Mặt cong là mặt hình học được ứng dụng rất rộng rãi trong kiến trúc. Các loại mặt cong từ đơn giản đến phức tạp được dùng làm cơ sở cho việc thiết kế các mái che và tạo hình khối trong nhiều công trình kiến trúc từ cổ điển đến hiện đại. Mặt cong với hình dáng đẹp mềm mại đặc trưng của nó khi được sử dụng một cách phù hợp đem lại nét đẹp thẩm mĩ cho công trình kiến trúc và tạo nên tính biểu tượng riêng cho công trình.

Trong thực tiễn kiến trúc và xây dựng, việc lựa chọn loại mặt cong đưa vào trong thiết kế rất quan trọng, nó không những ảnh hưởng đến vẻ đẹp của công trình mà ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thi công và chi phí xây dựng công trình. Một mặt cong có tính ứng dụng cao trong kiến trúc và xây dựng là mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay.

Để tạo ra một mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay, ta có thể sử dụng hai phương pháp tạo mặt khác nhau. Phương pháp thứ nhất: Mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay được tạo ra bằng cách quay một Hyperbol quanh trục ảo của nó. Phương pháp thứ hai: Mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay được tạo ra bằng cách quay một đường thẳng xung quanh một trục có vị trí chéo nhau đối với đường thẳng trên.

Hình không gian minh họa mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay tạo bởi một Hyperbol quay quanh trục ảo của nó
H.1b. Hình chiếu thẳng góc mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay tạo bởi một Hyperbol quay quanh trục ảo của nó
H.2a. Hình không gian minh họa mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay tạo bởi một đường thẳng m quay quanh trục a
H.2b. Hình chiếu thẳng góc mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay tạo bởi một đường mặt m quay quanh trục a chiếu bằng

Mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay là một mặt kẻ, do đó, nó có thể được xây dựng với các dầm thép thẳng, tạo ra một cấu trúc mạnh mẽ với chi phí thấp hơn các loại mặt cong khác mà vẫn đem lại sự thú vị về mặt thẩm mĩ với hình dạng nổi bật. Cấu trúc Hyperboloid ban đầu được sử dụng chủ yếu trong mục đích hướng đến kiến trúc công nghiệp từ khoảng cuối thế kỉ 19, như các công trình tháp giải nhiệt, tháp nước, tháp hải đăng, tháp quan sát, tháp phát thanh truyền hình,… Sau đó, cấu trúc này được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình kiến trúc khác nhau như Trung tâm Khoa học Saint Louis ở Mỹ, Nhà thờ Brasília ở Brazil, Cầu đi bộ Corporation ở Anh, Tháp cảng Kobe ở Nhật Bản, Hội trường Roy Thomson ở Canada, Tháp Tordano ở Qatar, Tháp Sydney ở Úc,…

KS và KTS người Nga Vladimir Shukhov là người đầu tiên trên thế giới phát minh và sử dụng cấu trúc Hyperboloid (dựa trên hình học Hyperboloid phi Euclide). Tại triển lãm Công nghiệp và Nghệ thuật toàn Nga năm 1896 ở Nizhniy Novgorod, Shukhov đã xây dựng tòa tháp bằng thép cao 37m, trở thành cấu trúc Hyperboloid đầu tiên trên thế giới.

Tháp nước Shukhov – Cấu trúc Hyperboloid đầu tiên trên thế giới (Ảnh: Arssenev)

Cấu trúc lưới Hyperboloid đáng kinh ngạc của Shukhov đã gây thích thú cho các chuyên gia châu Âu. Sau khi triển lãm kết thúc, tòa tháp openwork có vẻ đẹp hiếm có đã được mua bởi một nhà sản xuất thủy tinh và là nhà tài trợ nghệ thuật nổi tiếng thời bấy giờ là Yury Nechaev-Maltsov và được đặt trong khu đất của ông ở Polibino, Lipetsk Oblast, nơi nó đã được bảo tồn cho đến bây giờ dưới sự bảo vệ của nhà nước.

Chỉ ít năm sau phát minh của Shukhov, các cấu trúc Hyperboloid tương tự xuất hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Cấu trúc Hyperboloid đã thu hút được sự chú ý của các KTS hiện đại và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình khác nhau. Nó không chỉ được dùng cho các công trình dạng tháp với phần lõi rỗng nữa, mà được ứng dụng để tạo thành một lớp mái, một lớp vỏ bọc hay một điểm nhấn trong thiết kế nội ngoại thất cho các công trình kiến trúc với hiệu ứng thẩm mỹ cuốn hút.

