Được bao quanh bởi đất nông nghiệp và với dân số dưới 10.000 người, thị trấn Brumunddal của Na Uy có vẻ như là một bối cảnh không thể xảy ra cho một tòa nhà cao tầng kỷ lục. Nhưng cao vút trên hồ Mjosa lân cận, cách thủ đô Oslo hơn 100km về phía Bắc, tòa tháp Mjostarnet cao 85,34m đã trở thành tòa nhà gỗ cao nhất thế giới.
Mjostarnet là tòa nhà hỗn hợp 18 tầng ở Brumunddal, Na Uy, hoàn thành vào tháng 3-2019. Mjostarnet có nghĩa là “Tháp của hồ Mjosa”. Tòa nhà được đặt theo tên hồ lớn nhất Na Uy nằm bên cạnh. Mjostarnet có diện tích sàn kết hợp khoảng 11.300m2. Cấu trúc 18 tầng bao gồm các căn hộ, không gian văn phòng và khách sạn Wood được đặt tên một cách khéo léo.
Ngoài việc đưa một thị trấn nhỏ lên bản đồ thế giới, nó đã thêm vào một bằng chứng ngày càng tăng rằng gỗ có thể cung cấp một sự thay thế bền vững cho bê tông và thép. Oystein Elgsaas, một đối tác kiến trúc đằng sau tòa tháp phá kỷ lục, Voll Arkitekter, nói: “Để thu hút sự chú ý, bạn phải xây dựng chiều cao. Và khi bạn có tòa nhà cao nhất thế giới làm bằng gỗ, mọi người đều nói: ‘Chà, chuyện gì đang xảy ra ở Na Uy?’.
Mọi người quan tâm, và đó thực sự là phần quan trọng nhất của tòa nhà này – để giới thiệu rằng điều đó là có thể, và để truyền cảm hứng cho những người khác làm điều tương tự”. Chiến công phá kỷ lục đã được hiện thực hóa nhờ một loại gỗ được thiết kế gọi là gỗ nhiều lớp hay CLT. Một phần của một nhóm vật liệu lớn hơn được gọi là gỗ khối; nó được sản xuất bằng cách dán các dải gỗ ép với nhau ở góc 90o, trước khi chúng bị nén thành những chùm hoặc tấm lớn dưới áp lực cực lớn.
Các tòa tháp bằng gỗ kết quả – đôi khi được mệnh danh là “plyscrapers” – từng là nơi bảo tồn các nhà thiết kế khái niệm. Nhưng nhờ những thay đổi trong quy định xây dựng và thay đổi thái độ đối với vật liệu, chúng nhanh chóng trở thành hiện thực. Một loạt các tòa nhà cao tầng bằng gỗ mới được thiết lập để khởi công hoặc mở cửa vào năm 2020. HoHo Vienna, một công trình hỗn hợp chỉ ngắn hơn 1,52m so với Mjostarnet, vừa mở cửa kinh doanh tại Áo. Và trong khi châu Âu có truyền thống dẫn đầu về chi phí, Bắc Mỹ đang nhanh chóng bắt kịp.
Khí hậu và chi phí
Những người ủng hộ gỗ đại chúng tuyên bố rằng, so với các giải pháp thay thế hiện có, những tòa tháp này nhanh hơn để xây dựng, mạnh hơn và có lẽ đáng ngạc nhiên nhất, an toàn hơn trong trường hợp hỏa hoạn. Tuy nhiên, đó có thể là thông tin xanh của họ giải thích sự phổ biến ngày càng tăng của gỗ trong những năm gần đây. Việc xây dựng và vận hành các tòa nhà chiếm 40% mức tiêu thụ năng lượng của thế giới và khoảng một phần ba lượng khí thải nhà kính.
Nhưng trong khi bê tông thải ra một lượng lớn carbon, cây cối sẽ hấp thụ nó trong suốt cuộc đời của chúng. Nếu những cây đó sau đó được chuyển thành gỗ khối, carbon sẽ bị “khóa” hoặc bị cô lập, thay vì quay trở lại bầu khí quyển khi cây chết. Các nghiên cứu cho thấy rằng 1m3 gỗ có thể lưu trữ hơn một tấn carbon dioxide. Chẳng hạn, các nhà phát triển của khu chung cư Ascent của Milwaukee tuyên bố rằng việc sử dụng gỗ tương đương với việc đưa 2.100 ô tô ra đường.
