Kỹ thuật chống động đất mới của người Nhật

nvhcuong

New Member
Từ lâu, các kiến trúc sư Nhật và phương Tây đã áp dụng các thiết kế xây dựng đặc biệt để chống lại những trận động đất vừa và nhỏ, song hầu hết đều khó chịu đựng những con địa chấn trên 7 độ richter. Gần đây, họ đã đề ra những sáng kiến xây dựng nhà mới, có thể chống rung lắc tốt hơn nhiều.

Theo quan điểm của các nhà kiến trúc Nhật, có thể làm giảm nhẹ sức mạnh của những cơn địa chấn bằng cách đặt vào giữa kiến trúc và mặt đất những ống hình trụ làm bằng chất nhựa đàn hồi lắp xen kẽ với các lớp cao su và những tấm kim loại. Hệ thống này có tác dụng giảm nhẹ sức tàn phá của một trận động đất và kể từ trận động đất ở Kobe năm 1995, nó được áp dụng rộng rãi trong việc xây dựng nhà ở, văn phòng làm việc, bệnh viện, trường học... Đến nay, trên 2000 kiến trúc đã được xây dựng theo kỹ thuật này.

Tuy nhiên, theo chuyên gia Mitsuru Kageyama, trưởng ban nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật Obayashi, kỹ thuật chống động đất hiện nay chỉ có thể giúp làm giảm khoảng 3/4 những chấn động lan truyền theo chiều rộng và gần như bất lực trước những chấn động theo chiều thẳng đứng. Theo ông, cần triển khai những kỹ thuật để ngăn ngừa tổn hại của các chấn động kiểu này, sinh ra do sự dịch chuyển đột ngột của một vết nứt, khi tâm ngoài của trận động đất nằm ngay bên dưới thành phố.


Kỹ thuật của Obayashi.

Gần đây, nhóm BTP Obayashi và Công ty năng lượng nguyên tử Nhật Bản vừa triển khai một kỹ thuật mới có thể giảm thiểu mức tác hại của những cơn địa chấn theo chiều dọc. Họ làm rỗng bên trong những cột chống bằng cao su (có cáp gia cố) rồi bơm khí nén vào, biến chúng thành những gối nệm bằng hơi có tác dụng giảm thiểu những chấn động dữ dội đi từ dưới lên. Để chứng minh tính hiệu quả của kỹ thuật này, họ thực hiện mô hình một toà nhà cao khoảng 4m, nặng 40 tấn đặt trên một bệ đỡ bằng cao su đường kính 2m rồi đưa tất cả vào một bộ phận tạo chấn động giống như một trận động đất; kết quả là những chấn động theo chiều rộng và chiều thẳng đứng đều được giảm đến 3/4 và toà nhà vẫn đứng vững.


Kỹ thuật của Shimizu
Tuy nhiên, một vấn đề đặt ra cho Kageyama và đồng nghiệp là: trong trường hợp đất nện không vững chắc như ở vùng vịnh Tokyo, khó áp dụng kỹ thuật này. Các chuyên gia lại tính đến giải pháp "toà nhà nổi" do công ty BTP Shimizu thực hiện. Nguyên lý của giải pháp này như sau: nếu hạn chế sự tương tác giữa kiến trúc và nền đất, những chấn động do cơn địa chấn tạo ra sẽ tác động rất ít lên toà nhà. Theo ông Takumi Oyama, trưởng ban nghiên cứu của Shimizu, bằng kỹ thuật toà nhà nổi, có thể giảm được cường độ cơn địa chấn tác động lên toà nhà từ 7 độ richter xuống còn 4 độ richter. Hiện nay, Shimizu đang xây dựng trong phòng thí nghiệm một kiến trúc áp dụng kỹ thuật vừa mô tả. Toà nhà thử nghiệm có độ cao 17m thì 2m chìm trong nước; giữa kiến trúc và mặt đất, họ đặt một lớp nhựa đàn hồi để tác động địa chấn bị hoá giải bớt.

Thời gian động đất kéo dài cũng là yếu tố quan trọng quyết định mức tổn hại. Theo các chuyên gia, khi chấn động diễn ra quá 5 hay 6 giây, những tầng trên cùng của kiến trúc sẽ dao động đến hơn 2 mét và kỹ thuật hiện nay gần như bất lực trước những tác động kéo dài như thế.

Một công ty khác là Taisei đang nghiên cứu phương thức khắc phục điểm yếu này. Họ dự tính đặt bên dưới kiến trúc, giữa nền đất và lớp nhựa đàn hồi, một thiết bị trượt nằm giữa hai tấm thép không gỉ, sử dụng kết hợp với một bộ phận cách ly chấn động bằng cao su đóng đai sắt.

Kỹ thuật của Taisei

Nhờ giao diện trượt, khi trận động đất xảy ra trong một thời gian tương đối dài, kiến trúc sẽ trượt nhẹ trên nền đất, lớp cao su hấp thụ các chấn động và phân bố lực ma sát vào hai tấm thép. Các thử nghiệm qua máy tính điện tử cho thấy trong trường hợp một trận động đất 8 độ richter, những dao động ở phần trên cùng của toà nhà 40 tầng có thể giảm còn 0,8 mét, thay vì 2,4 mét như trong những điều kiện hiện nay.

Tuy nhiên, tất cả các giải pháp trên hiện mới ở giai đoạn thử nghiệm.

(Theo Courrier International, Scientific American)
 

Hãy đăng ký hoặc đăng nhập để gửi phản hồi

Bạn phải là thành viên mới có thể gửi phản hồi

Đăng ký

Hãy đăng ký làm thành viên. Việc này rất đơn giản!

Đăng nhập

Bạn là thành viên? Hãy đăng nhập tại đây.

Top