Mới đây, trận động đất ở Thổ Nhĩ Kỳ đã cướp đi sinh mạng của hơn 15.000 người ở Thổ Nhĩ Kỳ và Syria một lần nữa gióng lên hồi chuông về công tác phòng chống, ứng phó, khắc phục hậu quả của động đất. Các chuyên gia cho biết có nhiều yếu tố khiến trận động đất mạnh xảy ra ở Thổ Nhĩ Kỳ và Syria trở nên đặc biệt nguy hiểm như thời gian, vị trí, đường đứt gãy, kết cấu hạ tầng yếu kém… Theo đó, ngành Xây dựng Cầu đường nói riêng một lần nữa nhận được nhiều sự chú ý.

Nhiều người thắc mắc các cơ sở hạ tầng làm sao để chống chọi với động đất? Kỹ thuật của người Kỹ sư Xây dựng Cầu đường hay vật liệu xây dựng nào có khả năng chống động đất?

Vật liệu chống động đất cần có độ cứng và độ dẻo nhất định, cần có trọng lượng nhẹ để giảm tải trọng quán tính. Theo đó, cách đối phó tốt nhất là ở những khu vực nhiều động đất là cần xây những tòa nhà kiên cố, chống rung bằng những loại vật liệu chất lượng. Trong đó, vật liệu chống động đất cần có độ cứng và độ dẻo nhất định, cần có trọng lượng nhẹ để giảm tải trọng quán tính.

Bê tông dạng phun (EDCC)

Các nhà khoa học Canada tạo ra một loại bê tông mới có khả năng chống động đất nhờ sức bền và độ dẻo dai giống thép. Vật liệu này được gọi là xi măng composite dễ uốn dẻo (EDCC) với thành phần chính là tro bay và một sản phẩm phụ trong công nghiệp.

Bê tông dạng phun (EDCC)

Đây là loại bê tông dạng xịt, bền, dẻo, thân thiện với môi trường, giúp cho bức tường của các tòa nhà chắc chắn như thép và có khả năng chống chịu những trận động đất lớn.

Sản phẩm EDCC có những đặc điểm rất giống với thép. Vật liệu này có độ bền, dẻo dai và dễ uốn hơn bê tông thông thường. Cụ thể, thay vì bị bẻ cong và có thể đổ về một phía có lực tác động lớn sau khi có vết nứt bê tông EDCC sẽ làm cho tòa nhà vững chắc hơn nếu chúng bị rung chuyển bởi động đất và vẫn bình thường nếu có một trận động đất với cường độ lớn tác động.

Bê tông uốn cong

Thay vì dùng xi măng truyền thống, loại bê tông mới sử dụng tro bay để làm chất kết dính, kết hợp với các sợi sợi polymer tổng hợp, cho phép duy trì những vết nứt gãy nhỏ như sợi tóc mà không bị vỡ thành từng mảnh.

Bê tông uốn cong chống động đất

Do không cần nung đá vôi để chế tạo xi măng, quá trình sản xuất bê tông uốn cong tiêu thụ năng lượng ít hơn 36%, đồng thời phát thải khí nhà kính carbon dioxide thấp hơn 76% so với bê tông truyền thống.

Các thử nghiệm thực tế cho thấy, khi chịu cùng một lực tác động, bê tông từ tro bay và sợi polymer tổng hợp cho khả năng uốn cong gấp 400 lần bê tông thông thường, khiến vật liệu trở nên lý tưởng để sử dụng ở những khu vực thường xuyên xảy ra động đất.

Bê tông đúc sẵn

Bê tông đúc sẵn có khả năng chống động đất bởi có thể hấp thụ các tác động cực đoan, có nghĩa là loại vật liệu này có thể chống lại các lực có áp suất cao.

Bê tông đúc sẵn có thể chống lại các lực có áp suất cao

Bên cạnh đó, sự kết hợp giữa cường độ nén của bê tông và cường độ kéo của cốt thép trong bê tông dẫn đến khả năng bảo vệ tối ưu, chống lại tải trọng cao. Các kết nối giữa các yếu tố bê tông đúc sẵn riêng lẻ cũng đóng một vai trò quan trọng bởi khả năng chống lại lực đẩy, lực cắt ngoài và các lực khác.

Đặc biệt, một ứng dụng đặc biệt cho bê tông đúc sẵn là thu thập dữ liệu dựa trên cảm biến. Cụ thể, các vi mạch được đặt vào trong bê tông, giúp thu thập thông tin về tải trọng và lực ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng.

Trong trường hợp xảy ra động đất, các vi mạch tích hợp có thể gửi tín hiệu về máy chủ của tòa nhà, nhờ đó có thể cảnh báo sớm động đất. Ngoài ra, điều này giúp cho việc thu thập thông tin hữu ích cho các công trình xây dựng trong tương lai trở nên dễ dàng hơn.

Gạch chống địa chấn

Để hạn chế tối đa hậu quả mà động đất gây ra, các nhà nghiên cứu từ Đại học Bách khoa Valencia đã thiết kế loại gạch chống địa chấn Sisbrick. Gạch chống địa chấn có thể dễ dàng tích hợp vào các kỹ thuật xây dựng truyền thống mà không cần đến các biện pháp hay thiết bị bổ sung.

Trong xây dựng, loại gạch này giúp cải thiện khả năng ứng phó với động đất có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, Sisbrick được dùng chủ yếu cho các bức tường phân vùng với khả năng chống chịu tác động của địa chấn nhưng không giải quyết được thiệt hại trên diện rộng gây ra bởi các trận động đất.

Ưu điểm của gạch Sisbrick là hấp thụ các vận động theo chiều ngang do địa chấn, phân lập các bức tường phân vùng từ khung công trình. Hiệu quả sử dụng như một rào cản, tránh việc chuyển tải từ các bức tường phân vùng tới cấu trúc chính của tòa nhà.

Với các trận động đất xảy ra liên tục như vậy; bên cạnh sự quan tâm với các vật liệu xây dựng, các cơ sở đào tạo ngành Xây dựng Cầu đường cũng đề cao hơn chuẩn đầu ra đối với các kỹ sư để đảm bảo được sự an toàn cho xã hội.