Chính quyền Nhật Bản cho biết ít nhất 270 ngôi nhà đã bị phá hủy trong trận động đất ở Ishikawa gần đây, trong khi trận động đất có cường độ tương tự ở Kashmir năm 2005 đã làm hơn 30.000 tòa nhà bị sập.
Cảnh tượng các tòa nhà biến thành đống đổ nát được chiếu trên khắp thế giới sau trận động đất mạnh 7,6 độ richter xảy ra ở tỉnh Ishikawa trên bờ biển phía tây Nhật Bản vào ngày 2/1. Hiện vẫn chưa rõ mức độ thiệt hại đầy đủ. Nhà chức trách cho biết ít nhất 270 ngôi nhà trong khu vực đã bị phá hủy, nhưng con số cuối cùng có thể còn cao hơn nhiều.
Vào năm 2016, kiến trúc sư Kengo Kuma đã tạo ra một thiết kế an toàn động đất cho trụ sở của công ty dệt may Komatsu Matere với “tấm màn” bằng sợi carbon bao quanh. (Ảnh: Designboom).
Những báo cáo như vậy nói lên những mất mát mà nhiều cư dân trong khu vực phải đối mặt. Nhưng khi so sánh, những trận động đất có cường độ tương tự ở những nơi khác trên thế giới thường có sức tàn phá lớn hơn nhiều, chẳng hạn như trận động đất mạnh 7,6 độ richter đã đánh sập hơn 30.000 tòa nhà ở khu vực Kashmir năm 2005.
Trong khi đó , Ishikawa có thể đã vượt qua trận động đất tương đối nhẹ nhàng , theo Robert Geller, giáo sư danh dự về địa chấn học tại Đại học Tokyo.
“Các tòa nhà hiện đại dường như hoạt động rất tốt”, ông Geller nói với CNN một ngày sau trận động đất ở Ishikawa, đồng thời lưu ý rằng những ngôi nhà cũ “với mái ngói đất sét” dường như đang trong tình trạng tồi tàn. tồi tệ nhất. “Hầu hết các ngôi nhà dành cho một gia đình, ngay cả khi bị hư hại, cũng không thể sụp đổ hoàn toàn.”
Tính linh hoạt mang lại cơ hội sống sót tốt nhất
Có một câu nói ở Nhật Bản rằng “động đất không giết người mà giết chết các tòa nhà”. Và tại một trong những quốc gia thường xuyên xảy ra động đất nhất thế giới như Nhật Bản, các kiến trúc sư, kỹ sư và nhà quy hoạch đô thị từ lâu đã cố gắng giải quyết các trận động đất lớn ở các thành phố bằng cách kết hợp trí tuệ cổ xưa, đổi mới hiện đại và các quy tắc xây dựng không ngừng phát triển.
Một tòa nhà ở Osaka, Nhật Bản đã được gia cố để chống động đất. (Ảnh: Alamy).
Từ những “bộ giảm chấn” quy mô lớn, giống như con lắc bên trong các tòa nhà chọc trời, đến hệ thống lò xo hoặc ổ bi cho phép các tòa nhà đu đưa độc lập với nền móng, công nghệ xây dựng đã tiến bộ. tiến bộ kể từ trận động đất lớn Kanto san phẳng phần lớn Tokyo và Yokohama hơn 100 năm trước.
Nhưng những đổi mới chủ yếu tập trung vào một ý tưởng đơn giản: tính linh hoạt mang lại cho các tòa nhà cơ hội tồn tại lớn nhất.
Miho Mazereeuw, phó giáo sư kiến trúc và đô thị tại Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), cho biết: “Bạn sẽ thấy rất nhiều tòa nhà, đặc biệt là bệnh viện và các công trình quan trọng, nằm trên các vòng bi cao. Điều này là để tòa nhà có thể lắc lư.”
Ông Mazereeuw nói : “Về mặt khái niệm, tất cả đều quay trở lại ý tưởng rằng, thay vì chống lại chuyển động của Trái đất, bạn để tòa nhà di chuyển theo nó” .
Nguyên tắc này đã được áp dụng ở Nhật Bản trong nhiều thế kỷ. Ví dụ, nhiều ngôi chùa bằng gỗ truyền thống của đất nước vẫn tồn tại sau trận động đất, ngay cả khi các công trình kiến trúc hiện đại bị phá hủy. Chùa Toji cao 55 mét được xây dựng vào thế kỷ 17 gần Kyoto, là ngôi chùa nổi tiếng vẫn còn nguyên vẹn sau trận động đất khủng khiếp ở Kobe năm 1995, trong khi nhiều tòa nhà gần đó bị sập.
