Thế nào là kết cấu sức căng?

Kết cấu sức căng là kết cấu mái nhà nhẹ, tiện lợi, linh hoạt, kinh tế nhất được phát triển gần 30 năm trở lại đây, nó được phát triển trên cơ cấu cáp treo, dùng cột chống hoặc giá chống kéo lên một dãy dây cáp thép, rồi lợp vải lên, tạo nên những mái nhà mới mẻ, kỳ lạ, muôn hình vạn trạng, vải đẹp cũng muôn màu muôn vẻ, tươi đẹp, nên khiến cho cả kiến trúc hết sức hấp dẫn người ta.

Kết cấu sức căng rất nhẹ và khéo, mà thi công cũng thuận tiện, nên rất thích hợp với các công trình tạm thời, đòi hỏi thời gian xây dựng nhanh. Gian nhà của Tây Đức ở Hội chợ quốc tế Montreal, Canada năm 1967, chính là thí dụ điển hình về kiến trúc dùng kết cấu sức căng với một diện tích lớn. Kết cấu sức căng rất giống như một lều bạt, nhưng phải chịu đựng được thử thách của điều kiện thời tiết khắc nghiệt của thiên nhiên, như mưa to gió lớn và mùa đông tuyết phủ, nhất là khi xây dựng những kiến trúc có tính chất vĩnh cửu. Do vậy, khi dùng kết cấu sức căng, vải bạt phải làm bằng sợi tổng hợp, sợi thủy tinh và sợi kim loại có các đặc tính là nhẹ, độ bền cao, chịu được nhiệt độ cao và thấp, phòng cháy, bụi và tia tử ngoại, cùng các vật liệu sơn quét loại mới. Vì bản thân vải bạt không có độ cứng, không thể chịu lực nén như dầm, vòm, mà chỉ có thể chịu lực kéo, do vậy, khi thiết kế phải làm cho nó luôn luôn ở trạng thái bị kéo căng, như vậy mới có thể chịu được sức ép mạnh của gió tuyết. Qua tính toán có thể xác định được lực kéo cần thiết của cáp thép tạo thành mặt cong ổn định, đồng thời dùng máy tính để điều chỉnh hình dạng mặt cong của kết cấu sức căng, khiến cho những chỗ có khả năng đọng nước và tuyết giảm đi nhiều. Rạp kịch Intrama được xây dựng trên bờ biển Miami của Mỹ có mái vải bạt làm bằng thủy tinh Teflon, cường độ mỗi m2 có thể chịu được lực kéo 1000 N, kết cấu sức căng này đủ để chịu được gió lốc mạnh với tốc độ 200 km/giờ từ bờ biển Florida thổi đến.

Ngoài ra, cảng hàng không quốc tế Jeddah nổi tiếng và sân vận động quốc tế ở thủ đô Riyadh của Ả Rập Xê Út, sân vận động Olympic ở Munich nước Đức năm 1972 v.v. đều là những ví dụ điển hình về kiến trúc có tính vĩnh cửu cỡ lớn xây dựng bằng kết cấu sức căng.

Cảng hàng không quốc tế Jeddah được xây dựng cho các tín đồ Hồi giáo hằng năm hành hương về thánh địa Mecca, vào lúc cao điểm mỗi giờ có hơn 5000 người đến sân bay, sân bay thiết kế 210 mái nhà kết cấu sức căng hình nón có kích thước 45 x 45 m, toàn bộ mái nhà chiếm 405.000 m2 đất, diện tích to bằng 80 sân bóng đá, được coi là nhà chờ máy bay lớn nhất thế giới. Việc thiết kế công trình này do có kỹ thuật tiên tiến, hình thức mới lạ, đồng thời có thể kết hợp với đặc điểm của môi trường, nên đã nhận được giải thưởng kiến trúc Aga Khan năm 1983. Do vậy có thể thấy rằng, kết cấu sức căng hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu về kiến trúc có tính vĩnh cửu cỡ lớn.