Những giải pháp chống động đất tiên tiến cho các tòa nhà cao tầng trên thế giới

Vào ngày 28/3 vừa qua, một trận động đất mạnh 7,7 độ Richter đã xảy ra tại Myanmar, gây thiệt hại nghiêm trọng với hơn 2.700 người thiệt mạng và hơn 4.500 người bị thương. Trận động đất này cũng ảnh hưởng đến các khu vực lân cận, bao gồm cả Việt Nam, khi một số tòa nhà cao tầng tại Hà Nội và TP.HCM ghi nhận rung lắc nhẹ.

Sự kiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các công nghệ chống động đất trong thiết kế và xây dựng các tòa nhà cao tầng để bảo vệ tính mạng con người và giảm thiểu thiệt hại về tài sản.​

Con lắc trên đỉnh tòa nhà

Nhật Bản là quốc gia tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ chống động đất, nổi bật là việc lắp đặt con lắc trên đỉnh tòa nhà để giảm chấn. Công nghệ này được phát triển bởi công ty Mitsui Fudosan và nhà thầu Kajima Corp.

Một trong những dự án đầu tiên áp dụng là tòa nhà 55 tầng tại Tokyo, nơi 6 con lắc thép khổng lồ, mỗi con nặng 300 tấn, được đặt trên nóc. Hệ thống này giúp giảm chấn động do động đất lên đến 60%, với tổng chi phí xây dựng khoảng 51 triệu USD.​

Công nghệ này sau đó được áp dụng tại nhiều công trình trên thế giới, tiêu biểu là tòa nhà Taipei 101 ở Đài Loan. Tại đây, một quả cầu thép nặng 660 tấn, đường kính 5,5 m, được treo bằng 92 dây cáp thép chịu lực từ tầng 87 đến tầng 92. Khi tòa nhà dao động do động đất hoặc gió bão, con lắc sẽ chuyển động ngược hướng để cân bằng lực, giảm thiểu sự rung lắc.​

Công nghệ "con nhún"

Ngoài con lắc, Nhật Bản còn áp dụng hệ thống "con nhún", sử dụng hàng trăm thiết bị giảm chấn và cách ly địa chấn được lắp dưới móng các tòa nhà cao tầng. Khi động đất xảy ra, hệ thống này cho phép tòa nhà nhún lên xuống hoặc trượt ngang nhẹ nhàng theo nền móng, giúp hấp thụ năng lượng động đất và giảm tác động lên kết cấu công trình.​

Bệnh viện Chữ thập Đỏ Ishinomaki cao 7 tầng ở Miyagi là một trong những công trình tiêu biểu sử dụng hệ thống này. Khi trận động đất 9 độ Richter xảy ra vào ngày 11/3/2011, bệnh viện vẫn đứng vững, chỉ tạm ngưng hoạt động phẫu thuật trong 10 giây do hệ thống điện dự trữ kích hoạt. Các thiết bị chống động đất tại đây gồm 126 bộ giảm chấn đàn hồi cao, giúp hạn chế truyền tải rung động lên tòa nhà.​

Van điều tiết khối lượng (TMD)

Hệ thống van điều tiết khối lượng (Tuned Mass Damper - TMD) là một giải pháp phổ biến khác, được ứng dụng tại nhiều tòa nhà cao tầng trên thế giới. Hệ thống này sử dụng một khối lượng lớn (có thể là thép hoặc bê tông) đặt trên bộ giảm chấn và lò xo nhằm triệt tiêu các rung động gây ra bởi động đất hoặc gió mạnh.​

Tòa nhà Comcast Center tại Philadelphia (Hoa Kỳ) là một ví dụ điển hình sử dụng hệ thống này. Tại đây, một khối thép nặng hàng trăm tấn được gắn vào kết cấu bằng các dây cáp và bộ giảm chấn thủy lực. Khi tòa nhà rung lắc, khối lượng này sẽ dao động ngược chiều, giúp giảm biên độ dao động và duy trì ổn định. Nhờ công nghệ này, tòa nhà đã trụ vững sau trận động đất 5,8 độ Richter vào ngày 23/8/2011.​

Việc áp dụng các công nghệ chống động đất tiên tiến như trên đã giúp các tòa nhà cao tầng trên thế giới trở nên an toàn hơn, bảo vệ tính mạng con người và giảm thiểu thiệt hại về tài sản khi thiên tai xảy ra.