LỊCH SỬ KẾT CẤU THÉP

27/12/2021

Sắt thép có nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn những vật liệu truyền thống, tự nhiên như gỗ, đá, đất. Để kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt, người ta có thể thay đổi số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép để có thêm thép carbon, silic, crom, thép hợp kim… Từ quặng, tùy nhu cầu xây dựng mà người ta nung chảy, kéo dài, cán mỏng, chia nhỏ hoặc kết nối để chế thép phẳng, thép hộp, thép chữ I đến thép ống…

Từ những dấu tích hiện vật khảo cổ được phát hiện ở Anatolia, Kaman-Kalehoyuk (Thổ Nhĩ Kỳ) việc tìm ra kim loại đã có khoảng 4.000 năm. Nhưng thời gian mà con người biết dùng sắt thép vào xây dựng và kiến trúc là quá ngắn ngủi. Bù đắp lại, tốc độ phát triển của vật liệu này là chóng mặt và những thành tựu mà thép đặt dấu ấn lên kiến trúc thực sự là choáng ngợp.

Nhà máy của William Strutt ở Derby (Anh)

Cột mốc đầu tiên phải tính đến là năm 1793, khi nhà máy của William Strutt ở Derby (Anh) đã dùng kim loại bọc các cột gỗ để giảm nguy cơ hỏa hoạn trong các nhà máy mới. Năm 1797, nhà máy Ditherington Flax Mill ở Shrewsbury (Anh) của KTS Charles Bage được biết đến như là công trình đầu tiên hoàn toàn xây dựng bằng khung thép. Mặc dù chỉ cao bằng ngôi nhà 5 tầng hiện nay nhưng công trình này được gắn với biệt danh rất khó quên – “Ông nội của nhà chọc trời”.

Với sắt thép, kiến trúc có thể chui sâu xuống lòng đất, cắm sâu vào lòng đại dương hoặc vươn cao chiếm lĩnh bầu trời. Từ thép, các kiến trúc hiện đại, Hi-tech lần lượt hình thành và phát triển. Những biến đổi của nhu cầu xây dựng, những dấu mốc lớn của công nghệ sản xuất mới đã từng ngày vẽ lại cây phả hệ thép cũng như lịch sử kiến trúc.

Năm 1834, nhà máy Orrell được William Fairbairn và Easton Hodgkinson thiết kế bởi thép có tiết diện ống tròn rỗng. Năm 1879, công trình Second Leiter Building, một tác phẩm tiêu biểu của trường phái Chicago của KTS William Le Baron Jenney đã được thực hiện với cột, dầm bằng thép cho phép mở cửa sổ rất lớn.

Năm 1891, công trình Wainwright ở St Louis Missouri, một trong những tòa nhà chọc trời đầu tiên của thế giới được thiết kế theo phong cách Palazzo bởi Dankmar Adler và Louis Sullivan đã trở thành một trong những công trình đầu tiên tại Mỹ sử dụng tất cả các khung chịu lực bằng thép. Năm 1909, công ty Metropolian Life Insurance ở Manhattan, New York (Mỹ) với chiều cao 213m, cao nhất thế giới (1909-1913). Công ty "Napoleon Lebrun và các con" đã sử dụng một hệ thống khung thép đặc biệt để chịu được tải trọng gió. Từ thời nhà Thương ở Cảo Thành, Hà Bắc, người Trung Quốc đã phát hiện và sử dụng sắt. Sau hơn 3.700 năm, đến 2012, lần đầu tiên Trung Quốc đã trở thành cường quốc số một thế giới với mức sản xuất và tiêu thụ 750 triệu tấn thép/năm.

Kết cấu thép hiện đại

Với 300 năm ngắn ngủi, nhưng tốc độ phát triển của vật liệu thép thực sự chóng mặt. Đặt một dấu ấn kiến trúc thực sự to lớn đối với loài người.

Tòa nhà Sait Mary Axe, London

Trong một hành trình từ tây sang đông, cùng khảo sát thực tế các công trình kiến trúc có ảnh hưởng lớn trên thế giới gần đây, người ta sẽ có cảm nhận mới mẻ hơn về thép trong kiến trúc đương đại. Có lẽ câu chuyện của 300 năm đã khép lại cùng những lo toan về độ an toàn của công trình, những khát vọng về chiều cao của kiến trúc hay niềm vui của chủ đầu tư khi… hạ giá thành, chi phí đầu tư. Những giá trị ấy là hiển nhiên.

