Tòa nhà cao 34m có thể chịu được 100 trận động đất, bí mật nằm ở đâu?

Theo đó, các chuyên gia tại cơ sở của ĐH California San Diego (Mỹ) và Dự án TallWood đã tiến hành các thử nghiệm với tòa nhà gỗ cao 34 m. Cụ thể, tòa nhà thử sức chịu đựng trước những trận động đất được mô phỏng trên bàn rung lắc, có sử dụng bộ truyền động thủy lực nhằm đẩy bệ thép dịch chuyển.

TallWood là một dự án đặc biệt nhằm kiểm tra về khả năng chịu địa chấn của những tòa nhà cao tầng được làm bằng gỗ khối. Đây là vật liệu bao gồm nhiều lớp gỗ được đóng lại với nhau. Trên thực tế, theo các chuyên gia, gỗ khối hiện là vật liệu ngày càng trở nên phổ biến, đóng vai trò như một giải pháp thay thế bền vững hơn cho thép và bê tông, những thứ thải nhiều carbon.

Tòa nhà gỗ cao 10 tầng này đã được các kỹ sư thiết kế đặc biệt. Ngoài gỗ khối, 3 tầng đầu tiên của tòa nhà được ốp các tấm màu cam và bạc ở xung quanh cửa sổ kính. Trong khi đó, phần còn lại của tòa nhà để hở và mỗi tầng có bức tường rung lắc ngang được các chuyên gia thiết kế để giảm tối đa hư hại về cấu trúc khi xảy ra động đất. 

Các kỹ sư cũng thiết kế các bức tường ở bên trong và cầu thang với khả năng chịu được rung lắc mạnh, đồng thời lắp đặt những cảm biến ở khắp tòa nhà. Trong quá trình thử nghiệm, 2 tháp bảo vệ 5 tầng bằng kim loại ở một bên và những dây cáp neo tòa nhà xuống đất ở phía đối diện để chống đổ nếu tòa nhà không may bị sập.

Trên thực tế, tòa nhà được làm bằng gỗ khối cao 34 m đã trải qua thử nghiệm với hơn 100 trận động đất. Tuy nhiên, con số này sẽ tăng thêm trước khi cuộc thử nghiệm kết thúc vào tháng 8 tới.

Ông Thomas Robinson, nhà sáng lập Lever Architecture, một công ty ở Mỹ tham gia thiết kế trong dự án TallWood, cho biết: "Tòa nhà này đang chịu số trận động đất mà thực tế sẽ không bao giờ trải qua, trừ khi nó tồn tại tới 5.000 năm".

Thử thách động đất với tòa nhà gỗ

Trước đó, trong ngày 9/5, các chuyên gia đã lập trình bàn rung lắc để tái tạo mô phỏng 2 thảm họa động đất vào cuối thể kỷ 20. Thứ nhất là trận động đất 6,7 độ richter xảy ra ở Los Angeles vào năm 1994. Trận động đất 20 giây này đã gây thiệt hại hơn 40 tỷ USD khi các tòa nhà, đường cao tốc bị sụp đổ và khiến 60 người mất mạng. Thứ hai chính là trận động đất 7,7 độ richter xảy ra ở Đài Loan (Trung Quốc) vào năm 1999. Thảm họa động đất đã phá hủy nhiều tòa nhà cao tầng và làm chết hơn 2.400 người.

Kết quả, tòa nhà gỗ 10 tầng vẫn đứng vững sau hai trận động đất lớn trên. Các chuyên gia đã bước vào tòa nhà sau nửa tiếng thử nghiệm về khả năng chịu động đất. Ông Shiling Pei, phó giáo sư về kỹ thuật môi trường và dân dụng ở Trường Mot Colorado, đồng thời là điều tra viên chính của Dự án TallWood, đã tiến hành kiểm tra cả tường và sàn nhà tầng 3.

Ông Pei chia sẻ: "Đây chính xác là kết quả mà chúng tôi mong đợi. Không có thiệt hại về cấu trúc. Điều này có nghĩa là tòa nhà có thể nhanh chóng được sử dụng trở lại".

Vị chuyên gia này cho biết thêm, sau khi trải qua 2 trận động đất, tòa nhà gỗ không bị hư hại về cấu trúc, thay vào đó chỉ có vết nứt trên vách thạch cao. Tuy nhiên, đây là thứ có thể sửa chữa rất dễ dàng. Ngoài ra, những bức tường ngoài của tòa nhà 10 tầng vẫn thẳng mặc dù bị rung chuyển dữ dội do động đất.

Việc sửa chữa ít và các công trình nhanh chóng có thể hoạt động trở lại sẽ giúp giảm thiệt hại đáng kể về kinh tế và xã hội của trận động đất.

Các chuyên gia cho biết, sau khi hoàn thành cuộc thử nghiệm động đất, tòa nhà gỗ 10 tầng sẽ được tháo dỡ và tái chế những bộ phận để phục vụ xây các công trình thử nghiệm khác. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, kết quả thử nghiệm sẽ giúp thúc đẩy việc xây dựng các tòa nhà gỗ khối cao tầng hơn, bởi thực tế đã chứng minh được độ bề chắc của chúng.

Theo các chuyên gia, ngoài gỗ khối, mấu chốt đối với thiết kế tòa nhà chịu động đất chính là các bức tường có khả năng dịch chuyển. Cụ thể, thay vì xây cố định với nền móng dầm thép tạo ra lực đỡ từ mặt đất cho bàn rung, loại tường đặc biệt này sẽ nằm bên trên nền móng và được cố định vị trí bằng thanh thép chạy dọc toàn bộ công trình. 

Trong trường hợp này, thanh thép sẽ đóng vai trò giống như dây cao su giữ bức tường tại chỗ và cung cấp độ linh hoạt. Do đó, nếu xảy ra động đất, các bức tường sẽ rung lắc, thậm chí nhấc khỏi nền móng trong khi thanh thép ngăn chúng xê dịch quá nhiều. Thiết kế có thể chịu được nhiều chuyển động để bảo vệ tòa nhà khỏi bị hư hỏng kết cấu sau động đất, khiến công trình sụp đổ hoặc khó sửa chữa.