Vì sao tòa nhà chọc trời của Mỹ, Nhật Bản có thể đứng vững trong động đất?

Mối đe dọa từ thảm họa động đất tàn phá là thứ mà nhiều quốc gia trên thế giới phải đương đầu. Trong đó, các quốc gia như Nhật Bản, Mỹ chịu ảnh hưởng đặc biệt mạnh khi trải qua nhiều trận động đất mỗi năm vì vị trí địa lý.

Khi phải đứng trước mối đe dọa quá lớn, công tác chuẩn bị được coi là cần thiết để ngăn chặn thảm họa. Tuy nhiên, một số khu vực lại liên tục thất bại trong việc đề phòng thảm họa sắp đến.

Thực tế vẫn có một số cách để giảm bớt ảnh hưởng của động đất. Đó là áp dụng những kỹ thuật xây dựng đặc biệt. Mỗi quốc gia lại xử lý mối đe dọa về động đất theo những cách riêng biệt mà chúng ta có thể học hỏi.

Thứ nhất, tòa tháp Tokyo Skytree

Nằm ngay trên Vành đai lửa Thái Bình Dương, khu vực có những hoạt động địa chấn mạnh, khiến Nhật Bản là một trong những quốc gia ghi nhận nhiều trận động đất nhất thế giới.

Vì động đất xảy ra qua phổ biến nên chính phủ Nhật Bản đã tiến hành các biện pháp cần thiết để ngăn chặn thiệt hại, bằng cách xây dựng những công trình được thiết kế đặc biệt để chịu động đất và xây lại các tòa nhà khi cần. Thậm chí Nhật Bản còn ban hành điều luật về hạn chế chiều cao của nhà chọc trời.

Thực tế là các kỹ sư, kiến trúc sư Nhật Bản đã không ngừng nghiên cứu về các công nghệ, thiết kế mới để làm giảm chấn cho công trình, giúp cho các tòa nhà có thể trụ vững được trong những trận động đất.

Tháp Tokyo Skytree được thiết kế đặc biệt để giảm rung chấn khi xảy ra động đất. Ảnh: Bloomberg

Công trình cao nhất ở Nhật Bản hiện nay là tháp Tokyo Skytree. Đây là một ví dụ điển hình về cách các kiến trúc sư Nhật Bản xử lý mối đe dọa thường xuyên từ động đất bằng cách áp dụng những giải pháp sáng tạo nhất.

Tokyo Skytree là tòa tháp được khởi công vào năm 2008 và đến tháng 5/2012 thì được khánh thành và đi vào hoạt động. Với chiều cao 634 m, Tokyo Skytree trở thành tòa tháp truyền hình cao nhất thế giới.

Tokyo Skytree có chất lượng tiêu chuẩn giúp một tòa tháp chịu động đất như có ống thép đặc biệt ở đế. Tuy nhiên, điều khiến tòa tháp đặc biệt lại nằm ở trung tâm. Cụ thể, được lấy cảm hứng từ thiết kế chùa 5 tầng truyền thống trong lịch sử Nhật Bản, các kỹ sư đã xây dựng một cột trung tâm trong tháp.

Tokyo Skytree là tháp truyền hình cao nhất thế giới. Ảnh: Japantravel

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

Cây cột này không gắn liền với phần còn lại của tháp. Nó đóng vai trò như đối trọng trong động đất, rung lắc độc lập với tháp, triệt tiêu tác động của sóng địa chấn.

Thứ hai, tòa nhà Capitol (bang Utah, Mỹ)

Trong khi Nhật Bản xây dựng mọi thứ với lưu ý về động đất, câu chuyện của tòa nhà Capitol ở bang Utah (Mỹ) lại hơi khác một chút. Cụ thể, khi xây dựng tòa nhà vào những năm 1910, do hạn chế về tài chính ngăn chính phủ xây dựng công trình này theo thiết kế ban đầu của Richard Kletting.

Tòa nhà Capitol được cải tạo lại vào năm 2008. Ảnh: Utah

Một nghiên cứu sau đó lại hé lộ rằng tòa nhà Capitol ở bang Utah dễ bị ảnh hưởng bởi động đất cỡ vừa. Điều này chứng tỏ tòa nhà cần được cải tạo.

Gần 100 năm sau khi hoàn thành, nền móng của tòa nhà này đã được di dời hoàn toàn.

Tòa nhà Capitol được cải tạo lại và bổ sung thêm phần gối đỡ cách chấn để có thể đứng vững trong động đất. Ảnh: Mike Renlund

Để đảm bảo công trình co thể chịu được động đất, các kỹ sư đầu tiên tách công trình khỏi nền móng. Sau đó, một lớp thảm bê tông mới được đổ xuống và tổng cộng 80 gối đỡ cách chấn được lắp đặt ở bên trên thảm ngay dưới cột trụ ban đầu.

Gối đỡ cách chấn được làm từ lớp cao su cán mỏng để đảm bảo tòa nhà chỉ chao đảo nhẹ nhàng trong động đất.

Quá trình cải tạo tòa nhà Capitol tiêu tốn tổng cộng 260 triệu USD vào năm 2008. Việc cải tạo tòa nhà này chứng minh một điều rất quan trọng. Đó là các tòa nhà chống động đất có thể tồn tại, ngay cả khi công trình ban đầu bị lỗi.

Bài viết tham khảo nguồn: Bloomberg, Interestingengineering