Trong hành trình giảm phát thải carbon của ngành xây dựng toàn cầu, mass timber – hay còn gọi là gỗ khối lớn – đang nổi lên như một trong những giải pháp vật liệu đầy triển vọng. Các sản phẩm như CLT (Cross-Laminated Timber) hay Glulam (Glue-Laminated Timber) không còn được xem là những thử nghiệm mang tính ý tưởng mà đã hiện diện trong ngày càng nhiều công trình quy mô lớn trên thế giới.
Từ những ngôi nhà thấp tầng đến các dự án văn phòng, trường học và thậm chí là nhà cao tầng, mass timber đang dần khẳng định vị thế như một vật liệu của tương lai. Tuy nhiên, hành trình đưa gỗ lên những tầng cao mới không chỉ là câu chuyện về khả năng chịu lực hay công nghệ sản xuất, mà còn là bài toán về an toàn cháy – yếu tố được xem là chìa khóa quyết định tốc độ phát triển của loại vật liệu này trong những thập kỷ tới.
Vượt qua giới hạn của công trình gỗ truyền thống
Trong thời gian dài, công trình gỗ thường được gắn với hình ảnh nhà ở thấp tầng hoặc các công trình quy mô nhỏ. Quan niệm này xuất phát từ những hạn chế về vật liệu và công nghệ trong quá khứ. Tuy nhiên, những thay đổi quan trọng trong các bộ quy chuẩn xây dựng quốc tế đã cho thấy một thực tế hoàn toàn khác. Các phiên bản mới của Bộ Quy chuẩn Xây dựng Quốc tế (IBC) đã mở đường cho các công trình mass timber đạt chiều cao lên đến 18 tầng, đánh dấu bước tiến quan trọng của kiến trúc gỗ hiện đại.
Sự thay đổi này không phải là quyết định mang tính thử nghiệm. Nó được xây dựng trên nền tảng của hàng loạt nghiên cứu, thử nghiệm thực tế và những thành tựu trong công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật. Với độ ổn định cao, khả năng chịu lực tốt và trọng lượng nhẹ hơn bê tông, mass timber hoàn toàn có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tải trọng gió, động đất và tuổi thọ công trình. Nói cách khác, bài toán kết cấu của công trình gỗ cao tầng về cơ bản đã có lời giải.
Thách thức lớn nhất hiện nay: An toàn cháy
Khi giới hạn về kết cấu dần được vượt qua, một câu hỏi quan trọng hơn bắt đầu xuất hiện: làm thế nào để đảm bảo an toàn cháy cho các công trình gỗ ngày càng cao hơn? Các nghiên cứu cho thấy những cấu kiện mass timber có khả năng hình thành lớp than hóa bảo vệ khi tiếp xúc với lửa. Lớp than này giúp làm chậm quá trình cháy và duy trì khả năng chịu lực của phần lõi kết cấu trong một khoảng thời gian đáng kể.
Tuy nhiên, đối với các cơ quan quản lý, đơn vị bảo hiểm và chuyên gia quản trị rủi ro, vấn đề không chỉ dừng lại ở khả năng chống cháy của vật liệu. Một trong những xu hướng nổi bật hiện nay là để lộ bề mặt gỗ trong không gian nội thất nhằm khai thác vẻ đẹp tự nhiên của vật liệu. Những hệ dầm, cột và trần gỗ lộ thiên mang lại cảm giác ấm áp, gần gũi với thiên nhiên và là một trong những yếu tố tạo nên sức hấp dẫn đặc biệt của mass timber.
Tuy nhiên, chính lựa chọn thiết kế này cũng làm gia tăng mức độ phức tạp của bài toán phòng cháy. Khi diện tích gỗ lộ thiên lớn hơn, diễn biến của đám cháy có thể khác biệt đáng kể so với các công trình sử dụng vật liệu không cháy như bê tông hoặc thép được bọc bảo vệ. Bên cạnh đó, chiều cao công trình càng lớn thì thời gian sơ tán cư dân càng kéo dài, trong khi khả năng tiếp cận từ bên ngoài của lực lượng cứu hỏa lại bị hạn chế. Điều này đòi hỏi các giải pháp an toàn phải được xem xét toàn diện ngay từ giai đoạn thiết kế.
Chính vì vậy, rào cản lớn nhất của mass timber hiện nay không nằm ở câu hỏi “Liệu tòa nhà có đứng vững hay không?”, mà ở câu hỏi “Làm thế nào để kiểm soát rủi ro hỏa hoạn trong các công trình gỗ cao tầng?”.
Thiết kế dựa trên hiệu năng – Chìa khóa mở rộng giới hạn của Mass Timber
Để giải quyết thách thức này, ngành xây dựng thế giới đang ngày càng chuyển dịch từ phương pháp thiết kế phòng cháy theo quy định cứng sang thiết kế dựa trên hiệu năng (Performance-Based Fire Design). Các quy chuẩn truyền thống thường quy định những giới hạn cụ thể về chiều cao công trình, tỷ lệ bề mặt gỗ được phép lộ ra hoặc yêu cầu bắt buộc phải bọc kín kết cấu bằng các vật liệu chống cháy. Cách tiếp cận này giúp đơn giản hóa công tác quản lý nhưng đôi khi hạn chế khả năng sáng tạo trong thiết kế.
Ngược lại, thiết kế dựa trên hiệu năng tập trung vào việc đánh giá những gì thực sự xảy ra nếu xảy ra hỏa hoạn trong một công trình cụ thể. Thông qua mô phỏng cháy, phân tích hành vi của vật liệu, tính toán thời gian sơ tán và đánh giá hiệu quả của các hệ thống chữa cháy, các chuyên gia có thể xây dựng những giải pháp phù hợp với từng dự án riêng biệt. Nhờ đó, kiến trúc sư có thể duy trì các bề mặt gỗ lộ thiên để phát huy giá trị thẩm mỹ của vật liệu, trong khi công trình vẫn đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn.
Tương lai của kiến trúc gỗ cao tầng
Mass timber đang mở ra một chương mới cho ngành xây dựng bền vững. Nếu trước đây câu hỏi đặt ra là liệu gỗ có thể thay thế bê tông và thép trong các công trình quy mô lớn hay không, thì ngày nay trọng tâm đã chuyển sang việc làm thế nào để khai thác tối đa tiềm năng của vật liệu này một cách an toàn và hiệu quả. Tương lai của mass timber sẽ không chỉ được quyết định bởi công nghệ sản xuất hay năng lực kết cấu, mà còn bởi khả năng xây dựng niềm tin từ các cơ quan quản lý, nhà đầu tư và cộng đồng. Trong hành trình đó, an toàn cháy không còn là rào cản, mà đang trở thành động lực thúc đẩy những tiêu chuẩn mới cho thế hệ công trình gỗ cao tầng của tương lai.
Nguồn: https://www.thorntontomasetti.com/
