Công nghệ xây dựng chống động đất mạnh của Nhật Bản

Nhật Bản nổi tiếng là một trong những quốc gia sẵn sàng ứng phó thảm họa nhất trên thế giới nhờ quy định xây nhà chống động đất, phần nhiều dựa trên kinh nghiệm trước đó.

Ba ngày sau trận động đất lớn làm rung chuyển vùng ven biển phía tây Nhật Bản, công cuộc tìm kiếm người sống sót vẫn đang diễn ra. Trận động đất mạnh 7,6 độ ngoài khơi bán đảo Noto tạo ra chấn động mạnh nhất trong vùng suốt nhiều thập kỷ, buộc nhà chức trách sơ tán gần 100.000 người để tránh sóng thần. Dù quá trình đánh giá thiệt hại chưa hoàn tất, báo cáo ban đầu ước tính hàng trăm ngôi nhà bị phá hủy bởi động đất và hỏa hoạn sau đó, cùng hơn 80 ca tử vong được xác nhận tính đến nay, theo National Geographic.

Tuy nhiên, nhà địa chất học Lucy Jones cho rằng cường độ và vị trí ngoài khơi của trận động đất có thể gây ra thiệt hại lớn hơn nhiều nếu Nhật Bản chuẩn bị kém. Theo Jones, quy định xây dựng chặt chẽ của Nhật Bản dẫn tới mức độ thiệt hại ít hơn nhiều so với dự đoán. Nhật Bản là một trong những nước có hoạt động địa chấn mạnh nhất thế giới. Vị trí nằm giữa 4 mảng kiến tạo có nghĩa động đất thường xuyên xảy ra. Dù thường không bị phát hiện bởi người đi lại bên trên mặt đất, rung chấn diễn ra hàng ngày tại Nhật Bản. Theo EarthScope Consortium, đất nước này trải qua khoảng 1.500 trận động đất đáng chú ý mỗi năm. Do rủi ro đó, tìm cách chung sống với động đất trở thành một phần không thể thiếu đối với các cộng đồng dân cư Nhật Bản.

Lính cứu hỏa kiểm tra những ngôi nhà gỗ bị sụp đổ ở thành phố Wajima trên bán đảo Noto, khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ trận động đất đầu năm. (Ảnh: AFP).

Thích nghi với động đất lớn

Hiểu rõ cách chuẩn bị tốt nhất cho động đất lớn là thành quả thu được sau nhiều nỗ lực, bắt nguồn từ kinh nghiệm tích lũy từ những thảm họa trong quá khứ, theo Keith Porter, kỹ sư trưởng ở Viện giảm thiểu rủi ro thảm kịch ở Canada. Tại Nhật Bản, quy định xây dựng chống địa chấn được ban hành lần đầu tiên sau khi trận động đất mạnh 7,9 độ năm 1923 giết chết hơn 140.000 người và biến hàng trăm nghìn công trình thành đống gạch vụn. Những quy định thuở đầu này tập trung vào gia cố công trình mới xây dựng ở khu đô thị và bỏ sót nhà cửa xây bằng gỗ và bê tông.

Quy định xây nhà chống địa chấn trải qua một số thay đổi quan trọng trong vài thập kỷ từ sau đó, đáng chú ý nhất là Luật tiêu chuẩn xây dựng năm 1950 và Sửa đổi tiêu chuẩn xây dựng chống động đất mới vào năm 1981. Không chỉ cung cấp chi tiết tiêu chuẩn xây dựng, các điều luật còn nêu rõ tiêu chí những tòa nhà cần đạt được trong động đất. Đạo luật năm 1950 nêu tiêu chuẩn tòa nhà cần chịu được động đất mạnh 7 độ mà không gặp vấn đề đáng nghiêm trọng. Sửa đổi bổ sung năm 1981 nêu cụ thể hơn một chút về mức độ thiệt hại, theo đó khi động đất mạnh tới 7 độ xảy ra, một tòa nhà chỉ chịu thiệt hại nhỏ và vẫn có thể hoạt động như bình thường. Đối với động đất mạnh hơn, luật pháp Nhật Bản quy định tòa nhà không thể sụp đổ.

Nói cách khác, khi trải qua những trận động đất mạnh như sự kiện vào ngày đầu năm 2024, "tòa nhà được cho là công trình thành công nếu không sụp đổ và gây chết người, ngay cả khi thiệt hại rộng đến mức không thể sửa chữa", Porter giải thích. Tiêu chuẩn tương tự cũng tồn tại ở Bắc Mỹ, tập trung vào cứu sống sinh mạng thay vì độ kiên cố của công trình về lâu dài.

Thiết kế để chịu rung lắc

Có một số kỹ thuật khác nhau để đạt các tiêu chuẩn xây dựng trên ở Nhật Bản. Lựa chọn sử dụng kỹ thuật nào thường phụ thuộc vào loại công trình như nhà chọc trời hay nhà ở cho một gia đình và kinh phí sẵn có, cùng nhiều cân nhắc khác. Ở mức độ cơ bản, tòa nhà được gia cố với dầm, trụ và tường dày hơn để chịu rung lắc tốt hơn.

Nhiều kỹ thuật cũng giúp tách rời tòa nhà với chuyển động của mặt đất rung lắc. Một phương pháp thông dụng là lắp đặt lớp đệm làm từ vật liệu hấp thụ tốt như cao su ở đáy nền móng tòa nhà, giúp giảm chấn động từ chuyển động xê dịch đối với công trình. Một phương pháp khác mang tên hệ thống kháng chấn hướng tới xây dựng toàn bộ công trình trên lớp đệm dày để có một lớp phân tách hoàn toàn giữa tòa nhà và nền đất dịch chuyển.

Tuy nhiên, một số thách thức đặc biệt phát sinh phụ thuộc vào vị trí của tòa nhà, như nằm ở vùng thủy phân, tại đó nền đất không thể tiếp tục chịu sức nặng của công trình. Ngoài ra, hệ quả sau động đất lớn như hỏa hoạn hoặc thiệt hại do sóng thần cũng góp phần phá hủy nhà cửa. Đó là lý do quy định an toàn xây dựng chỉ là một phần trong biện pháp chung sống với động đất của Nhật Bản. Sau trận động đất đầu năm, giáo sư Toshitaka Katada ở Đại học Tokyo chia sẻ ông tin chắc "không người dân ở nơi nào trên Trái đất sẵn sàng ứng phó thảm họa như người Nhật" xét theo những biện pháp chuẩn bị định kỳ trong nước như lập kế hoạch và diễn tập sơ tán. Những trung tâm sơ tán như trường học hoặc nơi công cộng trang bị sẵn vật dụng khẩn cấp. Nhật Bản cũng sở hữu hệ thống cảnh báo hiệu quả với cả động đất và nguy cơ sóng thần.

Koichi Kusunoki, giáo sư ở Viện nghiên cứu động đất thuộc Đại học Tokyo, cho biết ông và đồng nghiệp đang tiến hành khảo sát thực địa dọc bán đảo Noto, cung cấp cơ hội hiểu rõ hơn ảnh hưởng của trận động đất lớn. Nghiên cứu này có thể là bước đầu tiên nhằm hiểu rõ cách giúp người dân an toàn hơn trong lần động đất tiếp theo.