Các nhà khoa học đang sử dụng một hệ thống mô phỏng động đất tiên tiến, thường được gọi là “bàn rung,” để kiểm tra khả năng chống chịu của các công trình xây dựng. Bàn rung này bao gồm một tấm thép khổng lồ được kết nối với các bộ truyền động thủy lực, hoạt động tương tự như piston, tạo ra các chuyển động mô phỏng động đất thực tế.
Hệ thống này có khả năng di chuyển tấm thép theo nhiều hướng khác nhau, bao gồm đông-tây, bắc-nam và lên-xuống, tái tạo chân thực các rung lắc mặt đất. Ngoài ra, bàn rung có thể xoay theo mọi trục, tương tự như máy bay trong quá trình bay, bao gồm nghiêng, lắc lư và nhào lộn.
Để vận hành bàn rung, một hệ thống thủy lực mạnh mẽ bơm 9.500 lít chất lỏng vào các bể chứa đầy nitơ. Sự tương tác giữa dầu và nitơ tạo ra áp suất cực lớn, lên đến 5.000 PSI (pound trên inch vuông). Dầu sau đó được giải phóng ở áp suất 3.000 PSI để vận hành các bộ truyền động ngang và dọc, hay còn gọi là piston, làm cho bàn rung chuyển động. Để dễ hình dung, áp suất lốp xe ô tô thông thường chỉ khoảng 32 PSI.
Bàn rung tại Đại học California San Diego (UCSD) có thể tạo ra gia tốc ít nhất 1 g, tương đương với lực hấp dẫn mà chúng ta trải nghiệm khi rơi tự do. Những chuyển động này có thể đẩy gia tốc ở phần đỉnh của một tòa nhà 10 tầng lên tới 3 g. So sánh, hành khách trên tàu lượn siêu tốc thường trải nghiệm gia tốc tối đa khoảng 4 g.
Hiện tại, các quy định xây dựng ở Mỹ giới hạn chiều cao tối đa của các tòa nhà khung thép tạo hình nguội ở mức 20 mét, tương đương khoảng 6 tầng. Các nhà nghiên cứu từ UCSD và Đại học Johns Hopkins đang tiến hành nghiên cứu để đánh giá khả năng chống chịu động đất của các công trình cao hơn, lên đến 30 mét hoặc 10 tầng. Kết quả của các thử nghiệm này sẽ giúp xác định xem liệu giới hạn chiều cao hiện tại có thể được nới lỏng một cách an toàn hay không.
Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng bàn rung để tái tạo lại các chuyển động được ghi lại từ các trận động đất trong quá khứ, bao gồm trận động đất Northridge 6,7 độ richter xảy ra ở Los Angeles năm 1994 và trận động đất Loma Prieta 6,9 độ richter ở Bắc California năm 1989.
Giáo sư Tara Hutchinson thuộc Khoa Kỹ thuật Kết cấu của UCSD nhấn mạnh tầm quan trọng của thử nghiệm này: “Chúng tôi có thể thử nghiệm các ý tưởng mới và mở rộng ranh giới của những gì chúng tôi đang làm trong thiết kế và xây dựng kết cấu. Thép tạo hình nguội là một ví dụ tuyệt vời về vật liệu nhẹ, bền vững và chắc chắn, có triển vọng phù hợp cho những nơi có nguy cơ động đất lớn và xây dựng các công trình cao.”
Tòa nhà 10 tầng được sử dụng trong thử nghiệm đã được xây dựng hoàn chỉnh và đặt trên bàn rung. Khung của tòa nhà được làm từ thép tạo hình nguội, một quy trình tạo hình thép ở nhiệt độ phòng để tạo ra các bộ phận kết cấu riêng lẻ. Sau đó, các bộ phận này được liên kết với nhau để tạo thành tường và sàn. Tòa nhà cũng bao gồm các bộ phận “phi kết cấu” như cầu thang, thiết bị cơ khí trên mái và hệ thống phun nước chữa cháy. Nhóm nghiên cứu sẽ theo dõi chuyển động và gia tốc trong các bộ phận này để đánh giá khả năng duy trì hoạt động của tòa nhà sau động đất.
Các thử nghiệm quy mô lớn trên bàn rung đã dẫn đến những thay đổi quan trọng trong quy tắc thiết kế công trình thương mại và nhà ở, đồng thời cung cấp thông tin mới về hiệu suất địa chấn của nhiều hệ thống địa kỹ thuật như móng, đường hầm và tường chắn.
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể, các nhà khoa học vẫn cần thực hiện thêm nhiều thử nghiệm và nghiên cứu để giúp thế giới chuẩn bị tốt hơn cho động đất, từ đó cứu sống nhiều người hơn, giúp các cộng đồng phục hồi nhanh chóng hơn và giảm thiểu chi phí sửa chữa cơ sở hạ tầng.
Admin
Nguồn: VnExpress
