Một số dạng trụ cầu

1. GIỚI THIỆU CHUNG:

Trụ cầu là một bộ phận chính của cây cầu, là hình ảnh mang ấn tượng đầu tiên về cây cầu. Về cơ bản thì trụ cầu là một bộ phận của kết cấu phần dưới có vai trò truyền lực từ kết cấu phần trên xuống móng tại vị trí đầu dầm. Trụ cầu sẽ như một “phần sống” trong thiết kế cầu, đặc biệt là theo chiều dọc cầu. Thiết kế trụ cầu là một vấn đề nhạy cảm đối với người sử dụng, nhất là trong những trường hợp tận dụng hết lợi thế của cây cầu như: tận dụng không gian dưới cầu để nghỉ ngơi… vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm mỹ quan là quan trọng và có giá trị trong thiết kế trụ cầu tạo hình ảnh và điểm nhấn kết cấu.

Mỹ quan trụ cầu được phân chia làm 2 mặt chính, cụ thể: khía cạnh hình ảnh và khía cạnh chất lượng. Khía cạnh hình ảnh nghĩa là những biểu hiện bên ngoài hoặc hình ảnh, trực giác có thể thấy được của người hay vật. Đối với phân tích khía cạnh hình ảnh của thiết kế mỹ quan trụ cầu thì các yếu tố được phân làm 3 mục: Các yếu tố cơ bản, màu sắc và các yếu tố chi tiết. Khía cạnh chất lượng sẽ được thảo luận từ quan điểm của nhóm trụ cầu: đó là bao gồm sự hòa hợp, thống nhất, thức (trật tự), tỷ xích, cân bằng, quy mô, tương phản, nhịp điệu và ảo giác. Thiết kế mỹ quan trụ cầu là một nhiệm vụ khó khăn và không hề có câu trả lời đúng, quá trình thiết kế là quá trình ra quyết định. Nắm vững được những tiêu chuẩn nhìn nhận thẩm mỹ sẽ là công cụ trợ giúp tuyệt vời cho thiết kế.

Nguyên tắc quan trọng nhất trong thiết kế mỹ quan trụ cầu là đạt được sự thuần khiết và rõ ràng trong cấu trúc xây dựng, không hề có bất kỳ sự mất chân thật hay rườm rà, với một sự tương tác trực tiếp tới giác quan cùng sự cảm nhận.

2. NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY VỀ PHƯƠNG PHÁP MỸ QUAN TRONG THIẾT KẾ TRỤ CẦU:

Trong lĩnh vực mỹ quan cầu, có rất nhiều nghiên cứu bao gồm: tác giả Frederick Gottemoeller (2004) với ‘BRIDGESCAPE:The Art of Design Bridge’, tác giả Kazuo Sugiyama(2006) với ‘Formative study of Bridges’ và tác giả Fritz Leonhardt(1982) với ‘Bridges: Aesthetics and Design’…song chỉ có rất ít các nghiên cứu về mỹ quan thiết kế trụ cầu. Vào tháng 5 năm 2009, tác giả S.L.Billington với “Improving standard bridge with attention to cast-in-place substructure” có thể coi như một bài báo có nghiên cứu về mỹ quan trụ cầu. Tuy nhiên, nó có sự khác nhau về chủ đề nghiên cứu ở chỗ không nghiên cứu về mỹ quan trụ cầu một cách có hệ thống. Ở nước ta hiện nay, mỹ quan cầu tuy mới được coi trọng trong thời gian vài năm trở lại đâu, nhưng là một bộ phận không thể thiếu đối với những công trình lớn. Các công trình lớn này đều được đánh giá mỹ quan thông qua các cuộc thi tuyển kiến trúc nhằm tìm ra phương án phù hợp, hài hòa, thân thiện với môi trường. Các nghiên cứu về mỹ quan cầu nói chung vẫn còn rất ít và hạn chế: cuốn sách “Mỹ học cầu đường” của GS.TS Đỗ Bá Chương & PGS.TS Đào Xuân Lâm xuất bản năm 2003 vẫn là cuốn sách duy nhất về mỹ quan, ngoài ra còn có một vài bài giảng về mỹ học cầu trong các trường Đại học. Cũng như đã nêu trên, vẫn chưa có một nghiên cứu nào đề cập sâu đến mỹ quan trong thiết kế trụ cầu.

3. PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP MỸ QUAN TRONG THIẾT KẾ TRỤ CẦU:

Mục đích chính của nghiên cứu này là tìm ra các đặc điểm mỹ quan đặc trưng trong thiết kế trụ cầu trên cơ sở khía cạnh diện mạo và ngôn ngữ hình thành. Phương pháp được chia làm 2 mặt: khía cạnh hình ảnh và khía cạnh chất lượng. Trước đây các nghiên cứu mỹ quan chỉ tập trung riêng cho trụ đơn lẻ và sau này đã tập trung vào mối quan hệ giữa trụ cầu với các bộ phận khác của cầu hay khu vực xung quanh đặt trụ cầu. Các đối tượng bao hàm được phân loại trên cơ sở thiết kế các phần tử với các nghiên cứu cơ bản có xem xét đến Nguyên tắc thiết kế (Design principle) và Hình thái học thiết kế (Design morphologic).

4. KHÍA CẠNH HÌNH ẢNH (THE VISUAL ASPECTS) TRONG THIẾT KẾ MỸ QUAN TRỤ CẦU:

Khía cạnh hình ảnh là nghĩa là những biểu hiện bên ngoài hoặc diện mạo của người hoặc vật nào đó. Để phân tích khía cạnh hình ảnh của thiết kế trụ cầu thì phải xem xét các yếu tố được phân loại theo 3 mục: Các yếu tố cơ bản (đường thẳng, hình dạng và mẫu); màu sắc; và các yếu tố chi tiết (bề mặt, bong đổ và bóng mờ, phản chiếu) như trong Hình 3 dưới đây.

Hình 3: Phân loại khía cạnh hình ảnh trong thiết kế mỹ quan trụ cầu

4.1 Các yếu tố cơ bản: Đường thẳng, hình dạng và mẫu (Line, Shape and Form)

+ Đường thẳng (Line): Đường thẳng trong hình học có tác dụng đo lường khoảng cách không gian giới hạn bởi hai điểm đầu và cuối. Tuy nhiên, đường thẳng trong thiết kế trụ cầu luôn “sống” và “động” với đầy đủ các biểu hiện về hướng và định hướng. Nói một cách khác, hoàn toàn có thể làm cho trụ cầu năng động hơn với việc sử dụng đường thẳng hoặc cong, hỗn hợp hay đường bất kỳ (xem hình 4). Thêm nữa, sự lặp lại của đường hoặc thay đổi độ dày đường cũng có thể tạo ra được những ấn tượng.

+ Hình dạng (Shape): Hình dạng bên ngoài cung cấp sẽ cung cấp những định nghĩa cho các đối tượng đại diện cho một vài dạng hình học. Có rất nhiều cách để phân loại hình dạng và dạng. Trong bài viết này dạng và hình dạng được cho là 2 chiều hoặc 3 chiều. Hình dạng 2 chiều chỉ có chiều rộng và chiều cao, trong khi đó hình dạng 3 chiều sẽ có thêm chiều sâu. Trong quá trình thiết kế mỹ quan trụ cầu ta cần lưu ý đến đặc tính của hình dạng trụ cầu (xem bảng 1 và hình 5).

Hình 5. Thể hiện hình dạng trụ theo phương dọc cầu

+ Mẫu (Form): Thiết kế trụ cầu thành công nhất cần thể hiện rõ và nhấn mạnh năng lực kỹ thuật của các mẫu có được đường truyền tải trọng. Các chức năng của mẫu có thể tăng cường mỹ quan của cây cầu. Ngược lại, đôi khi, trụ cầu thiết kế phục vụ cho điêu khắc mà cũng không làm ảnh hưởng đến các chức năng kết cấu trụ cầu. Thiết kế trụ cầu cần quan tâm đến vật liệu và công nghệ xây dựng cầu. Trong thời kỳ cổ đại thì vật liệu đá và gỗ đã được sử dụng để xây dựng trụ cầu. Sau này, trải qua một thời gian nghiên cứu, thử nghiệm công nghệ thì bê tông và thép đã được phát triển: trụ cầu bê tông rất dễ dàng tạo mọi hình mẫu thông qua sử dụng và điều chỉnh ván khuôn, trong khi đó trụ cầu thép nhẹ và năng động hơn. Để tăng cường cảm nhận của giác quan có thể điều chỉnh bằng cách thêm vào và trừ bớt đi các mẫu hoặc tổ hợp các mẫu khác nhau (xem hình 7). Các trụ cầu nói chung sẽ có cảm giác mỹ quan hơn nếu hình dạng chúng đơn giản, đường kết cấu liên tục, cần tránh sử dụng các trụ lớn hoặc khối lớn. Để tạo ra một hình dạng trụ tốt, chúng ta cần phải kiểm tra sự hiện diện của chúng từ tất cả các điểm quan sát.

