Liệu có xây được nhà chọc trời bằng gỗ?

Zaria Gorvett

Bản quyền hình ảnhOTHER

Khi tòa nhà Ingalls ra mắt ở Cincinnati, bang Ohio vào năm 1903, không ai tin rằng nó sẽ trụ vững một thế kỷ sau đó. Thật vậy, người ta còn cho rằng nó không trụ nổi một đêm.

Tòa nhà cao 16 tầng ngất ngưởng là tòa nhà chọc trời bằng xi măng đầu tiên trong lịch sử thế giới. Trước đó, các tòa nhà chọc trời thường được xây bằng những hợp kim kim loại cứng cáp chẳng hạn như thép. Xi măng vào lúc đó mang tính thử nghiệm rất cao. Truyền thông tràn ngập những lời phỏng đoán.

Một số người nói rằng tòa nhà sẽ nứt và sụp đổ dưới sức nặng của chính nó. Giai thoại còn lưu truyền rằng khi những giàn chống được tháo ra, một phóng viên địa phương còn thức suốt đêm với hy vọng sẽ là người đầu tiên đưa tin tòa nhà sụp đổ vào sáng hôm sau.

Lợi thế lớn

Vào năm 2017 chúng ta lại ở trên đỉnh của một cuộc cách mạng khác: nhà chọc trời bằng gỗ. Nghe qua thì hết sức khôi hài, giống như câu chuyện cổ tích về xây nhà của Ba Chú Heo Con giờ xuất hiện thêm tình tiết bất ngờ thời hiện đại vậy. Nhưng thật ra nó đang xảy ra. Liệu chúng có đủ chắc chắn? Liệu chúng có bị mục ruỗng? Liệu chúng có bị cháy thành tro?
“À, gỗ có một số lợi thế lớn,” Ola Jonsson thuộc công ty kiến trúc CF Möller Architects, vốn chiến thắng cuộc thi thiết kế cho một tòa nhà 34 tầng bằng gỗ, nói.
Trước hết là thời gian xây dựng nhanh hơn bởi vì ngay cả những tòa nhà chọc trời bằng thép có sàn bê tông thì phải mất nhiều tuần mới khô – nhiều tuần cho mỗi tầng. Mặt khác, các tấm gỗ có thể bị cắt ra thành những miếng mỏng theo kích thước chính xác trong xưởng và sau đó được lắp ráp chỉ trong vòng vài tiếng đồng hồ.
Kế tiếp là vấn đề cân nặng. Trong một thời gian dài thì Murray Grove, một khu nhà chín tầng ở khu Hackney, là tòa nhà gỗ cao nhất trên thế giới. “Nếu được xây bằng xi măng thì phải mất đến 900 xe tải chở hàng nặng chạy ầm ầm qua London để giao tất cả vật liệu,” ông Anthony Thistleton, giám đốc sáng lập của công ty Waugh Thistleton Architects vốn thiết kế tòa nhà, cho biết. Cuối cùng chỉ mất có 100 xe.

Những tòa nhà chọc trời đầu tiên là được dựng bằng sắt thép

Đó là chưa nói đến ích lợi về môi trường. Mặc dù chúng ta không thường nghĩ đến lượng khí thải carbon từ các tòa nhà của chúng ta, nhưng các công trình sắt thép và xi măng là thủ phạm bí mật hàng đầu. Chúng được cho là nguyên nhân gây ra khoảng 8% và 5% lượng khí thải toàn cầu tương ứng. Trong khi đó thì cây cối tích cực hút vào khí CO2 và giữ chúng trong gỗ.

Mọc lên khắp nơi

Ngày nay các tòa nhà chọc trời bằng gỗ đang mọc lên trên khắp thế giới, từ Na Uy cho đến New Zealand. Ở Minneapolis có dự án T3 cao 18 tầng được xây từ gỗ thông vốn bị loài ong núi – một loài côn trùng nhỏ xíu sống trong vỏ cây thông – làm gãy đổ; ở Vienna có tòa tháp bóng loáng HoHo trị giá 58 triệu đô la làm bằng gỗ vân sam; ở Stockholm người ta có dự án tháp Trätoppen cao 133 mét. Có nghĩa là ‘ngọn cây’ trong tiếng Thụy Điển, tòa tháp này sẽ tọa lạc trên đỉnh của một bãi đậu xe có từ những năm 1960.

