Giới thiệu về kiến trúc sinh học

09.05.2023

Tạo hình phải có nội dung và nội dung đó phải gắn với tự nhiên
- Alvar Aalto_

Alvar Aalto đã từng nói: “tạo hình phải có nội dung và nội dung đó phải gắn với tự nhiên”. Thiết kế sinh học không chỉ liên kết thiết kế với tự nhiên, mà còn là hành động tích cực sử dụng các sinh vật sống như thực vật, nấm, vi khuẩn,... và áp dụng các điều này để đạt được hiệu suất sinh thái tốt hơn.

1. Khái niệm

Kiến trúc sinh học là lĩnh vực nghiên cứu này bao gồm các sinh vật sống trong tất cả các giai đoạn của thiết kế và việc sử dụng chúng giúp nâng cao các khía cạnh thực tế của thiết kế. Tijen Roshko làm rõ rằng "các hệ thống tự nhiên phát triển thông qua quá trình tiến hóa". (Roshko, 2010) Khi chúng ta tiếp cận một kiến trúc được hỗ trợ thông qua các thiết kế máy tính, thiết kế sinh học có ý nghĩa như thế nào?

2. Đặc trưng của thiết kế sinh học

Thiên nhiên như một tiền lệ

Tương tự như nhiều thiết kế cả trong môi trường xây dựng và trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, chúng đều được lấy cảm hứng từ thiên nhiên và được sử dụng như một tiền lệ cho việc tìm kiếm hình thức. Sự gia tăng của nhiều dự án được tạo ra bằng hình thức lấy cảm hứng từ thiên nhiên đã trở nên phổ biến, nhưng thiết kế với sự phức tạp của các cấu trúc tự nhiên được tìm thấy trong tự nhiên chỉ có thể xảy ra khi công nghệ bắt kịp.

Cầu Shi Ling lấy cảm hứng từ hình dạng đường cong được tối ưu hóa giúp khóa chặt chẽ với sự uốn nếp. Bao gồm các lỗ đục, thiết kế có thể nhẹ hơn, làm giảm lượng vật liệu được sử dụng để tạo ra thiết kế, do đó lượng khí thải carbon của nó cũng giảm. Kết quả là một cây cầu trông không cứng nhắc và hài hòa tốt với môi trường tự nhiên. Hơn nữa, hình thức của cây cầu là tự nhiên với các độ nghiêng cũng như các ngã rẽ.

Điều này đạt được theo cách tương tự trong dự án mà LifeObject đặt ra để làm rõ mối tương quan cũng như mối quan hệ giữa các yếu tố tự nhiên và tương lai của thiết kế. Dự án này đặc biệt sử dụng hình thức tổ chim, được làm bằng vật liệu nhẹ, yếu và không có cơ chế nối bổ sung. Hình thức có độ bất quy tắc cao, tạo ra hình dạng của nó trong quá trình xây dựng.

So với Cầu Shi Ling, nó chỉ có thể được phát triển thông qua một quá trình thử nghiệm phân tích khoa học, mã hóa và nghiên cứu vật liệu. Thiết kế tuân theo các đặc điểm từ thiên nhiên bao gồm 'sự tự tổ chức, thích nghi, biến đổi, dự phòng và tổng hợp năng lượng thấp'. (Liu, 2020) Quá trình xác định những yếu tố nào cần tái tạo bao gồm việc quét và phân tích tổ chim. Một thuật toán lặp lại được phát triển từ dữ liệu định lượng, định tính và vật liệu.

Thiên nhiên như một giải pháp

Thiết kế sinh học đang tiếp tục trở thành một giải pháp cho các vấn đề thiết kế của chúng ta mặc dù có những điểm yếu về cấu trúc hay đơn giản là sử dụng quá nhiều năng lượng hoặc thải ra quá nhiều CO2. Henk Jonkers tại Đại học Công nghệ Delft đã phát triển loại bê tông có thể tự sửa chữa. Vi khuẩn Sporosarcina Pasteurii tiết ra đá vôi trong những điều kiện nhất định. Quá trình này bao gồm trộn vi khuẩn với các chất dinh dưỡng trong bê tông trước khi nó khô đi. Khi bê tông nứt, vi khuẩn sẽ tiết ra đá vôi, lấp đầy các vết nứt.

William Myers chỉ ra rằng điều này có thể "kéo dài tuổi thọ của bê tông và giảm chi phí bảo trì", do đó giảm lượng khí thải carbon của vật liệu chứa năng lượng cao. (Myers, 2012)

The Building Botany được phát triển với cái nhìn sâu sắc về cách cây cối phát triển và các đặc tính của chúng phát triển như thế nào. Cây cối đóng vai trò như dầm và trở thành kết cấu của công trình. Khi cây cối tiếp tục phát triển, chiều cao và sức mạnh của cấu trúc trở nên lớn hơn. William Myers đề cập việc tăng cường sức mạnh sẽ hoạt động giống như cơ bắp của con người. (Myers, 2012)

Dự án được phát triển bởi Ferdinand Ludwig, Cornelius Hackenbracht và Oliver Storz tại Đại học Stuttgart, những cá nhân đã làm nổi bật sức mạnh của việc sử dụng các yếu tố tự nhiên từ môi trường xung quanh không thể lường trước được để xây dựng và thiết lập một cấu trúc thành công. Động thái tốt đẹp được thiết lập với dự án này là thiết kế sinh học có xu hướng thay đổi và liên tục phát triển, cùng lúc nâng cao dự án một cách thường xuyên.

Thiết kế sinh học là câu trả lời cho câu hỏi về biến đổi khí hậu của chúng ta. Bằng cách tiếp tục thử nghiệm với môi trường tự nhiên, ta càng ít phụ thuộc hơn vào các vật liệu và phương pháp sản xuất gây hại cho hệ sinh thái. Mặc dù việc thiếu khả năng dự đoán trong một số dự án là rõ ràng, việc sử dụng và phát triển các cấu trúc thiết kế sinh học rất dễ xử lý do phần mềm của ta có thể sử dụng và lập ra mô hình. Mặc dù cố gắng sử dụng sinh học trong các thiết kế của ta đã là mục tiêu trong nhiều năm, nhưng nó vẫn còn là một nghiên cứu mới. Khi đáp lại Le Corbusier, Salvador Dali nói rằng tương lai của kiến trúc “sẽ mềm mại và đầy lông lá”. (Myers, 2012)

Mong rằng bài viết đã đem lại cho bạn những kiến thức hữu ích về nghề. Theo dõi những bài viết thú vị hơn đến từ Hexagon Academy tại phần Kiến thức & Kinh nghiệm

Nguồn: Quý Nguyễn Hexagon sưu tầm

HEXAGON ACADEMY

Học viện đào tạo đồ họa hàng đầu Việt Nam

-------------