Gỗ ván ép: Tương lai của các thành phố lớn

Gỗ, gỗ ván ép là vật liệu xây dựng từ thời xa xưa cho đến cuối thế kỷ 19. Tuy nhiên, nó không lý tưởng lắm vì một điều, các tế bào gỗ của nó có thể phồng lên và co lại lên đến 10 phần trăm so với kích thước ban đầu của chúng, tùy thuộc vào độ ẩm. Thêm vào đó, nếu nó ướt quá lâu, vật liệu sẽ hỏng.

Sự không hoàn hảo trong nguyên liệu làm yếu tính toàn vẹn của cấu trúc và có thể làm cho nó không thể chịu được tải trọng nếu không được hỗ trợ.

Trong trạng thái tự nhiên của nó, gỗ dễ vỡ hơn thép và uốn cong dễ dàng hơn bê tông. Thực tế nhược điểm lớn nhất của gỗ tất nhiên là nó cháy rất dễ dàng. Đó không phải là những gì bạn muốn trong một trung tâm đô thị dày đặc, như đám cháy của San Francisco vào năm 1851 và 1906, Chicago vào năm 1871, và Boston năm 1872 đã xảy ra. Giờ đây, nhờ những tiến bộ trong công nghệ gỗ, các kiến trúc sư hiện đại đang khám phá lại những lợi ích của việc sử dụng gỗ trong ngành xây dựng.

Xem thêm: máy ghép gỗ, máy chà nhám gỗ, máy khoan gỗ, máy cưa gỗ
Một loại ván ép mới đang sẵn sàng để cách mạng hóa ngành công nghiệp xây dựng. Tuy nhiên, trong khi các tòa nhà trọc trời ở thế kỷ 20 bị chi phối bởi thép và bê tông, thì hai thập kỷ đầu tiên của năm 21 đã chứng kiến một trào lưu các thiết kế kiến trúc bằng gỗ. Năm 2012, khu nhà ở Forte 10 tầng ở Melbourne, australia, đã trở thành tòa nhà làm bằng gỗ cao nhất thế giới. Nó đã nhanh chóng vượt qua sau hai năm (và bốn tòa nhà khác) khi The Treet ở Trung tâm Bergen, Na Uy đã được hoàn thành.
Tổ chức Brock, tại Canada, hiện đang dành 18 tầng nhà ở cho sinh viên của Đại học British Columbia. Và đến cuối năm nay, các kiến trúc sư ở Portland, Oregon, sẽ khởi công kiến trúc sử dụng hỗn hợp 12 tầng gỗ được mệnh danh là Cốt lõi, đây sẽ là tòa nhà bằng gỗ cao nhất nước Mỹ khi nó hoàn thành. Nó dự kiến được hoàn thành vào năm 2019. – một tầng trên sông Chicago, London.

Trào lưu phát triển nhanh chóng của thiết kế là nhờ một loại vật liệu xây dựng được gọi là gỗ ép tấm lớn (CLT), được phát minh ra ở châu Âu vào những năm 1990. Nó không khác với ván ép, trên thực tế, chỉ cần sản xuất trên một quy mô lớn hơn nhiều. Các tấm ván dài gấp hai lần được dán cạnh nhau thành các tấm. Những tấm này sau đó được xếp chồng lên nhau ba hoặc bốn lớp cao, cách nhau bằng keo chống cháy và ép lại với nhau. Bằng cách luân phiên tấm gỗ của mỗi lớp tiếp theo lên 90 độ, vật liệu hỗn hợp cho thấy sức mạnh của kết cấu này có thể so sánh với thép và phủ nhận những khuyết điểm của gỗ.
Kết cấu bằng gỗ đem lại nhiều lợi ích so với thép và bê tông, đặc biệt là trong một thế giới ngày càng thải ra nhiều khí carbon. Ví dụ, ¼ trọng lượng của một cấu trúc bê tông có kích thước bằng nhau, có nghĩa là nền tảng không phải là lớn. Điều đó có nghĩa là bạn không cần phải sử dụng nhiều vật liệu xây dựng và không phải tốn nhiều nhiên liệu để đưa chúng vào công trường, điều này làm giảm lượng khí thải carbon.

Đó là một vấn đề lớn ở Hoa Kỳ: Theo Bộ Năng lượng, 40% tổng lượng khí nhà kính phát thải từ việc xây dựng và sử dụng các công trình. Giáo sư arijit Sinha của Đại học Oregon nói với trang Engadget: “Carbon dioxide là thành phần của gỗ. “Khi cây phát triển, nhiều carbon dioxide sẽ được tích trữ.” Hơn nữa, Sinha tiếp tục, các tòa nhà bằng gỗ nhẹ – dù chúng được làm bằng gỗ ép hay gỗ truyền thống – thì chúng có xu hướng chịu được động đất tốt hơn và làm tiêu hao năng lượng của việc rung lắc dễ hơn cấu trúc bằng thép”.

