Một mái vòm uốn lượn với độ dày chỉ 5 cm vừa được các kỹ sư tại ETH Zurich tạo ra nhờ sử dụng phương pháp in 3D bê-tông.
Bê-tông đã ra đời khoảng một thiên niên kỷ trước, nhưng điều đó không có nghĩa là người ta không thể sáng tạo ra những cách thức xây dựng mới. Một trong những ý tưởng độc đáo được đưa ra là sử dụng bê-tông như “mực” trong máy in 3D để in nhanh một phần kết cấu hoặc toàn bộ toà nhà.
Ý tưởng này được đưa ra bởi các kỹ sư thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ. Thiết kế thử nghiệm ban đầu có chiều cao 7.5 m và cực mỏng, phần dày nhất đạt 12 cm và chỉ 3 cm ở các mép. Nó có diện tích bề mặt 160 m2 và che phủ được một khu vực rộng 120 m2.
Thay vì sử dụng giàn giáo bằng gỗ hoặc bọt tự tạo, các kỹ sư đã thử nghiệm một kỹ thuật mới trong thiết kế của họ. Một mạng lưới cáp thép đã được kéo dài thành hình dạng mong muốn, và một loại vải dệt bằng polyme được đặt lên trên để tạo ra một hệ thống ván khuôn mềm dẻo. Hình dạng được kiểm soát bởi các thuật toán phân phối lực một cách đều đặn giữa các dây cáp và xác định số lượng bê-tông cần thiết để áp dụng cho từng phần. Sau đó, lưới cáp có thể được tháo dỡ, tái sử dụng và thay đổi hình dạng nếu cần.
Có khoảng 20 tấn bê-tông ướt được đỡ bởi 500 kg dây cáp. Vậy làm thế nào để xi măng có thể áp dụng cho các kết cấu hỗ trợ? Hỗn hợp cần phải vừa đủ dày để dính vào các bề mặt thẳng đứng, nhưng đủ lỏng để nó có thể dễ dàng phun được trong quá trình thi công. Do đó đòi hỏi một phương pháp đặc biệt được nghiên cứu phát triển cho riêng cho dự án.
Vòm bê-tông nguyên mẫu này được thiết kế để che một căn hộ trên tầng thượng mang tên là HiLo. Các kỹ sư sẽ xây căn hộ vào năm tới trên tầng cao nhất của phòng thí nghiệm NEST ở Dübendorf, Zurich, Thụy Sĩ. Mái nhà này sẽ giúp giải quyết các vấn đề về trung hòa năng lượng và điều hòa không khí cho HiLo.
Cần tới 4 năm làm công tác chuẩn bị, dự án này mất hơn sáu tháng để thử nghiệm và giám định chất lượng và bước tiếp theo là các kỹ sư sẽ xây dựng cấu trúc vòm tương tự tại NEST trong thời gian từ 8 đến 10 tuần.
Video quá trình xây dựng mái vòm nguyên mẫu siêu mỏng bằng in bê-tông:
Sơn Tùng