ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) đã nổi lên trong hai thập kỷ qua như một trong những vật liệu biến đổi nhất trong kiến trúc sân vận động. Ban đầu nó được Depont phát triển cho các ứng dụng hàng không vũ trụ. Các đặc tính vốn có của nó—truyền ánh sáng, hiệu quả kết cấu, độ bền và trọng lượng tối thiểu—đã khiến nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng kiến trúc có nhịp độ dài.
ETFE lần đầu tiên được giới thiệu trong các ứng dụng kiến trúc vào giữa những năm 1980 nhưng đã thu hút được nhiều sự chú ý hơn vào cuối những năm 1990 và đầu những năm 2000 khi các nhà thiết kế tìm kiếm các giải pháp thay thế cho kính và vải cho các công trình quy mô lớn.
Dự án Eden (2001) của Nicholas Grimshaw ở Anh là một bằng chứng ban đầu về khái niệm này. Nó sử dụng đệm ETFE để tạo ra một loạt mái vòm trong suốt nổi lên như bong bóng giữa khung cảnh xanh tươi. Trong khi vào năm 2005, Allianz Arena ở Đức do Herzog và de Meuron thiết lập ETFE như một vật liệu xác định trong thiết kế sân vận động. Các tấm mặt tiền ETFE căng phồng, có khả năng thay đổi màu sắc, cho thấy vật liệu này có thể hoạt động không chỉ như một lớp vỏ tòa nhà mà còn như một tuyên ngôn kiến trúc năng động.
Trong 10 năm tiếp theo trên khắp Châu Âu và Châu Á, ETFE ngày càng trở nên phổ biến đối với các loại hình xây dựng đa dạng đòi hỏi cấu trúc nhẹ, ánh sáng ban ngày tự nhiên, độ trong suốt thị giác, hiệu suất nhiệt và khả năng thể hiện hình ảnh. Nó bắt đầu trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho kính và vải trong hầu hết các loại hình xây dựng và là vật liệu ưa thích cho sân vận động. Trung tâm Thể thao dưới nước Quốc gia Bắc Kinh (“Water Cube”) đã sử dụng ETFE để tạo ra mặt tiền và mái nhà đầy ấn tượng tại Thế vận hội Mùa hè 2008. Năm 2011, Sân vận động Forsyth Barr ở New Zealand ETFE đã cung cấp sân vận động khép kín hoàn toàn đầu tiên với mặt sân cỏ tự nhiên.
Ngược lại, Bắc Mỹ áp dụng ETFE chậm hơn, một phần do nhu cầu về các quy trình thử nghiệm mới để đáp ứng các quy chuẩn xây dựng của Hoa Kỳ và văn hóa ngại rủi ro của ngành, điều này đã củng cố sự phụ thuộc lâu dài vào các vật liệu thông thường. Liên quan đến ứng dụng sân vận động, trong giai đoạn này, các sân vận động ở Bắc Mỹ chú trọng đến các địa điểm ngoài trời hoặc mái nhà tích hợp có thể thu vào, nơi phù hợp với vật liệu mờ đục truyền thống. Từ năm 2008 đến năm 2016, tôi là phó chủ tịch kỹ thuật mặt tiền tại Thornton Tomasetti, lãnh đạo nỗ lực thiết kế ETFE trên các sân vận động lớn bao gồm Sân vận động US Bank, Sân vận động Hard Rock và Sân vận động BMO.
Sân vận động US Bank ở Minneapolis đã trở thành sân vận động NFL đầu tiên sử dụng vật liệu này trên quy mô lớn. Hoàn thành vào năm 2016, dự án có 240.000 feet vuông ETFE. Các khái niệm ban đầu kêu gọi sự tích hợp của một mái nhà có thể vận hành được, phương pháp phổ biến thời đó. Tuy nhiên, với mong muốn hướng tới một giải pháp sáng tạo hơn, chúng tôi đã thúc đẩy khái niệm tích hợp ETFE bằng cách bán khái niệm này với tên gọi “có thể thu vào mới”. Ở đây, ETFE đã cung cấp những gì tốt nhất của cả hai thế giới: kết nối trực quan với môi trường, có thể so sánh với hệ thống mở của hệ thống có thể thu vào, đồng thời mang lại sự thoải mái cho khán giả và người chơi liên quan nhiều hơn đến chế độ đóng, tất cả đều có cấu trúc mái cố định tiết kiệm chi phí hơn. Dự án này đã chứng minh những ưu điểm của ETFE và xác nhận hiệu quả vật liệu cho các ứng dụng NFL quy mô lớn.
Trong cùng thời gian đó, tôi làm việc cải tạo Sân vận động Hard Rock ở Miami. Ở đây, chúng tôi đã tích hợp ETFE ở rìa trong của một tán cây nhẹ mới và phát triển các cửa sổ mái “mắt” phức tạp xung quanh các mặt nạ lớn hỗ trợ toàn bộ tán cây. Đây là một cách tiếp cận mới ở Mỹ, một sân vận động ngoài trời tích hợp biện pháp bảo vệ cục bộ để mang lại sự thoải mái cho khán giả, một sự chuyển đổi sang các chiến lược môi trường thụ động thay vì các mái vòm được điều hòa hoàn toàn. Ngoài ra, dự án còn lặng lẽ định vị mình là sân vận động bền vững nhất ở NFL bằng cách tái sử dụng một phần đáng kể của sân vận động cũ, giảm vật liệu mới và cắt giảm gần 70% tổng năng lượng tiêu tốn.
