Vật liệu tre đã vượt qua ranh giới hẹp của truyền thống để trở thành một nguồn cảm hứng độc đáo và tiềm năng không giới hạn.
Trong thế giới kiến trúc đương đại, vật liệu tre đã vượt qua ranh giới hẹp của truyền thống để trở thành một nguồn cảm hứng độc đáo và tiềm năng không giới hạn. Những công trình xây dựng dùng vật liệu tre không chỉ đơn thuần là những tác phẩm kiến trúc ngoạn mục, mà chúng còn tượng trưng cho sự sáng tạo tinh tế, việc kết hợp mảng truyền thống và công nghệ hiện đại, từ đó đưa chúng ta vào cuộc hành trình khám phá đầy kỳ diệu về cấu trúc và ý nghĩa sâu xa mà chúng mang lại.
Phần lớn các công trình kiến trúc hiện đại sử dụng vật liệu tre trong quá trình xây dựng, tạo nên một ấn tượng mạnh mẽ về mặt thị giác đối với những người chưa từng tiếp xúc. Tuy vậy, khi bạn tìm hiểu sâu hơn vào cấu trúc logic của những tác phẩm kiến trúc đầy cảm hứng này, bạn sẽ nhanh chóng nhận thấy rằng hầu hết chúng áp dụng một hoặc thậm chí kết hợp nhiều hệ thống cấu trúc mà chúng ta đang sắp khám phá. Những điều bí ẩn đang dần hé lộ, chuyển những gì trước đây có vẻ phức tạp thành một tập hợp rõ ràng chứa đựng những khái niệm đơn giản.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về 4 hệ thống kết cấu thường được áp dụng trong việc xây dựng bằng vật liệu tre.
Kết cấu cột và dầm
Kết cấu cột và dầm, một trong những yếu tố quan trọng trong việc xây dựng kiến trúc bằng vật liệu tre, lấy cảm hứng từ kỹ thuật đóng khung gỗ đã tồn tại từ lâu đời. Tương tự như những phương pháp truyền thống dùng trong xây dựng các ngôi nhà gỗ, việc xây dựng bằng vật liệu tre cũng tuân theo các nguyên tắc cơ bản tương đồng.
Hệ thống hỗ trợ của cấu trúc cột và dầm bao gồm ba yếu tố chính: trụ dọc, dầm ngang và giằng chéo. Dầm ngang đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành cấu trúc hình tam giác, đồng thời tăng cường độ ổn định của hệ thống trước các tải trọng ngang như gió và lực địa chấn. Thường thì, các cọc tre tròn được sử dụng như một loại xương sống của hệ thống kết cấu này. Kết quả thu được chính là một cấu trúc vừa mạnh mẽ vừa thu hút về mặt thị giác.
Tuy nhiên, việc xây dựng các kết cấu trụ và dầm cũng đối diện với một số thách thức. Quá trình này thường đòi hỏi sự khéo léo và tinh tế trong việc khắc và lắp ráp các loại khớp khác nhau, bao gồm cả khớp miệng cá và khớp góc. Khi yêu cầu về kỹ thuật thủ công tăng lên, thì các chi phí liên quan cũng tăng theo đó.
Nhưng không cần lo lắng, những tiến bộ hiện đại đã mang đến những giải pháp cho thách thức này. Ví dụ, việc sử dụng mối nối bắt vít đơn giản trong hệ thống kết cấu này có thể giảm bớt khối lượng công việc thủ công. Khi kết hợp với việc sử dụng vữa để đổ vào mối nối, phương pháp này đã được chứng minh là vô cùng vững chắc, mang lại một giải pháp thay thế hiệu quả và tiết kiệm chi phí so với những phương pháp truyền thống.
Trong thời đại của sự phát triển công nghệ nhanh chóng, những giải pháp mới tiếp tục nảy sinh và tiến xa. Hiện nay, chúng ta thậm chí đã thấy sự xuất hiện của những miếng chèn được in 3D, với chức năng tương tự như bướm đêm, để được sử dụng trong ngành kiến trúc. Những vật chèn này có thể được đặt vào các cấu trúc tre được tạo hình một cách tinh tế, mang lại một giải pháp sáng tạo và hiện đại, kết hợp hài hòa giữa truyền thống và công nghệ.
Sự kết hợp giữa các kỹ thuật truyền thống và các giải pháp hiện đại là yếu tố tạo nên sự thú vị và năng động cho lĩnh vực kiến trúc tre. Đây thực sự là một lĩnh vực đang liên tục phát triển, mở ra những cơ hội mới cho việc xây dựng những công trình bền vững và sáng tạo.