Theo một nghiên cứu năm 2014 được đăng trong Tạp chí Lâm nghiệp bền vững, chúng ta có thể giảm lượng phát thải C02 toàn cầu từ 15 đến 20% nếu chúng ta sử dụng gỗ tổng hợp (CLT) thay vì thép. Ngoài ra, CLT có thể được chế tạo trong một nhà máy và phong cách Ikea đến vị trí công trường và sau đó chỉ cần lắp ráp, thay vì được xây dựng theo nghĩa truyền thống. Kevin Flanagan, một đối tác của PLP architecture, nói với CNN: “Làm thế này tiết kiệm nhiều thời gian và tài chính.
Nhưng có lẽ lợi thế giá trị nhất của gỗ là khả năng cô lập carbon. Một nghiên cứu năm 2009 của Đại học Canterbury, New Zealand, cho thấy trong vòng 60 năm nữa, “Việc tăng lượng gỗ trong các tòa nhà làm giảm năng lượng ban đầu và tiềm năng hâm nóng toàn cầu (GWP) của vật liệu và cũng làm giảm tổng tiêu thụ năng lượng và GWP”.

Nhìn chung, các tòa nhà bằng gỗ có thể có tổng lượng carbon thấp hơn một phần ba so với các toà nhà bằng thép và bê tong có kích thước tương tự.Jim Bowyer, một kỹ sư danh dự tại Đại học Minnesota, ở St. Paul, nói với tờ Nature vào tháng 5 rằng: “Khi bạn so sánh một tòa nhà bằng gỗ với một tòa nhà bằng bê tông, gỗ sẽ luôn thắng”.

Tuy nhiên, như đầy hứa hẹn vì tất cả sự bù đắp lượng carbon này xuất hiện, cho dù carbon đó vẫn phụ thuộc phần lớn vào cách thức tái chế chất liệu. Không giống như chùa Sakyamuni, hầu hết các tòa nhà hiện đại đều không có ý nghĩa mãi mãi. Thay vào đó, chúng thường bị phá hủy và xây dựng lại mỗi nửa thế kỷ hoặc lâu hơn do nhu cầu của thành phố thay đổi.
Vậy bạn làm gì với đống gỗ xẻ sau khi bạn khai thác? Sinha giải thích: Bạn không thể đổ nó vào bãi chôn lấp và để cho nó bị thối rữa, như vậy từ từ giải phóng carbon bị mắc kẹt lại vào bầu khí quyển. Đốt gỗ cho năng lượng cũng giống như vậy, chỉ nhanh hơn. Tái chế có trách nhiệm rằng gỗ để sử dụng trong các dự án xây dựng khác hoặc các sản phẩm khác hoàn toàn là cách duy nhất để đảm bảo rằng cácbon không bị thoát ra.

Một thách thức lớn khác là sự bền vững của gỗ. Theo Quỹ Động vật Hoang dã Thế giới, 58.000m2 rừng bị phá hủy mỗi năm. Tuy nhiên, với việc tăng cường trách nhiệm quản lý đất đai, các chuyên gia tin rằng chúng ta có thể làm cho nó hoạt động được.
Sinha nói: “Gỗ là nguồn tài nguyên có thể tái tạo và bền vững chừng nào rừng còn được quản lý tốt. Nếu điều đó xảy ra, thì gỗ là một sự lựa chọn rõ ràng cho việc xây dựng ‘cây xanh’.”

Bowyer, người đứng đầu cuộc đánh giá chuyên gia thay mặt Hội đồng Gỗ Hoa Kỳ, cho biết ngành gỗ của Hoa Kỳ hiện đang khai thác khoảng 1/3 tăng trưởng rừng hàng năm của đất nước nhưng có khả năng gấp đôi số lượng cácbon bị cô lập trong các tòa nhà hàng năm. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu của ông nhận thấy rằng việc xây dựng bằng gỗ có thể mở rộng ra ngoài khu dân cư (khoảng 80% ngôi nhà ở Mỹ được làm từ gỗ) vào các không gian thương mại và công nghiệp mà không làm giảm lượng carbon bị cô lập trong rừng của Mỹ.
Các nhà nghiên cứu đã tìm cách để “kết hợp các loài gỗ và loại keo và dán tấm gỗ vào nhau để tối ưu hóa các đặc tính kỹ thuật cho ứng dụng cụ thể”, Sinha nói. Đại học Bang Oregon cũng hợp tác với một công ty gỗ địa phương để phát triển kế thừa của CTL, được gọi là các Tấm Ván ép Tường Khuôn. Với kích thước hoàn thiện tối đa 12 feet rộng 48 feet dài 24 inch dày, MPP có thể hỗ trợ cùng một lượng trọng lượng như CTL trong khi sử dụng ít hơn đến một phần ba gỗ. Như Sinha kết luận, “Tôi nghĩ rằng gỗ dán nhiều lớp chỉ là sự khởi đầu”.