Замысел Аниша Капура для скульптуры Cloud Gate в Миллениум-парке в Чикаго состоит в том, чтобы она напоминала жидкую ртуть, органично отражая окружающий город. Достижение этой органичности — дело, в которое вложено много труда и любви.
«В Миллениум-парке я хотел создать нечто, что органично вписывалось бы в панораму Чикаго… чтобы люди видели плывущие облака и отражение этих очень высоких зданий. Благодаря своей форме, напоминающей дверь, участник, зритель, сможет войти в это очень глубокое помещение, и это, в некотором смысле, окажет на отражение человека такое же воздействие, как и внешний вид произведения на отражение окружающих городских пейзажей», — всемирно известный британский художник Аниш Капур, скульптор «Cloud Gate».
Глядя на спокойную поверхность этой монументальной скульптуры из нержавеющей стали, трудно догадаться, сколько металла и мужества скрывается под ее поверхностью. Cloud Gate хранит истории более чем 100 специалистов по обработке металла, резчиков, сварщиков, обрезчиков, инженеров, техников, рабочих-металлистов, монтажников и менеджеров — все это за пять лет работы.
Многие работали сверхурочно, занимались ремонтом в мастерской посреди ночи, ночевали в палатках на территории объекта и трудились при температуре 43 градуса Цельсия в полных защитных костюмах Tyvek® и полумасках-респираторах. Некоторые работали в позах, противодействующих силе тяжести, вися на ремнях безопасности с инструментами в руках и работая на скользких склонах. Все делали все возможное (и даже больше), чтобы сделать невозможное возможным.
Воплощение концепции скульптора Аниша Капура о парящих в воздухе облаках в 110-тонную, 66-футовую (20 метров) длину и 33-футовую (10 метров) высоту скульптуру из нержавеющей стали стало задачей для компании-производителя Performance Structures Inc. (PSI), Окленд, Калифорния, и компании MTH, Вилла-Парк, Иллинойс. Компания MTH, отмечающая в этом году свое 120-летие, является одним из старейших подрядчиков по проектированию архитектурных конструкций из металла и стекла в районе Чикаго.
Для реализации проекта потребуются художественный талант, изобретательность, технические навыки и производственные знания обеих компаний. Они изготовили и даже построили оборудование специально для этого проекта.
Некоторые сложности проекта связаны с его необычной изогнутой формой – напоминающей точку или перевернутый пупок – а другие – с его огромными размерами. Скульптуры были созданы двумя разными компаниями в разных местах, расположенных за тысячи километров друг от друга, что создало проблемы с транспортировкой и методами работы. Многие процессы, которые необходимо выполнять на объекте, трудно осуществить в цехе, не говоря уже о работе на объекте. Большая часть трудностей возникает просто потому, что подобная конструкция никогда раньше не создавалась. Таким образом, нет ни эталона, ни чертежа, ни плана действий.
Итан Сильва из PSI обладает обширным опытом в строительстве оболочек, сначала на кораблях, а затем и в других художественных проектах, и имеет квалификацию для решения уникальных задач по строительству оболочек. Аниш Капур попросил выпускников физического и художественного факультетов создать небольшую модель.
«Я изготовил образец размером 2 на 3 метра, очень гладкий, изогнутый, отполированный кусок, и он сказал: „О, ты это сделал, ты единственный, кто это сделал“, потому что он два года искал того, кто бы это сделал», — сказал Сильва.
Первоначальный план предусматривал, что компания PSI полностью изготовит и соберет скульптуру, а затем перевезет ее целиком на юг Тихого океана, через Панамский канал, на север вдоль Атлантического океана и по морскому пути Святого Лаврентия в порт на озере Мичиган, как сообщил Эдвард Улир, исполнительный директор Millennium Park Inc. Согласно заявлению, специально разработанная конвейерная система будет доставлять ее в Миллениум-парк. Однако временные ограничения и практические соображения вынудили изменить эти планы. Поэтому изогнутые панели пришлось укрепить для транспортировки и доставить грузовиками в Чикаго, где MTH соберет несущую и надстройку, а также соединит панели с надстройкой.