Paraboloid Hyperbol
Một ‘hypar’, viết tắt của paraboloid hyperbol, là một hệ thống cấu trúc mê hoặc đúng như cái tên của nó. Đặc điểm độc đáo của nó có thể dễ dàng nhận biết qua hình dáng “yên ngựa” đặc trưng, một tổ hợp giữa các bề mặt lõm và lồi. Kết quả của cấu trúc này là tại mọi điểm, hai đường thẳng luôn gặp nhau, tạo nên một hiệu ứng hình ảnh sắc sảo.
Sự uốn cong của bề mặt mang đến tính chắc chắn đặc biệt cho lớp vỏ, giúp chịu được tải trọng đáng kể trên các khoảng cách lớn. Những đặc điểm này làm cho giải pháp Paraboloid Hyperbol trở nên đặc biệt thích hợp khi áp dụng vào việc xây dựng mái nhà. Mặc dù sự hiện diện của chúng có thể thấy từ xa trong các công trình xây dựng hàng ngày bởi hình dáng tương tự như chips khoai tây tạo nên điểm độc đáo đáng để chú ý.
Quá trình xây dựng thường bắt đầu bằng việc đặt cột đầu tiên theo một hướng và sau đó theo hướng khác. Chúng thường được tạm thời cố định bằng dây cao su, một giải pháp tạm thời cho phép điều chỉnh sau này. Sự kỳ diệu của hình dạng hypar sau đó trở nên sống động khi hai đỉnh đối diện của cấu trúc được nâng lên bằng dây thừng và giá ba chân, đồng thời các đỉnh thay thế được ép chặt vào nhau. Hành động này tạo nên đặc điểm uốn cong độc đáo của hypar, trong đó từng vùng uốn cong được điều chỉnh riêng lẻ để phù hợp với hình dáng mục tiêu. Quá trình này đạt đến đỉnh điểm khi việc cố định vĩnh viễn các phần của hypar thường được thực hiện thông qua sử dụng các mối nối bắt vít hoặc chốt tre.
Thành công của hệ kết cấu paraboloid hyperbol trong kiến trúc sử dụng vật liệu tre nằm ở khả năng truyền tải hiệu quả trên bề mặt của nó. Điều này cho phép cấu trúc chịu lực nén trong các vùng vòm đồng thời tạo ra lực căng trong các bộ phận cấu trúc tuyến tính.
Tháp Hyperbol (xoắn)
Hình dáng của loại kết cấu này có sự tương đồng với hệ kết cấu paraboloid hyperbol. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính nằm ở cấu trúc hình học của tháp hyperbol do cấu trúc xoay quanh một trục cụ thể. Giải pháp thiết kế này tạo ra một hyperboloid đơn lá, khác với kết cấu paraboloid hyperbol có bề mặt hai cạnh.
Khi bắt đầu xây dựng tháp hyperbol, việc tạo ra một mô hình có thể mang lại nhiều lợi ích. Bước này cho phép bạn hình dung về sản phẩm cuối cùng, giúp xác định đường kính thích hợp cho hình tròn ở đáy, phần giữa và đỉnh của tháp. Quan trọng hơn, cần hiểu rằng các thông số này luôn có mối liên hệ với nhau và có tác động quan trọng đến chiều cao cuối cùng của tháp. Vì vậy, nghiên cứu kỹ lưỡng về mối quan hệ giữa các thông số là điều cần thiết. Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm thiết kế có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lập kế hoạch.
Đặc điểm độc đáo của tháp hyperbol nằm ở việc kết hợp các nguyên tắc cấu trúc đối xứng với hình dạng hyperboloid một cách hiệu quả, tạo ra một lựa chọn tối ưu cho các công trình lớn. Những điểm giao nhau trên tháp, tạo ra từ việc xoắn đối xứng của hai vòng, đem đến cho cấu trúc sự mạnh mẽ, được tăng cường thông qua phương pháp tam giác hóa. Để gia tăng thêm tính cường độ của tháp, việc thêm các vòng gia cố có thể được thực hiện khắp cấu trúc.