Một số công trình kiến trúc hiện đại ứng dụng thành công mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay

Trung tâm Khoa học Saint Louis, Hoa Kỳ, 1963

Trung tâm Khoa học Saint Louis là một công trình kiến trúc có thiết kế mái độc đáo với cấu trúc vỏ mỏng, hình dạng mái là mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay. Tòa nhà được xây dựng vào năm 1963, do KTS Gyo Obata thiết kế. Công trình có vẻ đẹp duyên dáng này tọa lạc ở góc Đông Nam của công viên rừng Saint Louis, Hoa Kỳ. Theo thiết kế ban đầu, bên trong tòa nhà là một khán phòng hình vòm đường kính 18m ở trung tâm với một cầu thang xoắn ốc dẫn lên tầng quan sát. Các nhà thiên văn học có thể tìm hiểu về các ngôi sao ở khán phòng, sau đó đi cầu thang lên mái nhà để thực sự được nhìn thấy chúng.

Trung tâm Khoa học Saint Louis (Ảnh: Ryan Hildebrand)
Toàn cảnh công trình nằm trong công viên rừng của Saint Louis (Ảnh: David Lancaster)

Tòa nhà có hình dạng nổi bật và biểu cảm của mặt Hyperboloid, kết hợp với màu trắng nhẹ nhàng tinh tế tạo nên một “quý cô xinh đẹp”, là một điểm nhấn đặc biệt nhất của khu công viên rừng Saint Louis.

Nhà thờ Brasília, Brazil, 1970

Nhà thờ Brasília là nhà thờ Công giáo La Mã ở Brasília, Brazil, và là trụ sở của Tổng giáo phận Brasília. Công trình được thiết kế bởi KTS nổi tiếng người Brazil: Oscar Niemeyer. Đặc điểm nổi bật trong phong cách kiến trúc của Oscar Niemeyer là sự xuất hiện của những đường cong. Theo quan điểm của ông, công trình xây dựng không phải là cỗ máy. Nó phải mang đến cảm xúc và sự bất ngờ. Kiến trúc phản ánh cuộc sống và cuộc sống luôn chuyển động. Chỉ những đường cong mới làm được điều đó.

Vẻ đẹp rung động của nhà thờ Brasília vào ban đêm (Ảnh: pinterest.com)

Nhà thờ Brasília được hoàn thành vào năm 1970. Công trình có hình dạng mái là mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay, được xây dựng từ 16 cột bê tông cong, mỗi cột nặng 90 tấn. Các “đường cong” này uốn vào trong và gặp nhau rồi tiếp tục hướng lên và mở ra như đôi bàn tay đang vươn tới thiên đường, kết hợp với phần trần kính màu tuyệt đẹp tạo nên diện mạo đầy xúc cảm cho công trình. Nhiều người ví tòa nhà như một chiếc vương miện, hay cũng có người ví nó như một bó hoa, và cả như một UFO, bất kể người xem thấy gì từ 16 cột bê tông tạo nên nhà thờ này đều phải thừa nhận rằng nó là một công trình rất ấn tượng.

Thánh đường Brasília được nhìn từ bên trong với nội thất vô cùng ấn tượng và lộng lẫy (Ảnh: Gonzalo Viramonte)

Nhà thờ Brasília có mặt bằng hình tròn đường kính khoảng 60m với 40m chiều cao. Toàn bộ phần nội thất được xây dựng dưới tầng hầm, phần mái cong nằm trên mặt đất và giúp lấy ánh sáng tự nhiên. Kể từ khi công trình được xây dựng hoàn thành, nó đã trở thành một điểm thu hút du lịch nổi tiếng và mang tính biểu tượng của Brasília.

Hội trường Roy Thomson, Canada, 1982

Hội trường Roy Thomson là một phòng hòa nhạc ở Toronto, Ontario, Canada. Nằm ở trong khu giải trí của trung tâm TP, đây là nơi có Dàn nhạc Giao hưởng Toronto và Dàn hợp xướng Toronto Mendelssohn. Công trình được bắt đầu xây dựng từ năm 1978 và khai trương vào năm 1982. Thiết kế mặt bằng của nó bao gồm khối khán phòng hình tròn và các không gian công cộng. Nhà thiết kế, KTS Arthur Erickson, đã bọc công trình trong một mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay, đó là một mặt cong thon tương tự như phần dưới của tháp giải nhiệt. Tòa nhà được coi là một biểu tượng văn hóa và kiến trúc ở trung tâm của khu giải trí Toronto.