“Cây lưu trữ carbon; vì vậy, nếu bạn thu hoạch chúng đúng tuổi khi chúng không thể hấp thụ nhiều hơn hoặc phát triển hơn nữa, thì đó là một giải pháp tốt hơn để sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng”, Elgsaas nói thêm rằng, nếu các tòa nhà được thiết kế với tuổi thọ cao, họ có thể giữ carbon ra khỏi bầu khí quyển trong nhiều thế hệ. “Nó kéo dài tuổi thọ của cây (trước khi chúng bị phân hủy) khoảng 100 hoặc 200 năm, nếu được thực hiện đúng cách”. Gỗ nhiều lớp đã được sử dụng cho các tòa nhà thấp tầng ở các nước châu Âu như Đức và Áo từ những năm 1990, và lợi ích môi trường của việc sử dụng gỗ đại trà đã được biết đến từ lâu.
Theo kiến trúc sư Michael Green, một người ủng hộ lâu dài – và người thiết kế – các tòa nhà bằng gỗ, có “cả đống thứ hội tụ ngay bây giờ”. Green dự đoán một “cuộc cách mạng” sắp tới trong xây dựng gỗ, đã có một sự thay đổi đặc biệt quan trọng: chi phí. Khi gỗ đại trà ngày càng trở nên phổ biến, nhiều nhà máy CLT được xây dựng và quy mô kinh tế giảm giá. “Có nhiều kiến thức hơn trên thị trường, cạnh tranh nhiều hơn, chuỗi cung ứng nhiều hơn, cạnh tranh nhiều hơn, chi phí đang giảm”. Giá luôn luôn là “một rào cản”, Green nói.
- Xem thêm: Thác nước trên toà nhà “chọc trời”
Lấy thiết kế 10 tầng của SHoP Architects, đã giành chiến thắng trong một cuộc thi của chính phủ để chiếm một địa điểm ở quận Chelsea của New York, chỉ bị loại bỏ do lo ngại về tính khả thi của thị trường. Hoặc Framework, một tòa tháp gỗ cao 45,11m đầy tham vọng ở Portland thuộc bang Oregon, được coi là tòa tháp gỗ cao nhất của Mỹ trước khi bị hủy bỏ giữa những lo ngại về chi phí vào năm 2019. Tuy nhiên, chi phí của gỗ nhiều lớp đã giảm trong những năm gần đây và hiện đang “ngang bằng” với các vật liệu truyền thống, Green nói.
Tương tự như vậy, Elgsaas báo cáo rằng nhà phát triển đằng sau tòa tháp Mjostarnet của Na Uy đã tìm thấy số tiền cuối cùng là “tương tự” như một sự thay thế bằng thép và bê tông. Các nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales (UNSW) của Úc gần đây đã hoàn thành một nghiên cứu kéo dài 18 tháng so sánh một tòa nhà gỗ cao với một bê tông và thép tương đương. Theo Philip Oldfield, một giáo sư tại khoa môi trường xây dựng của trường đại học, những phát hiện cho thấy rằng tòa nhà gỗ vẫn đắt hơn một chút để sản xuất, về chi phí vật liệu. Nhưng tiết kiệm có thể được tìm thấy theo những cách khác, ông nói trong một cuộc phỏng vấn qua điện thoại.
Cụ thể, khả năng đúc sẵn, hoặc xây dựng nhà máy, các thành phần bằng gỗ có nghĩa là các chi phí xây dựng khác có thể giảm. Đối với Green, điểm bùng phát thực sự sẽ đến không phải khi gỗ chỉ rẻ như vậy – mà là khi nó rẻ hơn. Ông nói: “Chúng tôi không ở điểm (gỗ) rẻ hơn. Và chúng tôi muốn nó rẻ hơn bởi vì, vào cuối ngày, đó là thứ chi phối toàn bộ ngành công nghiệp – giải pháp rẻ nhất. Chúng tôi phải giải quyết biến đổi khí hậu bằng cách làm cho mọi thứ trở nên hợp lý hơn, không phải bằng cách yêu cầu mọi người hút nó và trả nhiều tiền hơn, bởi vì nó không hoạt động”.
Hạn chế pháp lý
Các nhà thiết kế như Green hiện đang dám ước mơ lớn. Cùng với Sidewalk Labs, một công ty thuộc sở hữu của công ty mẹ Google, kiến trúc sư người Canada này đã đề xuất một “thành phố nhà chọc trời bằng gỗ” – cao từ 25 đến 35 tầng – sẽ biến đổi một khu phố ven sông ở Toronto. Ở những nơi khác, công ty PLP Architecture của Anh đã tạo ra các đề xuất cho 3 tòa nhà chọc trời bằng gỗ, bao gồm một tòa tháp cao 299,92 mét ở trung tâm London.