Завершение и полировка сварных швов Cloud Gate для достижения безупречного внешнего вида были одним из самых сложных аспектов полевой установки и сборки. 12-этапный процесс завершается нанесением полировальной пасты, похожей на ювелирную полировку.
«В общем, мы работали над этим проектом около трех лет, изготавливая эти детали, — сказал Сильва. — Это сложная работа. Большая часть этого времени уходит на то, чтобы понять, как это сделать, и проработать детали; знаете, просто довести все до совершенства. Мы используем компьютерные технологии и старые добрые методы металлообработки — это сочетание ковки и аэрокосмических технологий».
«Трудно изготовить что-то настолько большое и тяжелое с такой точностью», — сказал он. Самые большие плиты имели в среднем 7 футов в ширину и 11 футов в длину и весили 1500 фунтов.
«Выполнение всей работы в САПР и создание самих рабочих чертежей — это само по себе большой проект», — говорит Сильва. «Мы используем компьютерные технологии для измерения пластин и точной оценки их формы и кривизны, чтобы они правильно соединялись друг с другом».
«Мы провели компьютерное моделирование, а затем разделили его на этапы», — сказал Сильва. — «Я использовал свой опыт в строительстве каркасных конструкций, и у меня были некоторые идеи о том, как сегментировать формы, чтобы линии швов работали и мы могли получить результаты наилучшего качества».
Некоторые пластины имеют квадратную форму, другие — форму сектора. Чем ближе они к крутому переходу, тем больше у них форма сектора и тем шире радиальный переход. В верхней части они более плоские и крупные.
Плазменная резка позволяет обрабатывать нержавеющую сталь 316L толщиной от 1/4 до 3/8 дюйма, которая и без того достаточно прочна, говорит Сильва. «Настоящая сложность заключается в том, чтобы придать огромным плитам достаточно точную кривизну. Это достигается путем очень точного формирования и изготовления каркаса реберной системы для каждой плиты. Таким образом, мы можем точно определить форму каждой плиты».
Доски прокатываются на 3D-валиках, разработанных и изготовленных компанией PSI специально для прокатки этих досок (см. рис. 1). «Это своего рода аналог британских валков. Мы прокатываем их, используя технологию, аналогичную той, что применяется при изготовлении крыльев», — сказал Сильва. Каждую панель сгибают, перемещая ее вперед и назад по валкам и регулируя давление на валы до тех пор, пока панели не будут иметь отклонение от желаемого размера не более чем на 0,01 дюйма. Высокая требуемая точность затрудняет плавное формование листов, сказал он.
Затем сварщик приваривает порошковую проволоку к внутренней ребристой конструкции. «На мой взгляд, сварка порошковой проволокой — это действительно отличный способ создания конструкционных сварных швов в нержавеющей стали, — объясняет Сильва. — Она обеспечивает высококачественные сварные швы с упором на производительность и выглядит великолепно».
Вся поверхность досок шлифуется вручную и обрабатывается на станке для достижения необходимой точности до тысячных долей дюйма, чтобы все они плотно прилегали друг к другу (см. рис. 2). Размеры проверяются с помощью прецизионного измерительного оборудования и лазерного сканирования. Наконец, пластина полируется до зеркального блеска и покрывается защитной пленкой.
Примерно треть панелей, вместе с основанием и внутренней конструкцией, была собрана в ходе пробной сборки до отправки панелей из Окленда (см. рисунки 3 и 4). «Мы спланировали процедуру обшивки и выполнили сварку швов на нескольких небольших досках, чтобы соединить их вместе». «Поэтому, когда мы собирали все в Чикаго, мы знали, что все подойдет», — сказал Сильва.
Температура, время и вибрация грузовика могут привести к ослаблению рулонного листа. Ребристая решетка предназначена не только для повышения жесткости листа, но и для сохранения его формы во время транспортировки.
Таким образом, благодаря армирующей сетке внутри, пластина подвергается термообработке и охлаждению для снятия материальных напряжений. Для дальнейшего предотвращения повреждений при транспортировке для каждой пластины изготавливаются специальные держатели, после чего пластины загружаются в контейнеры, примерно по четыре штуки за раз.
