틱 돔은 제1차 세계대전 후 칼 제이스 광학 회사의 수석 엔지니어인 ^[1]발터 바우어스펠트에 의해 그의 플라네타리움 프로젝터를 보관할 수 있도록 설계되었다.독일 제나의 자이스 공장 옥상에 다이커호프와 와이드만 회사가 건설한 최초의 작은 돔이 특허를 받았다."제나의 원더"라고 불리는 더 큰 돔이 1926년 7월에 대중에게 공개되었다.^[2]

20년 후인 1948년과 1949년 버크민스터 풀러는 예술가 케네스 스넬슨과 함께 블랙 마운틴 칼리지에서 현장 실험으로 '지오데식'이라는 용어를 만들었다.비록 풀러가 최초의 발명가는 아니었지만, 그는 1954년 6월 29일 미국 특허 2682235A를 받은 아이디어의 미국 대중화에 기여한 공로를 인정받았다.^[3]풀러 자신이 직접 지은 가장 오래된 돔은 메사추세츠주 우즈홀에 있으며 1953년 3주 동안 그의 지도 아래 학생들이 지었다.^[4]

지오데틱 돔은 그것의 무게에 대해 매우 강했고, 그것의 "옴니트리앙화" 표면은 본질적으로 안정된 구조를 제공했으며, 구가 가장 적은 표면적을 위해 가장 큰 부피를 둘러싸기 때문에 풀러에게 어필했다.

이 돔은 1956년 캐나다에 건설된 21개의 원거리 조기경보선 돔,^[5] 토머스 C가 설계한 루이지애나주 배턴루즈 인근의 1958년 유니언 탱크카 컴퍼니 돔 등 특화된 용도로 성공적으로 채택됐다.시너게틱스의 하워드, 그리고 카이저 알루미늄 돔(예: 미국 전역, 버지니아 비치, 버지니아 주), 강당, 기상 관측소, 저장 시설과 같은 특수 건물들.그 돔은 곧 덮인 표면, 밀폐된 부피, 그리고 시공 속도에 대한 기록을 갱신하고 있었다.

1954년부터 미 해병대는 헬리콥터가 전달 가능한 지오데틱 돔을 실험했다.30피트의 목재와 플라스틱 지오데틱 돔을 들어 올려 헬리콥터로 50노트의 속도로 손상 없이 운반해 밀워키 마그네슘 제품의 표준 마그네슘 돔 제조로 이어졌다.시험에는 이전에 훈련을 받지 않은 해병대가 135분 만에 30피트짜리 마그네슘 돔을 조립할 수 있었던 조립 관행, 항공모함에서 헬리콥터 리프트, 정박된 돔이 손상 없이 버티는 내구성 시험 등이 포함되었다.정박된 ^[6]비행기

1958년 오클라호마주 오클라호마시티의 골드돔은 풀러의 디자인을 은행 건물로 사용하기 위해 활용했다.또 다른 초기 사례는 1962년에 지어진 노트르담 대학의 스테판 센터였다.^[7]

이 돔은 토마스 C가 디자인한 1964년 뉴욕 세계 박람회의 전시관으로 더 넓은 관객들에게 소개되었다.시너게틱스의 하워드이 돔은 시너게틱스 주식회사의 TC 하워드에 의해 재설계된 후 현재 플러싱 메도우스 코로나 파크의 퀸즈 동물원에 의해 전기로 사용된다.

또 다른 돔은 몬트리올 세계 박람회의 엑스포 67에서 온 것인데, 그곳은 미국 전시관의 일부였다.그 구조물은 나중에 불에 탔지만, 그 구조 자체는 여전히 남아있고, 바이오스피어라는 이름 아래, 현재 세인트로렌스 강에 대한 해석적인 박물관이 있다.

1970년대에 Zomeworks는 존슨 고형물, 아르키메데스 고형물, 카탈루냐 고형물과 같은 다른 기하학적 고형물에 기초한 구조물에 대한 계획을 허가했다.^[8]이러한 구조는 정사각형 또는 다른 다각형이 아닌 삼각형이 아닌 면을 가질 수 있다.

1975년 눈과 풍하중에 대한 저항이 중요한 남극에 돔을 건설했다.

