Ứng dụng hệ kết cấu cầu treo cho nhà cao tầng ở Việt Nam (Nội dung demos)

Năm 1968, kiến trúc sư Gunnar Birkerts đã ứng dụng kết cấu cầu treo cho thiết kế tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minnesota ở Mỹ. Tòa nhà được xây dựng xong năm 1972, được giới kiến trúc đánh gia cao, được coi là một thành tựu kiến trúc và dành được một số giải thưởng kiến trúc uy tín năm 1974.

Lịch sử kết cấu cầu treo

Kết cấu cầu treo là một trong những kết cấu được dùng phổ biến khi thiết kế cầu nhịp lớn do những ưu điểm của nó. Hệ kết cấu cầu treo điển hình gồm hai tháp cao ở hai đầu, sàn cầu  bê tông cốt thép hoặc thép, hai dây cáp lớn căng ngang nối hai đỉnh tháp và các dây cáp nhỏ treo sàn bê tông cốt thép vào hai dây cáp lớn. Dạng kết cấu này có ưu điểm là các cấu kiện chính chỉ chịu lực đơn giản: tháp chịu nén là chính, các dây cáp lớn và nhỏ chỉ chịu kéo, sàn cầu chịu mô men uốn tương đối nhỏ.

Hình 1: Tòa nhà ngân hàng dự trữ liên bang (Marquette Plaza) ở TP Minneapoliss,  tiểu bang Minnesota (Mỹ)

Kết cấu cầu treo có lịch sử rất sớm. Những dạng cầu treo đơn giản đã xuất hiện trước công nguyên ở Trung Quốc. Kết cấu cầu treo hiện đại được xây dựng từ đầu thế kỷ XIX. Cầu treo Clifton vượt qua nhịp lớn nhất là 214m xây dựng xong năm 1864. Thế kỷ XX và XXI chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ công nghệ xây dựng cầu treo nhịp rất lớn lên tới 2 km (Cầu treo Akashi-Kaikyo ở Nhật, có nhịp dài 1991 m xây dựng năm 1998). Hình 2 thể hiện hình ảnh cầu treo Runyang ở Trung Quốc vượt qua nhịp lớn nhất là 1490 m xây dựng xong năm 2005. Như vậy có thể thấy là kết cấu cầu treo có lịch sử lâu đời và được sử dụng để vượt qua những khẩu độ lớn. Điều đáng chú ý là từ trước những năm 60 của thế kỷ XX, khi mà máy tính điện tử còn chưa phát triển thì các nhà thiết kế đã có thể thiết kế những cây cầu vượt khẩu độ tới 1,3km (Cầu Cổng Vàng ở Mỹ xây dựng năm 1937 có nhịp dài 1,280m).

Năm 1968, kiến trúc sư  Gunnar Birkerts đã ứng dụng kết cấu cầu treo cho thiết kế tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minnesota ở Mỹ (Hình 1). Tòa nhà được xây dựng xong năm 1973, được giới kiến trúc đánh giá cao, được coi là một thành tựu kiến trúc và dành được một số giải thưởng kiến trúc uy tín năm 1974. Tòa nhà này sử dụng kết cấu hai dây cáp treo gắn vào hai tháp ở hai đầu vượt qua nhịp 100m. Tòa nhà thông hai tầng dưới cùng để cho người đi bộ qua. Bên trên là 11 tầng kết cấu khung thép. Phần ngầm bên dưới chiếm hai phần ba không gian của tòa nhà là các hầm chứa và văn phòng. Lõi thang máy gắn vào phía đông của tòa nhà. Năm 2000, tòa nhà được cải tạo lại thành 15 tầng, cao 67m và được sử dụng tốt đến ngày nay.