Các cơng trình phát triển dàn trải trên diện rộng địi hỏi sự phân chia khu vực hoặc xây dựng theo từng giai đoạn. Hình học Fractal với đặc điểm kích thước vơ tận, cho phép phát triển mở rộng tổ hợp một cách tầng bậc từ to đến nhỏ mà vẫn đảm bảo được sự liên kết về cấu trúc và tạo hình.
Sơ đồ 2.5. Giải pháp ứng dụng cho cơng trình "khách sạn hoa sen”
KTS: Plat Architects, vị trí: sa mạc Xiangshawan, Trung Quốc – Diện tích 30000 M2 – năm hồn thành: 2013 (Hình ảnh minh họa [123, 148])
1- CĂN CỨ ỨNG DỤNG
HÌNH HỌC FRACTAL 2 - SÁNG TẠO TỔ HỢP ĐỒNG DẠNG ĐỒNG DẠNG HƯỚNG TÂM, XẾP LỚP
3 - GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ
- Vị trí ứng dụng: tạo hình tổ hợp mặt bằng - Phong cách kiến trúc: phỏng tự nhiên - Kết cấu: khung, bảng thép đúc sẵn - Đồ họa: CAD, 3D Max v.v
4 - GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG
- Thay đổi độ cao, tỷ lệ theo lớp
Theo kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn, các cơng trình phát triển theo chiều rộng ứng thường dụng module đồng dạng với các tỷ lệ khác nhau. Các module này có thể ghép với nhau thành dạng lưới hoặc dạng xếp lớp, cấu thành các tổ hợp có diện tích phát triển bất kỳ. Các ví dụ điển hình cho dạng module ghép lưới đã phân tích là: khu
Tổ hợp không gian phát triển nhiều lớp, mô phỏng cồn cát sa mạc và
nhà ở Belapur, tổ hợp nhà ở Housing Block Moscow hay tổ hợp công trình trung tâm nghiên cứu hóa dầu King Abdullah. Ngồi ra, trong số các cơng trình thực tế ứng dụng hình học đồng dạng hiệu quả gần đây, dựa theo sự phát triển hình thái địa hình, phải kể đến "khách sạn hoa sen” - “Lotus hotel" trên sa mạc thiết kể bởi Plat Architects. Giải pháp ứng dụng hình học đồng dạng xếp lớp của cơng trình được minh họa ở sơ đồ 2.5.
2.2.3.2. Kiến trúc phát triển theo chiều cao
Các loại nhà nhiều tầng, cao tầng và nhà tháp như chung cư, khách sạn, văn phòng, bệnh viện, trường học,v.v, tự thân đã có sự tương đồng với THHH Fractal do các kiểu nhà này hàm chứa tính module, lặp lại của các đơn vị trên cả mặt đứng và mặt bằng (Hình 2.31). Tuy vậy, trước đây, kiến trúc nhà nhiều tầng, cao tầng và nhà tháp có xu hướng tẻ nhạt do sự lặp lại hồn tồn của tầng điển hình thì ngày nay, trong thời đại cơng nghệ số với sự tham gia của hình học Fractal, các tổ hợp nhà cao tầng, nhiều tầng và nhà tháp biến đổi linh hoạt, đặc biệt trong tổ hợp hình khối và mặt đứng.
Một số kinh nghiệm ứng dụng hình học Fractal trong sáng tác nhà cao tầng thực tế có thể tổng kết như sau (minh họa tại hình 2.32):
- Các tịa nhà cao bọc kính tiết diện lớn, các phân vị trên mặt đứng khơng cịn
đơn giản là kẻ ô vuông đều đặn mà tạo hình sơ đồ lưới biến hóa đồng dạng trên nhiều tỷ lệ tượng tự nguyên tắc hình học Fractal. Một số trường hợp, mặt đứng tịa nhà được đục lỗ, phân vị dựa trên một số diện Fractal căn bản như thảm Sierpinski.
- Các phân vị ngang trên mặt đứng như dầm, ban công, lơ gia được tạo dáng và
kích thước biến đổi linh hoạt về độ dài ngắn, tỷ lệ hoặc thậm chí là uốn lượn tương tự quy tắc đồng dạng tương đối của hình học Fractal tạo ra những biến đổi có tính vi
Hình 2.31. VD hình thức tổ hợp cơng trình cao tầng thơng thường (ảnh chụp trình cao tầng thông thường (ảnh chụp đường phố Hà Nội)
biến giữa các tầng nhưng liên tục, tạo hiệu quả chuyển động, linh hoạt trên mặt đứng cơng trình.
