Nhẹ, dẻo dai, có khả năng chống cháy và chịu nhiệt cao, tre nứa từ lâu đã trở thành vật liệu xây dựng được sử dụng để xây dựng những công trình đương đại ở nhiều quy mô. Những đặc tính của tre cho phép các KTS có thể sáng tạo những đường nét thiết kế có quy mô và hình thức phức tạp gây choáng ngợp. Tuy nhiên, dù phức tạp đến đâu thì mọi công trình từ tre nứa đều được cấu thành dựa trên 4 cấu trúc sau.
Cấu trúc dầm-cột
Trong kiến trúc tre nứa, dầm-cột là cấu trúc chủ yếu lấy cảm hứng từ kĩ thuật đóng khung gỗ lâu đời. Hệ thống hỗ trợ gồm có 3 phần chính: cột dọc, dầm ngang và giằng chéo, trong đó dầm ngang giúp tạo hình tam giác cho cấu trúc, tăng cường độ ổn định của cấu trúc trước các lực bên như gió và lực địa chấn. Thông thường, các cọc tre tròn đóng vai trò xương sống của hệ kết cấu này, tạo nên sự chắc chắn lẫn đem lại hiệu quả về mặt thị giác cho công trình.
The Yoga Pavilion tại khách sạn Four Seasons / IBUKU. Ảnh: IBUKU
Tuy nhiên, vẫn có những thách thức khi xây dựng cấu trúc này. Quy trình thực hiện đòi hỏi những người thợ có nhiều kinh nghiệm để chạm khắc và lắp ráp các khớp nối với nhau, bao gồm khớp nối miệng và khớp nối góc. Với những dự án đòi hỏi tính thủ công cao, chi phí liên quan hiển nhiên cũng tăng theo. Để tiết kiệm chi phí mà hiệu quả không thua kém, giải pháp tiên tiến được đưa ra là sử dụng một khớp bắt vít đơn giản và trát vữa, được chứng minh đạt được độ chắc chắn kì vọng. Với sự phát triển của công nghệ, nhiều giải pháp mới đã ra đời, trong đó có thể kể đến những miếng chèn in 3D có thể lắp vào những thanh tre được cắt gọt sạch sẽ, mang đến giải pháp hiện đại, kết hợp được truyền thống và công nghệ.
Cấu trúc Hyperbolic Paraboloid
Gọi tắt là “hypar”, cấu trúc này có hình dáng của chiếc yên ngựa, là sự kết hợp giữa các bề mặt lồi và lõm, nơi hai đường thẳng cắt nhau tại mọi điểm để tạo ra hiệu ứng thị giác lôi cuốn trông như một miếng khoai tây Pringles. Độ cong của bề mặt tạo sức chịu lực phi thường cho cấu trúc, phù hợp để áp dụng cho mái nhà, cho phép công trình có thể chịu tải trọng đáng kể trong thời gian dài.
Luum Temple, thiết kế bởi CO-LAB Design Office. Ảnh: César Béjar
Quá trình xây dựng thường bắt đầu bằng cách đặt các cột đầu tiên theo một hướng và sau đó là nhiều hướng khác. Chúng được cố định tạm thời bằng dây cao su để dễ dàng điều chỉnh sau này. Sự kỳ diệu của hình dạng hypar trở nên sống động sau khi hai đỉnh đối diện của cấu trúc được nâng lên bằng dây thừng và giá ba chân, trong khi các đỉnh thay thế được ép cùng lúc vào nhau. Bước thực hiện này tạo ra độ cong đặc trưng của hypar với các cột riêng lẻ được điều chỉnh để đạt được hình dạng mong muốn. Sau cùng, các cấu kiện sẽ được cố định vĩnh viễn bằng các mối nối hoặc ghim tre.
Cấu trúc tháp xoắn Hyperbolic
Tại các công trình tre nứa tầm cỡ, cấu trúc tháp xoắn đối ứng Hyperbolic thường được thấy bởi nó không chỉ đem lại hiệu quả thẩm mỹ cao mà còn có khả năng chịu lực và độ bền cao. Cấu trúc này có những nét tương đồng với hypar, nhưng ở tháp đối ứng, đường hyperbol được xoay quanh một trục xác định.
