Papier w architekturze Shigeru Bana

Po raz pierwszy Shigeru Ban użył papierowych tub w projekcie instalacji na wystawę Emilio Ambasza w 1985 roku w Tokio. Wówczas zastosowanie tego typu konstrukcji jako struktury nośnej nie mieściło się w standardach prawa budowlanego. Upór architekta sprawił jednak, że w 1993 roku system ten otrzymał odpowiednie zezwolenia i został objęty warunkami art. 38 Prawa budowlanego w Japonii. Zdaniem Bana papierowe tuby to nic innego jak przetworzone, ulepszone drewno.

Podstawowym surowcem wykorzystywanym tu do produkcji jest makulatura. Papierowe tuby są znacznie lżejsze od drewna, stali czy betonu. Inna, równie ważna korzyść stosowania tego materiału, to bardzo prosta produkcja i, co istotne – możliwość całkowitego ponownego przetworzenia. Wytrzymałość na ściskanie szacuje się tu na połowę wytrzymałości drewna bądź bambusa. Bardzo ważne jest, aby w trakcie montażu nie zgniatać ani nie giąć końców papierowych rur, na przykład w celu uzyskania mniejszej średnicy. Konieczne jest również zastosowanie bardzo prostych w formie łączników.

W East Gate na Odawara Festival użyto łączników wykonanych z dwóch zespolonych kątowników stalowych o wymiarach 150 mm x 150 mm. W Paper House ciekawym rozwiązaniem są drewniane bazy montowane za pomocą śrub stalowych w dolnej części tuby – w ten sposób ogranicza się wpływ sił ściskających na elementy nośne. Dosyć powszechne stało się stosowanie stalowych śrub do wzmocnienia dolnej części tub (Paper Church z 1995 roku).

Aranżacja wystawy Emilio Ambasza – Axis Gallery, Tokyo (1985)

W tej ekspozycji, podróżującej po całym świecie, ekrany wystawiennicze o strukturze plastra miodu, zostały utworzone z podzielonych na kwadraty ram, których szkieletem są papierowe tuby. Papierowe elementy konstrukcyjne miały zmniejszyć problemy w transporcie i ułatwić ponowny montaż. Ekrany połączono ze sobą zawiasami, aby podczas demontażu możliwe było złożenie poszczególnych części ekspozycji w płaskie elementy. Dodatkowe ułatwienie stanowią nogi skonstruowane z czterech papierowych tub o różnych średnicach (jedna mieści się w drugiej tworząc formę teleskopu). Podobne rozwiązania pojawiły się także w ekspozycjach Judith Turnet i Alvara Aalto w 1986 roku – również autorstwa Shigeru Bana.

Paper House, Yamanashi, Japonia (1995)

To pierwszy obiekt, w którym po procesie uzgodnień budowlanych, papierowe tuby okazały się jedynym systemem konstrukcyjnym budynku. Dom o ścianach tworzących w rzucie literę S, zaprojektowany został na kwadratowym obrysie o boku długości 10 m. Sto dziesięć papierowych tub o wysokości 270 cm, średnicy 280 mm i grubości 15 mm, kształtuje przestrzeń życia mieszkańców wewnątrz i na zewnątrz powstałej kompozycji. Dziesięć spośród nich przenosi obciążenia pionowe, natomiast osiem wewnętrznych obciążenia boczne. Drewniane łączniki w formie krzyża, trwale związane z fundamentami, stanowią mocowanie baz wzmocnionych stalowymi śrubami. Duże koło otoczone osiemdziesięcioma papierowymi tubami formuje wewnętrzną przestrzeń salonu z okalającą go galerią. W wolnostojącej papierowej tubie o średnicy 1230 mm umieszczono toaletę, natomiast w mniejszym, niedomkniętym okręgu – łazienkę z zamkniętym małym ogrodem – tsuboniwa. Część mieszkalna (w tak zwanym wielkim kole) to duża przestrzeń pozbawiona mebli (poza aneksem kuchennym), z ruchomymi szklanymi drzwiami oraz ruchomymi szafami. Przez otwarte drzwi widoczny jest płaski dach, podtrzymywany przez tę przedziwnie zakrzywioną kolumnadę.

