Hệ thống chống động đất mới do nhóm nghiên cứu Đại học British Columbia thiết kế. Ảnh: Tony Yang
Các kỹ sư Canada thiết kế một hệ thống kết cấu mới có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu động đất mạnh của nhà cao tầng. Nó không chỉ đảm bảo công trình có thể trụ vững mà còn giữ an toàn cho cư dân. Mô hình 30 tầng của một tòa nhà chọc trời điển hình ở Vancouver do nhóm nghiên cứu tại Đại học British Columbia (UBC) phát triển, vẫn nguyên vẹn và hoạt động sau khi chịu hơn 100 sự kiện địa chấn mô phỏng, bao gồm động đất kéo dài và cường độ lớn, theo Interesting Engineering.
Dưới sự giám sát của tiến sĩ Tony Yang, giáo sư kỹ thuật dân dụng và tác giả chính của nghiên cứu, nhóm kỹ sư đã thử nghiệm cấu trúc tại Phòng thí nghiệm hợp tác nghiên cứu quốc tế về kỹ thuật động đất (ILEE) ở Thượng Hải, Trung Quốc. Mô hình đã tiếp xúc với nhiều rung chấn, bao rung chấn mạnh tương đương hoạt động địa chấn từ Đới hút chìm Cascadia ngoài khơi phía tây Canada. Yang, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Cấu trúc Thông minh của UBC, nhấn mạnh hệ thống vẫn nguyên vẹn và hoạt động đầy đủ sau thử nghiệm nghiêm ngặt.
Hệ thống sử dụng nền móng dao động, giằng ngang và bộ giảm chấn hiệu suất cao cho phép tòa nhà đung đưa theo lực địa chấn, thay vì chống chịu một cách cứng nhắc. Thông qua hấp thụ và phân tán năng lượng động đất, thiết kế này giảm đáng kể nguy cơ hư hỏng cấu trúc.
Không giống như cách công trình truyền thống kháng cự chuyển động, thiết kế mới cho phép tòa nhà "dao động" theo rung lắc, giảm thiểu áp lực và hư hại đối với phần lõi. Một số bộ giảm chấn được phát triển và thử nghiệm nội bộ. Kết quả là ngay cả sau rung lắc dữ dội, công trình không có hư hại đáng kể, giúp tòa nhà tồn tại và đảm bảo vận hành liên tục.
Dự án sáng tạo này cũng là cấu trúc lõi bê tông lớn nhất từng được thử nghiệm trên bàn rung. Yang nhấn mạnh phần lõi bê tông bao gồm các bức tường gia cố dọc chạy qua trung tâm tòa nhà cao tầng, đóng vai trò thiết yếu giúp chống lại lực ngang trong động đất.
Theo nhóm nghiên cứu, mô phỏng cách những yếu tố chủ chốt như vậy hoạt động trong thực tế cung cấp dữ liệu quan trọng để cải thiện thiết kế nhà cao tầng trong tương lai. Hơn nữa, do hệ thống mới giảm áp lực lên lõi và nền móng, nó cũng cho phép xây dựng công trình nhẹ hơn và tối đa hóa không gian sử dụng bên trong tòa nhà. Lợi ích kép này làm cho nó không chỉ an toàn hơn mà còn rẻ và hấp dẫn hơn đối với nhà thầu.
Theo UBC, để đưa hệ thống vào sử dụng thực tế, nhóm của Yang đang lên kế hoạch hợp tác với các công ty kỹ thuật và đối tác cộng đồng để tích hợp thiết kế của họ vào nhiều dự án xây dựng sắp tới. "Chúng tôi đã chứng minh rằng nhà cao tầng có thể được thiết kế để an toàn và không bị hư hại sau động đất lớn, sử dụng hệ thống thông minh và tiết kiệm chi phí", Yang cho biết. "Cách tiếp cận đó có thể giúp cải thiện khả năng phục hồi của tòa nhà cao tầng ở khu vực dễ xảy ra động đất trên toàn thế giới".
An Khang (Tổng hợp)