1982년 10월 1일, 올랜도 바로 외곽에 있는 월트 디즈니 월드 리조트의 엡콧에 있는 가장 유명한 지오데틱 돔 중 하나인 우주선 어스가 문을 열었다.그 건물과 그 안의 놀이기구는 벅민스터 풀러의 유명한 용어 중 하나인 우주선 지구로 명명되었는데, 이 용어는 지구상에서 이용 가능한 한정된 자원의 사용에 대해 우려를 나타내고 그 안에 있는 모든 사람들이 더 큰 선을 위해 일하는 조화로운 승무원 역할을 하도록 격려하는 세계관이다.이 건물은 에프코트의 아이콘으로 공원 전체를 대표한다.

1986년 세계 박람회(Expo 86)를 위해, 버크민스터 풀러에서 영감을 받은 지오데식 돔이 엑스포의 수석 건축가 브루노 프레스치에 의해 디자인되어 박람회의 엑스포 센터 역할을 하였다.1984년에 착공하여 1985년 초에 완공되었다.이 돔과 건물은 현재 예술, 과학, 기술 센터 역할을 하고 있으며, 사이언스 월드라는 이름이 붙여졌다.^[9]

2000년 칠레 파타고니아에 세계 최초로 완전히 지속 가능한 지오데틱 돔 호텔인 에코캠프 파타고니아(EcoCamp Patagonia)가 세워져 이듬해인 2001년 문을 열었다.^[10]이 호텔의 돔 디자인은 이 지역의 강풍에 저항하는 열쇠로 원주민인 카와스카르 사람들의 주거지를 기반으로 한다.지오돔은 글램핑(글램핑) 유닛으로도 인기를 끌고 있다.

시공방법

나무 돔에는 스트럿의 너비에 구멍이 뚫려 있다.스테인리스 스틸 밴드가 스트럿의 구멍을 강철 파이프에 고정시킨다.이 방법을 사용하면 스트럿을 필요한 정확한 길이로 절단할 수 있다.그리고 나서 외부 합판의 삼각형들이 줄에 못박혀진다.돔은 바닥에서 위로 여러 겹의 타르 종이로 스테이플러로 싸여 물을 흘려보낸 뒤 돔으로 마무리했다.이러한 형태의 돔은 강철 허브가 스트럿을 함께 묶기 때문에 종종 허브 앤 스트럿 돔이라고 불린다.

판넬로 된 돔은 합판으로 덮인 별도의 틀로 된 나무로 구성된다.삼각형 프레임을 구성하는 3개의 부재는 다양한 삼각형을 평평하게 장착하기 위해 복합 각도로 절단되는 경우가 많다.정확한 위치에 멤버를 관통하는 구멍과 강철 볼트를 뚫은 다음 삼각형을 연결하여 돔을 형성한다.이러한 부재는 종종 2x4s 또는 2x6s로, 삼각형 안에 더 많은 절연재가 들어갈 수 있다.패널로 된 기법은 지상에서 안전하게 작업하거나 날씨가 좋지 않은 편안한 작업장에서 작업하면서 삼각형에 합판 껍질을 부착할 수 있다.이 방법은 값비싼 강철 허브가 필요하지 않다.

임시 온실 돔인 "마기돔"은 일반 목재로 만들어진 돔에 플라스틱 시트를 스테이플러로 고정시켜 건설할 수 있다.그 결과는 따뜻하고 손으로 움직일 수 있으며 저렴하다.바람에 움직이지 않도록 땅에 박아 두어야 한다.

강철 골격은 전기 도관으로 쉽게 구성될 수 있다.하나는 스트럿의 끝을 평평하게 하고 드릴은 필요한 길이로 구멍을 뚫는다.볼트 하나로 꼭지점의 스트럿이 고정된다.너트는 보통 탈착식 잠금 컴파운드로 설정되거나 돔이 휴대용인 경우 코터 핀이 있는 캐스텔링된 너트가 있다.이것은 정글 체육관을 위한 돔을 건설하는 표준 방법이다.

또한 돔은 볼트로 고정하거나 함께 용접하거나 보다 유연한 노달 포인트/허브 연결로 연결할 수 있는 경량 알루미늄 프레임워크로 제작할 수 있다.이러한 돔은 보통 PVC 대처로 제자리에 고정되는 유리로 덮혀 있는데, 실리콘으로 밀봉하여 방수가 되게 할 수 있다.일부 설계에서는 이중 유리 또는 절연 패널을 프레임워크에 고정할 수 있다.

