Kết cấu Tensegrity ngày càng được ứng dụng nhiều trong các công trình dân dụng, không chỉ vì độ tin cậy cao mà còn nằm ở khả năng sử dụng vật liệu hiệu quả, khả năng đóng mở dễ dàng. Có thể tạo nên một cấu trúc bằng cách tạo ra phần đế lớn và xếp chồng ngày càng lên cao, tuy nhiên, Tensegrity thì ngược lại, thay vì tập trung vào lớp đế to nặng thì cấu trúc độ căng này hoạt động nhờ vào lực kéo để tạo nên không gian.
Kết cấu Tensegrity là gì?
Buckminster Fuller là người đã đặt nền móng cho sự phát triển của kết cấu Tensegrity trong quá trình thử nghiệm với các hệ thống kết cấu thay thế. Tensegrity là kết cấu bao gồm các thanh chịu nén không liên tục nằm trong dây cáp chịu kéo liên tục sao cho những thành phần chịu nén không chạm vào nhau, trong khi những thành phần chịu tác dụng của lực căng tạo hình không gian cho cấu trúc.
Cấu trúc Tensegrity dựa trên sự kết hợp của vài mẫu thiết kế đơn giản, miễn là góc giữa hai dây cáp bất kỳ nhỏ hơn 180 độ, vị trí của các thanh được xác định rõ ràng. Ngoài ra cần có 3 điểm kết nối xác định vị trí đỉnh que để tạo nên cấu trúc tổng thể ổn định. Chính nhờ sự phát triển của công cụ tính trên máy tính đã cho phép các kỹ sư và KTS áp dụng kết cấu này trong thiết kế cấu trúc quy mô rất lớn bao gồm những tòa nhà chọc trời.
Ngày nay, có rất nhiều công trình kiến trúc được tìm thấy trên khắp thế giới ở nhiều quy mô khác nhau, từ điêu khắc cho đến cầu và sân bay. 8 ví dụ dưới đây là dấu ấn điển hình của kết cấu Tensegrity.
Tháp Needle của Kenneth Snelson
Được thiết kế bởi KTS, nghệ sĩ, nhà vật lý Kenneth Snelson dành cho Bảo tàng và Vườn điêu khắc Hirshhorn ở Washington DC, tháp Needle là một trong những ví dụ tiêu biểu nhất về Tensegrity. Snelson đã nghiên cứu kỹ lưỡng để tạo ra tác phẩm điêu khắc tương tự theo phong cách này. Trong tòa tháp đặc biệt, ông đã sử dụng các ống nhôm có tác dụng nén và được giữ bằng lực căng thông qua các dây cáp thép gắn ở mỗi đầu ống.
Tưởng chừng như tòa tháp này rất mỏng manh và không tuân theo trật tự nào nhưng chúng lại tạo ra bố cục hoàn chỉnh. Khi đứng giữa tòa tháp nhìn lên, bạn dễ dàng nhận thấy ngôi sao sáu cánh. Khi đứng nhìn từ xa, những sợi dây cáp dường như biến mất và chỉ để lại những ống nhôm dày lơ lửng giữa không trung.
Sân vận động Olympic Munich
Sân vận động Olympic Munich 1972 được KTS và kỹ sư kết cấu nổi tiếng người Đức Frei Otto thực hiện. Kinh nghiệm thiết kế lều trong Thế chiến thứ hai đã truyền cảm hứng cho ông nghiên cứu và đổi mới các cấu trúc chịu lực để tạo ra vật liệu tối thiểu và chi phí tối thiểu. Việc theo đuổi cấu trúc nhẹ thời điểm bấy giờ được coi là phản ứng chống lại sự hoành tráng của kiến trúc Đệ tam Đế chế (Đức quốc xã), tuy nhiên tác phẩm này là minh chứng cho sự đổi mới của Otto. Không gian công cộng rộng lớn như vậy chứng minh việc sử dụng Tensegrity không chỉ có tính khả thi mà còn có khả năng mang đến những tuyệt tác kiến trúc.