Konstrukcja plastra miodu – Nemunoki Art Museum, Shizuoka, Japonia 1999 rok

Jeden z budynków szkoły w Nemunoki to trójkątny obiekt położony na końcu doliny – mała galeria, w której prezentowane są prace uczniów. Celem projektu było wyeksponowanie dziecięcej sztuki na tle przyrody, z wykorzystaniem wyłącznie naturalnego światła. Struktura dachu przypomina plaster miodu, składa się z papierowych komórek o trójkątnym kształcie, sklejonych ze sobą w większe moduły. Do połączenia wszystkich elementów tej kratownicy zaprojektowano trzy różne typy prostych złączy. Pod dachem znajdują się ruchome ścianki działowe, pozwalające na swobodną aranżację wnętrza. Falisty dach wykonany ze wzmocnionego plastiku tworzy tunele przepływu powietrza, co ma korzystny wpływ na jego izolacyjność. Membrana z polichlorku winylu przekrywająca całość dachu pozwala na swobodne przenikanie światła słonecznego do wnętrza galerii. Ta sama konstrukcja została wykorzystana później przy budowie ścian pawilonu japońskiego na wystawę EXPO 2000 w Hanowerze.

Pawilon japoński na wystawę EXPO 2000 w Hanowerze

Japoński pawilon należy do najbardziej znanych obiektów zaprojektowanych przez Shigeru Bana. Jako jeden z niewielu pawilonów uwzględniał problematykę ochrony środowiska – znaczna jego część po wystawie została ponownie przetworzona. Konstrukcję pawilonu tworzy papierowy szkielet, co w zestawieniu z jego formą i wielkością jest zaskakujące. Każdy element, typ połączenia i każda część tego projektu wymagały specjalnego zatwierdzenia przez niemieckie urzędy. Wybudowano go jednak w rekordowo szybkim tempie – od stycznia do marca 2000 roku. W trakcie realizacji konsultowano się z konstruktorem Frei Otto i pracownią Büro Happold, współpracowano też z prof. Stefanem Polonyi – inżynierem zatwierdzającym. Dostawy materiału podjęła się największa fabryka tub papierowych w regionie, firma SONOCO. Dach pawilonu podtrzymuje kratownica złożona z papierowych tub o średnicy 120 mm, połączonych ze sobą za pomocą taśmy ze sztucznego tworzywa. Stanowi ona detal głęboko zakorzeniony w architekturze Japonii. To największa budowla stworzona z papieru. Jej powierzchnia całkowita wynosi 5450 m², powierzchnia wystawiennicza – 3600 m², długość – 72 m, szerokość – 35 m, maksymalna wysokość – 15,5 m. Z prostokątnego planu u podstawy wyrastają trzy ogromne kopuły, kreując wspaniałą przestrzeń wnętrza obiektu.

Każda tuba w tej kratownicy ma około 20 m długości i waży około 100 kg. Połączone ze sobą tworzą element o długości 68 m. Aby zapewnić konstrukcji większą sztywność, zastosowano drewniane obręcze w formie drabin, spinające pawilon na całej długości. Fundamenty to nic innego jak ubity piasek wydobywający się ponad powierzchnię terenu – jego użycie uwarunkowane było możliwością powtórnego przetworzenia. Przekrycie konstrukcji wykonano ze specjalnie wyprodukowanego, wodoodpornego i przepuszczającego światło papieru, wzmocnionego przezroczystą membraną PVC. System ten nawiązywać ma do bardzo starej w kulturze Japonii metody przesłaniania otworów rodzajem pergaminu zwanego shoji.