Công trình sau trận siêu động đất 9 độ Richter vẫn sừng sững nhờ vào vật liệu quen thuộc: Người Nhật đã làm cách nào?

Nhật Bản là quốc gia thường xuyên hứng chịu thảm họa động đất và sóng thần. Để đối phó với những nguy cơ luôn thường trực, người Nhật Bản đã sử dụng một phương pháp có tên là kỹ thuật cách ly địa chấn. Bảo tàng quốc gia Nghệ thuật phương Tây là công trình điển hình được áp dụng kỹ thuật này.

Tọa lạc tại công viên Ueno, thủ đô Tokyo, Bảo tàng quốc gia Nghệ thuật phương Tây được UNESCO công nhận là di sản thế giới vào năm 2016 như là "một cống hiến nổi bật với trào lưu hiện đại".

Công trình được xây dựng năm 1959, trước khi kỹ thuật bảo vệ các công trình kiến trúc khỏi động đất ra đời. Sau đó công trình được trùng tu bằng kỹ thuật cách ly địa chấn.

Thảm họa siêu động đất Tohoku năm 2011 gây ra tổn thất vô cùng lớn cho vùng phía Đông của Nhật Bản, nhưng bảo tàng này vẫn không hề bị hư hại.

Tính đến thời điểm xảy ra động đất, bảo tàng đã tồn tại được 52 năm, từng trải qua nhiều trận động đất có cường độ từ dưới đến hơn 5 độ theo thang đo địa chấn của Nhật Bản. Nó chỉ bị một chút ảnh hưởng từ những trận động đất này, bởi vì kỹ thuật cách ly địa chấn đã giúp cho tòa nhà gần như không hề rung chuyển!

Kỹ thuật cách ly địa chấn là gì?

Có ba loại kỹ thuật bảo vệ các tòa nhà khỏi địa chấn, đó là: Chống chịu động đất, kiểm soát chấn động và cách ly địa chấn. Chống chịu động đất là làm cho các tòa nhà đủ kiên cố để không bị hủy hoại trong động đất.

Kiểm soát chấn động là phối hợp sử dụng các công cụ hấp thụ chấn động bên trong tòa nhà. Trong khi đó, cách ly địa chấn là thiết lập các công cụ "cách ly địa chấn" ở nền móng của công trình, chứ không phải ở bên trong tòa nhà.

Điều này giúp các chặn các chấn động tác động tới công trình, do đó công trình ít bị ảnh hưởng bởi động đất. Phương pháp này không thể hoàn toàn ngăn cản các tòa nhà bị rung chuyển, mà nó giúp làm chậm các rung chấn, có nghĩa là các tòa nhà sẽ rung chuyển qua lại một cách từ từ.

Hấp thụ các chấn động

Công cụ cách ly địa chấn được làm từ các vật liệu như cao su dát mỏng, kim loại. Các miếng cao su và kim loại sẽ được xếp chồng lên nhau như cỏ.

Khi động đất xảy ra, cho dù các vùng xung quanh rung chuyển rất mạnh, các công cụ này sẽ giúp thay đổi cường độ rung chuyển và hấp thụ chấn động, làm cho tòa nhà bị rung lắc ở cấp độ thấp nhất có thể.

"Cách ly động đất" tại Bảo tàng Nghệ thuật phương Tây

Sau thảm họa động đất tại Kobe năm 1995, bảo tàng được kiểm tra khả năng chống chịu động đất, kết quả cho thấy khả năng chống chịu của nó thấp hơn nhiều so với các tiêu chuẩn ở Nhật Bản thời kỳ đó.

Cách thông thường để nâng cấp nó là thêm các bức tường chống động đất và gia tăng độ dày của các cột và xà ngang. Tuy nhiên, cách này sẽ làm hỏng thiết kế ban đầu của tòa nhà. Vậy là chỉ còn cách áp dụng kỹ thuật cách ly địa chấn.

Vì công trình có kết cấu tương đối phức tạp ở phần móng và tầng hầm nên việc thiết lập công cụ cách ly địa chấn rất khó khăn.

Các công nhân phải di chuyển các sàn xung quanh phần móng, đào các hố xung quanh móng rồi lập các trụ để làm bệ đỡ tạm thời thay cho phần móng. Sau đó họ cắt bỏ phần đáy của móng nhà và thiết lập các công cụ cách ly địa chấn tại đó. Cuối cùng họ dỡ bỏ các trụ tạm thời và khôi phục lại phần sàn như ban đầu.

Toàn bộ việc tu bổ này hoàn thành trong khoảng hai năm, công trình sử dụng tổng cộng 49 trụ cách ly địa chấn, mỗi trụ có thể chịu được sức nặng khoảng 140 đến 300 tấn. Chúng nâng đỡ tòa nhà và có thể chống chọi được với rung chấn cả khi tòa nhà dịch chuyển tới 40 cm theo chiều ngang và các lát cao su bị biến dạng.

Trong thảm họa động đất năm 2011, Bảo tàng Nghệ thuật phương Tây phải chịu chấn động có tốc độ gia tốc lên tới 265 cm/s2, qua hệ thống cách ly địa chấn giảm xuống còn 100 cm/s2. Do đó, không có tổn thất nào xảy ra.

Kỹ thuật cách ly địa chấn được áp dụng phổ biến tại Nhật Bản từ sau trận động đất lịch sử tại Kobe năm 1995.

Lời kết

Bằng nguyên liệu quen thuộc là cao su, kim loại, người Nhật đã thích ứng tốt hơn với thảm họa thiên nhiên, giảm tác động khủng khiếp của động đất. Quả thực, các ý tưởng sáng tạo có thể đến từ những thứ rất đỗi bình thường.

Nguồn: Japan Tech and Life