Các tòa nhà chống động đất được xây theo tiêu chuẩn kỹ thuật nào?

Chia sẻ với Viettimes, TS Nguyễn Tấn Tiên, giảng viên chuyên ngành cơ học và phân tích kết cấu, điều phối viên chương trình kỹ thuật và quản lý xây dựng, Trường Đại học Việt - Đức, nói về các tiêu chuẩn xây dựng nhà chống động đất sau khi nhiều nơi ở Việt Nam bị ảnh hưởng rung lắc, do động đất ở Myanmar hôm 28/3.

-Thưa TS, các công trình cao tầng tại Việt Nam hiện tuân theo quy chuẩn kỹ thuật nào liên quan khả năng chịu tác động bởi động đất?

-Hiện, thiết kế công trình cao tầng tại Việt Nam chịu tải trọng động đất theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9386:2012. Đây là tiêu chuẩn được biên soạn trên nền tảng của tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode 8) áp dụng cho nhà ở cao tầng ở nước ta. Việt Nam cũng xây dựng bản đồ về gia tốc nền cho tất cả các khu vực, thể hiện qua 3 mức độ động đất mạnh, yếu và rất yếu. Khu vực có địa chất yếu, nguy cơ xảy ra động đất cao vì nền đất có thể di chuyển mạnh (gia tốc nền lớn), truyền lực lên trên khiến công trình bị phá hoại.

TS Nguyễn Tấn Tiên, Điều phối viên chương trình kỹ thuật và quản lý xây dựng, trường Đại học Việt - Đức. Ảnh: Nhân vật cung cấp.

Ở mỗi mức độ động đất sẽ có yêu cầu kháng chấn khác nhau. Ví dụ khu vực động đất mạnh, yêu cầu thiết kế công trình có khả năng kháng chấn cao, vùng động đất yếu hay rất yếu sẽ giảm bớt yêu cầu kháng chấn xuống. Tùy thuộc vào quy mô công trình, mức độ tầm quan trọng và vị trí địa lý là một trong số các yếu tố quyết định đến việc thiết kế có xem xét đến tải trọng động đất hay không.

Một số công trình đặc biệt như nhà máy điện hạt nhân, các đập thủy điện, công trình ngoài khơi, có những quy định cao hơn về yêu cầu kháng chấn.

-Khi xây dựng các tòa nhà cao tầng, việc đánh giá khả năng chịu rung lắc do động đất được tính toán như thế nào?

- Khi xây dựng các công trình chịu động đất, gia tốc nền tại khu vực cho phép kỹ sư đánh giá được mức độ cần thiết để thiết kế kháng chấn. Về nguyên tắc, dao động của nền đất sẽ tác động đến kết cấu bên trên công trình, gây ra các di chuyển vị trí lớn. Nếu không triệt tiêu các dao động có hại này, nguy cơ kết cấu sẽ bị phá hủy.

Cấu tạo kháng chấn sử dụng các vật liệu khác nhau như thép, bê tông, gỗ… Việc sử dụng các vật liệu này cũng khác nhau do các đặc tính cơ lý của nó. Các kết cấu thép có khả năng hấp thụ năng lượng và đàn hồi tốt thông qua các liên kết, trong khi gỗ và bê tông thường giòn và dễ nứt hơn. Do vậy, khi xây dựng nhà, xét đến đến yếu tố giảm tác động động đất thường sẽ tập trung vào 2 phần là nền móng và liên kết khung (gồm các hệ giằng bằng bê tông và thép). Thông thường đơn vị thi công sẽ chọn kết cấu thép vì có thể hấp thu dao động tốt hơn. Phần móng sẽ được liên kết với cột có độ dẻo nhất định thay vì liên kết giòn.

Tùy thuộc vào yếu tố địa chất, quy mô, vị trí, tầm quan trọng của tòa nhà, chi phí xây dựng hệ thống chống động đất có thể chiếm tới khoảng 30% tổng số tiền xây dựng cả công trình. Chi phí xây dựng tòa nhà thiết kế kháng chấn ở các mức độ khác nhau và nhà không kháng chấn sẽ khác biệt rất lớn. Ngoài ra, việc vận hành bảo trì kết cấu kháng chấn sẽ khác và phức tạp hơn so với các công trình thông thường. Do đó, cần cân nhắc việc này trong xây dựng các công trình.

Ngoài ra, khả năng chống động đất của tòa nhà còn phụ thuộc vào khối lượng phân bố tại các tầng. Các vật dụng càng nặng, khi bị rung lắc, ảnh hưởng đáng kể đến biên độ dao động tòa nhà, đặc biệt có thể cộng hưởng với sóng địa chấn dẫn đến rung lắc mạnh hơn. Ngoài ra, thời tiết cực đoan như kết hợp giữa gió bão và động đất, độ tuổi công trình cũng quyết định đến khả năng kháng chấn.

Tòa nhà ở Bangkok (Thái Lan) bị sập do ảnh hưởng của trận động đất tại Myanmar ngày 28/3/2025. (Ảnh: Reuters/TTXVN).

-Các công trình nhàcao tầng tại Nhật Bản thường được xây dựng có khả năng chống động đất. Vậy xây dựng nhà chuyên chống động đất có gì khác so với nhà thông thường, thưa ông?

