Hiệu quả lớn từ giải pháp thiết kế kết cấu và sử dụng vật liệu tối ưu

(Thethaovanhoa.vn) - Trong điều kiện kinh phí đầu tư xây dựng giới hạn, yêu cầu hạn chế sử dụng các công nghệ thi công và vật liệu xây dựng đặc biệt, giải pháp thiết kế kết cấu tối ưu có tính chất quyết định với công trình cả về góc độ thẩm mỹ, sự bền vững và an toàn, lẫn giá thành đầu tư xây dựng.

Đột phá kiến trúc cho công trình trường học khu vực nội đô

Trong bối cảnh nguồn lực còn nhiều hạn hẹp, việc đầu tư xây dựng các không gian trường đạt chuẩn tiện nghi là điều không dễ.

Tại công trình trường THCS Cầu Giấy (Cầu Giấy, Hà Nội), thông qua giải pháp thiết kế kết cấu và sử dụng vật liệu đồng bộ đã giúp tạo dựng một công trình trường học điểm nhấn đạt chuẩn, đóng góp cho sự phát triển đổi mới công tác giáo dục trên địa bàn quận và thủ đô.

Để làm rõ về vấn đề này, Ths Nguyễn Hữu Tùng – Trưởng phòng Kết cấu 1, Công ty Liên doanh Sunjin Việt Nam– Chủ trì kết cấu dự án trường THCS Cầu Giấy có sự chia sẻ về vấn đề này.

PV: Xin ông cho biết các đánh giá của mình về hiệu quả chúng của giải pháp thiết kế kết cấu và sử dụng vật liệu xây dựng đối với hiệu quả đầu tư xây dựng chung của dự án đầu tư xây dựng trường học?

Ths Nguyễn Hữu Tùng: Trên thế giới cũng như tại Việt Nam, giải pháp kết cấu luôn có vai trò rất quan trọng đối với hiệu quả đầu tư xây dựng cũng như sử dụng của công trình. Thông thường, giải pháp kết cấu tối ưu sẽ giúp giảm bớt từ 10% – 30 % giá trị vốn phát sinh trong đầu tư xây dựng công trình.

Với công trình trường học, là thể loại công trình công cộng có vai trò rất lớn trong việc đảm bảo các điều kiện tối ưu cho công tác dạy và học, có số đông người cùng sử dụng và nhiều thời điểm khác nhau trong ngày, cùng với giải pháp thiết kế kiến trúc thì giải pháp thiết cấu và sử dụng vật liệu xây dựng cho công trình mang tính quyết định tới không chỉ là sự bền vững/ ổn định cũng như an toàn, mà còn là yếu tố thẩm mỹ, tiết kiệm nguồn lực đầu tư cho công trình.

Một giải pháp kết cấu tối ưu cho công trình trường học đạt chuẩn trong giai đoạn hiện nay phải cùng lúc đảm bảo được các yêu cầu chung cơ bản bao gồm: (1) Yêu cầu phù hợp với thiết kế kiến trúc và công năng sử dụng của công trình, cũng như yêu cầu về độ linh hoạt và dễ cải tạo, dễ mở rộng của mặt bằng công trình; (2) Tính chất chịu lực của công trình (sơ đồ tải trọng); (3) Các yêu cầu về độ bền chắc của công trình - tuân theo quy định về độ bền chắc, độ chịu lửa, độ chống ăn mòn, chống động đất, cấp công trình; (4) Phù hợp với khả năng cung cấp vật tư xây và công nghệ/ máy móc thiết bị thi công xây dựng đáp ứng với yêu cầu chịu lực của kết cấu; Đảm bảo yêu cầu của thời gian xây dựng; Đảm báo tính kinh tế và giá thành phù hợp của giải pháp kết cấu.

