Бачення Аніша Капура щодо скульптури «Хмарні ворота» в парку Міленіум у Чикаго полягає в тому, щоб вона нагадувала рідку ртуть, плавно відображаючи навколишнє місто. Досягнення такої безшовності – це праця любові.
«Я хотів створити в парку Міленіум щось, що б вписувалося в горизонт Чикаго… щоб люди бачили хмари, що пливуть у ньому, і ці дуже високі будівлі, відображені в роботі. Тоді, завдяки формі дверей, учасник, тобто глядач, зможе увійти в цю дуже глибоку кімнату, таким чином, що це робить те саме з відображенням людини, що зовнішній вигляд роботи робить з відображенням навколишнього міста». – всесвітньо відомий британський художник Аніш Капур, скульптор Cloud Gate.
Дивлячись на спокійну поверхню цієї монументальної скульптури з нержавіючої сталі, важко здогадатися, скільки металу та мужності приховується під її поверхнею. Cloud Gate приховує історії понад 100 виробників металу, різьбярів, зварювальників, обрізувачів, інженерів, техніків, металообробників, монтажників та менеджерів — і все це протягом п'яти років.
Багато хто працював понаднормово, виконував роботу в майстерні посеред ночі, ночував у наметах на будівельному майданчику та працював за температури 43 градусів у повних костюмах Tyvek® та напівмасках-респіраторах. Деякі працювали в положеннях, що протистояли силі тяжіння, звисаючи з ременів безпеки, тримаючи інструменти та працюючи на слизьких схилах. Все йде трохи (і набагато далі), щоб зробити неможливе можливим.
Втілення концепції скульптора Аніша Капура про ефірні ширяючі хмари у 110-тонну, 66-футову та 33-футову скульптуру з нержавіючої сталі було завданням компанії-виробника Performance Structures Inc. (PSI) з Окленда, Каліфорнія, та MTH з Вілла-Парку, Іллінойс. У свою 120-річчя MTH є одним із найстаріших підрядників з архітектурного проектування металевих та скляних конструкцій у Чикаго.
Вимоги до реалізації проєкту передбачатимуть художнє виконання, винахідливість, механічні навички та виробничі ноу-хау обох компаній. Вони виготовили та навіть виготовили обладнання для проєкту.
Деякі з труднощів проєкту пов'язані з його дивно вигнутою формою – крапкою або перевернутим пупком – а деякі – з його величезними розмірами. Скульптури були побудовані двома різними компаніями в різних місцях за тисячі миль одне від одного, що створює проблеми з транспортуванням та стилями роботи. Багато процесів, які необхідно виконувати в польових умовах, важко виконати в умовах майстерні, не кажучи вже про польові умови. Багато труднощів виникає просто тому, що така структура ніколи раніше не створювалася. Отже, немає жодного орієнтира, жодного креслення, жодної дорожньої карти.
Ітан Сілва з PSI має великий досвід у будівництві корпусів, спочатку на кораблях, а пізніше в інших мистецьких проектах, кваліфікований для виконання унікальних завдань з будівництва корпусів. Аніш Капур попросив випускників фізики та мистецтва надати невелику модель.
«Тож я зробив зразок розміром 2 х 3 метри, справді гладкий вигнутий полірований виріб, і він сказав: «О, ти це зробив, ти єдиний, хто це зробив», бо він два роки шукав когось, хто б це зробив», – сказав Сілва.
За словами Едварда Уліра, виконавчого директора Millennium Park Inc., початковий план полягав у тому, щоб PSI повністю виготовила та побудувала скульптуру, а потім відправила всю роботу на південь від Тихого океану, через Панамський канал, на північ вздовж Атлантичного океану та вздовж морського шляху Святого Лаврентія до порту на озері Мічиган. Згідно із заявою, спеціально розроблена конвеєрна система транспортуватиме її до Millennium Park. Обмеження в часі та практичність змусили змінити ці плани. Тому вигнуті панелі довелося підготувати для транспортування та доставити вантажівкою до Чикаго, де MTH мала змонтувати підконструкцію та надбудову, а також з'єднати панелі з надбудовою.