-Nguyên tắc xây dựng nhà chống động đất là tối đa cách ly dao động truyền từ nền đất vào công trình. Do vậy, các tòa nhà cao tầng ở Nhật Bản phần liên kết với đế móng được thiết kế đặc biệt để phần móng và phần kết cấu bên trên có thể rung lắc khác nhau. Vị trí này thường là các con lăn di chuyển có kiểm soát thay vì các liên kết cứng như nhà thông thường.

Với kết cấu bên trên thường có hệ giằng chéo có tác dụng hấp thụ dao động hoặc đặc biệt hơn có thể là một đối trọng rung lắc ngược chiều với nhà để triệt tiêu dao động. Một đặc điểm nữa thường thấy là các công trình dạng này thường có kết cấu đối xứng, có độ bền theo các hướng là tương đương nhau.

Điều này được lý giải vì động đất xảy ra ở hướng bất kỳ, do các hướng nhà có tính đối xứng để độ cứng các phương gần như tương đương, không có phương nào quá cứng hay quá yếu. Khi xảy ra động đất, độ bền các hướng tòa nhà tương đương nên sẽ không bị xô lệch, khó sụp đổ hơn.

Nhật Bản nổi tiếng với các tòa nhà chống động đất, được thiết kế để chịu được sự rung lắc do động đất gây ra. Trong ảnh: Hệ thống cách ly nền móng được ứng dụng cho một tòa nhà. Ảnh: Getty.

-Sauvụ động đất ở Myanmar, dư chấn gây rung lắc nhiều tòa nhà cao tầng ở Việt Nam. Theo ông, chúng ta có nên tính toán xây dựng bộ tiêu chuẩn xây dựng nhà chống động đất với các tiêu chí cao hơn quy chuẩn hiện nay?

-Hiện nay, Việt Nam đang áp dụng các tiêu chuẩn động đất dựa trên các tiêu chuẩn cao của Châu Âu. Tuy nhiên việc áp dụng các tiêu chuẩn này cho các công trình là một bài toán khó. Vấn đề ở chỗ chi phí xây dựng cho công trình có cấu tạo chống động đất và không chống động đất là rất khác nhau. Công trình có cấu tạo kháng chấn đòi hỏi chi phí xây dựng cao hơn trong khi xác suất xảy ra động đất là khá thấp ở khu vực có địa chất ổn định như Việt Nam.

Trường hợp nhà bị ảnh hưởng bởi động đất mức độ nhẹ có thể quan sát bằng mắt thường như các vết nứt nhỏ trên tường, cửa bị lệch hoặc các vật dụng dịch chuyển nhẹ. Đây là những vấn đề nhỏ, không ảnh hưởng đến kết cấu công trình và có thể xử lý dễ dàng.

Những ảnh hưởng lớn hơn có thể thấy như cột bê tông bị nứt, sàn nhà bị võng, lún, khung kết cấu nhà bị cong vênh, toàn bộ nhà bị nghiêng có nguy cơ sụp đổ. Đây là những hư hại khó khắc phục và có thể ảnh hưởng đến chất lượng kết cấu và tính an toàn của tòa nhà. Trường hợp tòa nhà bị lún đều ở tất cả các phương thì có thể coi là an toàn, tuy nhiên nếu một hướng nào bị hư hỏng, lún xuống khiến kết cấu bị mất cân bằng sẽ mất an toàn và khó xử lý. Do đó, tùy vào mức độ nghiêm trọng và tùy vào vị trí mà có phương án khắc phục theo hướng xử lý đảm bảo an toàn hoặc xem xét có nên sử dụng tòa nhà không.

Các nhân viên cứu hộ tại hiện trường một tòa nhà bị sập ở Bangkok, Thái Lan trong hôm 29/3, sau trận động đất mạnh trong hôm trước đó. Ảnh: Reuters.

-Khi xảy ra rung chấn, nhiều người có tâm lý chạy xuống đất. Tuy nhiên động đất thường xảy ra tốc độ nhanh hơn nhiều so với hơn thời gian con người di chuyển xuống đất thoát hiểm. Ông có lời khuyên gì cho người dân sống trong tầng cao tòa nhà khi bị rung lắc?

-Khi xảy ra động đất, những người sống ở tầng cao thường bị hoảng loạn và có xu hướng chạy xuống tầng trệt để thoát hiểm. Tuy nhiên, điều này tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Do đó, người dân phải tuyệt đối phải giữ bình tĩnh, giữ nguyên vị trí, cố gắng tìm chỗ trú ẩn an toàn và đánh giá tình hình trước khi hành động.

Nếu đang ở văn phòng làm việc, tránh xa khu vực có các cửa sổ, gương kính, đèn trần, tủ sách vì có thể rơi vỡ hoặc ngã. Hãy cố gắng bám vào nơi cố định, hạ thấp trọng tâm người và lấy tay hoặc vật cứng che đầu, cổ. Không sử dụng thang máy và hạn chế dùng cầu thang bộ.

Đảm bảo rằng khi hết dư chấn, tòa bộ nhà không bị rò rỉ gas, chập điện, cháy nổ. Nếu có lệnh sơ tán, cần di chuyển đến nơi an toàn và tuân thủ theo chỉ dẫn.

-Xin cảm ơn ông!

Hà An (thực hiện)