Hội trường Roy Thomson (Ảnh: wikipedia.org)

Cầu đi bộ Corporation, Anh, 1999

Cầu đi bộ Corporation được xây dựng hoàn thành vào năm 1999 ở TP Manchester, Anh. Cây cầu được thiết kế bởi KTS Hodder và các cộng sự. Nó có hình dạng của mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay, có chức năng liên kết tòa nhà Marks & Spencer / Self Ink với Manchester Arndale. Cầu đi bộ Corporation dài 18m và đường kính 6.2m, bao gồm 18 ống thép đường kính 114mm xen kẽ với các thanh giằng dự ứng lực đường kính 28mm. Mỗi ống thép và thanh giằng đều thẳng, đây là một tính chất của hình học Hyperboloid giúp cấu trúc này dễ dàng được thực hiện hơn, các ống thép và giằng này được liên kết với một loạt các khung hình tròn cách đều nhau tạo nên một kết cấu thép chắc chắn.

Cầu đi bộ Corporation (Ảnh: flickr.com)

Cây cầu mới này tượng trưng cho sự phục hưng của trung tâm TP Manchester kể từ sau vụ đánh bom năm 1996.

Bên trong cầu đi bộ Corporation (Ảnh: pbs.twimg.com)

Tháp Tordano, Qatar, 2008

Tháp Tordano là một tòa nhà văn phòng cao tầng chọc trời trong TP Doha, Qatar. Tòa nhà có độ cao 195m với 52 tầng. Công trình có hình dạng của mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay, được xây dựng bắt đầu từ năm 2006 và hoàn thành vào năm 2008. Tháp Tordano sử dụng kết cấu lưới thép Hyperboloid. Kết cấu thép này tạo thành các đường chéo ở phần vỏ, làm tăng độ cứng cho hệ thống chịu lực bên của các bức tường xung quanh tòa nhà. Phần lõi của công trình được kết nối với cấu trúc vỏ bằng các dầm thép kéo dài tạo ra một không gian văn phòng linh hoạt, không có cột ở mỗi tầng.

Hình dạng Hyperboloid một tầng tròn xoay của tòa nhà mô tả một cơn lốc trong cơn bão sa mạc (Ảnh: asergeev.com)
“Chân voi” Hyperboloid bên trong nhà ga nội địa sân bay Adnan Menderes (Ảnh: Yakup Hazan)

Tòa tháp nằm vững chãi trên một khu đất bằng phẳng rộng 18.500m2, nhưng chỉ chiếm khoảng 3.000m2, để lại nhiều không gian mở xung quanh để tăng vẻ bề ngoài nổi bật của nó. Mặt bằng của tòa nhà có hình tròn, với đường kính 60m ở tầng trệt, bao gồm một nhà hàng, một ngân hàng, cùng nhiều không gian tiện ích khác. Ngoài ra, tòa nhà còn có một sân bay trực thăng ở tầng cao nhất. Tháp Tordano hiện là tòa nhà nổi bật nhất trên bờ Doha. Thiết kế đặc biệt này của CICO (Qatar) và SIAT (Munich) cung cấp 58.000m2 diện tích văn phòng với tầm nhìn toàn cảnh 360° từ tòa nhà.

Nhà ga nội địa sân bay Adnan Menderes, Thổ Nhĩ Kỳ, 2014

Nhà ga nội địa sân bay Adnan Menderes là nhà ga nội địa lớn nhất của Thổ Nhĩ Kỳ. Công trình được xây dựng hoàn thành và khai trương vào năm 2014, bởi TAV Construction – một công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực xây dựng sân bay. TAV Construction đã tạo ra toàn bộ quy trình thiết kế, xây dựng và vận hành của nhà ga trong khuôn khổ chính sách phát triển bền vững bảo vệ môi trường. Có tới 99% chất thải tạo ra trong quá trình phá hủy nhà ga cũ đã được tái sử dụng hoặc tái chế. Do sân bay nằm trong vùng động đất cấp 1, nhiều chi tiết và giải pháp sáng tạo phù hợp với thiết kế kiến trúc và an toàn về mặt cấu trúc đã được phát triển. Nhà ga được xây dựng trên tổng diện tích là 291.267m2, trong đó khoảng 200.000m2 là không gian trong nhà. Điểm nhấn của thiết kế kiến trúc nhà ga là phần mái vòm linh hoạt có kích thước 200x80m và bốn “chân voi” sử dụng kết cấu thép Hyperboloid có dạng mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay ở bên dưới. Các “chân voi” này có đường kính bên trong từ 15-20m, vừa tạo không gian sử dụng với mục đích thương mại, vừa được cấu trúc chi tiết để chịu được một phần đáng kể tải trọng động đất dọc và ngang ảnh hưởng đến mái vòm. Không chỉ dừng lại ở đó, thiết kế bốn “chân voi” này còn là một điểm nhấn nổi bật trong kiến trúc nội thất nhà ga, góp phần tạo nên một không gian mang vẻ đẹp hiện đại và bền vững.

