Geodesic Paper Mache Dome

TH: Learning from the Masters — ก่อนหน้านี้เราได้ศึกษาการทำงานของ Pier Luigi Nervi จากงาน Palazzetto dello Sport และนำมาตั้งคำถามเกี่ยวกับความคุ้มทุนของการ Prefabrication ในอาคารขนาดเล็ก โดยนำกระบวนการขึ้นงานของ Pier Luigi Nervi มาทำให้ง่ายขึ้นด้วยการลด element ลง มาพัฒนาโครงสร้าง geodesic dome ที่ปกติใช้การสร้างฟอร์มผ่านการถ่ายแรงของ member และ joint เปลี่ยนมาสร้างฟอร์มผ่าน surface 2D ที่สามารถประกอบขึ้นรูปเป็นพื้นผิวโค้งได้ โดยใช้วิธี Prefabrication on site ของ Nervi ที่เกิดจากการใช้ขั้นตอนการทำซ้ำ ทำให้สามารถสร้าง Prefabrication ได้โดยไม่ใช้ต้นทุนสูงและมีความรวดเร็ว
EN: Learning from the Masters — building on an earlier study of Pier Luigi Nervi's Palazzetto dello Sport, this project questions the cost-efficiency of prefabrication in small-scale buildings. It simplifies Nervi's construction process by reducing the number of elements, and develops a geodesic dome whose form is normally generated through the load transfer of members and joints — instead generating the form through 2D surfaces that can be assembled into a curved surface. By applying Nervi's "prefabrication on site" approach, which relies on a repetitive process, prefabrication can be produced quickly and at low cost.

Proposition

TH: นำกระบวนการ Prefabrication on site ของ Pier Luigi Nervi มาทำให้ง่ายขึ้นโดยลด element และตั้งคำถามว่าการ Prefabrication คุ้มทุนหรือไม่ในอาคารขนาดเล็ก โดยเปลี่ยนการสร้างฟอร์มของ geodesic dome จากการถ่ายแรงผ่าน member และ joint มาเป็นการประกอบจาก surface 2D
EN: Take Pier Luigi Nervi's "prefabrication on site" process, simplify it by reducing elements, and ask whether prefabrication is cost-efficient for small-scale buildings — shifting the geodesic dome's form-making from member-and-joint load transfer to assembly from 2D surfaces.

Research Context

TH: อ้างอิงจากการศึกษางานของ Pier Luigi Nervi โดยเฉพาะ Palazzetto dello Sport และระบบ Prefabrication on site ที่ใช้การทำซ้ำของขั้นตอนเพื่อลดต้นทุน นำมาประยุกต์กับการคำนวณโครงสร้าง geodesic dome แบบ 3V 5/8 (แบบที่มี 2 โมดูลสามเหลี่ยมหน้าจั่ว)
EN: The work references the study of Pier Luigi Nervi, in particular the Palazzetto dello Sport and his "prefabrication on site" system that uses repetition of steps to reduce cost. This is applied to a geodesic dome calculated on the 3V 5/8 system (a configuration with two isosceles-triangle modules).

Experimental Methodology

TH: แบ่งขั้นตอนการทำงานใหญ่ๆ ได้ 4 ขั้นตอน คือ 1.การทำแม่แบบ 2.การแช่และการขยำกระดาษ 3.การทำ daughters 4.การนำ daughter ทั้งหมดมาประกอบเป็น geodesic dome
Timeline:

