Cách người Nhật xây nhà để chống động đất, sóng thần

[miro1510]

Là quốc gia thường xuyên hứng chịu động đất, sóng thần, Nhật Bản đã nghiên cứu nhiều phương pháp xây dựng các tòa nhà có khả năng chống chịu thiên tai, giảm thiểu tối đa thiệt hại.

Nằm trên vành đai lửa Thái Bình Dương, Nhật Bản có tần suất hứng chịu động đất thuộc loại lớn nhất thế giới, đi cùng với đó là những thiệt hại khôn lường về cơ sở hạ tầng cũng như tính mạng con người,

Các kiến trúc sư, kỹ sư Nhật Bản đã không ngừng nghiên cứu các công nghệ, thiết kế mới để giảm chấn cho công trình, giúp các tòa nhà trụ vững trong những trận động đất mạnh.

Jun Sato, kỹ sư kết cấu kiêm phó giáo sư tại Đại học Tokyo, cho biết tất cả tòa nhà trên toàn Nhật Bản, kể cả công trình nhỏ hoặc tạm thời, đều phải có khả năng chống động đất.

Để chịu được lực tác động khổng lồ của một trận động đất, các công trình phải có khả năng hấp thụ càng nhiều năng lượng địa chấn càng tốt. Khả năng này đến từ kỹ thuật "cách ly địa chấn". Theo đó, phần móng của các tòa nhà có một hệ thống giảm chấn thủy lực, hoặc các khối cao su dày với các công trình đơn giản hơn.

Các kỹ sư Nhật Bản cũng thiết kế một hệ thống giảm chấn thủy lực phức tạp giống bơm xe đạp, xuyên suốt các công trình để cải thiện khả năng chống chịu động đất.

Chuyên gia địa chấn Ziggy Lubkowski tại Đại học College London, Anh, cho biết: "Một tòa nhà cao tầng có thể bị dịch chuyển tới 1,5 mét do rung chấn, nhưng nếu áp dụng bộ giảm chấn từ tầng hai đến tầng thượng, chuyển động của nó có thể giảm xuống mức tối thiểu, ngăn thiệt hại cho cấu trúc thượng tầng".

Tokyo Skytree, tháp truyền hình cao nhất thế giới với độ cao 634 mét ở Tokyo, là một trong những công trình chống động đấtnổi tiếng nhất nước Nhật.

Trong 3 năm xây dựng, Tokyo SkyTree cũng hứng chịu không dưới 7 trận động đất lớn nhỏ.

Atsuo Konishi, kỹ sư kết cấu cấp cao tại Nikken Sekkei, đơn vị xây dựng tòa tháp, cho biết Skytree sở hữu hệ thống kiểm soát rung chấn độc đáo. Một cột lõi bê tông cao 375 mét độc lập ở tâm tháp, được kết nối với khung tháp bằng bộ giảm chấn thủy lực, tạo độ trễ và giảm 50% rung chấn của toàn bộ công trình khi có động đất.

Trong 3 năm xây dựng Tokyo SkyTree, Tokyo đã rung chuyển bởi các trận động đất lớn nhỏ không dưới 7 lần. Tuy nhiên, không có bất kỳ tai nạn lao động nào xảy ra tại Tokyo SkyTree.

Các giám sát viên liên tục kiểm tra công trình sau các sự vụ, nhưng không ghi nhận hiện tượng sụt lún, lệch lạc nào.

Đặc biệt ngày 11/3/2011, Tokyo chịu 3 trận động đất cường độ 5 – 6 richter trong cùng một ngày. Khi đó có khoảng hơn 1.000 nhân công các loại đang làm việc trên tòa kiến trúc đã dựng lên độ cao 630m. Cơn địa chấn làm dấy lên lo ngại ảnh hưởng tới kết cấu của Tokyo SkyTree.

Lúc đó, đoàn kỹ sư đã cấp tốc tới công trường để kiểm tra mức độ thiệt hại và hết sức sửng sốt khi “Tokyo SkyTree không hề gặp bất kỳ trục trặc hay thiệt hại gì, dù là nhỏ nhất sau trận động đất. Cần cẩu tạm dừng hoạt động khi xảy ra địa chấn ở độ cao 600m đã quay trở lại làm việc bình thường ngay sau đó”, đoàn kiểm tra ghi nhận.

Ngoài ra, một cấu trúc nhà chống động đất khác ở Nhật phải kể đến là công nghệ "nhà bay" của công ty Air Danshin. Đây là sản phẩm của nhà phát minh Shoichi Sakamoto, với ý tưởng sẽ "nhấc bổng" toàn bộ ngôi nhà lên trong trường hợp xảy ra động đất. Theo đó, ngôi nhà được chế tạo với phần móng đúc bằng bê tông chống động đất nhưng phần nhà bên trên lại không được hoàn toàn "gắn chết" vào phần móng. Tiếp theo là một hệ thống túi khí và máy nén được đặt giữa phần nhà chính và móng. Xung quanh nhà là cảm biến rung động độ nhạy cao để cảm nhận được các biến đổi địa chất trước một trận động đất.

Ảnh mô phỏng thiết kế "nhà bay" của công ty Air Danshin. Ảnh: Air Danshin.

Khi phát hiện có động đất, cảm biến sẽ kích hoạt các máy nén và bơm đầy các túi khí bên dưới căn nhà và giúp nó "bay lên", theo đúng nghĩa đen. Khi quá trình này hoàn tất, toàn bộ cấu trúc sẽ cách mặt đất khoảng 3-4cm, đại diện Air Danshin cho biết.

Không chỉ dừng lại ở các nghiên cứu lý thuyết, công ty Nhật Bản này đã thực hiện một thực nghiệm trên một mô hình nhà thật, được đặt trên một máy giả lập động đất, bên trong ngôi nhà thử nghiệm có các tình nguyện viên, một số đồ đạc và cả vài ly rượu vang. Kết thúc quá trình thử nghiệm, những tình nguyện viên cho biết đã không thể cảm nhận được bất kỳ sự rung lắc nào xuyên suốt cuộc "động đất", kỳ diệu hơn là không hề có một giọt rượu nào bị sánh ra ngoài.