Su Teshima, una piccola isola del mare interno di Seto, in Giappone, esiste un museo dove è esposta un opera singolare: il vuoto. Si tratta del vuoto lasciato dall'assenza di elementi strutturali inutili, ma coperto da una elegantissima membrana di calcestruzzo.
A meno di 100 km ad ovest di Kobe, uno dei posti più sismicamente attivi del pianeta, gli architetti Ryue Nishizawa e Kazuyo Sejima hanno deciso di coprire un'area approssimativamente ovale, lunga 60 m e larga 43 m con un guscio di calcestruzzo spesso appena 25 cm. La struttura è estremamente ribassata: il punto più alto è a poco più di 5 metri dal piano di fondazione. Inoltre il guscio di calcestruzzo è forato da due aperture ellittiche larghe circa 7 metri.
L'arduo compito di far reggere una tale struttura fu affidato allo strutturista Mutsuro Sasaki, già progettista delle strutture della Nagaoka Lyric Hall e del Rolex Learning Centre. La forma del guscio in calcestruzzo del museo di Teshima è quella di una gigantesca goccia d'acqua, tenuta insieme dalla tensione superficiale. Come accade per una goccia d'acqua, il guscio è tenuto su dalle forze di membrana che equilibrano il peso della struttura grazie alla doppia curvatura della superficie su cui agiscono.
E' noto che gli archi e le volte molto ribassate mettono alla prova il materiale causando forti sforzi normali o membranali di compressione e producendo forti spinte orizzontali sulle fondazioni. Le due grandi aperture ellittiche contribuiscono ad aumentare la vulnerabilità della struttura, riducendo sia la sua rigidezza che la sua resistenza. Allo stesso tempo, però, la alleggeriscono, sostituendo col vuoto una grossa e pesante porzione del guscio di calcestruzzo.
A causa della geometria estremamente ribassata, che causa forti sforzi di membrana, una delle condizioni essenziali per la staticità della struttura è il soddisfacimento delle verifiche di stabilità nei confronti dello sbandamento trasversale (buckling). Per la determinazione del carico critico è stato necessario modellare l'azione sismica come un'azione statica equivalente. Però, data la complessa forma della struttura, non sarebbe stato semplice modellare la struttura come una serie di oscillatori indipendenti, come viene usualmente fatto in un'analisi dinamica modale. Per questo motivo Mutsuro Sasaki ha dovuto eseguire un'analisi dinamica in transitorio seguita da una analisi di buckling non lineare.
Altra caratteristica singolare del museo di Teshima è la tecnica di costruzione. Non è facile realizzare una cassaforma a doppia curvatura così ampia. Per la membrana di calcestruzzo che copre il museo di Teshima la cassaforma fu realizzata col terreno del sito di costruzione.
La sua costruzione iniziò nel 2010 quando, su un'altura panoramica dell'isola di Teshima, fu gettata la piastra di base. Su di essa fu depositato un informe collinetta utilizzando il terreno dello scavo delle fondazioni. Questa massa informe di terreno fu poi precisamente modellata conferendogli la forma dell'intradosso della copertura, utilizzando 3500 punti di misura. Poi, su un sottile strato di malta, furono adagiate le armature e fu gettato uno strato di 25 cm di calcestruzzo bianco. Il getto fu lasciato maturare per 5 settimane, coperto da un telo di plastica. A maturazione avvenuta, tutto il terreno al di sotto del getto fu rimosso estraendolo attraverso i due fori ellittici e lasciando il vuoto al di sotto della sottile membrana di calcestruzzo.