Затем контейнеры загружали в полуфабрикаты, примерно по четыре за раз, и отправляли в Чикаго бригадами PSI для установки бригадами MTH. Один из них — специалист по логистике, координирующий транспортировку, а другой — руководитель в техническом отделе. Он ежедневно работает с персоналом MTH и помогает разрабатывать новые технологии по мере необходимости. «Он, конечно, был очень важной частью процесса», — сказал Сильва.
Лайл Хилл, президент MTH, заявил, что первоначально перед MTH Industries стояла задача закрепить эфемерную скульптуру на земле и установить надстройку, затем приварить к ней листы и выполнить окончательную шлифовку и полировку под руководством PSI Technical. Завершение работы над скульптурой означает баланс между искусством и практичностью; теорией и реальностью; необходимым временем и запланированным временем.
Лу Черни, вице-президент MTH по проектированию и руководитель проекта, сказал, что его привлекает в этом проекте его уникальность. «Насколько нам известно, в этом конкретном проекте происходят вещи, которые никогда раньше не делались и никогда не рассматривались», — сказал Черни.
Однако работа над уникальным проектом требует гибкости, находчивости и умения действовать непосредственно на месте, чтобы справляться с непредвиденными трудностями и отвечать на вопросы, возникающие по мере выполнения работы:
Как закрепить 128 панелей из нержавеющей стали размером с автомобиль на несущей конструкции, обращаясь с ними с особой осторожностью? Как сварить гигантскую дугообразную балку, не полагаясь на нее? Как пробить сварной шов, не имея возможности сваривать изнутри? Как добиться идеальной зеркальной поверхности сварных швов из нержавеющей стали в полевых условиях? Что произойдет, если в него ударит молния?
По словам Черни, первым признаком того, что это будет исключительно сложный проект, стало начало строительства и установки оборудования весом 30 000 фунтов — стальной конструкции, поддерживающей скульптуру.
Хотя цинкосодержащая конструкционная сталь, предоставленная компанией PSI для сборки основания несущей конструкции, была относительно проста в изготовлении, площадка для установки несущей конструкции располагалась наполовину над рестораном, а наполовину над автостоянкой, причем каждая половина находилась на разной высоте.
«Поэтому несущая конструкция получилась консольной и хлипкой», — сказал Черни. «В местах, где мы размещали большую часть стали, в том числе в самом начале работ по укладке листового металла, нам пришлось использовать кран, чтобы заехать в яму глубиной 1,5 метра».
Черни сказал, что они использовали высокотехнологичную систему анкеровки, включающую механическую систему предварительной нагрузки, аналогичную той, что используется в угольной промышленности, и некоторые химические анкеры. После того, как несущая конструкция из стали закреплена в бетоне, необходимо построить надстройку, к которой будет крепиться оболочка.
«Мы начали монтаж ферменной системы, используя два больших изготовленных из нержавеющей стали марки 304 уплотнительных кольца — одно на северном конце конструкции, а другое на южном», — говорит Черни (см. рис. 3). Кольца скреплены между собой перекрещивающимися трубчатыми фермами. Подрамник с кольцевым сердечником изготавливается из секций и скрепляется болтами на месте с помощью сварки GMAW и стержневой сварки, а также сварных ребер жесткости.
«Таким образом, там находится большая надстройка, которую никто никогда не видел; она предназначена исключительно для каркасных конструкций», — сказал Черни.
Несмотря на все усилия по проектированию, изготовлению и установке всех необходимых компонентов для проекта в Окленде, эта скульптура является беспрецедентной, а прокладывание новых путей всегда сопряжено с трудностями и проблемами. Точно так же, объединение производственной концепции одной компании с концепцией другой — это не так просто, как передача эстафеты. Кроме того, физическое расстояние между объектами вызвало задержки доставки, что сделало логичным частичное изготовление на месте.
«Хотя процедуры сборки и сварки были заранее спланированы в Окленде, фактические условия на объекте потребовали от всех проявить изобретательность и умение адаптироваться», — сказал Сильва. — «И сотрудники профсоюза действительно замечательные».
