Mỹ vận hành bàn rung thử nghiệm động đất lớn nhất thế giới: "Lắc" cả tòa nhà 10 tầng nặng 2.000 tấn để kiểm tra độ bền

Khánh Vân
Khánh Vân
Phản hồi: 0

Khánh Vân

Writer
Tại Đại học California San Diego, một bàn rung khổng lồ, vận hành bằng hệ thống thủy lực với áp suất cực lớn, có khả năng mô phỏng các trận động đất mạnh trong lịch sử để thử nghiệm khả năng chống chịu của các công trình kích thước thật, với mục tiêu thay đổi các quy chuẩn xây dựng trong tương lai.

outdoor-earthquake-sha-1749111-7154-9356-1749112407_jpg_75.jpg

"Quái vật" mô phỏng động đất lớn nhất hành tinh

Tại Đại học California San Diego (UCSD), Mỹ, các nhà khoa học đang vận hành một cỗ máy kỹ thuật phi thường: bàn rung thử nghiệm động đất lớn nhất thế giới. Cỗ máy này có khả năng rung lắc những tòa nhà có trọng lượng lên đến 2.000 tấn (tương đương khoảng 1.300 chiếc ô tô con) để mô phỏng một cách chân thực nhất những gì xảy ra trong một trận động đất thực tế.

Hệ thống mô phỏng này được gọi là "bàn rung" (shaking table) vì nó bao gồm một tấm thép cực lớn, được kết nối với các bộ truyền động thủy lực – tương tự như các pít-tông khổng lồ. Các bộ truyền động này làm cho tấm thép dịch chuyển theo nhiều hướng (đông-tây, bắc-nam, và lên-xuống) và mọi thứ được xây dựng bên trên nó sẽ chuyển động theo, qua đó mô phỏng chính xác chuyển động của mặt đất trong một trận động đất. Không chỉ vậy, tấm thép này còn có thể xoay theo mọi trục, giống như một chiếc máy bay khi đang bay, bao gồm cả việc nghiêng sang trái phải, lắc lư hai bên và lên xuống.


Sức mạnh đến từ đâu?

Bàn rung này được vận hành nhờ một hệ thống thủy lực cực kỳ mạnh mẽ. Hệ thống này bơm tới 9.500 lít chất lỏng thủy lực vào các bể chứa được nạp đầy khí nitơ. Sự tương tác giữa dầu và khí nitơ tạo ra một áp suất khổng lồ cho dầu, lên tới 5.000 PSI (pound trên inch vuông). Sau đó, dầu được giải phóng ở mức áp suất 3.000 PSI để chạy các bộ truyền động ngang và dọc, khiến cho bàn rung dịch chuyển theo kịch bản đã được lập trình. Để dễ so sánh, áp suất bên trong một chiếc lốp xe ô tô thông thường chỉ vào khoảng 32 PSI.

Bàn rung tại UCSD có thể tạo ra gia tốc ít nhất là 1 g – tương đương với lực hấp dẫn mà một người trải nghiệm khi đang rơi tự do trên Trái Đất. Những chuyển động mạnh mẽ này có thể tạo ra gia tốc ở phần đỉnh của một tòa nhà 10 tầng lên tới 3 g. Để so sánh, hành khách trên một chuyến tàu lượn siêu tốc trung bình sẽ trải nghiệm một gia tốc cực đại vào khoảng 4 g.

ban-rung-thu-nghiem-dong-dat-lon-nhat-the-gioi-1882041_jpg_75.jpg

Thử nghiệm tòa nhà 10 tầng bằng thép tạo hình nguội

Ngay trong tháng này (tháng 6 năm 2025), bàn rung tại UCSD sẽ tiến hành một trong những thử nghiệm quan trọng nhất của mình: kiểm tra khả năng chống động đất của một tòa nhà 10 tầng được xây dựng bằng khung thép tạo hình nguội. Theo Eurek Alert, đây là hệ thống duy nhất thuộc loại này trên thế giới được đặt ở ngoài trời và có đủ khả năng để thử nghiệm một tòa nhà cao như vậy ở quy mô thật.