Quá trình hình thành bắt đầu bằng việc sắp xếp một loạt cọc tre cố định theo hướng thẳng đứng trên mặt đất, tạo thành một vòng tròn rải rác. Để minh họa, nếu ta có 12 cọc, chúng sẽ được đặt tại các vị trí tương ứng với các con số trên đồng hồ. Sau đó, một vòng trung tâm có kích thước nhỏ hơn được gắn ở một độ cao đã được lựa chọn so với mặt đất. Khi vòng trung tâm đã được ổn định, giai đoạn thú vị bắt đầu – việc xoắn các cọc. Mỗi cọc được xoắn theo một hướng cụ thể và tạm thời kết nối với vòng trung tâm để giữ vị trí. Sau đó, bộ cọc thứ hai được thêm vào. Đáy của những cọc này nằm trên cùng một đường thẳng với đáy của bộ cọc ban đầu, tuy nhiên, chúng được xoắn theo hướng ngược lại, với cùng một góc so với bộ cọc ban đầu. Những cọc này cũng tạm thời gắn liền với vòng trung tâm. Ở mức vòng trên cùng, tất cả đỉnh của các cọc phải gặp nhau tại một điểm duy nhất. Khi tất cả các cọc đã đạt đúng vị trí và hình dáng như mong muốn cho tháp, chúng sẽ được cố định vĩnh viễn tại các điểm hội tụ này. Bước này đảm bảo tính ổn định và sức mạnh toàn bộ tháp.
Lưới không gian
Việc tạo dựng bằng tre thể hiện sự sáng tạo không ngừng thông qua các kiến trúc tiên tiến như lưới không gian, thể hiện sự vô tận trong việc khai thác vật liệu này. Những kiến trúc này vừa nhẹ nhàng mà vẫn đảm bảo độ bền vững, được hình thành từ những kết cấu lưới của tre. Những phân đoạn này tương tác một cách hài hòa, tự nhiên hoặc đồng thời được sắp xếp một cách tỉ mỉ, tạo ra những kết cấu mê đắm, thường mang nét tương đồng với kiểu dáng của mái vòm. Hệ thống cấu trúc lưới đã trở thành lựa chọn phổ biến trong kiến trúc tre hiện đại, đặc biệt với khả năng tạo ra những dáng vẻ cong và mảnh mai nhưng lại thể hiện sự mạnh mẽ độc đáo. Không chỉ vậy, hệ thống kết cấu lưới còn vượt trội trong việc tạo ra các không gian mở rộ mà không cần hệ thống chống đỡ bên trong.
Bắt đầu việc tạo dựng những cấu trúc này từ việc xây dựng các khung, cấu trúc vòm hoặc vòng cơ bản, cung cấp nền tảng và khung dáng tổng thể cho hệ thống lưới vỏ. Thông thường, những thành phần này sẽ bao gồm những đoạn tre ghép lại hoặc những phần tre độc lập, được kết nối với nhau bằng các ghim tre và đôi khi thậm chí được gia cố thêm bằng keo dán. Khi các thành phần cấu trúc chính đã hoàn thành, giai đoạn hình thành lưới vỏ sẽ được bắt đầu, thường thông qua việc thêm các thanh tre, từ từ điền vào những khoảng trống còn trống, thường đạt đến điểm cao trọn vẹn khi hình dáng cong của lưới được hoàn thiện.
Việc xây dựng có thể trở nên thú vị và tự nhiên, bởi vì làm việc với tre chẻ rất dễ dàng và mang lại khả năng tạo ra nhiều hình dáng khác nhau. Những mẫu dệt tự nhiên, khi được các nhà thiết kế ưa thích, thường có thể được tạo ra ngay tại chỗ thông qua việc thử nghiệm, dựa trên hướng dẫn từ những phần tách đã được xác định trước. Hơn nữa, cấu trúc cũng có thể được xây dựng theo các kế hoạch, từ đó tạo ra những mẫu hình học tinh tế. Dưới cả hai phương pháp, sử dụng ván tre tươi mới mang lại hiệu suất tốt hơn và tính linh hoạt cao hơn, vì ván tre khô thường trở nên quá cứng và dễ nứt. Khi đủ số lượng thành viên đã được thêm vào, lớp vỏ lưới sẽ trở nên đủ mạnh có thể sử dụng để leo lên, và trong một số trường hợp, thậm chí có thể chịu được cả sức gió mạnh và động đất, chứng tỏ tính bền và độ cứng ấn tượng của những cấu trúc này.
Những đặc điểm tự nhiên của tre, như sự linh hoạt thẩm mỹ và cấu trúc, tạo nên một cơ hội tuyệt vời cho việc xây dựng các kết cấu vỏ lưới. Bằng việc kế hoạch tỉ mỉ, tìm hiểu sâu rộng để hiểu biết về vật liệu và một chút sáng tạo, việc sử dụng tre trong xây dựng mang lại cơ hội để tạo ra những cấu trúc vững chắc, bền bỉ và hấp dẫn mắt.
Theo: Kiến Việt