Ngôi chùa 5 tầng từ thế kỷ 17 tại chùa Toji ở Kyoto. (Ảnh: Alamy).
Kiến trúc truyền thống của Nhật Bản có nhiều điểm tương đồng với kiến trúc của nước láng giềng Hàn Quốc và Trung Quốc, mặc dù nó khác ở chỗ phản ánh nguy cơ động đất cao hơn của đất nước.
Đặc biệt, tỷ lệ tồn tại vượt trội của các ngôi chùa từ lâu đã được ghi nhận nhờ “shinbashira” – những cây cột trung tâm được làm từ thân cây và được các kiến trúc sư Nhật Bản sử dụng trong ít nhất 1.400 năm. .
Cho dù được neo xuống đất, tựa trên dầm hay treo từ trên cao, những cột này có thể uốn cong trong khi các tầng riêng lẻ của tòa nhà di chuyển theo hướng ngược lại với các tầng lân cận. Chuyển động lắc lư được tạo ra – thường được so sánh với chuyển động của một con rắn đang trườn – giúp chống lại lực tác động. Chuyển động đó được hỗ trợ bởi các khớp nối lồng vào nhau, các giá đỡ lỏng lẻo cũng như mái hiên rộng.
Học hỏi từ những bi kịch
Các tòa nhà ở Nhật Bản ngày nay có thể trông không giống hệt những ngôi đền, nhưng những tòa nhà chọc trời thì chắc chắn là như vậy.
Cho đến những năm 1060, Nhật Bản áp đặt giới hạn chiều cao nghiêm ngặt là 31 mét do nguy cơ động đất, nhưng các kiến trúc sư sau này được phép xây nhà cao hơn. Ngày nay, Nhật Bản có hơn 270 tòa nhà cao trên 150 mét, nhiều thứ năm trên thế giới.
Bằng cách sử dụng khung thép để tăng tính linh hoạt cho kết cấu bê tông cứng, các nhà thiết kế nhà cao tầng được khuyến khích hơn nữa nhờ sự phát triển của các đối trọng quy mô lớn và hệ thống “cách ly nền”. ” (giống như các ổ trục cao su kể trên) có tác dụng giảm xóc.
Công ty bất động sản là nhà phát triển tòa nhà cao nhất Nhật Bản, khai trương tại khu vực Azabudai Hills của Tokyo vào tháng 7 năm ngoái, tuyên bố rằng các đặc điểm thiết kế chống động đất của tòa nhà – bao gồm cả bộ giảm xóc quy mô lớn – sẽ “cho phép các doanh nghiệp tiếp tục hoạt động” trong sự kiện địa chấn mạnh như trận động đất Tohoku cường độ 9,1 độ Richter năm 2011.
Tòa tháp ở khu vực Azabudai Hills của Tokyo hiện là tòa nhà chọc trời cao nhất Nhật Bản, áp dụng các công nghệ an toàn và thích ứng với động đất. (Ảnh: Getty Images).
Nhưng đối với nhiều nơi ở Nhật Bản không có tòa nhà chọc trời, như Wajima, khả năng chống động đất chủ yếu bảo vệ các tòa nhà thông thường như nhà ở, trường học, thư viện và cửa hàng. Và về mặt này, thành công của Nhật Bản phụ thuộc nhiều vào chính sách cũng như công nghệ.
Đầu tiên, các trường kiến trúc Nhật Bản đảm bảo rằng sinh viên được trang bị nền tảng về cả thiết kế và kỹ thuật.
Ông Mazereeuw nói: “Không giống như hầu hết các nước, các trường kiến trúc Nhật Bản kết hợp kiến trúc với kỹ thuật kết cấu. Hai ngành này luôn gắn kết với nhau”.
Trong những năm qua, các quan chức Nhật Bản cũng đã tìm cách rút kinh nghiệm từ mỗi trận động đất lớn mà đất nước phải đối mặt, tiến hành khảo sát chi tiết và cập nhật các quy định xây dựng cho phù hợp.
Phó giáo sư Mazereeuw cho biết quá trình này bắt nguồn ít nhất từ thế kỷ 19. Ông trích dẫn sự phá hủy hàng loạt các tòa nhà bằng gạch và đá theo phong cách châu Âu trong trận động đất Mino-Owari năm 1891. và trận động đất Kanto năm 1923 đã dẫn tới những luật mới về quy hoạch thành phố và nhà ở đô thị.