Đúng như ta nghĩ, các công ty bảo hiểm không được vui, nhưng một nhóm các kiến trúc sư nổi loạn quyết tâm đưa chúng ta vào kỷ nguyên phục hưng của các công trình gỗ. Họ cùng nhau vẽ nên những thành phố toàn những tòa nhà bằng gỗ được hoàn chỉnh với những dãy tòa nhà chọc trời bằng gỗ dán. “Chúng tôi muốn bàn bạc ở quy mô đó,” Jonsson nói.
Gỗ có thể là vật liệu xây dựng tân tiến nhất trong thế kỷ 21, nhưng không phải là chúng ta đã phát minh ra nó. Tháp Thích Ca Mâu Ni ở Chùa Phật Cung, Trung Quốc là một trong những công trình gỗ lâu đời nhất trên thế giới. Nó được Hoàng đế Đạo Tông nhà Đại Liêu xây dựng trên nền ngôi nhà của tổ mẫu của ông mà không dùng một chiếc đinh hay con ốc nào.
Ấy vậy mà nhờ vào bàn tay khéo léo của những người thợ và thiết kế chắc chắn, ngôi chùa vẫn đứng vững sau 900 năm. Có độ cao 67 mét, ngôi chùa này hiện vẫn là công trình gỗ cao nhất trên thế giới – ít nhất cho đến khi tòa nhà HoHo được hoàn tất. Nó đã trụ vững qua ít nhất bảy trận động đất lớn, trong đó có trận động đất hồi năm 1556 giết chết gần một triệu người. Điều này rất hợp lý bởi gỗ là chất liệu rất linh hoạt. Khi mặt đất bắt đầu rung chuyển, các tòa nhà gỗ cũng lắc lư nhưng không bị sập. Ở những vùng thường xảy ra động đất như New Zealand, phần lớn các tòa nhà là làm bằng gỗ.

Hỏa hoạn thì sao?

Trong cả ngàn năm, rừng cây là vật liệu xây dựng duy nhất mà con người có được. Ở nước Anh vào thời Trung cổ, các ngôi nhà, văn phòng, pháo đài, công xưởng, nhà thờ và thậm chí là các tòa lâu đài đều làm bằng gỗ. Gỗ thông bền một cách đáng ngạc nhiên – nó không mục ruỗng trừ phi bạn làm cho nó ướt. “Nếu giữ cho nó khô thì nó sẽ tồn tại mãi mãi,” ông Andy Buchanan, một kiến trúc sư cấu trúc hàng đầu ở công ty tư vấn PTL ở New Zealand, nói.

Một số thiết kế, như tòa nhà 22 tầng này của C.F. Møller, là sự kết hợp giữa gỗ và bê tông

Nhiều tòa nhà gỗ cổ xưa được tìm thấy ở những nơi có thời tiết thảm hại, từ những căn nhà thôn dã bằng gỗ sồi vào triều đại Tudor ở nước Anh cho đến nhà thờ nhiều mái như trong truyện cổ tích ở Na Uy. Căn nhà gỗ sồi có lớp vữa và phên liếp bao bên ngoài làm bằng những thanh gỗ được phủ rơm trộn với bùn và phân động vật trong khi nhà thờ ở Na Uy được nâng lên khỏi mặt đất để giữ cho nó được khô.
“Giờ đây chúng ta bao quanh các công trình gỗ bằng một lớp bảo vệ chặt chẽ trước tác động của thời tiết, chẳng hạn như bằng gỗ hay bằng kính, hay nếu bạn muốn công trình có vẻ ngoài là gỗ thì bạn có thể dùng lớp sơn phủ,” Buchanan nói.
Lý do chính khiến chúng ta không có những cụm công trình gỗ cực kỳ lâu đời là hỏa hoạn. Vào kỷ nguyên gỗ, hầu như mỗi thành phố đều trải qua một trận hỏa hoạn lớn. Vào năm 64 sau Công nguyên đã xảy ra trận Đại hỏa hoạn Rome kéo dài trong 6 ngày. Vào năm 1657 đã xảy ra trận Đại hỏa hoạn Meireki thiêu rụi thủ đô Edo (giờ đây là Tokyo) và làm 100.000 người chết. Ở Mỹ từng xảy ra các vụ cháy lớn ở New York, Chicago, Washington và San Francisco.
Ở London bước ngoặt đã xảy ra sau trận Đại hỏa hoạn năm 1666 vốn phá hủy hàng chục ngàn căn nhà. Trận hỏa hoạn này báo hiệu một kỷ nguyên mới về các quy định xây dựng và thành phố London được tái thiết lại bằng gạch và đá. Vậy thì liệu việc quay trở lại với gỗ có là một sai lầm nghiêm trọng hay không?