콘크리트와 폼플라스틱 돔은 일반적으로 철골 돔으로 시작하고, 철사와 철사 스크린으로 감싸 보강한다.닭줄과 스크린은 철사로 틀에 묶여 있다.그런 다음 재료 코트를 프레임에 분사하거나 성형한다.테스트는 콘크리트 또는 플라스틱의 정확한 일관성을 얻기 위해 작은 정사각형으로 수행해야 한다.일반적으로 안과 밖에는 여러 개의 코트가 필요하다.마지막 단계는 콘크리트나 폴리에스테르 돔을 에폭시 화합물 얇은 층으로 포화시켜 물을 흘려보내는 것이다.

일부 콘크리트 돔은 제자리에 볼트로 고정할 수 있는 조립식, 프리스트레스트식 강철 보강 콘크리트 패널로 건설되었다.볼트는 물을 흘리기 위해 작은 콘크리트 캡으로 덮인 상승된 콘센트 안에 있다.삼각형이 겹쳐서 물이 샌다.이 방법의 삼각형은 나무무늬가 있는 모래로 무늬를 새긴 형태로 성형할 수 있지만, 콘크리트 삼각형은 보통 너무 무거워서 반드시 학을 얹어야 한다.이 건축물은 콘크리트 위에 물이 고여 물이 새지 않는 곳이 없기 때문에 돔에 적합하다.금속 파스너, 조인트, 내부 철골 프레임은 건조 상태를 유지하여 서리와 부식 손상을 방지한다.그 콘크리트는 햇빛과 풍화에 저항한다.내부 섬광 또는 코킹의 어떤 형태를 이음매 위에 두어 기형을 방지해야 한다.1963년 시네라마 돔은 프리캐스트 콘크리트 헥사곤과 펜타곤으로 지어졌다.

돔은 이제 적층 제조 기계로도 알려진 매우 큰 모바일 "3D 프린터"를 사용하여 고속으로 인쇄할 수 있다.필라멘트로 사용되는 물질은 종종 공기로 주입된 콘크리트나 닫힌 셀 플라스틱 폼의 한 형태다.

지오데틱 돔의 복잡한 기하학적 구조를 고려할 때, 돔 건설업자들은 스트럿 길이 또는 "코드 요인"의 표에 의존한다.지오데틱 수학과 사용법에서 휴 케너는 "구면체계에 필수적인 설계 정보를 담고 있는 화음계수들은 수년 동안 군사기밀처럼 지켜졌다"고 쓰고 있다.1966년까지만 해도, Popular Science Monthly의 3/3정도의 이코사 인물들은 풀러 면허소지자의 서클 밖에 있는 모든 사람들이어야 했다."(57,76쪽 판)다른 테이블들은 로이드 칸의 돔북 1(1970년)과 돔북 2(1971년)의 출판으로 이용이 가능하게 되었다.

돔 홈스

풀러는 지오데틱 돔이 전후 주택 위기를 해결하는 데 도움이 되기를 바랐다.이것은 다이맥시온 하우스의 두 버전에 대한 그의 이전의 희망과 일치했다.

주거용 지오데틱 돔은 작업 및/또는 오락에 사용되는 돔보다 덜 성공했는데, 주로 복잡하고 결과적으로 더 큰 건설 비용 때문이다.전문 경험이 풍부한 돔 계약자는 찾기 어렵지만 실제로 존재하며, 잘못된 출발과 잘못된 추정과 관련된 비용 오버런을 상당 부분 제거할 수 있다.풀러 자신은 포레스트 에이브와 체리 세인트 모퉁이에 있는 일리노이주 카본데일의 지오데틱 돔에서 살았다.^[11]풀러는 주거용 돔을 항공우주 산업에서 제조한 공기 전달형 제품으로 생각했다.풀러 자신의 돔 홈은 여전히 존재한다, R. 버크민스터 풀러와 앤 휴렛 돔 홈, 그리고 RBF 돔 NFP라는 단체가 돔 복원을 시도하고 있으며, 돔을 국립 역사 랜드마크로 등록하려고 하고 있다.그것은 국가 사적지에 등재되어 있다.

1986년 폴리스티렌 삼각형(polystyrene triangles)을 외부 철근콘크리트와 내부 벽보(wallboard)를 이용한 돔구축공법 특허가 플로리다주 록리지의 American Enhenguity of Rockridge에 주어졌다.건축 기법은 돔을 키트 형태로 조립하고 집주인이 세울 수 있도록 했다.이 방법은 솔기를 구조물의 가장 강한 부분으로 만들는데, 솔기와 특히 나무로 된 대부분의 돔의 허브는 구조물의 가장 약한 지점이다.물샐틈없는 장점도 있다.