В течение первых нескольких месяцев ежедневная работа MTH заключалась в определении объема работы на день и наилучшего способа изготовления некоторых компонентов для возведения подрамника, а также некоторых стоек, «амортизаторов», рычагов, штифтов и проушин. По словам Эра, «прыгающие палки» были необходимы для создания временной системы обшивки.
«Это непрерывный процесс проектирования и производства на ходу, чтобы обеспечить бесперебойную работу и быструю доставку на объект. Мы тратим много времени на сортировку имеющихся деталей, в некоторых случаях перепроектируем и перепроектируем их, а затем производим необходимые комплектующие».
«Буквально, во вторник нам нужно будет доставить на место 10 товаров в среду», — сказал Хилл. — «Придётся много работать сверхурочно и выполнять много работы в магазине посреди ночи».
«Примерно 75 процентов компонентов подвески для досок изготавливаются или модифицируются на месте», — сказал Черни. «Несколько раз мы буквально придумывали себе 24-часовой рабочий день. Я был в магазине до 2-3 часов ночи, потом шел домой, чтобы принять душ, забирал заказ в 5:30 утра и все равно промокал».
Временная подвесная система MTH для сборки корпуса состоит из пружин, стоек и тросов. Все соединения между пластинами временно скреплены болтами. «Таким образом, вся конструкция механически соединена, подвешена изнутри, с помощью 304 ферм», — сказал Черни.
Начинают они с купола у основания скульптуры «омхалус» — «пупка». Купол был подвешен к фермам с помощью временной четырехточечной пружинной системы подвески, состоящей из подвесов, тросов и пружин. Черни сказал, что пружина обеспечивает «взаимную амортизацию» по мере добавления новых досок. Затем пружины регулируются в зависимости от веса, добавляемого каждой пластиной, чтобы помочь сбалансировать всю скульптуру.
Каждая из 168 досок имеет собственную четырехточечную систему пружинной подвески, поэтому она поддерживается индивидуально в установленном положении. «Идея состоит в том, чтобы не перегружать какие-либо соединения, потому что эти соединения соединены таким образом, чтобы обеспечить нулевой зазор», — сказал Черни. «Если доска ударится о доску под ней, это может вызвать деформацию и другие проблемы».
В подтверждение точности работы PSI, сборка выполнена очень качественно, с минимальным количеством зазоров. «PSI проделала фантастическую работу по изготовлению панелей, — говорит Черни. — Я отдаю им должное, потому что в итоге все идеально подошло. Подгонка очень хорошая, что для меня здорово. Речь идет буквально о тысячных долях дюйма. Пластина устанавливается с закрытым краем».
«Когда сборка завершена, многие думают, что работа закончена», — сказал Сильва, — «не только потому, что швы плотно прилегают, но и потому, что полностью собранные детали и отполированные до зеркального блеска пластины отражают окружающую среду. Но стыковые швы видны, а у жидкой ртути швов нет. Кроме того, скульптуру еще нужно было полностью сварить по швам, чтобы сохранить ее структурную целостность для будущих поколений», — добавил Сильва.
Завершение строительства Cloud Gate пришлось приостановить на время торжественного открытия парка осенью 2004 года, поэтому omhalus был действующим GTAW, и это продолжалось несколько месяцев.
«Вы можете видеть небольшие коричневые пятна — это следы TIG-пайки по всей конструкции», — сказал Черни. — «Мы начали восстанавливать палатки в январе».
«Следующей серьезной производственной задачей в этом проекте была сварка шва без потери точности формы из-за деформации при сварке», — сказал Сильва.
Плазменная сварка обеспечивает необходимую прочность и жесткость при минимальном риске для листового металла, сказал Черни. Смесь 98% аргона и 2% гелия лучше всего подходит для уменьшения загрязнения и улучшения сплавления.
Сварщики используют технологию плазменной сварки с образованием сквозного отверстия, применяя источники питания Thermal Arc® и специальные узлы для натяжения проволоки и сварки, разработанные и используемые компанией PSI.