0:00:07.080,0:00:10.586
Động đất luôn là một hiện tượng tự nhiên[br]đáng sợ

0:00:10.586,0:00:14.051
Và nó trở nên nguy hiểm hơn khi các thành phố càng phát triển

0:00:14.051,0:00:17.720
với một trong những rủi ro lớn nhất là[br]sự sụp đổ của các tòa nhà cao tầng

0:00:17.720,0:00:20.279
Tại sao các tòa nhà cao tầng lại sụp đổ[br]khi động đất,

0:00:20.279,0:00:22.756
và làm thế nào để ngăn chặn điều này?

0:00:22.756,0:00:24.994
Nếu như bạn đã từng xem các bộ phim[br]thảm họa,

0:00:24.994,0:00:26.101
bạn có thể nghĩ rằng

0:00:26.101,0:00:29.573
các tòa nhà sụp đổ do nguyên nhân[br]trực tiếp là mặt đất dưới chân chúng

0:00:29.573,0:00:32.977
rung lắc dữ dội hay thậm chí là[br]tách ra xa nhau.

0:00:32.977,0:00:35.298
Nhưng đó không thực sự là[br]cách chúng hoạt động

0:00:35.298,0:00:39.374
Thứ nhất, hầu hết các tòa nhà[br]không nằm đúng vị trí đứt gãy,

0:00:39.374,0:00:43.966
và sự dịch chuyển các mảng kiến tạo thì[br]xảy ra ở sâu hơn nhiều so với nền tảng của các tòa nhà.

0:00:43.966,0:00:46.316
Vậy điều gì thực sự đang diễn ra?

0:00:46.316,0:00:50.077
Trên thực tế, sự ảnh hưởng của động đất[br]đến các tòa nhà

0:00:50.077,0:00:52.065
thì phức tạp hơn nhiều

0:00:52.065,0:00:55.282
Để làm rõ hơn điều này, các kiến trúc sư[br]và kĩ sư sử dụng các mô hình

0:00:55.282,0:00:59.778
giống như một dãy sắp xếp 2 chiều các đường[br]đại diện cho cột và xà

0:00:59.778,0:01:05.432
hay các đường đơn lollipop với khối tròn[br]đại diện cho trọng lượng của tòa nhà

0:01:05.432,0:01:09.280
Khi đơn giản hóa đến mức độ này, các[br]mô hình này có thể sẽ khá hữu ích

0:01:09.280,0:01:12.009
khi dự đoán 1 phản ứng của các tòa nhà khi[br]động đất

0:01:12.009,0:01:14.553
là vấn đề chủ yếu của vật lý.

0:01:14.553,0:01:16.868
Hầu hết các sự sụp đổ xảy ra khi động đất

0:01:16.868,0:01:20.332
không thực sự là do bản thân của việc [br]động đất

0:01:20.332,0:01:23.259
Mà thay vào đó, khi mặt đất chuyển động[br]bên dưới tòa nhà,

0:01:23.259,0:01:26.284
chúng thay thế lớp nền và mức độ[br]thấp hơn,

0:01:26.284,0:01:28.975
gửi các làn sóng xung kích qua các[br]phần còn lại của cấu trúc

0:01:28.975,0:01:31.834
và khiến nó rung lắc qua lại.

0:01:31.834,0:01:36.136
Sức mạnh của sự dao động này[br]phụ thuộc vào 2 yếu tố chính:

0:01:36.136,0:01:39.196
khối lượng của tòa nhà, mà tập trung[br]chủ yếu ở phần nóc,

0:01:39.196,0:01:40.568
và độ cứng của nó,

0:01:40.568,0:01:44.595
mà là yếu tố cần thiết gây ra một[br]số lượng dịch chuyển nhất định.

0:01:44.595,0:01:48.155
Cùng với loại chất liệu của tòa nhà và[br]hình dạng nhất định của cột,

0:01:48.155,0:01:51.207
độ cứng phần lớn phụ thuộc[br]vào vấn đề chiều cao.

0:01:51.207,0:01:54.105
Các tòa nhà thấp có xu hướng cứng hơn và[br]thay đổi ít hơn,

0:01:54.105,0:01:57.347
trong khi các tòa nhà cao thì[br]linh hoạt (mềm dẻo) hơn

0:01:57.347,0:02:00.557
Bạn có thể nghĩ rằng giải pháp là[br]xây dựng các tòa nhà thấp hơn

0:02:00.557,0:02:02.843
để chúng thay đổi ít nhất có thể.

0:02:02.843,0:02:08.700
Nhưng trận động đất năm 1985 ở Mexico[br]là ví dụ tốt cho thấy điều đó không ổn

0:02:08.700,0:02:09.812
Trong trận động đất,

0:02:09.812,0:02:14.022
nhiều tòa nhà cao hơn 6 và thấp hơn[br]15 tầng đã bị sụp đổ.