다른 예들은 유럽에서 만들어졌다.2012년에는 노르웨이의^[12] 한 에코홈의 돔 커버로 알루미늄과 유리돔이 사용되었고, 2013년에는 오스트리아에 유리 및 목재 클래드돔 홈이 건설되었다.^[13]

칠레에서는 틴트식 지오데틱 돔이나 유리로 덮인 돔으로서 지오데틱 돔의 예가 호텔 숙박용으로 쉽게 채택되고 있다.예:칠레의 에코캠프 파타고니아와 칠레의 엘키 도모스.^[14][15]

단점들

1960년대 후반과 1970년대 초반 돔하우스가 인기를 누렸지만 주거 시스템으로서 돔은 단점과 문제점이 많다.돔하우스의 전 제안자인 로이드 칸은 돔하우스에 관한 책 2권(도메북1, 돔북2)을 쓰고 '쉼터 출판물'을 창간하면서 "똑똑하지만 현명하지는 않다"고 환멸을 느꼈다.그는 자신의 회사 웹사이트에 열거한 다음과 같은 단점에 주목했다: 기성 건축 재료(예: 합판, 스트랜드 보드)는 보통 직사각형 모양으로 되어 있기 때문에, 직사각형을 삼각형으로 잘라내어 공사비를 증가시킨 후 폐기해야 할 수도 있다.화재 대피는 문제가 있다; 코드에는 더 큰 구조물이 필요하며 그것들은 비싸다.코드를 준수하는 창문은 어느 곳에서나 재래식 주택의 창문보다 5배에서 15배의 비용이 들 수 있다.전문 전기 배선은 노동시간 증가로 인해 비용이 더 많이 든다.돔구축에 더 많은 재료가 필요하기 때문에 심지어 사용자들이 연결한 상황도 비용이 많이 든다.확장 및 분할도 어렵다.칸은 돔은 자연 재료로 건축하는 것이 불가능하지 않으면 어렵고, 일반적으로 플라스틱 등이 필요하며, 이는 햇빛에 오염되고 악화되고 있다고 지적한다.

돔 내부의 공기 층화와 수분 분포는 특이하다.그 조건들은 나무 골격이나 내부 판넬을 빠르게 저하시키는 경향이 있다.

돔은 만족스럽게 분할하기 어렵기 때문에 프라이버시는 보장하기가 어렵다.소리, 냄새, 심지어 반사된 빛도 전체 구조물을 통해 전달되는 경향이 있다.

어떤 곡선 형태라도 그렇듯 돔은 사용이 어려울 수 있는 벽면을 연출하고 일부 주변 바닥은 헤드룸 부족으로 사용이 제한된다.원형 평면도형에는 직사각형이 제공하는 단순한 모듈화가 부족하다.용해기와 피팅기는 평평한 표면을 염두에 두고 설계한다.표준 소파를 외벽(예를 들어)에 기대어 놓으면 소파 뒤의 초승달이 낭비되는 결과를 낳는다.

컷보드 피복 재료(60년대와 1970년대 공통)를 사용하는 돔 건축업자들은 솔기가 많아 돔을 비로부터 밀봉하는 것이 어렵다는 것을 알게 된다.또한, 이 솔기는 태양이 하늘을 가로질러 움직일 때 일상적인 태양열은 매일 전체 구조를 구부리기 때문에 스트레스를 받을 수 있다.이후 스트랩과 실내 유연한 드라이월 마감재가 추가되면서 내부 마감에서 이러한 움직임이 거의 없어졌다.

나무 돔으로 가장 효과적인 방수법은 돔을 돔으로 덮는 것이다.돔의 꼭대기에 있는 최고봉 캡 또는 돔 모양을 수정하기 위해 얼음 장벽에 대한 경사가 불충분한 곳에 사용된다.원피스의 철근콘크리트나 플라스틱 돔도 사용 중이며, 일부 돔은 물을 흘릴 수 있는 방식으로 겹치는 플라스틱이나 왁스칠한 마분지 삼각형으로 시공했다.

벅민스터 풀러의 전 제자인 J. 볼드윈은 적절하게 설계되고 잘 건설된 돔이 누출될 이유가 없으며, 일부 디자인은 '누출할 수 없다'고 주장했다.^[16]

관련 패턴

보강삼각형 중 매우 튼튼하고 안정적인 구조의 건축은 텐트 디자인에서 가장 흔히 볼 수 있다.다른 산업디자인에서는 추상적으로 적용되었지만, 개념적 은유로서 경영과학과 숙의구조에도 적용되어 왔으며, 특히 '트랜스미그레이션' 방식이 돔 디자인을 기반으로 하여 각 심의 스태퍼드(Stepord Beer)에서는 고정 인원수만이 그 과정에 참여할 수 있다.e

최대 지오데틱 돔 구조

기네스 세계기록에 따르면 2021년 5월 30일 현재 사우디아라비아 제다(Jeddah Super Dome)가 있다.^[17]21°44′59″N 39°09′06″E / 21.7496403°N 39.1516230°E / 21.7496403; 39.1516230), 210m(690ft)는 현재 가장 큰 지오데틱 돔이다.