Bên cạnh đó, trong xu thế hội nhập với khu vực và thế giới như hiện nay, giải pháp kết cấu còn phải đạt được các yêu cầu đóng góp kiến trúc xanh và tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường như: Giảm mức sử dụng vật liệu, giảm chất thải xây dựng, tăng cường sử dụng các loại vật liệu bền vững và dễ dàng tái chế, ưu tiên sử dụng các vật liệu sẵn có/ vật liệu địa phương, cải thiện lớp vỏ cách âm/ cách nhiệt cho công trình, giảm thiểu phác thải khí Cac bon.

PV: Xin ông cho biết một số đặc trưng về hệ thống giải pháp kết cấu và sử dụng vật liệu sử dụng cho dự án trường THCS Cầu Giấy cũng như một số hiệu quả đóng góp cho công trình?

Ths Nguyễn Hữu Tùng: Với các công trình trường học mà chúng tôi đã triển khai, đặc biệt là công trình trường TH Cầu Giấy đạt chuẩn về giáo dục của thành phố, hướng đến các giá trị như “kiến trúc tiên tiến – bản sắc; ý nghĩa xã hội và nhân văn; ) Triết lý giáo dục mới như “Lấy học sinh làm trung tâm; “Học tập thông qua giao lưu học hỏi”, “Đẩy mạnh sự gia tăng vui chơi vận động hoạt động thể chất – chơi mà học – học mà chơi”, giải pháp kết cấu và sử dụng vật liệu hoàn thiện công trình chủ yếu ứng dụng các giải pháp và chủng loại phổ thông, có giá thành hợp lý, tuy nhiên được nghiên cứu thiết kế để gia tăng thẩm mỹ cho từng không gian kiến trúc nên vẫn tạo được vẻ đẹp cho từng không gian nội thất cũng như tổng thể ngoại thất công trình.

Về tổng thể, hệ kết cấu được lựa chọn và tính toán đảm bảo mọi điều kiện về an toàn, bền vững với thời gian đồng thời thỏa mãn các yêu cầu khắt khe đối với các vấn đề nổi cộm hiện nay về phòng cháy chữa cháy cũng như thiết kế chịu tải trọng động đất lên đến cấp 7 – cho phép sự an toàn và bền vững của công trình là tối ưu nhất.

• Giải pháp kiến trúc trường học - kiến tạo tương lai

Giải pháp kết cấu móng sử dụng móng cọc ép không những tận dụng tối đa sức chịu tải của đất nền cũng như phù với khả năng bền vững, chịu tải trọng lớn của công trình truyền cũng như dễ sản xuất, thi công và tối ưu về mặt thời gian và có giá thành rất phù hợp trong điều kiện thi công công trình trường học khu vực nội đô.

Phần kết cấu thân chính bê tông cốt thép là hệ khung Cột – Dầm – Sàn với nhiều kích thước tiết diện cột từ 30x60cm đến 40x80cm, hệ dầm chính từ 30x60cm đến 40x60cm, giải pháp cho hệ sàn lớp học điển hình được thiết kế kết hợp dầm phụ 20x60cm và sàn dày 12cm tạo hiệu ứng sàn ô cờ đẹp mắt, nhưng đồng thời cũng đảm bảo an toàn và tiết kiệm, đặc biệt là dễ dàng trong trang trí các ô trần với các tông màu bắt mắt giúp tham gia làm tăng vẻ đẹp thẩm mỹ nội thất công trình.

Bên cạnh đó điểm đáng chú ý là hệ kết cấu bê tông cốt thép vượt nhịp 17m tại khu vực nhà đa năng và bể bơi mang đến sự ấn tượng thẩm mỹ bởi chính cấu trúc kết cấu, cũng như tạo các không gian rộng rãi thông thoáng, không hạn chế tầm nhìn. Đối với nhà đa năng vị trí phòng ăn do chiều cao tầng thấp, giải pháp dầm ứng suất trước được ưu tiên lựa chọn để tối đa không gian mang đến sự phù hợp về sử dụng và thẩm mỹ. Trong khi đó, phương án dầm cao lại được áp dụng cho tầng mái của bể bơi mang đến các lợi thế ưu điểm ổn định với tải trọng lớn, với nhiệt độ thay đổi thường xuyên đồng thời luôn đạt được được hiệu ứng kiến trúc về ánh sáng, thông gió tối ưu.