Tòa nhà Empire state , New York

Nhưng trên nền tảng đó, kiến trúc còn tiếp tục vượt qua cái biểu hình, ý nghĩa biểu tượng và vươn đến giải quyết những mối quan tâm lớn hơn của xã hội như việc đối diện, đối phó với những thay đổi của khí hậu, môi trường sống. Hơn thế nữa, kiến trúc hiện đại đã hướng đến những nhu cầu tinh tế trong cảm xúc, nhận thức của con người. Từ những công trình chọc trời hướng đến công năng, đã xuất hiện xu hướng mô phỏng cái lớn rộng, kỳ vỹ của hình thể thiên nhiên. Có những tác phẩm còn gợi những câu hỏi, đặt kiến trúc đối thoại với những vấn đề mang ý nghĩa triết học về tồn tại haykhông tồn tại? Có xu hướng kiến trúc còn bày tỏ những khao khát được chạm tới những cái… không tưởng.

Bạn đã từng ghé qua mua sắm, dạo chơi ở Trung tâm thương mại Myzeil, Frankfurt (Đức) của Massimiliano Fuksas và Doriana? Ngay trong lòng “phố cổ” của một thành phố năng động bậc nhất châu Âu là trung tâm thương mại, dịch vụ, đa chức năng rộng 77.000m2. Với kích cỡ này thì ý tưởng nào, giải pháp nào, kiến trúc nào hay kết cấu nào có thể cho phép công trình không trở nên trấn áp, thô bạo với không gian chung quanh có kích cỡ khiêm tốn hơn, hoài cổ hơn?

Thép - không gian đủ lớn cho quá khứ và hiện tại cùng giao hòa.

Trung tâm thương mại Myzeil, Frankfurt

Kiến trúc Myzeil hiện ra hoàn toàn khác lạ, bất ngờ cùng với những chuyển động không ngừng của các không gian chức năng, của mặt tiền, cửa, thang cuốn và… giếng trời. Các tường vách, khung thép, cửa kính vuông vắn đã được thay thế bởi những hình dáng quen thuộc của những nhịp núi đồi, dòng sông, ngọn thác, cây đại thụ, một cái vòi rồng hay … hố đen.

Một công trình khác là Bảo tàng Anh (British Meseum). Ấn tượng của bạn là gì khi lọt thỏm trong một khuôn viên có chiều dài tương đương mặt tiền của cung điện Buckingham và chiều rộng tương đương với kích thước của sân bóng Wembley? Cảm xúc của bạn là gì khi khi đứng dưới mái vòm có diện tích 6.000m2 với sức nặng gần 800 tấn (478 tấn thép / 315 tấn thủy tinh) lơ lửng trên đầu ở độ cao 35m?

Bảo tàng Anh

Bước vào không gian kiến trúc Hi-tech của Norman Foster, người ta không chỉ thoát bỏ cái mưa lạnh dầm dề kéo dài hơn 8 tháng của xứ sở sương mù. Không gian là đủ lớn để cho quá khứ, hiện tại cùng giao hòa. Trong mô hình bảo tàng của tương lai, ánh sáng tràn trề như kích thích nhu cầu khám phá, nhận thức trở nên hưng phấn hơn trong mỗi người.
Không khí thì ấm áp làm cho mọi người trở nên gần gũi, thân thiện.

Trung tâm thương mại Dongdeamun (DDP-Dongdaemun Design Plaza) ở Seoul, mới hơn nửa năm kể từ ngày mở cửa ( 03/2014), kiến trúc này là điểm đến hấp dẫn nhất của Seoul và Hàn Quốc trong nhiều tháng qua. Tác phẩm mới nhất của Zaha Hadid đã thực sự tạo nên những tranh cãi với những ý kiến trái chiều. Người chê không cần kiềm chế cảm xúc, người khen thì chẳng tiếc lời. Đối diện với cái chưa từng có, nhiều người phản đối: đừng chế thêm trạm vũ trụ nữa. Trước những đường cong không tưởng được tạo lên. Người tán thưởng thì reo lên: Phải mở lối mới cho tư duy và cảm xúc...