- Mặt bằng cơng trình được xây dựng dựa trên lưới kẻ ô hoặc các căn hộ được
phân chia được phân chia thành các module hình học có hơi hướng zigzag và có khả năng xếp, ghép theo nhiều nhiều cạnh, nhiều mặt khác nhau trên mặt bằng từng tầng một. Kích thước, hình dáng từng phịng của các căn hộ kiểu này có thể thay đổi theo từng tầng những vẫn nằm trong giới hạn liên kết của sơ đồ lưới. Kết quả, tạo ra một tổ hợp hình khối phức tạp, tương tự như một tổ hợp Fractal với thuộc tính: hình dạng bất thường, bề mặt được điêu khắc hóa với nhiều khối căn hộ đồng dạng thò ra thụt vào, đan xen nhau, chuyển động, thay đổi liên tục từ trên xuống dưới.
Cube Birmingham (England) [108]
Bosco Verticale (Italia) [85]
Village de Vacances, (Gigaro) [79]
The Habitat 67 (Canada) [90]
Hình 2.32. Một số VD minh họa kinh nghiệm ứng dụng hình học đồng dạng trong thiết kế nhà cao tầng
1 – Tạo hình lưới đồng dạng cho vỏ bao ngoai
2 – Tạo phân vị ngang / dọc đồng dạng
3 – Tạo độ giật cấp kiểu đồng dạng xếp lớp
- Các tầng nhà có sự thay đổi về độ đua và hình dáng của các ban cơng, các tầng trên có xu hướng đồng dạng nhưng lùi dần vào, tạo nên cấu trúc cao tầng phân lớp tương tự các cấu trúc phân lớp có tính Fractal trong tự nhiên.
- Các cấu trúc dạng tháp. Hình học Fractal thích hợp để tạo ra các module liên
kết rỗng nhưng rất hiệu quả và chắc chắn, vừa giúp giảm tải trọng cơng trình, vừa tạo ra liên kết chặt chẽ, phô diễn được vẻ đẹp kết cấu. Những cấu trúc Fractal có thể dùng áp dụng tham khảo: thảm Sierpinski, tam giác Sierpinski, cấu trúc tự nhiên như cành cây, tổ ong, v.v.
2.2.3.3. Kiến trúc phát triển theo khối lớn
Theo kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn, các cơng trình dạng tập trung thành khối sẽ có tiết diện bề mặt che phủ như mặt đứng hay mái lớn cần phân chia hoặc thiết kế điêu khắc bề mặt. Tiết diện lớn thường đỏi hỏi kết cấu dạng khung ốp kính hoặc vật liệu nhẹ. Việc ứng dụng các sơ đồ lưới đồng dạng hình học Fractal cho kết cấu khung vỏ bao, vừa tương thích về tạo hình kết cấu, vừa tạo ra hình thức phân vị có nhịp điệu, vần luật, mang màu sắc công nghệ, phong phú, sinh động hơn so với phân chia kẻ ơ đều đặn (Hình 2.36). Đây cũng là cơ sở tạo hình điêu khắc dạng module cho các bề mặt với việc thay đổi độ nông sâu, chất cảm, màu sắc, v.v.
a) Tháp văn phòng Doha (Qatar, 2010) [122] b) Bảo tàng ABC (Tây Ban Nha, 2011) [84] Hình 2.33. VD về phân vị diện bao ngồi của các cơng trình có khối tích lớn
Ứng dụng hình học Fractal kết hợp kỹ thuật như đồ họa đã giúp các nhà thiết kế tìm ra nhiều giải pháp tạo hình đa dạng. Sự phát triển trong công nghệ chế tạo vật liệu, công nghệ cắt CNC, công nghệ in 3D đã giúp cho các họa tiết phức tạp, ứng dụng hình học Fractal trở nên khả thi, thậm chí dễ dàng. Các cơng trình ứng dụng tiêu
biểu đã phân tích là mảng tường mặt đứng của bảo tàng quốc gia Ai Cập (Hình 2.28) hay mặt bằng mái của bảo tàng “The Louvre” ở Adbu Dhabi (Hình 2.30). Ngồi ra, một số ví dụ khác tham khảo hình 2.36.
2.2.4. Kinh nghiệm thiết kế tổ hợp theo khả năng phát triển linh hoạt phong cách kiến trúc
So với các hình học đơn lẻ như Euclid hay Topo, các tổ hợp Fractal có một số đặc điểm nổi bật về thẩm mỹ và cấu trúc, tương thích với một số phong cách kiến trúc hiện đại. Điều này đã được thể hiện qua nhiều sáng tác cả trên lý thuyết và thực tiễn.