Bên cạnh một thiết kế kiến trúc tối ưu, việc sự dụng các chủng loại vật liệu mới cũng đem đến nhiều ưu điểm nổi bật về thẩm mỹ, độ bền, cũng như vận hành sử dụng công trình. Vật liệu xây dựng và hoàn thiện công trình cũng chủ yếu là các vật liệu sẵn có phổ thông, được sản xuất trong nước như bê tông, gạch, gạch men, cao su trải sàn, sơn tường chịu nước kháng khuẩn, thép, của nhựa lõi thép an toàn... Tuy nhiên, mặt tiền công trình lại được lựa chọn ốp gạch gốm công nghệ cao, có độ bền lớn, giúp kháng rêu mốc, sử dụng lâu bền không bong tróc trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam.

Để tăng cường khả năng cách nhiệt và đặc biệt là chống ồn cho công trình trường học nội đô, giải pháp kết cấu mặt tiền cũng đề xuất lựa chọn và sử dụng hệ lam chắn nắng vật liệu nhôm định hình công nghệ cao, sơn tĩnh điện, một mặt có độ bền lên tới 40 năm, đảm bảo che chắn ổn định bức xạ mặt trời vào thời điểm nắng chiếu gay gắt, đồng thời mầu sắc sống động bắt mắt bền bỉ cũng góp phần tạo nên vẻ đẹp kiến trúc cuốn hút, theo đúng tâm lý trẻ thơ của diện mạo ngoại thất công trình. Ngoài độ bền vượt trội, giảm thiểu rác thải, sau khi hết vòng đời, vật liệu nhôm cũng dễ dàng được tái chế sử dụng, hạn chế ô nhiễm môi trường.

PV: Và theo ông, đâu là xu thế mới trong thời gian tới?

Ths Nguyễn Hữu Tùng: Trong xu thế hội nhập và đổi mới kiến trúc trường học, việc lựa chọn và thiết kế giải pháp kết cấu – sử dụng vật liệu tối ưu - đồng bộ với giải pháp kiến trúc của trường THCS Cầu Giấy có thể xem là kinh nghiệm tốt đối với công tác đầu tư xây dựng công trình trường học, góp phần từng bước đổi mới công tác giáo dục của nước ta trong thời gian tới. Việc công trình trường THCS Cầu Giấy được Hội đồng giám khảo trao Giải Bạc - Giải thưởng Kiến trúc Quốc gia 2021 vừa qua có thể xem là kết quả đáng ghi nhận về điều này.

Trong thời gian tới, cùng với những yêu cầu về đổi mới công tác dạy và học theo các chuẩn giáo dục mới cao hơn, các yêu cầu về an toàn/ bền vững của công trình ngày một nhiều hơn, cùng với các xu thế kiến trúc hiện đại mới được hội nhập, nhiều công năng sử dụng mới được tích hợp không chỉ cho học sinh và cộng đồng, chắc chắn thiết kế kiến trúc kèm theo đó là thiết kế giải pháp kết cấu công trình cần tiếp tục được đổi mới. Do được sản xuất ngày một đại trà với giá thành ngày càng phù hợp, các hệ thống kết cấu thép hiện đại sẽ được áp dụng phổ biến ở Việt Nam. Với vai trò là một loại vật liệu xanh, dễ dàng tái chế, điều này sẽ càng bổ sung giá trị kiến trúc xanh cho công trình trường học, đồng thời góp phần tạo dựng những công trình trường học điểm nhấn, cũng như đổi mới toàn diện công tác đào tạo ở Việt Nam trong tương lai.

PV: Xin trân trọng cảm ơn ông!

Phạm Hoàng Phương