Оздоблення та полірування зварних швів Cloud Gate для безшовного вигляду було одним із найскладніших аспектів польового встановлення та складання. 12-етапний процес завершується освітлюючим рум'янцем, подібним до ювелірного поліролю.
«Тож ми, по суті, працювали над цим проєктом близько трьох років, виготовляючи ці деталі», – сказав Сільва. «Це важка робота. Багато цього часу витрачається на те, щоб зрозуміти, як це зробити, та опрацювати деталі; знаєте, просто вдосконалити це. Спосіб, яким ми використовуємо комп’ютерні технології та старомодну металообробку, – це поєднання кування та аерокосмічних технологій».
Важко зробити щось таке велике та важке з точністю, сказав він. Найбільші пластини мали в середньому 7 футів завширшки та 11 футів завдовжки та важили 1500 фунтів.
«Виконання всієї роботи в САПР та створення фактичних креслень для роботи насправді є великим проектом саме по собі», — каже Сільва. «Ми використовуємо комп’ютерні технології для вимірювання пластин та точної оцінки їхньої форми та кривизни, щоб вони правильно поєднувалися».
«Ми зробили комп’ютерне моделювання, а потім розділили його», – сказав Сільва. «Я використав свій досвід будівництва оболонок, і в мене з’явилися деякі ідеї щодо того, як сегментувати форми, щоб лінії швів працювали належним чином, аби ми могли отримати результати найкращої якості».
Деякі пластини квадратні, деякі мають форму пирога. Чим ближче вони до крутого переходу, тим більше вони мають форму пирога, і тим більший радіальний перехід. Зверху вони плоскіші та більші.
Плазма ріже нержавіючу сталь 316L товщиною від 1/4 до 3/8 дюйма, яка сама по собі є достатньо міцною, каже Сілва. «Справжнє завдання полягає в тому, щоб надати величезним плитам достатньо точну кривизну. Це досягається шляхом дуже точного формування та виготовлення каркаса реберної системи для кожної плити. Таким чином, ми можемо точно визначити форму кожної плити».
Дошки прокатуються на 3D-роликах, які PSI розробила та виготовила спеціально для прокатки цих дощок (див. Рисунок 1). «Це свого роду двоюрідний брат британських роликів. Ми прокатуємо їх за допомогою техніки, подібної до того, як виготовляються крила», – сказав Сільва. Згинайте кожну панель, рухаючи її вперед і назад на роликах, регулюючи тиск на ролики, доки панелі не сягатимуть потрібного розміру в межах 0,01 дюйма. Висока точність, необхідна для цього, ускладнює плавне формування листів, сказав він.
Потім зварювальник зварює флюсову порошкову обробку з внутрішньою структурою ребер. «На мою думку, флюсова порошкова обробка – це справді чудовий спосіб створення структурних зварних швів у нержавіючій сталі», – пояснює Сільва. «Це забезпечує високоякісні зварні шви з сильним акцентом на виробництво та чудовий вигляд».
Усі поверхні дощок шліфуються вручну та фрезеруються на верстаті для обрізки з потрібною точністю до тисячної дюйма, щоб вони всі з'єднувалися (див. Рисунок 2). Перевіряйте розміри за допомогою високоточного вимірювального обладнання та лазерного сканування. Нарешті, пластину полірують до дзеркального блиску та покривають захисною плівкою.
Близько третини панелей, разом з основою та внутрішньою конструкцією, було встановлено під час пробного складання, перш ніж панелі були відправлені з Окленда (див. рисунки 3 та 4). Спланував процедуру обшивки та виконав зварювання швів на невеликих дошках, щоб з’єднати їх разом. «Тож, коли ми зібрали це в Чикаго, ми знали, що все підійде», – сказав Сільва.
Температура, час та вібрація вантажівки можуть призвести до розхитування рулонного листа. Ребриста решітка призначена не лише для збільшення жорсткості плити, але й для збереження форми плити під час транспортування.
Таким чином, з арматурною сіткою всередині, плита піддається термічній обробці та охолодженню для зняття напруження матеріалу. Щоб додатково запобігти пошкодженню під час транспортування, для кожної плити виготовляються люльки, які потім завантажуються в контейнери, приблизно по чотири за раз.
