B.Sc.Arch | Reinventing the Dome

_Reinventing the Dome

In this studio at the Politecnico di Milano, students were asked to design the Italian pavilion at the 2020 Dubai International Exposition.

The theme for this EXPO is "Creating with Competence." In this light, I wanted to celebrate the engineering and architectural practices of Italy's distant and recent past. The purest form of this idea, in my mind, is the dome: though not an Italian invention, it has been perfected by Italian builders through centuries of refinement and practice. Through its consistent use and constant reinvention, from the Pantheon of Ancient Rome to the Galleria Vittorio Emanuele II of modern Milan, it has represented the epitome of Italian excellence through the centuries. In this project, I elected to create an emotionally intense experience by reinventing once again the structure of the dome while keeping its archetypal shape.

The idea of circle packing to form a dome has been attempted at smaller scales by ETH Zurich students in a cardboard pavilion. In this version, the scale is increased tenfold, creating it out of steel cones welded together in sections then bolted together on site. This structure serves as the hermetic shell of the pavilion. Within it, a secondary concrete and steel structure holds the pavilion's contents.

Dans cet atelier à la Polytechnique de Milan, on a demandé aux étudiant de créer le pavillon italien pour l'Exposition internationale de Dubai en 2020.

Le thème de celle-ci est "Créer avec compétence." Dans cette optique, j'ai décidé de célébrer les pratiques d'architecture et d'ingénirie de l'Italie du passé et du présent. D'après moi, la forme la plus pure de cette idée est le dôme: même s'il n'est pas une invention italienne, il a été perfectionné par les maîtres italiens par des siècles de raffinement et de pratique. Par son utilisation omniprésente et sa réinvention constante, du Panthéon de la Rome Antique à la Galleria Vittorio Emanuele II de Milan moderne, il a représenté l'épitome de l'excellence italienne à travers l'histoire. Dans ce projet, j'ai voulu créer une expérience intense et émotive en réinventant de nouveau la structure du dome tout en gardant sa forme archétypale.

L'idée du "circle packing" pour former un dome a déjà été utilisé par des étudiants de l'ETH Zurich dans un pavillon de carton. Dans cette version, l'échelle est décuplé, et est créée grâce à des cônes tronqués en acier soudés en tronçon en usine puis boulonnés sur le site. Cette structure sert de coquille hermétique pour le pavillon. À l'intérieur de celle-ci, une structure secondaire d'acier et de béton armé supporte le contenu du pavillon.

Internally, the space was organized around a double helix staircase inspired by Leonardo da Vinci's staircase at the Château de Chambord. In the context of a pavilion, it allows for the simultaneaous movement of visitors up and down while never meeting face to face.

On the ground floor, the plan features an auditorium, a gift shop and bistro as well as administrative space for the managers of the pavilion. The second and third floors are left as flexible spaces for exhibitions chosen by the Italian committee, and finally the top floor features a lounge and bar reserved for VIP's and executives, who benefit from a private entrance.

De manière interne, l'espace est organisé autour d'une escalier en double-hélice, inspiré par celui dessiné par Leonard de Vinci au Château de Chambord. Dans le contexte d'une pavillon à plusieurs étages, il permet le mouvement vertical simultané dans deux directions sans se rencontrer face à face.

Au rez-de-chaussée, on retrouve un auditorium, une boutique de souvenirs et un bistro, ainsi qu'un espace de travail pour les administrateurs du pavillon. Le deuxième et le troisième étage compte des espace d'exposition flexibles autour de panneaux rotatifs, au choix du commité italien. Finalement, le dernier étage est réservé au salon des VIP et des membres administratifs, qui bénéficient d'une entrée privée à l'édifice.

The studio had an emphasis on building technology and innovation, and we were thus required to include an element that represented that. I elected to focus on the cone itself, its construction and its features.

The building features about 1200 cones of 6 different radii, all made of 16mm steel plating. At its base, a single row of concrete half cones would connect to the steel structure. Each pre-welded section, as shown above, would be bolted together and create a self-supporting, purely compressive structure, like a classical masonry dome.

In order to regulate light and reduce the weight of the structure, the cones are empty, with a glass panel on its inside face and a rotating canvas louver on its outer surface. Each louvre rotates on 180 degrees, allowing precision control of the light levels within based on sun position and light necessity. At night, they would act as a lantern and create various experiences based on the pattern of openings.

The physical model, which was 3D printed in sections, acts as a case study for the assembly of the whole. As is visible in the assembly picture below, the elements, ones assembled, form a rigid structure.

L'atelier comptait un emphase assez important sur les technologies d'innovations en construction, et nous devions donc inclure un élément de celles-ci dans notre projet. J'ai décider de me concentrer sur les cônes eux-même, en particulier leur construction, leur assemblage et leur accessoires.

La coquille de l'édifice compte à peu près 1200 cônes de 6 rayons différents, tous construit de plaque d'acier de 16mm. À sa base, la construction comporte une rangée unique de demi-cône de béton armé, à laquelle sera boulonnée la structure d'acier. Chaque section pré-soudée, comme montrée ci-haut, sera alors boulonnée et créera une structure auto-portante en compression pure, comme les dômes de massonnerie.

Afin de réguler la lumière à l'intérieur de 'espace ainsi que le poid de la structure, chaque cône est vide, avec un panneau de vitre du côté interne. Il comporte aussi un pare-soleil de toile à sa surface extérieure. Chaque pare-soleil peut tourner sur 180 degrés, permettant le contrôle précis des niveaux de lumière basé sur la nécessité et la position du soleil. De soir, ils agisseraient comme un lantern, créant diverses expériences selon le motif d'ouverture et de fermeture.

Le modèle physique, qui a été imprimé en 3D en section, agit comme une étude pour l'assemblage du tout. Comme on peut le voir ci-dessous, lorsque les morceaux sont joints, ils forment une structure rigide.