0:02:14.022,0:02:17.999
Điều lạ là trong khi các tòa nhà thấp hơn[br]gần đó vẫn đứng vững,

0:02:17.999,0:02:22.405
thì các tòa nhà cao hơn 15 tầng cũng[br]hầu hết ít bị ảnh hưởng,

0:02:22.405,0:02:24.555
và các tòa nhà cỡ trung bình[br]thì lại bị sụp đổ[br]

0:02:24.555,0:02:28.730
được quan sát thấy rung lắc dữ dội hơn là[br]chính trận động đất đó.

0:02:28.730,0:02:30.590
Làm sao lại có thể như vậy

0:02:30.590,0:02:34.322
Câu trả lời là tần số tự nhiên.

0:02:34.322,0:02:35.988
Trong một hệ thống dao động,

0:02:35.988,0:02:41.581
tần số là bao nhiêu chu kì dao động[br]xảy ra trong 1 giây

0:02:41.581,0:02:43.731
Đây là nghịch đảo của chu kì này,

0:02:43.731,0:02:47.520
nghĩa là bao nhiêu giây thì hoàn thành 1 chu kì

0:02:47.520,0:02:51.763
Và tần số tự nhiên của một tòa nhà được[br]xác định bởi khối lượng và độ cứng của nó

0:02:51.763,0:02:55.330
là tần số mà sự rung động của nó sẽ có[br]xu hướng gộp lại xung quanh

0:02:55.330,0:03:00.277
Tăng khối lượng của tòa nhà thì làm[br]giảm đi tỷ lệ rung động tự nhiên

0:03:00.277,0:03:03.835
trong khi tăng độ cứng thì gia tăng[br]tỳ lệ này

0:03:03.835,0:03:06.192
Vì vậy trong các phương trình đại diện cho[br]mối quan hệ này

0:03:06.192,0:03:09.911
độ cứng và tần số tự nhiên[br]tỷ lệ thuận với nhau,

0:03:09.911,0:03:14.184
trong khi khối lượng và tần số tự nhiên[br]thì tỷ lệ nghịch.

0:03:14.184,0:03:17.658
Điều đã xảy ra ở Mexico là 1 hiệu ứng[br]gọi là cộng hưởng,

0:03:17.658,0:03:20.198
khi mà tần số của làn sóng địa chấn[br]động đất

0:03:20.198,0:03:24.535
xảy ra cùng với tần số tự nhiên của các[br]tòa nhà tầm trung.

0:03:24.535,0:03:27.456
Giống như sự thúc đẩy cùng nhịp cho[br]xích đu

0:03:27.456,0:03:31.211
Mỗi sóng địa chấn thì khuếch đại thêm sự[br]rung lắc của tòa nhà

0:03:31.211,0:03:33.052
theo hướng hiện tại của nó

0:03:33.052,0:03:36.616
gây ra sự lung lay thậm chí còn mạnh hơn

0:03:36.616,0:03:41.303
cuối cùng đạt đến mức độ lớn hơn nhiều[br]so với sự di chuyển ban đầu.

0:03:41.303,0:03:44.685
Ngày nay, các kĩ sư làm việc với các nhà[br]địa chất và địa chấn học

0:03:44.685,0:03:48.702
để dự đoán tần số của sự chuyển động[br]động đất tại các vị trí xây dựng

0:03:48.702,0:03:51.626
để ngăn chặn sự sụp đổ do cộng hưởng

0:03:51.626,0:03:55.023
có tính đến các yếu tố như loại đất[br]hay các đứt đoạn

0:03:55.023,0:03:57.947
cũng như dự liệu các trận động đất[br]trước kia

0:03:57.947,0:04:00.997
Dao động với tần số thấp sẽ gây[br]nhiều thiệt hại cho các tòa nhà

0:04:00.997,0:04:02.865
cao hơn và linh động hơn

0:04:02.865,0:04:05.789
trong khi dao động với tần số cao[br]

0:04:05.789,0:04:08.553
sẽ gây nguy hiểm với các cấu trúc[br]cao và có độ cứng.

0:04:08.553,0:04:11.316
Các kĩ sư cũng đã nghĩ ra cách để hấp thụ[br]các cú shock

0:04:11.316,0:04:14.947
và hạn chế sự biến dạng bằng cách[br]sử dụng hệ thống sáng tạo

0:04:14.947,0:04:17.423
Dựa trên việc cô lập sử dụng[br]các lớp linh hoạt

0:04:17.423,0:04:21.346
để cô lập sự dao động nền móng[br]từ phần còn lại của tòa nhà

0:04:21.346,0:04:25.225
trong khi hệ thống điều tiết van khối lượng[br]tự điều chỉnh để xóa bỏ sự cộng hưởng

0:04:25.225,0:04:28.536
bằng cách dao động lệch pha[br]với tần số tự nhiên

0:04:28.536,0:04:30.303
để giảm rụng lắc

0:04:30.303,0:04:33.835
Cuối cùng, không phải những tòa nhà[br]vững chắc nhất sẽ vẫn còn đứng vững

0:04:33.835,0:04:35.477
mà là những tòa nhà thông minh nhất