Video Thiết kế tòa nhà chống động đất gây choáng váng

Sau trận động đất lớn gần Nhật Bản, người ta tự hỏi liệu có thể thiết kế nhà hay xây dựng một tòa nhà chống động đất không? Câu trả lời là có hoặc không. Tất nhiên, có các kỹ thuật có thể được sử dụng để tạo ra một cấu trúc âm thanh rất bền vững với một trận động đất khiêm tốn hoặc thậm chí mạnh mẽ. Tuy nhiên, trong một trận động đất rất mạnh, ngay cả tòa nhà được thiết kế tốt nhất cũng có thể bị thiệt hại nghiêm trọng. Các kỹ sư thiết kế các tòa nhà để chịu được chuyển động ngang càng nhiều càng tốt nhằm giảm thiểu thiệt hại cho cấu trúc và giúp người cư ngụ có thời gian thoát ra ngoài an toàn.

Các tòa nhà được thiết kế cơ bản để hỗ trợ tải trọng thẳng đứng để hỗ trợ các bức tường, mái nhà và tất cả các thứ bên trong để giữ cho chúng đứng. Động đất thể hiện một bên, hoặc nằm ngang, tải lên cấu trúc tòa nhà phức tạp hơn một chút để giải quyết. Một cách để làm cho một cấu trúc đơn giản chống lại các lực bên này là buộc các bức tường, sàn, mái và móng vào một hộp cứng giữ lại với nhau khi bị rung chuyển bởi trận động đất.

Công trình xây dựng nguy hiểm nhất, từ quan điểm động đất, là gạch hoặc khối bê tông không có cốt thép. Nói chung, loại công trình này có các bức tường được làm bằng gạch xếp chồng lên nhau và được giữ bằng vữa. Mái nhà được đặt trên đầu. Trọng lượng của mái được đưa thẳng qua tường đến móng. Khi loại công trình này chịu một lực bên từ một trận động đất, các bức tường lật đổ hoặc vỡ vụn và mái nhà rơi vào như một ngôi nhà của các lá bài.

Kỹ thuật xây dựng có thể có tác động rất lớn đến số người chết vì động đất. Một  trận động đất mạnh 8,8 độ richter  ở Chile năm 2010 đã giết chết hơn 700 người. Vào ngày 12 tháng 1 năm 2010, một  trận động đất ít mạnh hơn, đo 7.0 , đã giết chết hơn 200.000 người ở Haiti.

Sự khác biệt về số người chết đó đến từ việc xây dựng công nghệ và công nghệ. Ở Haiti, các tòa nhà được xây dựng nhanh chóng và rẻ tiền. Chile, một quốc gia giàu có và công nghiệp hóa hơn, tuân thủ các quy tắc xây dựng nghiêm ngặt hơn.

Khi các tòa nhà trở nên lớn hơn và cao hơn, các kỹ thuật khác được sử dụng như cách ly cơ sở. Hoạt động giống như giảm xóc trong xe hơi, các hệ thống này cho phép tòa nhà được tách rời khỏi sự rung chuyển của mặt đất.

Xem video dưới đây để thấy các hệ thống này hoạt động. Những tòa nhà này không ngồi trực tiếp trên mặt đất, vì vậy chúng được bảo vệ khỏi một số cú sốc động đất. Trong trường hợp xảy ra một trận động đất lớn, họ có thể lắc lư đến một vài feet. Các tòa nhà được bao quanh bởi các con hào, vùng hay vùng đệm, vì vậy chúng không bị cuốn vào các cấu trúc khác.

Một kỹ thuật khác để làm giảm bớt sự lắc lư của một tòa nhà cao tầng là xây dựng một khối lượng lớn (vài tấn) có thể lắc lư trên đỉnh của tòa nhà đối lập với sự lắc lư của tòa nhà. Được biết đến với tên gọi là bộ giảm chấn khối lượng được điều chỉnh bởi vì, các thiết bị này có thể làm giảm mức độ ảnh hưởng của tòa nhà lên tới 30 đến 40%. Đài Bắc 101, trước đây gọi là Trung tâm tài chính thế giới Đài Bắc, chỉ có một con lắc khổng lồ như vậy được gắn giữa tầng 88 và 92. Nặng khoảng 730 tấn và có khả năng di chuyển 5ft theo bất kỳ hướng nào, nó nhận giải thưởng là bộ giảm xóc xây dựng lớn nhất và nặng nhất thế giới. Trên thực tế, nó nặng đến mức nó phải được xây dựng tại chỗ vì nó nặng đến mức phải được nâng lên bởi một cần cẩu.

Tại Trạm tưởng tượng, chúng tôi có một bàn rung trong Phòng thí nghiệm IDEA cung cấp cho khách truy cập cơ hội để xây dựng các cấu trúc mô hình và sau đó thử nghiệm chúng trên nền tảng rung chuyển động đất.

Dưới đây là một video tuyệt vời từ WIRED cho thấy cách một nền tảng rung lớn có thể được sử dụng để kiểm tra cấu trúc toàn diện để phản ứng với chuyển động của trận động đất. Tôi thích cảnh quay điên rồ lúc 1:17 trong video này của một bộ cách ly cơ sở ổ bi quét xung quanh để ổn định cấu trúc!
Hoạt động bổ sung