Sân vận động BMO thể hiện một bước quan trọng trong quá trình phát triển thiết kế sân vận động hiện đại ở Hoa Kỳ, biến những bài học từ Sân vận động Hard Rock thành một mái che tinh tế hơn, thích ứng với khí hậu. Quá trình phát triển tiếp tục với Sân vận động SoFi ở Los Angeles, được hoàn thành vào năm 2020. Sân vận động đã đưa loại hình một phần ngoài trời lên một quy mô mới, bằng cách tạo ra một mái che trải dài trên toàn bộ sân vận động cũng như quảng trường và khu giải trí liền kề. Mái che, lưới cáp với ứng dụng ETFE một lớp đã trở thành đặc điểm nổi bật của sân vận động. Ứng dụng của SoFi đã tận dụng các đặc tính nhẹ và khả năng kết cấu của ETFE để giúp quy mô đầy tham vọng trở nên khả thi.
Tính bền vững là một cân nhắc quan trọng. Hệ thống mái ETFE mang lại lượng khí thải carbon trong vòng đời thấp hơn so với các hệ thống mái che truyền thống. Mặc dù sử dụng nhiều carbon trên mỗi pound, nhưng đặc tính siêu nhẹ của nó làm giảm đáng kể tổng lượng vật liệu sử dụng, giảm lượng carbon tiêu tốn đồng thời giảm thiểu nhu cầu thép kết cấu. Khi được đánh giá một cách tổng thể, ETFE cung cấp giải pháp bền vững hơn đáng kể cho các sân vận động có nhịp độ lớn.
Các dự án này cùng nhau đánh dấu sự thay đổi trong thiết kế sân vận động ở Bắc Mỹ và ETFE sẵn sàng đóng một vai trò quan trọng trong thế hệ sân vận động NFL tiếp theo.
Hiện nay, tôi lãnh đạo hoạt động của riêng mình, tập trung vào việc tích hợp kiến trúc và kỹ thuật để cung cấp các giải pháp thiết kế sáng tạo, hiệu suất cao. Cách tiếp cận này được phản ánh trong đề xuất của chúng tôi nhằm tái tạo lại Soldier Field cho Chicago Bears, nơi chúng tôi áp dụng các bài học từ nhiều thập kỷ về thiết kế sân vận động, quy hoạch và phát triển đô thị để giải quyết cả những thách thức về kỹ thuật và dân sự.
Thay vì thay thế sân vận động, dự án cho thấy cách nâng cấp địa điểm hiện tại thành địa điểm hiện đại bền vững và linh hoạt. Các tấm siêu nhẹ của ETFE khiến nó trở nên đặc biệt phù hợp để trang bị thêm cho các sân vận động hiện có, nơi khả năng kết cấu bị hạn chế. Nó cho phép xây dựng một khu bao vây mới bên trên và bên ngoài khu vực hiện có mà không làm quá tải cấu trúc, tránh việc phá dỡ tốn kém và gánh nặng tài chính khi xây dựng lại toàn bộ. Thiết kế tận dụng các đặc tính hiệu suất cao của ETFE để tạo ra một môi trường kiểm soát khí hậu. Thiết kế sử dụng hệ thống ETFE nhiều lớp với mô hình frit tích hợp để kiểm soát năng lượng mặt trời thay đổi nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt, tối đa hóa sự thoải mái cho khán giả trong các sự kiện trong suốt cả năm. Phần trung tâm của mái nhà trên sân vẫn trong suốt mà không có họa tiết frit cho phép truyền tia UV cho sức khỏe và việc sử dụng sân cỏ tự nhiên.
Về mặt cấu trúc, khu vực bao vây mới tích hợp cấu trúc nhịp dài hiệu quả, trải dài trên sân vận động hiện tại, giảm thiểu tác động của nền móng mới lên cấu trúc hiện tại. Hình dạng và cách bố trí của mái nhà tận dụng các đặc tính vốn có của ETFE để tạo thành một lớp vỏ hiệu quả đáp ứng được vi khí hậu khắc nghiệt và độc đáo bên bờ hồ của Chicago. Tác động của tuyết, băng và gió được kiểm soát mà không ảnh hưởng đến cấu trúc lịch sử của Chiến trường. Ngoài mái che, thiết kế còn gắn kết hai bối cảnh riêng biệt, hệ thống công viên ven hồ và khu lân cận South Loop ở phía Tây, cả hai đều giao thoa và kết nối bởi quảng trường cấp phòng chờ mới được hình thành, tạo nên một mô liên kết mới và không gian đô thị trải nghiệm. Kết quả là một địa điểm đẳng cấp thế giới hoạt động quanh năm, không chỉ là một sân vận động, mà còn là một điểm đến mới trong một thành phố vốn đã năng động, có khả năng tổ chức vô số sự kiện thể thao, buổi hòa nhạc và triển lãm.
Edward Peck là kiến trúc sư và là người tiên phong được công nhận về ETFE và các kết cấu nhẹ. Trong gần 30 năm, ông đã tham gia thiết kế và kỹ thuật của một số sân vận động và địa điểm thể thao mang tính biểu tượng nhất trên thế giới. Ông là giám đốc thiết kế của Edward PECK DESIGN, một công ty tư vấn thiết kế quốc tế và đa ngành hoạt động tại giao điểm giữa nghệ thuật và khoa học, đồng bộ hóa kiến trúc, kỹ thuật và cảnh quan trong việc phát triển các giải pháp sáng tạo và phù hợp với bối cảnh cho môi trường xây dựng.
Nguồn: archpaper.com
