Khi chất liệu bị thách thức

Các công trình thách thức về chất liệu gồm một cây cầu có kết cấu sàn bằng kính, một ngôi nhà hợp thành từ 213 chất liệu khác nhau, hai tác phẩm độc đáo này đang được trưng bày tại bảo tàng Khoa học ở London, Anh trong không gian triển lãm chuyên đề “thử thách về chất liệu”.
 

Các sợi chỉ thép chịu lực có đường kính 1,58mm.

Cây cầu độc đáo

Ở ngay phần cửa chính vào bảo tàng Khoa học Anh ở sảnh phía đông có một không gian trưng bày mang chuyên đề “thử thách về chất liệu”, ở phần tầng hai của không gian trưng bày, khách tham quan bảo tàng sẽ thấy một cây cầu rất độc đáo. Các nhà thiết kế gọi công trình này là “Sự thách thức của cây cầu chất liệu”, bởi đây là một kiến trúc bất thường trong khái niệm xây dựng cầu, bằng cách đẩy các chất liệu xây dựng cầu lên đến giới hạn đỉnh điểm của nó. Đó là một cây cầu treo trên 372 sợi thép mảnh có đường kính 1,58mm. Phần sàn cầu dùng chất liệu kính thấu quang thay vì các chất liệu khác nhằm mục đích tạo cảm giác cho người qua lại, đồng thời cũng giới thiệu một ứng dụng mới về chất liệu trong thi công sàn cầu.
 

Cầu làm từ hai chất liệu chủ	đạo là thép không gỉ và kính.

Về mặt kỹ thuật, các sợi chỉ thép có chức năng như từng sợi tơ trong lưới nhện tạo thành mạng lưới treo cây cầu, giữ cho lực tải của cầu đạt mức cao nhất, trong khi các sợi cáp dưới sàn cầu được cố định theo hướng giữ cho cầu không bị rung lắc khi có người qua lại. Tất cả những chi tiết kim loại trên cầu được thể hiện ở mức tối giản về kích cỡ.

Sự thách thức về chất liệu thể hiện qua các thông số kỹ thuật trong kiến trúc xây dựng cầu. Trọng lượng cầu là 8,5 tấn, với sức tải tối đa 12 tấn, chiều dài 16,2m, lắp đặt ở độ cao 9,3m, dùng đến 2,6km chỉ thép với trọng lượng 40kg. 864 mảnh kính cường lực có độ dày 19mm được sử dụng cho kết cấu sàn cầu. Giữa các tấm kính sàn cầu dính với nhau bằng một lớp keo nhựa, nếu cầu bị hư hại, lớp keo này sẽ ngăn sự nứt lan trên các miếng kính. Một loại keo nhựa tổng hợp khác sử dụng giữa phần sàn cầu kết nối với lan can để tránh sự thay đổi nhiệt độ đột ngột và tránh sự đụng chạm trực tiếp của phần lan can với sàn cầu, đem lại sự an toàn tối đa cho người sử dụng.

Ngôi nhà chất liệu

Việc sử dụng chất liệu nhiều có thể để tạo ra một ngôi nhà độc đáo đã đem lại ý tưởng thiết kế ngôi nhà có một không hai trên thế giới. Tuy nhiên, với “ngôi nhà chất liệu” ở bảo tàng Khoa học Anh, việc vận dụng nhiều chất liệu vào kiến trúc ngôi nhà, không chỉ đơn giản là việc chia các chất liệu thành từng mảnh nhỏ gắn với nhau tạo thành một ngôi nhà, mà phải đưa ra một thiết kế sao cho các chất liệu đều có giá trị và chức năng ngang bằng nhau, không chất liệu nào quan trọng hay đặc biệt hơn chất liệu nào. Kết quả là một kiến trúc nhà độc đáo ra đời, bao gồm 213 chất liệu khác nhau xếp thành từng lớp, mang đủ màu sắc khác biệt, và đều có thể được quan sát rõ ở bất kỳ góc độ nào của ngôi nhà.

Mỗi lớp chất liệu của ngôi nhà dày 6mm, phân thành mười mảnh riêng biệt, tổng thể công trình gồm 2.000 mảnh, ghép lại với nhau. Để thực hiện được điều này, các nhà thiết kế phải dùng đến kỹ thuật máy tính sắp xếp các lớp chất liệu và cắt ghép theo tính toán rất chi li phức tạp. Điều này chưa từng có tiền lệ, bởi rằng phần mềm sử dụng để thực hiện công đoạn sắp xếp và cắt ghép này là phần mềm máy tính mới nhất kết hợp cả với kỹ thuật cắt bằng tia nước để đem lại độ chính xác tuyệt đối theo lập trình. Việc lập trình máy tính cho công trình nhà này mất đến bốn tháng mới hoàn tất.

Từng vật liệu sử dụng trong ngôi nhà đều có thể tự diễn giải bằng ngôn ngữ riêng của nó cho mọi đối tượng, từ đứa bé thấp 0,5m cho đến người cao 2m đều có chung góc nhìn về các lớp chất liệu của ngôi nhà, bởi công trình được dựng theo phương đứng với góc nghiêng 45 độ, nhờ vậy người xem có thể khám phá các góc cạnh trong ngoài của ngôi nhà.
 

Kết cấu bên ngoài	của ngôi nhà chất liệu.
213 lớp chất liệu khác nhau được vận dụng trong thiết kế ngôi nhà.	Ngôi nhà chất liệu nhìn từ bên trong.

Việc tìm ra 213 chất liệu là một sự thử thách, có những chất liệu khi đưa vào lại bị thay ra vì yếu tố độc hại chẳng hạn như chì, hay cỏ kết hợp với thảm Tatami của Nhật cũng không ăn ý vì chúng không gắn kết với nhau. Tuy vậy nhóm thực hiện cũng đã sáng tạo ra rất nhiều chất liệu mới trong suốt quá trình thực hiện dự án này, bởi các chất liệu phải trải qua nhiều công đoạn xử lý để định hình thành phiến mỏng 6mm trước khi đưa vào một máy cưa khổng lồ cắt theo lập trình máy tính. Các lớp cắt sau đó được chà qua ba lớp giấy nhám tạo độ mượt, bóng và được làm sạch bề mặt trước khi lắp ghép với các lớp chất liệu khác. Một số chất liệu như thuỷ tinh, đá, phải được chuyển sang một máy cắt dùng dao nước công nghệ cao, nhưng cũng có những chất liệu mềm xốp như đất, phải dùng nhựa thông và khuôn định dạng mới có thể cắt được. Việc sử dụng một lớp chất liệu từ lá, nhóm thực hiện phải đi gom lá từ các công viên sau đó ép thành khuôn định hình lại bằng ba lớp vécni trên bề mặt mới có thể cắt được.

Ngôi nhà là sự kết hợp các chất liệu nguyên thuỷ lấy từ tự nhiên, và các chất kim loại, gốm sứ, nhựa, chất dẻo, chất đàn hồi… dù rằng nó không đủ tiện nghi để ở như một ngôi nhà bình thường khác, nhưng nó là kiến trúc tiêu biểu của thế giới đại diện cho sự kết hợp các chất liệu phong phú với khoa họ c, công nghệ và nghệ thuật đương đại của cuộc sống con người.
 

Cây cầu kết nối không gian tại bảo tàng Khoa học Anh.