Tòa nhà chọc trời cao gần 2.000m? - Stefan Al

Xem bài học đầy đủ tại: https://ed.ted.com/lessons/will-there-ever-be-a-mile-high-skyscraper-stefan-al

Vào năm 1956, kiến trúc sư Frank Lloyd Wright đã đề xuất ý tưởng
về tòa nhà chọc trời cao gần 2.000m, gấp năm lần tháp Eiffel. Tuy toà tháp khổng lồ này chưa bao giờ được xây dựng, ngày nay, ngày càng nhiều những toà nhà to lớn mọc lên khắp thế giới. Làm thế nào một ý tưởng bất khả thi lại mở ra những cơ hội kiến trúc? Stefan Al sẽ giải thích cách những siêu công trình này đứng vững nơi chân trời thành phố.

Bài giảng: Stefan Al , Đạo diễn: TED-Ed.

Vào năm 1956,

kiến trúc sư Frank Lloyd Wright

đã đề xuất ý tưởng
về tòa nhà chọc trời cao gần 2.000m.

Và nó sẽ là tòa nhà
cao nhất thế giới lúc bấy giờ.

rất cao -

gấp năm lần tháp Eiffel.

Nhưng nhiều nhà phê bình
đã cười nhạo vị kiến trúc sư,

lý luận rằng người ta sẽ phải
đợi thang máy hàng giờ,

hoặc tệ hơn, tòa tháp sẽ sụp đổ
bởi chính sức nặng của nó.

Hầu hết các kỹ sư đều đồng ý,

và dù đề xuất đã được công khai,

tòa tháp khổng lồ này
chưa bao giờ được xây dựng.

Ngày nay,

ngày càng nhiều những tòa nhà to lớn
mọc lên khắp thế giới.

Nhiều nhà thầu đã vạch kế hoạch
cho những tòa nhà cao hơn 1.000m

như tòa tháp Jeddah ở Saudi Arabia,

với kích thước gấp ba lần tháp Eiffel.

Sẽ sớm thôi, phép màu cao của Wright
có thể thành hiện thực.

Vậy điều gì đã ngăn trở ta

xây dựng những siêu kiến trúc này
vào 70 năm trước

và ngày nay, ta xây dựng
những thứ cao ngàn mét như thế nào?

Trong bất kỳ dự án xây dựng nào,

mỗi tầng của công trình
phải nâng đỡ được tầng phía trên nó.

Xây càng cao,

lực hấp dẫn tác động từ tầng trên
xuống tầng dưới càng lớn.

Định luật này, từ lâu, đã định hình
các công trình của chúng ta,

các kiến trúc sư cổ đại
xây dựng kim tự tháp có phần móng rộng

để có thể đỡ được các tầng cao nhẹ hơn.

Nhưng giải pháp này không thể áp dụng
cho những cao ốc trong thành phố-

một kim tự tháp có chiều cao như vậy
cần phần nền rộng hơn 3km

khó có thể chen
vào trung tâm thành phố.

May mắn là vật liệu rắn chắc như bê tông
có thể tránh hình dáng phi thực tế này.

Vữa bê tông hiện đại
được gia cố thêm cọc thép để tăng sức mạnh

và hóa chất polymers giảm thành phần nước
để tránh nứt gãy.

Bê tông trong tòa tháp cao nhất thế giới
ở Dubai - Burj Khalifa,

có thể chịu được 8.000 tấn áp lực
trên mỗi mét vuông

bằng trọng lượng
của 1.200 con voi Châu Phi!

Dĩ nhiên, ngay cả khi một tòa nhà
có thể nâng đỡ được chính nó,

nó vẫn cần sự hỗ trợ từ mặt đất.

Không có phần móng,

tòa nhà với sức nặng như vậy
sẽ bị lún, đổ sập, hay nghiêng.

Để tránh cho toà tháp
gần nửa triệu tấn này lún xuống,

192 cọc lõi thép trộn vữa bê tông
được chôn sâu hơn 50m.

Ma sát giữa cọc thép và mặt đất

giữ cho công trình khổng lồ đứng vững.

Ngoài việc đánh bại lực hấp dẫn,

là yếu tố kéo tòa nhà xuống,

một tòa cao ốc cũng cần phải
chống chọi được sức gió

thổi từ các bên.

Những ngày bình thường,

gió có thể tác động một lực mạnh hơn 7kg
lên mỗi mét vuông của tòa cao ốc

như lực của một quả bóng bowling
đang lao đi.

Công trình được thiết kế
theo khí động lực học,

như tháp xoắn Thượng Hải ở Trung Quốc,

có thể giảm lực tác động
xuống đến một phần tư.

Khung chịu tải trọng gió
bên trong và ngoài tòa nhà

có thể hấp thu lực gió còn lại,

như tháp Lotte ở Seoul.

Nhưng ngay cả
với những biện pháp này,

bạn vẫn có thể thấy mình bị chao đảo

với biên độ hơn cả mét
trên đỉnh tòa tháp trong cơn bão.

Để tránh tình trạng gió
làm lung lay đỉnh tòa nhà,

nhiều cao ốc đã sử dụng
đối trọng nặng hàng trăm tấn

gọi là "van điều tiết khối lượng".

Ví dụ, tháp Taipei 101,

treo một quả cầu kim loại khổng lồ
trên tầng 87.

Khi gió thổi vào tòa tháp,

khối nặng khổng lồ trong tòa nhà
sẽ dao động,

hấp thụ động năng của toà nhà.

Vì chuyển động của nó
kéo toà nhà,

các xi lanh thuỷ lực
giữa quả cầu và toà nhà

chuyển hoá động năng thành nhiệt,

và làm ổn định khối kiến trúc
đang đung đưa.

Với tất cả các công nghệ này,

những siêu công trình
có thể đứng vững và ổn định.

Nhưng việc di chuyển nhanh trong tòa nhà
cũng là một thách thức.

Vào thời đại của Wright,

thang máy nhanh nhất
chỉ có thể di chuyển 22 km/h.

Thật may mắn là thời nay,
thang máy di chuyển nhanh hơn 70 km/h

với các cabin trong tương lai sử dụng
đường ray từ tính không ma sát

cho vận tốc cao hơn.

Và thuật toán quản lý lưu lượng
gộp nhóm người đi tính theo điểm đến

xếp hành khách và cabin trống thích hợp.

Công trình cao ốc đã tiến một bước dài
từ đề xuất của Wright.

Điều từng bị cho là bất khả thi

lại mở ra những cơ hội kiến trúc mới.

Ngày nay, một tòa nhà cao gần 2.000m

dường như chỉ còn là vấn đề thời gian.