Gỗ công nghiệp

Như chúng ta đã thấy, không phải chúng ta quay lại với gỗ đơn thuần. “Các công trình cao mà tôi đang nói đến được làm từ gỗ công nghiệp – những miếng gỗ nhỏ dán lại với nhau,” Buchanan nói. Có ba loại chính. “Có loại gỗ cán mỏng được dùng cho các hàng kèo và cột. Chúng đã được sử dụng trong khoảng hơn 50 năm. Tiếp đến là gỗ ván ép với các lớp gỗ được dán cùng chiều (LVL), có độ chắc chắn tương đương xi măng. Nhưng loại vật liệu gỗ mới nhất là gỗ ván ép với các lớp gỗ được dán chéo nhau (CLT) vốn giờ đây thật sự đang cất cánh.”
CLT là một vật liệu xây dựng tuyệt vời. Được làm từ những mảnh gỗ mỏng đan chéo vào nhau và dán dính với nhau bằng một loại keo chống lửa, loại gỗ này được cho là chắc chắc như thép công trình; Thay đổi hướng gắn kết vào nhau của các thớ gỗ sẽ hóa giải những khuyết điểm ở bất kỳ tấm gỗ nào và giữ cho nó không bị cong oằn trong trường hợp bị ướt. Loại vật liệu này được làm thành những tấm lớn, rộng đến sáu mét, dày 50cm. Những tấm gỗ này có thể được sử dụng toàn bộ để xây dựng các bức tường, sàn nhà hoàn chỉnh hoặc một phần mái.
Kích thước của những tấm gỗ này rất quan trọng. “Để bắt lửa được, ai cũng biết rằng không thể dùng những thanh gỗ lớn,” Thistleton nói. “Phải mất nhiều công sức mới khiến nó bén lửa được. Điều đầu tiên xảy ra là nó sẽ cháy thành than và bảo vệ cho gỗ ở bên dưới.”
Còn nếu bạn muốn yên tâm hơn nữa, hãy xem nghiên cứu của hồi đầu năm của Ủy ban về các tòa nhà cao tầng bằng gỗ. Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng Nghiên cứu hỏa hoạn, bang Virginia, một cơ sở tân tiến giúp cho các nhà khoa học phóng hỏa các thứ để xem chuyện gì xảy ra. Khi họ phóng hỏa các căn hộ hai phòng ngủ làm bằng gỗ sáng chế, ngọn lửa hoành hoành cho đến khi nó đốt cháy các nội thất và sau đó tự tắt. Đồ đạc bên trong bị hóa ra tro nhưng căn nhà chỉ bị nám thành than còn phần gỗ bên trong không hề hấn gì.