Bảo tàng Biosphere
Montreal Biosphere là bảo tàng môi trường với cấu trúc mái vòm tích hợp đầy đủ sức hấp dẫn trực quan của Tensegrity. Kiệt tác kiến trúc này được thiết kế bởi chính cha đẻ của thuật ngữ Tensegrity Buckminster Fuller. Mặc dù được biết đến nhiều nhất với những mái vòm đo đạc nhưng ông cũng đã viết và giảng dạy nhiều về độ căng sau khi phát minh ra thuật ngữ này. Những kiến thức truyền thụ của ông vẫn tiếp tục ảnh hưởng đến nhiều thế hệ, trong đó bao gồm cả nghệ sĩ Kenneth Snelson.
Cầu Kurilpa
Cây cầu bắc qua sông Brisbane tại thành phố Brisbane của Úc này được dựng lên nhờ bàn tay tài hoa của Cox Rayner Architects và Arup Engineers. Kurilpa dài khoảng 457 mét và được cân bằng nhờ những cột buồm nhôm lớn và dây cáp thép nhẹ để hoàn thiện cấu trúc chịu kéo.
Dissipate tại Afrikaburn
Dự án được thiết kế và xây dựng năm 2015 này là một phần của sự kiện Burning Man phiên bản Nam Phi. Dự án được Thomas Van Deventer và cộng sự lên ý tưởng thông qua chiến dịch huy động vốn từ cộng đồng và xây dựng độc lập.
Thiết kế Dissipate này đã chuyển đổi dần từ cấu trúc truyền thống sang cấu trúc có độ bền kéo rõ ràng hơn khi đạt đỉnh.
Nasa Super Ball Bot
Super Ball Bot của NASA thực sự là cấu trúc chịu kéo độc đáo bởi đây là cấu trúc được sử dụng bên ngoài Trái đất. Thiết bị hoạt động như một bệ hạ cánh và cơ động, “quả bóng” này có thể được thả từ độ cao lớn mà không bị hư hại do tính linh hoạt của nó. Giống như nhiều kết cấu Tensegrity khác, Super Ball Bot sử dụng rất ít vật liệu và có phi phí thấp hơn các lựa chọn thay thế của chúng.
Sân bay quốc tế Denver
Sân bay mang tính biểu tượng tại Mỹ này là ví dụ nổi tiếng về cấu trúc chịu lực. Những mái nhà nhấp nhô với kích thước 91×305 mét được hỗ trợ bởi vô số cáp thép. Nhìn từ xa, sân bay rộng nhất nước Mỹ này trông như một ngôi làng bình yên với những túp lều khổng lồ màu trắng giản dị.
Ghế Tensegrity
Tensegrity không chỉ tồn tại ở những thiết kế quy mô lớn mà các nhà thiết kế đã thử nghiệm cấu trúc chịu kéo tối ưu từ rất lâu. Thường những nghiên cứu này tồn tại dưới các mô hình nhỏ nhưng chúng lại cho thấy những đổi mới đáng kinh ngạc, trong đó có lĩnh vực nội thất.
Clip đăng tải trên youtube trên là một ví dụ sử dụng hệ thống cấu trúc thay thế trong thủ công và nghệ thuật hàng ngày. Mặc dù trông có vẻ không chắc chắn nhưng khả năng chịu được sức nặng của chúng rất lưu tâm.
Biên dịch | Vũ Hương (Nguồn: My modern met)
XEM THÊM:
- Ống bê tông và sự biến hoá thú vị trong kiến trúc
- 6 ví dụ về kiến trúc tái sử dụng và thiết kế có thể tách rời, thay thế
- “TikTok-itecture” có phải là phương tiện kỹ thuật số mới cho kiến trúc và thiết kế?