Các tòa nhà cao tầng trên thế giới chống động đất bằng cách nào?

Các nhà tòa nhà cao tầng trên thế giới đã ứng dụng nhiều công nghệ khác nhau để chống lại động đất.

Con lắc trên đỉnh tòa nhà

Nhật Bản là quốc gia đi đầu với nhiều công nghệ chống động đất. Nổi bật nhất là thiết kế lắp đặt con lắc trên đỉnh tòa nhà để hạn chế rung chấn.

Ý tưởng này được đưa ra bởi công ty phát triển bất động sản Mitsui Fudosan và nhà thầu xây dựng Kajima Corp. Theo đó, 6 con lắc thép khổng lồ, mỗi con nặng 300 tấn được đặt trên nóc một tòa nhà cao 55 tầng tại Tokyo.

Với tổng chi phí lên tới 5 tỷ Yên Nhật (tương đương khoảng 51 triệu USD), hệ thống con lắc sẽ dao động nhẹ nhàng để giảm các lực khiến tòa nhà bị rung lắc, giảm chấn động của động đất tới 60%.

Sau đó, công nghệ này được ứng dụng tại nhiều công trình khác trên thế giới, tiêu biểu nhất là tòa nhà cao nhất Đài Loan (Trung Quốc) Taipei 101.

Năm ngoái, tòa nhà Taipei 101 vẫn trụ vững sau trận động đất với cường độ 7,4 độ Richter hồi tháng 4. Trước đó, Taipei 101 trải qua rất nhiều trận động đất lớn nhỏ song vẫn hoạt động bình thường.

Tòa nhà 101 tầng, cao 508m tính cả chóp này được thiết kế để chống chịu các chấn động do động đất và gió bão thường gặp ở Đài Loan. Quả lắc trên đỉnh tòa nhà là một quả cầu thép khổng lồ, đóng vai trò là bộ giảm chấn khối lượng.

Với 92 dây cáp chắc chắn nằm giữa tầng 87 và tầng 92, quả lắc khổng lồ nặng 660 tấn hấp thụ động năng một cách hiệu quả giúp giảm thiểu tác động của lực địa chấn lên các tòa nhà.

Ngoài ra, một thiết bị gọi là vòng cản ở đế có tác dụng giới hạn phạm vi lắc qua lại của quả lắc xuống còn khoảng 150cm khi gió bão và động đất mạnh. Nếu tòa nhà nghiêng về bên này, quả lắc sẽ nghiêng về bên kia và giúp tòa nhà cân bằng.

Công nghệ "con nhún"

Ngoài hệ thống con lắc, ở Nhật Bản còn có công nghệ "con nhún". Về cơ bản, phương pháp này sử dụng hàng trăm thiết bị chống động đất chuyên dụng được lắp đặt dưới móng của các tòa nhà cao tầng.

Khi xảy ra động đất, tòa nhà được trang bị "con nhún" đung đưa, nhún lên xuống trên nền móng vững chãi và dần triệt tiêu rung chấn mà không gây hư hại.

Công trình tiêu biểu được trang bị công nghệ "con nhún" là bệnh viên Chữ thập đỏ Ishinomaki cao 7 tầng ở tỉnh Miyagi, phía Đông Bắc đảo Honshu.

Toàn bộ tòa nhà chính của bệnh viện đặt trên hệ thống gồm 126 thiết bị chống động đất. Bệnh viện này từng trải qua một trận động đất mạnh 9 độ Richter vào ngày 11/3/2011 nhưng mọi hoạt động phẫu thuật chỉ bị tạm ngưng trong 10 giây do hệ thống điện dự trữ kích hoạt.

Thiết kế tổng thể và mọi trang thiết bị của tòa nhà không bị hư hại sau trận động đất.

Van điều tiết khối lượng (TMD)

Một hệ thống chống động đất phổ biến khác là van điều tiết khối lượng (TMD). Công nghệ chống động đất này được sử dụng cho hàng trăm tòa nhà trên thế giới.

Hệ thống van điều tiết khối lượng này gồm một thiết bị cực nặng, gọi là quả nặng thứ 2, gắn vào tòa nhà và cố định bởi cáp thép, giúp chống lại chuyển động của nó khi động đất xảy ra.

Hệ thống TMD đã góp phần giúp tòa nhà Comcast Center tại Philadelphia (Mỹ) không bị hư hại sau trận động đất mạnh 5,8 độ Richter xảy ra ngày 23/8/2011.