Nhật Bản nằm trên Vành đai lửa Thái Bình Dương, khu vực có các hoạt động địa chấn mạnh trải dài qua Đông Nam Á và vùng lòng chảo Thái Bình Dương, khiến quốc gia này là một trong những nước ghi nhận nhiều địa chấn nhất thế giới.
Trong thập kỷ qua, Nhật Bản hứng chịu khoảng 20% các trận động đất từ 6 độ trở lên của cả thế giới. Tồi tệ nhất là thảm kịch động đất Tohoku năm 2011, gây ra sóng thần tàn phá nhà máy điện hạt nhân Fukushima và khiến hơn 15.000 người thiệt mạng.
Bởi vậy, Nhật đã đầu tư đáng kể vào công tác giảm thiểu thiên tai, thông qua tài trợ khu vực công, kỹ thuật địa chấn và những tiến bộ trong trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm hạn chế thiệt hại do động đất.
Các kiến trúc sư, kỹ sư Nhật Bản đã không ngừng nghiên cứu các công nghệ, thiết kế mới để giảm chấn cho công trình, giúp các tòa nhà trụ vững trong những trận động đất mạnh.
Văn phòng của tờ Asahi ở thành phố Sendai, tỉnh Miyagi, đông bắc Nhật Bản rung lắc trong trận động đất hồi tháng 3/2022. Video: Asahi.
Jun Sato, kỹ sư kết cấu, phó giáo sư tại Đại học Tokyo, cho biết tất cả tòa nhà trên toàn quốc, kể cả công trình nhỏ hoặc tạm thời, đều phải có khả năng chống chịu động đất.
Có hai mức độ chống chịu chính. Thứ nhất là khả năng chịu đựng các trận động đất nhỏ mà một tòa nhà có thể gặp 3-4 lần trong vòng đời. Những tòa nhà bị hư hại trong các trận động đất có cường độ nhỏ như vậy đều không được chấp nhận.
Mức thứ hai là khả năng chống chịu những trận động đất dữ dội và hiếm gặp hơn. Trong tình huống này, mục tiêu chính không còn là bảo vệ công trình, mọi hư hại không gây thương vong về người được chấp nhận.
Để chịu được lực tác động khổng lồ của một trận động đất, các công trình phải có khả năng hấp thụ càng nhiều năng lượng địa chấn càng tốt. Khả năng này đến từ kỹ thuật "cách ly địa chấn". Móng của các tòa nhà có một hệ thống giảm chấn thủy lực, hoặc các khối cao su dày với các công trình đơn giản hơn.
Các kỹ sư Nhật Bản cũng thiết kế một hệ thống giảm chấn thủy lực phức tạp giống bơm xe đạp, xuyên suốt các công trình để cải thiện khả năng chống chịu động đất.
"Một tòa nhà cao tầng có thể bị dịch chuyển tới 1,5 mét do rung chấn, nhưng nếu áp dụng bộ giảm chấn từ tầng hai đến tầng thượng, chuyển động của nó có thể giảm xuống mức tối thiểu, ngăn thiệt hại cho cấu trúc thượng tầng", Ziggy Lubkowski, chuyên gia địa chấn tại Đại học College London, Anh, cho biết.
Tokyo Skytree, tháp truyền hình cao nhất thế giới với độ cao 634 mét ở Tokyo, là một trong những công trình chống động đất nổi tiếng nhất.
Atsuo Konishi, kỹ sư kết cấu cấp cao tại Nikken Sekkei, đơn vị xây dựng tòa tháp, cho biết Skytree sở hữu hệ thống kiểm soát rung chấn độc đáo. Một cột lõi bê tông cao 375 mét độc lập ở tâm tháp, được kết nối với khung tháp bằng bộ giảm chấn thủy lực, tạo độ trễ và giảm 50% rung chấn của toàn bộ công trình khi có động đất.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống giảm chấn bên trong tháp truyền hình Tokyo Skytree. Video: BBC.
Nhật còn có các kenchikushi, những kiến trúc sư kiêm kỹ sư được cấp phép hành nghề và chịu trách nhiệm về mọi khuyết điểm của các tòa nhà trong thời hạn 10 năm.
Đối với các công trình mới, một số công ty đang thử nghiệm những phương pháp và vật liệu sáng tạo hơn, như kiến trúc lưới ngăn trình trạng cong vênh và giúp phân tán năng lượng hấp thụ. Tại Tokyo, tập đoàn Maeda đang sử dụng khung dàn thép và gỗ để xây dựng văn phòng 13 tầng.
"Gỗ hiếm khi được sử dụng làm chất liệu chống động đất bên trong tòa nhà khung thép. Tuy nhiên, thép có thể chịu lực kéo, trong khi gỗ chịu được lực nén, nên hai loại vật liệu sẽ bù đắp cho nhau", Yoshitaka Watanabe, kỹ sư trưởng của Maeda, giải thích.
Dãy nhà chọc trời tại thành phố Yokohama, tỉnh Kanawaga của Nhật Bản, ngày 31/1. Ảnh: AFP.
Ngoài tăng cường kỹ thuật xây dựng, Nhật còn chú trọng đến phương pháp cảnh báo sớm động đất, sóng thần để giảm thiểu thương vong.
Thành phố Choshi, tỉnh Chiba, đang xây dựng tháp cảnh báo và lối sơ tán sóng thần, nhằm hướng tới mục tiêu giảm 80% số người thiệt mạng trong trường hợp xảy ra động đất lớn.
Trong khi đó, ngoài hệ thống phát thanh địa phương, tin nhắn cảnh báo qua điện thoại, thành phố Sendai ở tỉnh Miyagi còn đầu tư xây dựng hệ thống cảnh báo khẩn bằng máy bay không người lái (UAV) tự động.
Hệ thống UAV này đã trải qua loạt thử nghiệm và bắt đầu hoạt động trên quy mô lớn từ tháng 10/2022. Khi động đất, sóng thần xảy ra, hai nhóm UAV sẽ hoạt động ở độ cao 50 m, sử dụng mạng liên lạc không dây chuyên dụng để phát thông điệp kêu gọi người dân sơ tán.
Camera hồng ngoại gắn trên UAV sẽ ghi lại hình ảnh nạn nhân và truyền dữ liệu đến trụ sở ứng phó thảm họa của thành phố, cho phép họ đánh giá thiệt hại ở các vùng hẻo lánh theo thời gian thực. Ưu điểm của UAV là có thể triển khai nhanh hơn và phát cảnh báo ở độ cao thấp so với trực thăng.
Chính phủ Nhật cũng áp dụng các phương pháp mô hình hóa rủi ro, lập bản đồ các tuyến sơ tán, lên kịch bản, diễn tập sơ tán, thậm chí vạch kế hoạch tái thiết sau thảm họa.
Ngoài ra, nâng cao nhận thức về động đất trong trường học cũng là một phần quan trọng trong chiến lược giảm thiểu rủi ro thiên tai của Nhật Bản.
Với mục tiêu nâng cao năng lực ứng phó và giúp đỡ người khác của học sinh ở mọi lứa tuổi, các khóa học phát triển kỹ năng thực tế và giảm thiểu rủi ro được khuyến khích tại trường học. Các khóa thực hành như diễn tập sơ tán, kiểm tra an toàn là hoạt động bắt buộc với học sinh ở Nhật.
Đức Trung (Theo Bloomberg, BBC, WEF, WB, OECD)