Потім контейнери завантажували в напівфабрикати, приблизно по чотири за раз, і відправляли до Чикаго бригадами PSI для встановлення бригадами MTH. Один з них — логіст, який координує транспортування, а інший — керівник у технічній зоні. Він щодня працює зі співробітниками MTH і допомагає розробляти нові технології за потреби. «Звичайно, він був дуже важливою частиною процесу», — сказав Сільва.
Лайл Гілл, президент MTH, сказав, що MTH Industries спочатку мала завдання закріпити ефемерну скульптуру на землі та встановити надбудову, потім приварити до неї листи та провести остаточне шліфування та полірування, люб'язно підтримавши технічне керівництво PSI. Завершення скульптури означає баланс між мистецтвом і практичністю; теорією і реальністю; необхідним часом і запланованим часом.
Лу Черні, віце-президент MTH з інженерії та керівник проекту, сказав, що його цікавить у цьому проекті його унікальність. «Наскільки нам відомо, у цьому конкретному проекті відбуваються речі, які ніколи раніше не робилися або ніколи раніше по-справжньому не розглядалися», – сказав Черні.
Але робота над першим у своєму роді проектом вимагає гнучкої винахідливості на місці, щоб вирішувати непередбачені виклики та відповідати на питання, що виникають у міру просування робіт:
Як встановити 128 панелей з нержавіючої сталі розміром з автомобіль на постійну надбудову, поводячись з ними в дитячих рукавичках? Як зварити гігантську дугоподібну квасолю, не покладаючись на неї? Як проникнути в зварний шов, не маючи можливості зварювати зсередини? Як досягти ідеального дзеркального блиску для зварних швів з нержавіючої сталі в польових умовах? Що станеться, якщо в нього вдарить блискавка?
Першою ознакою того, що це буде надзвичайно складний проект, сказав Черні, стало початок будівництва та встановлення 30 000-фунтового обладнання – сталевої конструкції, яка підтримує скульптуру.
Хоча конструкційна сталь з високим вмістом цинку, надана PSI для складання основи підконструкції, була відносно простою у виробництві, майданчик для встановлення підконструкції розташовувався наполовину над рестораном, а наполовину над автостоянкою, кожна частина на різній висоті.
«Тож підконструкція дещо консольна та хитка», – сказав Черні. «Там, де ми поклали багато цієї сталі, зокрема на початку самих робіт з плит, нам довелося загнати кран у 5-футову яму».
Черні сказав, що вони використовували дуже складну систему анкерного кріплення, включаючи систему механічного попереднього натягу, подібну до тієї, що використовується у вугільній промисловості, та деякі хімічні анкери. Після того, як підконструкція сталевої конструкції закріплена в бетоні, необхідно побудувати надбудову, до якої буде кріпитися оболонка.
«Ми почали встановлювати ферменну систему, використовуючи два великих виготовлених ущільнювальних кільця з нержавіючої сталі 304 — одне на північному кінці конструкції, а одне на південному», — каже Черні (див. рисунок 3). Кільця скріплюються між собою перехресними трубчастими фермами. Підрамник з кільцевим сердечником виготовляється секціями та скріплюється болтами на місці за допомогою плавлення металу, зварювання прутка та зварних ребер жорсткості.
«Отже, є велика надбудова, яку ніхто ніколи не бачив; вона призначена виключно для каркасу», – сказав Черні.
Незважаючи на всі зусилля щодо проектування, виготовлення, конструювання та встановлення всіх необхідних компонентів для проєкту в Окленді, ця скульптура є безпрецедентною, а прокладання нових шляхів завжди супроводжується недоліками та подряпинами. Так само поєднання виробничої концепції однієї компанії з іншою не так просто, як передача естафети. Крім того, фізична відстань між об'єктами призводила до затримок доставки, що зробило деяке виробництво на місці логічним.
«Хоча процедури складання та зварювання в Окленді були сплановані заздалегідь, фактичні умови на будівельному майданчику вимагали від усіх адаптивної винахідливості», — сказав Сільва. «А профспілковий персонал справді чудовий».
