Động đất vốn đã là thứ đáng sợ rồi, giờ còn nguy hiểm hơn khi các thành phố phát triển với đầy những tòa nhà chọc trời. Vậy tại sao các tòa nhà lại sập khi động đất và làm sao để ngăn chuyện này?
Plot twist: Không phải vì đất nứt ra như trong phim đâu nhé!
Nếu bạn hay cày phim thảm họa thì chắc sẽ nghĩ ngay là do mặt đất rung lắc dữ dội hoặc tách rời ra xa nhau. Nhưng thực tế không phải vậy đâu! Hầu hết các tòa nhà đều không nằm ngay vị trí đứt gãy, và sự dịch chuyển các mảng kiến tạo xảy ra sâu hơn nhiều so với nền móng của nhà. Sự ảnh hưởng của động đất đến các tòa nhà phức tạp hơn bạn tưởng nhiều nha!
Vậy nguyên nhân thật sự là gì?
Khi mặt đất chuyển động bên dưới tòa nhà, nó gửi các làn sóng xung kích qua toàn bộ cấu trúc và khiến tòa nhà rung lắc qua lại. Sức mạnh của sự dao động này phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: khối lượng của tòa nhà (tập trung chủ yếu ở nóc) và độ chắc chắn của nó. Các tòa nhà thấp thường chắc chắn hơn, trong khi các tòa nhà cao thì mềm dẻo hơn.
Thế là mọi người nghĩ: "Oke, vậy xây thấp thôi, cho nó ít biến dạng!"
Nhưng đợi đã... Case Mexico 1985 cho thấy sự thật bất ngờ!
Trận động đất năm 1985 ở Mexico là ví dụ điển hình cho thấy điều đó không hoàn toàn đúng. Trong trận động đất này, nhiều tòa nhà từ 6 đến 15 tầng đã bị sụp đổ. Điều lạ là các tòa nhà thấp hơn 6 tầng gần đó vẫn đứng vững và các tòa nhà cao hơn 15 tầng cũng hầu như không bị ảnh hưởng, còn các tòa nhà cỡ trung thì lại rung lắc dữ dội hơn và bị sụp đổ.
Thủ phạm chính: Hiệu ứng cộng hưởng!
Điều đã xảy ra ở Mexico là 1 hiệu ứng gọi là cộng hưởng - khi mà tần số của làn sóng địa chấn động đất trùng với tần số tự nhiên của các tòa nhà tầm trung. Giống như việc bạn đẩy xích đu đúng nhịp vậy đó! Mỗi làn sóng địa chấn sẽ khuếch đại thêm sự rung lắc của tòa nhà và ngày càng mạnh hơn, cuối cùng vượt quá giới hạn mà tòa nhà có thể chịu được, dẫn đến sụp đổ.
Giải pháp của các pro hiện đại
Ngày nay, các kĩ sư làm việc với các nhà địa chất và địa chấn học để dự đoán tần số của động đất tại các vị trí xây dựng, dựa vào các yếu tố như loại đất hay dữ liệu của các trận động đất trước đó. Dao động với tần số thấp sẽ gây nhiều thiệt hại cho các tòa nhà cao và mềm dẻo hơn, trong khi dao động với tần số cao sẽ nguy hiểm với các cấu trúc thấp và chắc chắn.
Các kĩ sư cũng đã nghĩ ra cách để hấp thụ rung lắc, hạn chế sự biến dạng bằng cách sử dụng công nghệ mới:
• Dựa trên độ linh hoạt để cô lập sự dao động của phần nền so với phần còn lại của tòa nhà.
• Dựa trên sự dao động lệch pha để điều tiết, xóa bỏ sự cộng hưởng với tần số tự nhiên để giảm rung lắc.
Nguồn: tinhte.vn