Công ty Sumitomo Lâm nghiệp Nhật Bản, trong khi đó, cho biết họ có kế hoạch chi 600 tỷ yen (5,6 tỷ USD) để xây dựng một tòa nhà chọc trời bằng gỗ cao 349,91m vào năm 2041 để kỷ niệm 350 năm thành lập. Nhưng trong khi các kiến trúc sư rõ ràng tin tưởng vào tiềm năng cấu trúc của gỗ đại trà, vẫn còn những rào cản rất thiết thực đối với việc thực hiện các dự án như vậy: quy định xây dựng. Bản cập nhật mới nhất của Bộ luật xây dựng quốc tế (IBC), mà nhiều quốc gia và bang ở Mỹ sử dụng làm mô hình cơ sở cho các quy định của riêng họ, sẽ cho phép các tòa nhà gỗ lần đầu tiên tăng lên 18 tầng.
Quyết định này rất có ý nghĩa, trước năm 2018, khi Oregon trở thành bang đầu tiên của Mỹ cho phép các tòa nhà gỗ 18 tầng. Những thay đổi sẽ có hiệu lực vào năm 2021 – mặc dù chúng chỉ mang tính chất tư vấn. Một số quốc gia, chẳng hạn như Na Uy, đã có những hạn chế về chiều cao lỏng lẻo hơn, trong khi các quốc gia khác và các bang ở Mỹ có thể lựa chọn mã xây dựng chặt chẽ hơn so với các quy định được nêu trong IBC. Và vẫn còn dữ liệu hạn chế về việc các tòa tháp gỗ lớn sẽ đáp ứng như thế nào, về lâu dài, đối với nhiều rủi ro khác nhau, từ thời tiết khắc nghiệt đến mối mọt và ẩm ướt.
Theo Build With Strength, một liên minh của Mỹ được thành lập bởi Hiệp hội bê tông trộn sẵn quốc gia, gỗ nhiều lớp là “vật liệu chưa được chứng minh có nguy cơ cháy lớn, đặc biệt là trong xây dựng nhà cao tầng”. Ngoài những lo ngại về nạn phá rừng, nhóm này cho biết các vòi phun nước không hiệu quả trong việc ngăn chặn các vết cháy lan qua các tòa nhà gỗ. Nó cũng trích dẫn nghiên cứu cho thấy rằng các bảng CLT tiếp xúc có thể dẫn đến “tái bùng phát và tái phát triển” của các đám cháy.
- Xem thêm: Đa dạng nhà gỗ cổ truyền Indonesia
Tuy nhiên, những người ủng hộ gỗ đại trà cho rằng nó không chỉ an toàn – thực sự tốt hơn, vì gỗ cháy theo cách dễ dự đoán hơn. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sàn CLT dày 17,78 cm có khả năng chống cháy trong 2 giờ, mà Bộ Lâm nghiệp của Bộ Nông nghiệp Mỹ cho biết “sẽ giải quyết mối lo ngại về hiệu suất cháy của các tòa nhà gỗ và giúp đưa chúng lên một tầm cao mới”. Mặt khác, thép dễ bị sụp đổ đột ngột, Elgsaas nói. Ở nhiệt độ nhất định, nó có thể “mất khả năng chịu tải và chuyển sang spaghetti”.
Văn hóa thay đổi và thách thức phía trước
Với sự thay đổi trong quy định, sẽ có một sự thay đổi trong thái độ văn hóa đối với gỗ, Green lập luận. Mặc dù việc chuyển sang kiến trúc gỗ có thể đại diện cho sự thay đổi cơ bản nhất trong cách chúng ta xây dựng các tòa nhà chọc trời từ đầu thế kỷ 20, ở những nơi có truyền thống lâu đời của các tòa nhà gỗ như Bắc Âu hoặc Bắc Mỹ, nó có thể ít mang tính cách mạng và phục hưng hơn. “Chúng tôi đã từng xây dựng những tòa nhà gỗ lớn, khổng lồ ở Bắc Mỹ và trên toàn thế giới, nhưng chúng tôi thực sự dừng lại khi bê tông xuất hiện”, Green giải thích thêm rằng thành phố lớn đã đốt cháy sự nhiệt tình đối với vật liệu này.