Thay lời kết

Một công trình khi phải chú trọng nhiều về kết cấu thì thường mang đến cảm xúc nặng nề, công trình thiên nhiều về thể hiện ý tưởng sáng tác kiến trúc thì lại thường phức tạp trong quá trình xây dựng hay chi phí thi công tốn kém. Nhưng với cấu trúc Hyperboloid – Một cấu trúc mô phỏng hình học Hyperboloid với phương pháp tạo mặt đơn giản, mà lại tạo nên được một mặt cong tinh tế, vừa đáp ứng được tính thẩm mỹ cho công trình kiến trúc, vừa thuận lợi trong quá trình thi công, cũng vừa đảm bảo hiệu quả về kinh tế, và tạo nên kết cấu vững chắc cho công trình so với hầu hết các loại mặt cong hình học khác. Hơn nữa, nó lại giàu tính ứng dụng bởi hình dạng của nó vừa phù hợp để làm mái, cũng phù hợp để làm vỏ cho các công trình từ thấp tầng cho đến các tòa nhà chọc trời, lại còn phù hợp làm điểm nhấn trang trí nội ngoại thất,… cấu trúc Hyperboloid trong công trình cũng có thể sử dụng như một vị trí thông gió và lấy ánh sáng tự nhiên rất tốt. Đặc biệt, việc ứng dụng mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay trong các công trình kiến trúc công nghiệp thì không xa lạ gì và đã được áp dụng rất nhiều từ xưa đến nay.

Việc ứng dụng các mặt cong hình học nói chung và mặt Hyperboloid một tầng tròn xoay nói riêng vào các công trình kiến trúc đòi hỏi người thiết kế cần phải có vốn kiến thức hình học nhất định để có thể hiện thực hóa các ý tưởng của mình, từ việc biểu diễn được các yếu tố hình học trên bản vẽ thiết kế. Ngoài ra, khi có kiến thức am hiểu hình học, người thiết kế từ đó cũng nảy sinh nhiều ý tưởng mới.

Le Corbusier, một nhà KTS lừng danh, đã nói: “Hình học là phương tiện mà chúng ta có được để cảm thụ thế giới quanh ta và để thể hiện chúng. Hình học là cái gốc. Nó là chỗ dựa vật chất cho các hình tượng, nói lên sự thánh thiện và hoàn thiện. Nó đem lại cho ta sự thỏa mãn cao quý của Toán học…”

ThS.KTS. Phan Thị Hoàng Yến
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 11-2020)


Tài liệu tham khảo:

  1. Alan Blanc, Michael McEvoy, Roger Plank: Architecture and Construction in Steel, 1993
  2. Đoàn như Kim: Một số khái niệm về hình học trong kiến trúc, 2005
  3. Feray MADEN, Koray KORKMAZ: Geometric and Kinematic Analysis of Deployable Doubly Ruled Hyperboloids, 2017
  4. Nguồn internet: https://www.wikipedia.org
    http://www.cativecephe.com
    https://www. architectmagazine.com
Du lịch nhật bản, hướng dẫn du lịch Nhật và đánh giá địa điểm Nhật Bản Japan travel news, japan travel guides, japan holiday destinations and japan reviews

Tin liên quan

Bộ sưu tập Ván sàn 2021 – Đẳng cấp, tự nhiên và tinh tế

Tiếp nối thành công của BST Ván sàn Touch Nature Modern, An Cường tiếp tục giới thiệu đến quý khách hàng BST Ván sàn mới 2021 với 18 màu sàn gỗ nổi bật. BST bao gồm: 13 màu sàn gỗ thiết kế đi theo màu vân gỗ tự nhiên sẽ mang lại vẻ đẹp đẳng […]


Xem chi tiết: Bộ sưu tập Ván sàn 2021 – Đẳng cấp, tự nhiên và tinh tế

Giải pháp hướng tới một không gian sống hiện đại và thân thiện với môi trường

Một không gian sống lí tưởng, tiện ích, hoà nhập với cảnh quan thiên nhiên, đồng thời tích hợp nhiều yếu tố công nghệ “thông minh” và luôn hướng đến việc bảo vệ môi trường đang là vấn đề rất được quan tâm hiện nay. Điều này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn vì […]