Hiện tại, các quy định xây dựng tại Mỹ chỉ cho phép các tòa nhà sử dụng khung thép tạo hình nguội có chiều cao tối đa là 20 mét, tức là khoảng 6 tầng. Nhóm nghiên cứu từ Đại học California San Diego và Đại học Johns Hopkins đang muốn tìm hiểu xem liệu những công trình cao hơn, lên đến 30 mét hoặc 10 tầng, có thể chống chọi như thế nào khi đối mặt với một trận động đất. Kết quả của thử nghiệm mới này sẽ giúp các nhà quản lý và kỹ sư xác định liệu giới hạn về chiều cao đó có thể được tăng lên một cách an toàn hay không.

Trong quá trình thử nghiệm, nhóm nghiên cứu sẽ khởi động bàn rung và tái tạo lại chính xác những chuyển động mặt đất đã được ghi lại trong các trận động đất kinh hoàng trước đó, bao gồm trận động đất Northridge 6,7 độ richter xảy ra tại Los Angeles vào năm 1994 và trận động đất Loma Prieta 6,9 độ richter xảy ra tại Bắc California vào năm 1989.

Bà Tara Hutchinson, giáo sư Khoa Kỹ thuật Kết cấu của UCSD, cho biết: "Chúng tôi có thể thử nghiệm những ý tưởng mới và mở rộng ranh giới của những gì chúng ta đang làm trong lĩnh vực thiết kế và xây dựng kết cấu. Thép tạo hình nguội là một ví dụ tuyệt vời về một loại vật liệu nhẹ, bền vững và chắc chắn, có triển vọng rất phù hợp cho những nơi có nguy cơ động đất lớn và cho việc xây dựng các công trình cao tầng."

Tòa nhà 10 tầng hiện đã được xây dựng xong và đang được đặt vững chắc trên bàn rung. Bộ khung của tòa nhà được làm từ các loại thép được tạo hình ở nhiệt độ phòng để tạo ra các bộ phận kết cấu riêng lẻ, sau đó chúng được liên kết với nhau để làm tường và sàn. Tòa nhà cũng bao gồm đầy đủ các bộ phận "phi kết cấu" như cầu thang, các thiết bị cơ khí đặt trên nóc nhà, và cả hệ thống phun nước chữa cháy. Nhóm nghiên cứu sẽ theo dõi chặt chẽ chuyển động và gia tốc trong cả những bộ phận này để có thể đánh giá xem liệu tòa nhà có thể duy trì hoạt động bình thường sau một trận động đất hay không.

Ý nghĩa và tác động thực tiễn

Theo TechXplore, các thử nghiệm với các công trình có kích thước thật trên bàn rung này trong quá khứ đã mang đến những thay đổi quan trọng trong các quy tắc thiết kế công trình thương mại và nhà ở tại Mỹ và nhiều nơi trên thế giới. Chúng cũng đã cung cấp những thông tin khoa học mới mẻ về hiệu suất địa chấn của nhiều hệ thống địa kỹ thuật phức tạp như móng, đường hầm và các loại tường chắn.

Kể cả với những tiến bộ này, các nhà khoa học vẫn nhấn mạnh rằng cần phải thực hiện thêm nhiều thử nghiệm và nghiên cứu hơn nữa để giúp thế giới có thể chuẩn bị tốt hơn trước các trận động đất. Mục tiêu cuối cùng là giúp cứu sống được nhiều người hơn, giúp các cộng đồng có thể phục hồi nhanh chóng hơn sau thảm họa và giúp các cơ sở hạ tầng quan trọng không cần phải trải qua những đợt sửa chữa quá tốn kém.
 


Đăng nhập một lần thảo luận tẹt ga
http://textlink.linktop.vn/?adslk=aHR0cHM6Ly92bnJldmlldy52bi90aHJlYWRzL215LXZhbi1oYW5oLWJhbi1ydW5nLXRodS1uZ2hpZW0tZG9uZy1kYXQtbG9uLW5oYXQtdGhlLWdpb2ktbGFjLWNhLXRvYS1uaGEtMTAtdGFuZy1uYW5nLTItMDAwLXRhbi1kZS1raWVtLXRyYS1kby1iZW4uNjI1OTIv
Top