Striatus Bridge – Cây cầu đầu tiên được xây dựng bằng kỹ thuật in 3D

Hiếu Hạnh

|

11:21 24/10/2023

Share

artLIVE – Striatus đã đánh dấu một bước tiến mới trong kỹ thuật xây dựng khi áp dụng phương pháp in 3D, gia cố công trình mà không cần dùng đến bất kỳ chất kết dính nào. 

Striatus là một cầu đi bộ hình vòm, bao gồm các khối bê tông in 3D được lắp ráp không cần vữa, không cần gia cố. Striatus được xây dựng và thiết kế bởi Block Research Group và Zaha Hadid Architects. Cây cầu có diện tích 50 mét vuông, được trưng bày tại Giardini della Marinaressa trong Triển lãm Kiến trúc Venice Biennale năm 2021 tại Ý.  Đây là cầu đi bộ đầu tiên kết hợp kỹ thuật truyền thống với công nghệ thiết kế hiện đại. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Cây cầu được thiết kế và xây dựng bởi Block Research Group và Zaha Hadid Architects. Ảnh: archdaily.com. 

Công trình đầu tiên sử dụng kỹ thuật in 3D

Cái tên “Striatus” đã phản ánh được logic cấu trúc và quá trình chế tác của nó. Bê tông được in thành các lớp trực giao với những lực kết cấu chính để tạo ra cấu trúc chịu nén “có vân” mà không cần gia cố. 

Cây cầu gồm tổng cộng 53 khối bê tông, mỗi khối mất từ một đến hai giờ để hoàn thành. Đội ngũ xây dựng đã mất 84 giờ để in và mất 35 ngày để hoàn tất quá trình xây dựng bao gồm: đúc móng, lắp ráp, lắp đặt cầu thang và mặt cầu. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Đội ngũ xây dựng phải mất đến 35 ngày để hoàn tất công trình. Ảnh: zaha-hadid.com. 

Theo ZHA, thay vì in từng khối riêng lẻ theo các lớp bê tông nằm ngang, nhóm thiết kế và chế tác đã sử dụng một loạt các góc có vân chạy dọc với đường đi của lực kết cấu nên cây cầu. Điều này giữ cho các lớp in trong khối được ép chặt với nhau mà không cần gia cố hoặc dựng ứng lực. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Striatus áp dụng kỹ thuật in 3D theo từng lớp nằm ngang. Ảnh: zaha-hadid.com. 

Tiên phong trong kỹ thuật xây dựng mới 

Công trình Striatus được cho rằng sẽ thiết lập một ngôn ngữ mới về việc sử dụng bê tông theo hướng kỹ thuật số, phù hợp với môi trường. Phillippe Block – Đồng Giám đốc tại Block Research Group tại ETH Zurich cho biết: “Trong các cấu trúc hình vòm, những vật liệu được bố trí sao cho lực có thể truyền đến các giá đỡ dưới dạng nén thuần túy. Sức bền được tạo ra thông qua hình học, sử dụng một phần vật liệu trong các thanh bê tông thông thường”

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Bản vẽ thiết kế của công trình Striatus. Ảnh: archdaily.com. 
striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Bản vẽ thiết kế của công trình Striatus. Ảnh: archdaily.com. 

Cây cầu có thể được hoàn thành nhờ một loại mực cụ thể, được sản xuất theo yêu cầu riêng từ dòng sản phẩm TectorPrint của Holcim. Loại mực này đã đưa ra một kế hoạch chi tiết cho tương lai bằng cách sử dụng các công nghệ tiên tiến: thế hệ mực tiếp theo có thể nằm trong giải pháp xây dựng “Xanh” – thân thiện với môi trường của Holcim, chẳng hạn như bê tông xanh ECOPact, bao gồm rác thải xây dựng và vật liệu phá dỡ được tái chế. 

Striatus có một thiết kế độc đáo, sự kết hợp giữa mái vòm và những đường cong đan chéo lên nhau, tạo ra một điểm giao thoa ở khoảng giữa. Nhìn từ trên cao xuống, cây cầu hiện ra như một đoạn rễ cây uốn lượn trên sân cỏ. Khi quan sát từ phía dưới, Striatus như một mái vòm với nhiều không gian mở, giúp cho người tham quan có thể thưởng lãm, trải nghiệm công trình ở đa góc nhìn. Striatus lấy màu xám trắng làm chủ đạo, kết hợp với những bậc thang gỗ tối giản nhưng đem lại một tổng thể mang màu sắc tinh tế, hiện đại. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Striatus như một mái vòm với nhiều không gian mở, giúp cho người tham quan có thể thưởng lãm, trải nghiệm công trình ở đa góc nhìn. Ảnh: zaha-hadid.com
striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Striatus như một mái vòm với nhiều không gian mở, giúp cho người tham quan có thể thưởng lãm, trải nghiệm công trình ở đa góc nhìn. Ảnh: zaha-hadid.com