Hình 6: Mẫu chức năng và mẫu điêu khắc

Hình 7 : Công nghệ điều chỉnh mẫu của trụ cầu

4.2 Màu sắc (Color):

4.3 Các yếu tố chi tiết: Bề mặt, bóng đổ và bóng mờ, phản chiếu (Texture, Shade & Shadow, Reflection).

+ Bề mặt (Texture): Bề mặt được tham chiếu từ thuộc tính, sự cảm nhận với nó gây ra từ bề mặt bên ngoài của đối tượng được cảm nhận khi sờ vào và giúp phát triển sự hiện diện của trụ.Các bề mặt hoàn thiện sẽ đảm bảo nhờ sử dụng những lớp lót. Đặc biệt, bê tông có thể dễ dàng cung cấp những bề mặt với yêu cầu khác nhau. Theo đó, các bề mặt sẽ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng ánh sáng và bóng mờ, điều đó sẽ dễ dàng hơn để chắc chắn loại bề mặt sử dụng tại những nơi mà nó có hiệu ứng nhất. Hầu hết tất cả chúng ta đã sự thật rằng tất cả các vật liệu tự nhiên đều có thuộc tính bề mặt đặc trưng của chúng (xem bảng 2). Điều này rất quan trọng để duy trì hoặc sử dụng đầy đủ thuộc tính vật liệu để tạo kết cấu trông tự nhiên hơn. Nói chung, bề mặt kết cấu rất thô trên trụ cầu sẽ cho một cảm giác khó chịu khi chúng ta sử dụng không gian bên dưới. Trang trí cũng là một phần của bề mặt và nó có thể điều chỉnh và quản lý bề mặt một cách cẩn thận hơn.

Bảng 2: Đặc tính về chất liệu và bề mặt của vật liệu trong trụ cầu

+ Bóng đổ và bóng mờ (Shade & Shadow): Bóng đổ là một khu vực màu tối bên dưới hoặc bên cạnh đối tượng nơi mà ánh sáng mặt trời không chiếu đến. Bóng mờ là một hình tối trên bề mặt xuất hiện khi một vật gì đó đứng giữa nguồn sáng và bề mặt. Tất cả các màu sắc, bề mặt và hình dáng đều thể hiện bản chất của nó đối với ánh sáng chiếu lên chúng. Những bóng đổ và bóng mờ sẽ làm nổi bật kết cấu (hình 9), và chúng ta phải cố gắng giảm thiểu diện tích không mong muốn dưới tác động của ánh sáng bằng cách lựa chọn các chi tiết cẩn thận. Trụ hình vuông vắn trông mỏng hơn trụ tròn và hình ảnh của trụ sẽ liên quan đến góc chiếu, quan hệ với góc, khoảng cách và màu ánh sáng (hình 10).
+ Phản chiếu (Reflection): Phản chiếu của trụ cầu là một hình ảnh mà ta có thể nhìn thấy được trong nước hay kính, thủy tinh và xuất hiện khi có một nguồn sáng chiếu qua trụ cầu đến một mặt phẳng không cho ánh sáng đi qua (hình 11). Như một quy tắc, bề mặt trụ cầu nên mờ hơn so với bóng. Một bề mặt bóng mịn sẽ được phản chiếu và có thể làm hình ảnh phản chiếu bị méo, biến dạng. Hơn nữa, nó sẽ phản chiếu ánh sáng và có thể làm lóa hình ảnh phản chiếu. Tất nhiên, trong một số trường hợp, khi ý tưởng thiết kế hoặc người thiết kế muốn quan tâm đến một vài nét độc đáo, bóng phản chiếu có thể thích hợp mà không có vướng mắc nào. Một phản chiếu sẽ cho một sự lung linh với thị giác, vì vậy người thiết kế cần phải sử dụng tối đa thuộc tính này.

Hình 11: Phản chiếu của trụ cầu