Nhà trẻ Green School. Ảnh IBUKU
Để tạo ra một tháp đối ứng, điều đầu tiên cần làm là tạo ra một mô hình để xác định đường kính thích hợp cho vòng tròn nền, cũng như phần giữa và trên cùng của tháp, cho phép bạn hình dung kết quả cuối cùng. Các tham số này được gắn kết với nhau, ảnh hưởng đến chiều cao cuối cùng của tháp. Vì thế, việc nghiên cứu kĩ lưỡng mối tương quan này thực sự quan trọng. Điểm độc đáo của cấu trúc này nằm ở sự kết hợp của các nguyên tắc cấu trúc đối ứng với hình dạng hyperboloid hiệu quả, khiến nhiều KTS lựa chọn cho các công trình lớn hơn. Các điểm giao nhau trên tháp đối ứng được tạo ra bởi hai vòng xoắn đối nghịch, làm tăng sức bền cho cấu trúc thông qua phương pháp tam giác đạc.
Việc xây dựng bắt đầu bằng cách sắp xếp các cột tre đứng trên mặt đất theo hình tròn. Ví dụ, nếu bạn có 12 cột, hãy đặt mỗi cột tại một điểm như trên mặt đồng hồ. Sau đó, đặt một vòng tròn ở giữa nhỏ hơn so với vòng tròn nền được cố định ở độ cao đã chọn so với mặt đất. Sau khi vòng trung tâm ở đoạn giữa tháp được cố định, bước vặn các cột bắt đầu. Mỗi cột được xoắn đều theo một hướng và được gắn tạm vào vòng trung tâm để cố vị trí. Đế của các cột này thẳng hàng với bộ cột đầu tiên, nhưng chúng lại được xoắn theo hướng ngược lại. Ở vòng trên cùng, tất cả các đầu cột cũng phải giao nhau. Khi tất cả các cột đã vào đúng vị trí và đạt được hình dạng mong muốn, chúng sẽ được cố định vĩnh viễn tại các điểm mà chúng giao nhau.
Cấu trúc lưới không gian
Sự dẻo dai của tre tiếp tục được ứng dụng trong cấu trúc lưới không gian, thể hiện tiềm năng dồi dào của vật liệu tự nhiên này. Cấu trúc lưới này nhẹ nhưng chắc chắn, được tạo thành bởi những nan tre đan xen vào nhau, tạo thành những cấu trúc vòm trang nhã đẹp mắt. Hơn nữa, cấu trúc này còn thể hiện khả năng vượt trội trong việc tạo ra các không gian rộng mở mà không cần các phần hỗ trợ bên trong.
Ảnh: Bamboo U
Cấu trúc này bắt đầu được dựng bằng việc thiết lập các khung, vòm hoặc vòng chính cung cấp nền tảng hỗ trợ và hình dạng tổng thể. Thông thường, các phần này bao gồm các bó nắp hoặc các bó tách rời, được cố định với nhau bằng ghim tre và đôi khi được gia cố bằng keo. Sau khi các thành phần cấu trúc chính được thiết lập, lớp vỏ lưới bắt đầu hình thành với việc bổ sung các nan tre, dần dần lấp đầy các khoảng trống và đạt được cấu trúc cong sau cùng.
Nhà hàng Chuan’s Kitchen, thiết kế bởi Infinity Mind. Ảnh: Haochang Cao, Songyang Ba
Quá trình xây dựng mang tính sáng tạo tự do vì nan tre rất dễ xử lý và có thể được tạo hình thành nhiều dạng khác nhau. Các NTK có thể thử nghiệm những họa tiết đan và có thể thực hiện lại lại nếu phát hiện lỗi. Với cấu trúc này, người ta thường sử dụng nan tre tươi vì chúng có độ dẻo dai, dễ tạo hình hơn nan tre khô. Sau khi đạt được số lượng nan như mong muốn, lớp vỏ lưới trở nên chắc chắn và chịu lực tốt, thậm chí người ta có thể leo lên mái và chịu được cả gió lớn và động đất.
Thực hiện: Hoàng Lê | Theo: Archdaily
Xem thêm