Shajay Bhooshan, Trưởng bộ phận CODE – Zaha Hadid Architects cho biết: “Striatus đứng trên vai những người khổng lồ: nó làm sống lại các kỹ thuật tổ tiên trong quá khứ, đưa logic cấu trúc của những năm 1600 vào tương lai với các công nghệ tính toán kỹ thuật số, kỹ thuật và sản xuất robot”. Có thể nói, Striatus như một lá cờ tiên phong trong việc mở ra hướng xây dựng bằng kỹ thuật mới – kỹ thuật in 3D. Nó đã thể hiện khả năng vô hạn của in bê tông 3D trong việc tạo ra các cấu trúc xây dựng bền vững hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn mà không ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ và chức năng. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Striatus như một lá cờ tiên phong trong việc mở ra hướng xây dựng bằng kỹ thuật mới – kỹ thuật in 3D. Ảnh: archdaily.com. 

Theo nghiên cứu, công trình này có thể đứng vững trong nhiều thế kỷ như những kiến trúc lịch sử khác đã được xây dựng, bởi vì lực được truyền theo phương pháp tự nhiên đối với bê tông, chỉ thông qua lực nén cực thấp, không đòi hỏi nhiều về mặt vật liệu. Kỹ thuật nén ép theo chiều ngang này đã sử dụng một cánh tay robot sáu trục duy nhất để in các lớp không đồng nhất và không song song trên 53 khối của nó. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Kỹ thuật nén ép theo chiều ngang này đã sử dụng một cánh tay robot sáu trục để hoàn thành. Ảnh: zaha-hadid.com.

Kiến trúc tái chế, hướng về môi trường 

Ngày này, có hàng triệu tòa nhà đang “mọc” lên trên khắp thế giới được xây dựng bằng bê tông cốt thép, gây nên một lượng lớn khí thải CO2 với môi trường. Thép được sử dụng để gia cố, xi măng cho bê tông là một trong những nguyên nhân tạo nên vấn đề này. Các nhà nghiên cứu tại ETH đã đưa ra một phương pháp giảm thiểu cả hai yếu tố này trong một dự án thực tế. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Striatus mang ý nghĩa về việc hướng về môi trường. Ảnh: archdaily.com. 

Phương pháp in bê tông 3D đã cho phép con người kết hợp các nguyên tắc xây dựng mái vòm truyền thống, chế tạo bê tông kỹ thuật số để chỉ sử dụng vật liệu ở những trường hợp cần thiết về mặt cấu trúc mà không tạo ra chất thải, không gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường. Striatus đề cao tính bền vững của công trình và cả trong quá trình xây dựng, loại bỏ phần gia cố và kết hợp lắp ráp khô mà không cần chất kết dính. Cây cầu này có thể được tháo dỡ, lắp ráp lại và tái sử dụng nhiều lần. Striatus tuân thủ triết lý 3R – Reduce, Reuse, Recycle (Giảm thiểu, Tái sử dụng, Tái chế) trên các kết cấu bê tông. 

ky_thuat_in_3d
Striatus đề cao tính bền vững của công trình và cả trong quá trình xây dựng. Ảnh: archdaily.com. 

Giảm thiểu: Giảm lượng khí thải phát sinh thông qua cấu trúc hình học và sản xuất phụ gia nhằm hạn chế việc tiêu thụ tài nguyên, loại bỏ chất thải xây dựng. 

Tái sử dụng: Cải thiện tính tuần hoàn cũng như tuổi thọ công trình. Không giống như các kết cấu bê tông cốt thép thông thường, Striatus được lắp ráp khô mà không có chất kết dính hoặc keo dán, giúp cây cầu có thể tháo dỡ và tái sử dụng ở các vị trí khác.

Tái chế: Bằng cách đảm bảo các vật liệu có thể tách rời riêng lẻ, các nhà thiết kế có thể dễ dàng tái chế từng thành phần của Striatus với chi phí cũng như năng lượng tối thiểu. 

striatus_bridge_chiec_cau_duoc_xay_dung_bang_ky_thuat_in_3d
Cây cầu này có thể được tháo dỡ, lắp ráp lại và tái sử dụng nhiều lần. Ảnh: archdaily.com. 

Tham khảo

archdaily.com

dezeen.com

architizer.com

parametric-architecture.com

architectmagazine.com

dailyarchitecturenews.com