2010년 벅민스터 풀러 연구소에 따르면 당시 직경별 세계 10대 지오데틱 돔은 다음과 같았다.^[18]

• Seagaia Ocean Dome (シーガイアオーシャンドーム):일본 미야자키(31°57′18″N 131°2)8′09″E / 31.9551°N 131.461°E / 31.9551; 131.4691), 216.5m(710ft)^[18] — 2017년에 철거됨.
• 나고야 돔(35°11′09″N 136°56′51″E / 35.1859°N 136.9474°E / 35.1859; 136.9474), 187.2m(614ft)^[18]
• 슈페리어 돔: 미시간 북부 대학교.미국 미시간 주 마켓(46°333337″N 87°2)3′38″W / 46.5603°N 87.3938°W / 46.5603; -87.3938), 163.4m(536ft)^[19]
• 타코마 돔:미국 워싱턴 타코마(47°141412″N 122°2)5′37″W / 47.2367°N 122.4270°W / 47.2367; -122.4270), 161.5m(530ft)
• 워크업 스카이돔:노던 애리조나 대학교.미국 애리조나 주 플래그스태프(35°10′50″N 111°3)9′10″W / 35.1805°N 111.6529°W / 35.1805; -111.6529), 153m(502ft)^[20]
• 라운드 밸리 엔스피어: Springerville-Eagar, AZ, USA (34°07′13″N 109°17′06″W / 34.1204°N 109.2849°W / 34.1204; -109.2849)), 134m(440ft)
• 구 스프루스 구스 한가르: 미국 캘리포니아 주 롱비치(33°454505″N 118°1)1′20″W / 33.7513°N 118.1889°W / 33.7513; -118.1889), 126m(413ft) — 현재 카니발 크루즈 라인이 소유하고 있다.
• Formosa 플라스틱 저장 시설: 대만 Mailiao (23°48′03″N 120°11′41″E / 23.8007°N 120.1947°E / 23.8007; 120.1947), 122m(400ft) — 11개의 돔.
• 유니온 탱크차 정비시설: 미국 루이지애나주 바톤루즈(30°34′58″N 91°14′04″W / 30.5827°N 91.2344°W / 30.5827; -91.23444) — 2007년에 철거됨.
• Lehigh Portland 시멘트 저장 시설:미국 메릴랜드 주 유니언 브리지(39°33′32″N 77°10′18″W / 39.5590°N 77.1718°W / 39.5590; -77.1718), 114m(374ft)

Fuller Institute 목록은 현재 날짜가 적혀 있다.몇 개의 중요한 돔이 누락되었거나 나중에 건설된 돔은 현재 상위 10위 안에 들어 있다.현재 많은 지오데틱 돔은 지름이 113m보다 크다.^[21]

• 폴리에드로 데 카라카스("Caracas Poliedro de Caracas Polyhedron Arena"), 베네수엘라 카라카스(10°260202nN 66°561919″W / 10.43386°N 66.938°W / -66.9385), 143m(469ft)^[22]
• 산크리스토발 광산(MSC) 돔, 콜차 "K" 자치구, 볼리비아 (21°07′29″S 67°12′35″W / 21.1246°S 67.2096°W / -21.1246; -67.2096) 140m(460ft)^[23]
• 아랍에미리트 루와이스 정제 돔(24°08′45″N 52°4)4′21″E / 24.1459°N 52.7392°E / 24.1459; 52.7392), 135m(443ft)^[21]

참고 항목

참조

외부 링크

• R. 버크민스터 풀러 FAQ: 지오딕 돔
• 지오데틱 돔 노트: 57개의 돔 변형 모델이 다양한 고형분(icosa, 큐브, 옥타 등)을 특징(1V~10V)
• Eden Domes 관련 기사(PDF 파일 5.1MB)
• T.E.의 Geodaetische Kuppeln (Geodesic Domes)도로진스키
• 메타지오데틱 돔-삼각형 대신 쿼드로 만든 F.투체크