University of British Columbia – Một nhóm nghiên cứu tại Đại học British Columbia (UBC) vừa thực hiện bước đột phá trong lĩnh vực kỹ thuật kết cấu, khi phát triển thành công một hệ thống kết cấu mới có khả năng bảo vệ các tòa nhà cao tầng trước các trận động đất mạnh, tăng độ an toàn cho cư dân và giảm thiểu thiệt hại vật chất.
Dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Tony Yang, giáo sư kỹ thuật kết cấu tại Khoa Khoa học Ứng dụng, nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình thực tế mô phỏng một tầng điển hình của tòa nhà 30 tầng ở Vancouver. Mô hình này được thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Chung về Kỹ thuật Động đất Quốc tế (ILEE) ở Thượng Hải – một trong số ít nơi trên thế giới có thể thực hiện các kiểm tra quy mô lớn bằng bàn lắc.
Hơn 100 trận động đất mô phỏng: bài kiểm tra khắc nghiệt cho hệ thống mới
Mô hình đã trải qua hơn 100 trận động đất mô phỏng, với đủ loại cường độ và thời lượng, tái hiện các tình huống tương tự như vùng hút chìm Cascadia ngoài khơi tỉnh British Columbia – nơi được dự đoán có nguy cơ động đất lớn. Kết quả cho thấy hệ thống kết cấu mới vẫn giữ nguyên chức năng và không bị hư hại sau các rung chấn mạnh.
Sự thành công này được đánh giá là cột mốc đầu tiên trên thế giới, khi đây là mô hình lõi bê tông lớn nhất từng được kiểm nghiệm trên bàn lắc. Các lõi bê tông này đóng vai trò như cột sống của tòa nhà, giúp giữ cấu trúc ổn định trong điều kiện rung chấn từ gió hoặc địa chấn.
Nguyên lý hoạt động: chuyển động để chống rung
Khác với các thiết kế truyền thống vốn cứng nhắc, hệ thống kết cấu của UBC cho phép tòa nhà chuyển động có kiểm soát, kết hợp với các bộ giảm chấn hiệu suất cao để hấp thụ và tiêu tán năng lượng từ động đất. Một số bộ giảm chấn trong hệ thống là sản phẩm được cấp bằng sáng chế độc quyền của UBC.
“Chủ sở hữu có thể yên tâm rằng cả tòa nhà, cư dân và tài sản bên trong được bảo vệ trong và sau các trận động đất lớn,” nhóm nghiên cứu cho biết. Nhờ thiết kế thông minh, cấu trúc ít gây áp lực lên phần lõi và nền móng, giúp giảm khối lượng xây dựng và mở rộng không gian sử dụng bên trong tòa nhà. Giải pháp này không chỉ tăng độ bền vững, mà còn giảm chi phí thi công, phù hợp cho cả công trình dân dụng và thương mại.
Tiềm năng ứng dụng thực tiễn: từ phòng thí nghiệm ra công trường
Dù hiện tại hệ thống chưa được triển khai tại Canada hoặc nơi nào khác, nhóm của Tiến sĩ Yang đang làm việc với các công ty kỹ thuật và đối tác cộng đồng để đưa công nghệ này vào thực tế. Việc tích hợp giải pháp chống động đất tiên tiến trong các công trình cao tầng có thể giúp các khu đô thị nằm ở vùng địa chấn dễ bị tổn thương, như bờ Tây Canada, tăng cường khả năng phục hồi sau thiên tai.
Từ góc độ giáo dục và nghiên cứu, công trình của UBC thể hiện vai trò tiên phong trong đào tạo thế hệ kỹ sư kết cấu mới – những người không chỉ hiểu sâu lý thuyết mà còn được tiếp cận trực tiếp với các công nghệ kiểm nghiệm tiên tiến nhất. Đối với sinh viên quốc tế quan tâm đến kỹ thuật xây dựng, đây là minh chứng rõ ràng về khả năng tiếp cận nghiên cứu thực tiễn tầm cỡ toàn cầu tại một trong các Đại học hàng đầu Canada.
UBC đang mở ra hướng đi mới trong xây dựng đô thị an toàn với hệ thống kết cấu chống động đất tiên tiến, có khả năng áp dụng thực tế và tiềm năng thay đổi tiêu chuẩn xây dựng tại các khu vực địa chấn. Đây cũng là cơ hội lý tưởng cho sinh viên kỹ thuật muốn học tập và tham gia vào các công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng cao tại Canada.