Không tan chảy

Không phải là vì loại gỗ này có thể ngăn chặn lửa cháy lan, mà một trong những nhân tố quan trọng nhất là điều gì xảy ra với nó khi bị đun nóng. Về mặt này thì gỗ công nghiệp ăn đứt sắt thép và xi măng vốn bị tan chảy và yếu đi dưới sức nóng. “Có một hình ảnh mà chúng tôi thường sử dụng trong các bài giảng. Đó là một hiện trường hỏa hoạn thảm khốc với một cây cột lớn bằng gỗ chống đỡ một cái xà gỗ. Ở trên cùng là một cái xà bằng thép bị tan chảy hoàn toàn,” Thistleton cho biết.
Thảm họa tại tòa cao ốc Grenfell ở Anh quốc hồi đầu năm cho thấy khả năng chống chọi hỏa hoạn là một thách thức ở các tòa nhà cao tầng vốn khiến cho lính cứu hỏa khó với tới hơn. Theo Buchanan thì đây là một trong những lý do tại sao các công trình gỗ thường được xây thấp, dưới 10 tầng.
Vào lúc này thì công trình gỗ cao nhất là tòa nhà Brock Commons, một khu lưu trú tại Đại học British Columbia, Canada. Trục thang máy và giếng cầu thang làm bằng xi măng nhưng toàn bộ các cột kèo và sàn đều làm bằng gỗ. “Khi bước vào tòa nhà bạn không hề nhìn thấy gỗ ở đâu cả. Đó là do an toàn hỏa hoạn – tất cả tòa nhà đều được bọc bằng thạch cao chống hỏa hoạn,” ông nói.
Ngoài ra, độ cao của tòa nhà cũng đem đến một loạt các vấn đề khác. Mối quan tâm chính của hầu hết các tòa nhà chọc trời là trọng lượng của chúng. Chất liệu được dùng để xây nhà phải đủ vững chắc để đỡ cả khối nhà nếu không nó sẽ sập – đó chính là lý do mà mọi người lo sợ về tòa nhà Ingalls hồi đầu thế kỷ 20 nhiều như thế.

Làm sao kết dính?

Nhưng các tòa nhà gỗ thì rất nhẹ, do đó thách thức chính không phải là chống đỡ được công trình mà làm sao giữ cho chúng kết dính lại với nhau. Càng lên cao thì gió thổi càng mạnh – tại tầng trên cùng của tòa nhà cao nhất thế giới hiện nay, tháp Burj Khalifa ở Dubai, tốc độ gió có thể đạt đến 150km/h. Do đó tòa nhà càng nặng thì càng tốt trước gió mạnh. Một cách để vượt qua vấn đề này ở các công trình gỗ là làm một lõi xi măng. Tuy nhiên, một số kiến trúc sư lại cho rằng như thế là “gian lận”.
Điều này dẫn đến vấn đề thứ hai. Mặc dù từng miếng gỗ sáng chế có độ bền chắc rất lớn nhưng làm sao để kết dính chúng lại với nhau lại là một thách thức lớn. Ở quy mô của những tòa nhà, đinh và ốc không có tác dụng. “Để ngăn không cho công trình rã ra thì cần phải làm rất rất nhiều tường và sàn,” Buchanan giải thích.
Ở các tòa nhà dân cư thì đây không phải là vấn đề, do trần nhà không cần phải xây quá cao và các kiến trúc có thể làm tòa nhà thành hình tổ ong bao gồm tổ hợp các căn phòng riêng rẽ. Nhưng ở các môi trường mở như văn phòng và cửa hàng thì đó là thách thức thật sự. Ở một độ cao nhất định, những tòa nhà này cần phải có trụ neo rất mạnh, chẳng hạn như những thanh thép chạy từ dưới chân lên đến đỉnh tòa nhà.
“Sẽ là tuyệt vời nếu chúng ta xây dựng một tòa nhà bằng gỗ cao 100 mét. Chúng tôi đã tính toán và thấy nó hoàn toàn có thể về mặt lý thuyết, tuy nhiên có một số thách thức lớn. Điều quan trọng chỉ cần một mét khối gỗ có thể giữ được một tấn CO2,” Jonsson nói.
“Thế kỷ 20 là kỷ nguyên xi măng. Đó là kỷ nguyên mà con người chế ngự thiên nhiên. Giờ đây chúng ta đang hướng về một thái độ khác, một thái độ nâng niu hơn,” Thistleton. Chào đón trở lại với kỷ nguyên gỗ.
Bản tiếng Anh bài này đã đăng trên BBC Future

Posted by Dân News