Vào những năm 1840, thập niên mà bê tông cốt thép được phát minh; New York, Pittsburgh, St. Louis và Toronto đều bị tàn phá bởi những vệt sáng nhanh chóng lan rộng qua các tòa nhà khung gỗ dày đặc. “Có một số vụ cháy thành phố lớn, và tự nhiên chúng tôi nói: ‘Chà, chúng ta đừng xây dựng bằng vật liệu dễ cháy nữa’ (…). Chúng tôi biết rằng chúng tôi có thể xây dựng những tòa nhà lớn này, nhưng chúng tôi chỉ dừng nói về nó”. Trong các thành phố siêu hiện đại với ít lịch sử xây dựng bằng gỗ, chẳng hạn như Thâm Quyến hoặc Dubai, có thể có sự nhiệt tình hạn chế về sự trở lại của nó.
Chiến thắng các nhà phát triển và kiến trúc sư, Green lập luận, nên xoay quanh những gì anh ta coi là lợi thế thiết kế của gỗ. Greenn bình luận: “Tái tạo các khái niệm về sự hiện đại là gì, hình thức nên là gì, điều gì khiến mọi người thoải mái hơn và điều gì làm cho chất lượng không gian tốt hơn, phải liên quan đến các vấn đề của con người – cảm thấy bớt căng thẳng, khỏe mạnh hơn, năng suất hơn, học tập hơn nhanh hơn.
Đây phải là những nguyên tắc xác định của thiết kế tốt”. Nghiên cứu đã đề xuất rằng trong môi trường hữu cơ có thể có một số lợi ích sức khỏe. Một nghiên cứu Áo năm 2010, ví dụ thấy rằng sinh viên trong lớp học gỗ đã được nới lỏng hơn và ngủ tốt hơn so với những người trong phòng xây dựng bằng vật liệu truyền thống. Elgsaas cũng chứng thực những lợi ích tâm lý của gỗ. Ông mô tả các cột gỗ lộ ra của Mjostarnet, với vẻ ngoài hữu cơ và các kiểu vân khác nhau, vì sở hữu một đặc tính nhất định mà bê tông đồng nhất đơn giản không thể đạt được.
“Những người sống, ở và làm việc ở đó nói rằng nó cảm thấy sạch sẽ hơn, theo một cách nào đó”, ông nói. Mặc dù nhiệt tình ngày càng tăng đối với nhà cao tầng bằng gỗ, những thách thức môi trường dài hạn vẫn còn. Đối với một người, nếu gỗ đại trà là để cung cấp tiết kiệm carbon có mục đích thì những cây được sử dụng phải được lấy từ các khu rừng bền vững, Oldfield của UNSW cho biết.
Ông nói thêm: “Nếu CLT sẽ là vật liệu xây dựng chính cho chúng tôi trong 30 năm tới, chúng tôi cần bắt đầu trồng cây ngay bây giờ. Chúng tôi đã xem xét số lượng gỗ chúng tôi sẽ cần nếu vào năm 2050, 30% các tòa nhà mới được tạo ra từ CLT – và chúng tôi đang nói về việc phát triển một khu rừng hoàn toàn mới dài 100km. “Và có những câu hỏi lớn về việc bạn thậm chí có nên xây dựng những khu rừng như vậy không, vì chúng là những nền văn hóa đơn sắc, trong khi rừng tự nhiên có đa dạng sinh học”.
Nghiên cứu của Oldfield cũng đặt ra một câu hỏi dài hạn khác cần giải quyết: Điều gì xảy ra với carbon bị cô lập khi tòa nhà cuối cùng bị đánh sập, ngay cả khi nó là hàng thập kỷ hoặc thế kỷ sau? Và điều này có phủ nhận lợi ích của việc sử dụng vật liệu ở nơi đầu tiên không? “Nếu bạn chôn các yếu tố gỗ và chúng bị phân hủy – hoặc nếu bạn đốt tòa nhà vào cuối đời – bạn sẽ rò rỉ carbon dioxide vào khí quyển”, ông nói.
Giải quyết những câu hỏi này là trong nhiều năm và nhiều thập niên tới. Tuy nhiên, trong hiện tại, có vẻ như các nhà phát triển nhút nhát đang xem xét nhiều khả năng của vật liệu. Kiến trúc sư Elgsaas cho biết gỗ đã chứng tỏ bản thân phù hợp nhất với Mjostarnet – nhưng ông giữ quan điểm cởi mở về cách các tòa nhà chọc trời của tương lai có thể được xây dựng. Green kết luận: “Tôi không đứng về phía nào – Tôi không ủng hộ gỗ, hay bê tông. Tôi nghĩ rằng điều quan trọng là chúng tôi sử dụng đúng vật liệu cho đúng công việc”.