• Day 0: ทำ template แม่แบบ type a และ b ในคอมพิวเตอร์เพื่อ print ออกมาเป็นแบบในการทำ mother
• Day 1-2: ทำแม่แบบ a และ b อย่างละ 4 ชิ้นจากไม้ โดยใช้วิธีบากไม้เพื่อให้ถอดทีละด้านและใช้ซ้ำได้ คำนวณจากจำนวนชิ้นงานต่อเวลา 1 ชั่วโมงและจำนวนสมาชิก ระหว่างทำแม่แบบมีการแช่และบดกระดาษ แล้วนำมาตากทิ้งไว้ก่อนทำ paper mache
• Day 3-4: เริ่มทำ daughter ทั้ง type a และ b เมื่อทำเสร็จทิ้งไว้ 30 นาทีเพื่อให้เซ็ตตัว จากนั้นถอดออกจากแม่แบบและตากทิ้งไว้ หลังตากประมาณ 2 วัน daughter มีการโก่งขึ้นจากสภาพอากาศ จึงต้องนำอิฐมาทับไว้
• Day 5: daughter type a เสร็จทั้งหมด 30 ชิ้น
• Day 6: ทำแม่แบบ b เพิ่ม 2 ชิ้นเพื่อให้เพียงพอกับจำนวนคน
• Day 7-8: ทำ daughter type b จนครบ 75 ชิ้น
• Day 8-10: ประกอบ โดยร้อย cable ระหว่าง daughter แต่ละชิ้นเป็น 5 เหลี่ยมและ 6 เหลี่ยม และใช้คลิปหนีบในการต่อขึ้นเป็น geodesic dome
  EN: The work is divided into four main stages: 1) making the molds (mothers), 2) soaking and pulping the paper, 3) making the daughters, 4) assembling all daughters into the geodesic dome.
  Timeline:
• Day 0: Create template type a and b on the computer to print as patterns for the mothers.
• Day 1-2: Make 4 each of mother molds a and b from wood, using notched joints so each side can be removed and reused; quantities calculated from output-per-hour and number of group members. While making molds, paper is soaked, ground and dried before paper mache.
• Day 3-4: Begin making daughters of both type a and b; after each is done it sets for 30 minutes, is removed from the mold and left to dry. After about 2 days the daughters warped due to weather, so bricks were placed on top to weigh them down.
• Day 5: All 30 type-a daughters completed.
• Day 6: Made 2 additional type-b molds to match the number of people.
• Day 7-8: Made type-b daughters to a total of 75 pieces.
• Day 8-10: Assembly — cable threaded between daughters to form pentagons and hexagons, with paper clips joining them into the geodesic dome.

Material / Structural Performance

TH: การขึ้นรูป surface ด้วยกระบวนการของ Pier Luigi Nervi ต้องใช้ Prefabrication ทั้งหมด 105 ชิ้น แบ่งเป็น 2 องค์ประกอบ ได้แก่ สามเหลี่ยมหน้าจั่วฐานยาว 30.27 cm. สูง 21.32 cm. และสามเหลี่ยมหน้าจั่วฐานยาว 30.27 cm. สูง 26.97 cm. ใช้กระดาษ A3 ประมาณ 500-1000 แผ่น คิดเป็นปริมาตร 0.0125 ลูกบาศก์เมตร (รวม defect) เพื่อสร้าง geodesic dome เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตร อัตราส่วนผสมเยื่อกระดาษต่อกาวเป็น 2:1 ซึ่งกาวจะจับตัวกับเยื่อกระดาษได้ดีที่สุด (เนื้อของเยื่อกระดาษเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรง)
จุดเด่นทางเทคนิค: การออกแบบแม่แบบและกระบวนการผลิตเพื่อทำซ้ำปริมาณมาก ง่ายต่อการทำหน้างานและรวดเร็ว (ไม้แบบใช้วิธีบากไม้จึงถอดประกอบและใช้ซ้ำได้); วัสดุเปเปอร์มาเช่ทำให้โครงสร้างเบาและบาง; รอยต่อ cable tie และคลิปหนีบกระดาษทำให้ถอดประกอบโครงสร้างได้ โดยใช้ cable tie ตรงระหว่าง daughter สามเหลี่ยมเพื่อให้เป็นห้าเหลี่ยม หกเหลี่ยม และสี่เหลี่ยมคางหมู แล้วใช้คลิปหนีบกระดาษประกอบเป็น geodesic dome
EN: Forming the surface with Nervi's process required 105 prefabricated pieces in two components: an isosceles triangle with a 30.27 cm base and 21.32 cm height, and an isosceles triangle with a 30.27 cm base and 26.97 cm height. About 500-1000 A3 sheets were used (a volume of 0.0125 cubic meters including defects) to build a geodesic dome 1.5 m in diameter. The paper-pulp to glue ratio was 2:1, the ratio at which glue bonds best with pulp (the amount of pulp is the factor that most affects strength).
Technical strengths: mold design and production process enable large-volume repetition that is fast and easy to do on site (notched-wood molds can be disassembled and reused); paper mache makes the structure light and thin; cable-tie and paper-clip joints make the structure demountable — cable ties join the triangular daughters into pentagons, hexagons and trapezoids, and paper clips then assemble these into the geodesic dome.

Future Research

TH: แนวคิดที่เกี่ยวข้อง: การคำนวณโครงสร้าง geodesic dome แบบ 3V 5/8 (แบบที่มี 2 โมดูลสามเหลี่ยมหน้าจั่ว) ซึ่งสามารถพัฒนาต่อในการนำกระบวนการ prefabrication on site ที่ทำซ้ำ ต้นทุนต่ำ และถอดประกอบได้ ไปใช้กับอาคารขนาดเล็กอื่นๆ
EN: Related concept: structural calculation of the geodesic dome on the 3V 5/8 system (a configuration with two isosceles-triangle modules), which can be developed further by applying this repetitive, low-cost, demountable prefabrication-on-site process to other small-scale buildings.