Tokyo bị tàn phá sau trận động đất Kanto năm 1923. (Ảnh: Getty Images).
Bước ngoặt – mật mã “shin-taishin”
Sự phát triển của các quy định xây dựng tiếp tục trong suốt thế kỷ 20. Nhưng phải đến khi một đạo luật được ban hành vào năm 1981 có tên là “shin-taishin” hay “Sửa đổi tiêu chuẩn xây dựng để chống lại trận động đất mới” – biện pháp ứng phó trực tiếp với trận động đất ngoài khơi Miyagi ba năm trước đó – mới là một bước ngoặt.
Đặt ra các yêu cầu cao hơn về khả năng chịu tải của các tòa nhà mới và các tiêu chuẩn “trôi dạt” lớn hơn (số tầng có thể di chuyển tương đối với nhau), trong số các vấn đề khác, các tiêu chuẩn mới đã được chứng minh là hiệu quả đến mức những ngôi nhà được xây dựng trước Các tiêu chuẩn năm 1981 trở nên khó áp dụng hơn và phí bảo hiểm đắt hơn đáng kể.
Thử nghiệm thực tế đầu tiên của những quy định này diễn ra vào năm 1995 khi trận động đất lớn Hanshin gây ra sự tàn phá trên diện rộng ở phía nam tỉnh Hyogo. Kết quả rất rõ ràng: 97% tòa nhà bị sập được xây dựng trước năm 1981.
Hệ thống cách ly địa chấn tại cơ sở nghiên cứu của công ty kỹ thuật Shimizu Corporation ở Tokyo. (Ảnh: Bloomberg/Getty).
Đổi mới và chuẩn bị
Trận động đất năm 1995 đã khơi dậy nỗ lực trên toàn Nhật Bản nhằm nâng cấp các tòa nhà cũ theo tiêu chuẩn năm 1981. Kể từ đó, sự đổi mới đã tiếp tục diễn ra trong nhiều thập kỷ, trong đó các kiến trúc sư Nhật Bản thường dẫn đầu trong thiết kế địa chấn.
Ví dụ, một trong những kiến trúc sư nổi tiếng nhất đất nước Kengo Kuma đã hợp tác với công ty dệt may Komatsu Matere vào năm 2016 để phát triển một “tấm màn” gồm hàng nghìn thanh sợi carbon bện để neo trụ sở chính của công ty – chỉ cách tâm chấn của trận động đất khoảng 120km. trận động đất ngày 2 tháng 1 – xuống đất như một cái lều. Gần đây hơn, ông Kuma còn thiết kế một trường mẫu giáo ở phía nam tỉnh Kochi với hệ thống tường kiểu bàn cờ chống động đất.
Ở những nơi khác, các kiến trúc sư hàng đầu của Nhật Bản như Shigeru Ban và Toyo Ito đã đi tiên phong trong việc sử dụng gỗ ghép nhiều lớp (CLT).
Cột chống địa chấn được sử dụng trong thiết kế những ngôi nhà gỗ cổ kính ở Miyama, tỉnh Kyoto. (Ảnh: Getty Images).
Mô hình máy tính tiên tiến cũng cho phép các nhà thiết kế mô phỏng điều kiện động đất và xây dựng phù hợp.
Giáo sư Geller của Đại học Tokyo cho biết: “Có rất nhiều tòa nhà cao tầng và đã có rất nhiều nỗ lực để thiết kế chúng sao cho an toàn, nhưng những thiết kế đó chủ yếu dựa trên mô phỏng trên máy tính”. Chúng ta có thể không biết liệu những mô phỏng đó có chính xác hay không cho đến khi một trận động đất lớn xảy ra.”
Vì vậy, câu hỏi từ lâu vẫn khiến các kỹ sư và nhà địa chấn học Nhật Bản bực tức: Điều gì sẽ xảy ra nếu một trận động đất lớn tấn công trực tiếp vào một thành phố như Tokyo, điều mà các quan chức ở thủ đô Nhật Bản đã cảnh báo có 70% khả năng xảy ra trong 30 năm tới. ?
“Tokyo có lẽ khá an toàn. Nhưng không có cách nào để biết chắc chắn cho đến khi trận động đất lớn tiếp theo thực sự xảy ra”, ông Geller nói thêm.
- Phương pháp xây nhà chống động đất này ít tốn kém hơn
- Chile triển khai nhiều công nghệ chống động đất mới
- NASA tung ảnh đầu năm mới: “Pháo hoa” rực sáng giữa vật thể lao vào dải Ngân hà