Xem chi tiết: Giải pháp hướng tới một không gian sống hiện đại và thân thiện với môi trường

Thép cán nguội: Giải pháp tiên tiến cho sự phát triển bền vững

Vừa qua, NS BlueScope Việt Nam tổ chức hội thảo: “Thép cán nguội – Giải pháp cho sự phát triển bền vững” giới thiệu đến doanh nghiệp xu hướng sử dụng thép cán nguội trong ngành xây dựng. Hội thảo thu hút sự quan tâm của đông đảo doanh nghiệp xây dựng và hơn 57.000 […]


Xem chi tiết: Thép cán nguội: Giải pháp tiên tiến cho sự phát triển bền vững

Giải mã công nghệ sản xuất xi măng sợi Thụy Sĩ

Trải qua 125 năm phát triển, Swisspearl là một trong những thương hiệu hàng đầu về Tấm xi măng sợi, với hàng loạt nhà máy đặt tại Thụy Sĩ, Áo, Đức và Slovenia. Trong một buổi chia sẻ cùng ArchDaily, Tạp chí về kiến trúc có lượng độc giả lớn nhất thế giới, ông Macro […]


Xem chi tiết: Giải mã công nghệ sản xuất xi măng sợi Thụy Sĩ

Khám phá công nghệ hình ảnh 3D lenticular trên poster phim Lật mặt: 48H

Mới đây, tại buổi ra mắt phim Lật mặt: 48H của đạo diễn Lý Hải, đông đảo nghệ sĩ và khán giả đã vô cùng ấn tượng trước những poster ứng dụng công nghệ hình ảnh 3D tạo chiều sâu và chuyển động đầy chân thực mang tên “3D lenticular”. Công nghệ này cũng được […]


Xem chi tiết: Khám phá công nghệ hình ảnh 3D lenticular trên poster phim Lật mặt: 48H

An Cường giới thiệu dòng sản phẩm Laminate cho ngành tàu biển

Gỗ An Cường vừa tung ra thị trường sản phẩm mới lần đầu xuất hiện tại Việt Nam và Châu Á: loại gỗ chuyên dụng cho ngành tàu biển được gọi là IMO PANEL (International Maritime Organization) – chứng nhận chất lượng của Tổ chức hàng hải thế giới. Đặc tính nội thất trên tàu […]


Xem chi tiết: An Cường giới thiệu dòng sản phẩm Laminate cho ngành tàu biển

Khai trương showroom đá thạch anh Cambria tại Hà Nội

Ngày 27 tháng 04 năm 2021, Á Âu Stone, đơn vị phân phối độc quyền tại Việt Nam dòng đá thạch anh Cambria của Mỹ vừa chính thức khai trương showroom đầu tiên ở miền Bắc, tại Shophouse Nguyệt Quế 25-18, Vinhomes Riverside 2, P. Phúc Đồng, Q. Long Biên, Hà Nội. Tại buổi ra […]


Xem chi tiết: Khai trương showroom đá thạch anh Cambria tại Hà Nội

Areus Atelier và triết lý Live Authentic

Khởi nguồn từ mong muốn xây dựng một trung tâm trưng bày và phát triển các giải pháp hoàn thiện công trình chuyên nghiệp, AREUS Atelier ra đời với kỳ vọng trở thành showroom mang đến những trải nghiệm xứng tầm cho khách hàng. Với AREUS, các sản phẩm mặt dựng, nhôm kính, nội thất […]


Xem chi tiết: Areus Atelier và triết lý Live Authentic

Khách sạn Babylonstoren ở Nam Phi chính thức mở cửa Vườn gia vị

Supernormal thiết kế lớp học kiểu mới cho trung tâm giáo dục trẻ em ở Massachusetts

Phòng tắm sẽ trông như thế nào trong tương lai?

Ván gỗ: Sự khác nhau giữa gỗ MDF, MDP, Plywood và OSB

10 ý tưởng thông minh để trưng bày nồi và chảo trong bếp

Thiết kế cửa gỗ xoay giúp căn hộ ở São Paulo trở nên mềm mại hơn

Phân biệt Coverlet, Duvet, Quilt và Comforter

9 cách để tận dụng tối đa không gian sân hiên nhà bạn

Yusuke Seki với lột xác Bang & Olufsen Audio Kyoto

10 sắc đỏ rạng rỡ cho Powder Room (phòng tắm dành cho khách)

Bài viết khác