Протягом перших кількох місяців щоденним розпорядком дня MTH було визначення того, що передбачає денна робота та як найкраще виготовити деякі компоненти для встановлення підрамника, а також деякі стійки, «амортизатори», важелі, кілочки та штифти. За словами Ера, потрібні були стрижні для створення тимчасової сайдингової системи.
«Це безперервний процес проектування та виробництва на ходу, щоб забезпечити рух речей та швидко доставляти їх на об’єкт. Ми витрачаємо багато часу на сортування того, що маємо, в деяких випадках перепроектуємо та перепроектовуємо, а потім виготовляємо необхідні деталі».
«Буквально, у вівторок у нас буде 10 речей, які ми маємо доставити на місце в середу», – сказав Гілл. «Доводиться багато понаднормової роботи та багато роботи в магазині посеред ночі».
«Близько 75 відсотків компонентів підвіски дошки виготовляються або модифікуються в польових умовах», – сказав Черні. «Були часи, коли ми буквально вигадували 24-годинний робочий день. Я був у магазині до 2-3 години ночі, а о 5:30 повертався додому, щоб прийняти душ і піти за інгредієнтами, ще мокрим».
Тимчасова система підвіски MTH для складання корпусу складається з пружин, стійок та тросів. Усі з’єднання між пластинами тимчасово скріплені болтами. «Таким чином, вся конструкція механічно з’єднана, підвішена зсередини, за допомогою 304 ферм», – сказав Черні.
Вони починають з купола біля основи скульптури омхалуса – «пупка пупка». Купол був підвішений до ферм за допомогою тимчасової чотириточкової пружинної системи, що складається з підвісів, тросів та пружин. Черні сказав, що пружина забезпечує «взаємодію» під час додавання додаткових дощок. Потім пружини регулюються залежно від ваги, доданої кожною пластиною, щоб допомогти збалансувати всю скульптуру.
Кожна зі 168 дощок має власну чотириточкову систему пружинної опори підвіски, тому вона підтримується індивідуально, коли встановлена. «Ідея полягає в тому, щоб не перебільшувати значення жодного з’єднання, оскільки ці з’єднання з’єднані для досягнення зазору 0/0», – сказав Черні. «Якщо дошка вдариться об дошку під нею, це може спричинити вигин та інші проблеми».
Як свідчення точності роботи PSI, збірка дуже хороша, з невеликою кількістю зазорів. «PSI виконали фантастичну роботу зі створення панелей», — каже Черні. «Я віддаю їм всю належне, бо зрештою вони справді підійшли один до одного. Розміщення дійсно чудове, що для мене чудово. Ми говоримо буквально про тисячні частки дюйма. Ці пластини з'єднані між собою, утворюючи закритий край».
«Коли вони закінчують складання, багато людей думають, що все готово», – сказав Сілва, не лише тому, що шви щільні, але й тому, що повністю зібрані деталі з їхніми високополірованими дзеркальними пластинами відображають навколишнє середовище. Але стикові шви видно, рідка ртуть не має швів. Крім того, скульптуру все одно довелося повністю зварити швами, щоб зберегти її структурну цілісність для майбутніх поколінь, сказав Сілва.
Завершення будівництва Хмарної брами довелося призупинити під час урочистого відкриття парку восени 2004 року, тому Омгалус був справжнім GTAW, і це тривало кілька місяців.
«Ви можете побачити маленькі коричневі плями, які є паяними з’єднаннями TIG по всій конструкції», – сказав Черні. «Ми почали відбудовувати намети в січні».
«Наступним серйозним виробничим завданням для цього проєкту було зварювання шва без втрати точності форми через деформацію внаслідок зварювальної усадки», – сказав Сільва.
Плазмове зварювання забезпечує необхідну міцність і жорсткість з мінімальним ризиком для плати, сказав Черні. Суміш 98% аргону та 2% гелію найкраще працює для зменшення забруднення та покращення зварювання.
Зварювальники застосовують техніку плазмового зварювання методом замкової щілини, використовуючи джерела живлення Thermal Arc® та спеціальні вузли трактора та пальника, розроблені та використовувані PSI.