1
00:00:07,080 --> 00:00:10,586
Động đất luôn là một hiện tượng tự nhiên
đáng sợ

2
00:00:10,586 --> 00:00:14,051
Và nó trở nên nguy hiểm hơn khi các thành phố càng phát triển

3
00:00:14,051 --> 00:00:17,720
với một trong những rủi ro lớn nhất là
sự sụp đổ của các tòa nhà cao tầng

4
00:00:17,720 --> 00:00:20,279
Tại sao các tòa nhà cao tầng lại sụp đổ
khi động đất,

5
00:00:20,279 --> 00:00:22,756
và làm thế nào để ngăn chặn điều này?

6
00:00:22,756 --> 00:00:24,994
Nếu như bạn đã từng xem các bộ phim
thảm họa,

7
00:00:24,994 --> 00:00:26,101
bạn có thể nghĩ rằng

8
00:00:26,101 --> 00:00:29,573
các tòa nhà sụp đổ do nguyên nhân
trực tiếp là mặt đất dưới chân chúng

9
00:00:29,573 --> 00:00:32,977
rung lắc dữ dội hay thậm chí là
tách ra xa nhau.

10
00:00:32,977 --> 00:00:35,298
Nhưng đó không thực sự là
cách chúng hoạt động

11
00:00:35,298 --> 00:00:39,374
Thứ nhất, hầu hết các tòa nhà
không nằm đúng vị trí đứt gãy,

12
00:00:39,374 --> 00:00:43,966
và sự dịch chuyển các mảng kiến tạo thì
xảy ra ở sâu hơn nhiều so với nền tảng của các tòa nhà.

13
00:00:43,966 --> 00:00:46,316
Vậy điều gì thực sự đang diễn ra?

14
00:00:46,316 --> 00:00:50,077
Trên thực tế, sự ảnh hưởng của động đất
đến các tòa nhà

15
00:00:50,077 --> 00:00:52,065
thì phức tạp hơn nhiều

16
00:00:52,065 --> 00:00:55,282
Để làm rõ hơn điều này, các kiến trúc sư
và kĩ sư sử dụng các mô hình

17
00:00:55,282 --> 00:00:59,778
giống như một dãy sắp xếp 2 chiều các đường
đại diện cho cột và xà

18
00:00:59,778 --> 00:01:05,432
hay các đường đơn lollipop với khối tròn
đại diện cho trọng lượng của tòa nhà

19
00:01:05,432 --> 00:01:09,280
Khi đơn giản hóa đến mức độ này, các
mô hình này có thể sẽ khá hữu ích

20
00:01:09,280 --> 00:01:12,009
khi dự đoán 1 phản ứng của các tòa nhà khi
động đất

21
00:01:12,009 --> 00:01:14,553
là vấn đề chủ yếu của vật lý.

22
00:01:14,553 --> 00:01:16,868
Hầu hết các sự sụp đổ xảy ra khi động đất

23
00:01:16,868 --> 00:01:20,332
không thực sự là do bản thân của việc 
động đất

24
00:01:20,332 --> 00:01:23,259
Mà thay vào đó, khi mặt đất chuyển động
bên dưới tòa nhà,

25
00:01:23,259 --> 00:01:26,284
chúng thay thế lớp nền và mức độ
thấp hơn,

26
00:01:26,284 --> 00:01:28,975
gửi các làn sóng xung kích qua các
phần còn lại của cấu trúc

27
00:01:28,975 --> 00:01:31,834
và khiến nó rung lắc qua lại.

28
00:01:31,834 --> 00:01:36,136
Sức mạnh của sự dao động này
phụ thuộc vào 2 yếu tố chính:

29
00:01:36,136 --> 00:01:39,196
khối lượng của tòa nhà, mà tập trung
chủ yếu ở phần nóc,

30
00:01:39,196 --> 00:01:40,568
và độ cứng của nó,

31
00:01:40,568 --> 00:01:44,595
mà là yếu tố cần thiết gây ra một
số lượng dịch chuyển nhất định.

32
00:01:44,595 --> 00:01:48,155
Cùng với loại chất liệu của tòa nhà và
hình dạng nhất định của cột,

33
00:01:48,155 --> 00:01:51,207
độ cứng phần lớn phụ thuộc
vào vấn đề chiều cao.

34
00:01:51,207 --> 00:01:54,105
Các tòa nhà thấp có xu hướng cứng hơn và
thay đổi ít hơn,

35
00:01:54,105 --> 00:01:57,347
trong khi các tòa nhà cao thì
linh hoạt (mềm dẻo) hơn

36
00:01:57,347 --> 00:02:00,557
Bạn có thể nghĩ rằng giải pháp là
xây dựng các tòa nhà thấp hơn

37
00:02:00,557 --> 00:02:02,843
để chúng thay đổi ít nhất có thể.

38
00:02:02,843 --> 00:02:08,700
Nhưng trận động đất năm 1985 ở Mexico
là ví dụ tốt cho thấy điều đó không ổn

39
00:02:08,700 --> 00:02:09,812
Trong trận động đất,

40
00:02:09,812 --> 00:02:14,022
nhiều tòa nhà cao hơn 6 và thấp hơn
15 tầng đã bị sụp đổ.

41
00:02:14,022 --> 00:02:17,999
Điều lạ là trong khi các tòa nhà thấp hơn
gần đó vẫn đứng vững,

42
00:02:17,999 --> 00:02:22,405
thì các tòa nhà cao hơn 15 tầng cũng
hầu hết ít bị ảnh hưởng,

43
00:02:22,405 --> 00:02:24,555
và các tòa nhà cỡ trung bình
thì lại bị sụp đổ


44
00:02:24,555 --> 00:02:28,730
được quan sát thấy rung lắc dữ dội hơn là
chính trận động đất đó.

45
00:02:28,730 --> 00:02:30,590
Làm sao lại có thể như vậy

46
00:02:30,590 --> 00:02:34,322
Câu trả lời là tần số tự nhiên.

47
00:02:34,322 --> 00:02:35,988
Trong một hệ thống dao động,

48
00:02:35,988 --> 00:02:41,581
tần số là bao nhiêu chu kì dao động
xảy ra trong 1 giây

49
00:02:41,581 --> 00:02:43,731
Đây là nghịch đảo của chu kì này,

50
00:02:43,731 --> 00:02:47,520
nghĩa là bao nhiêu giây thì hoàn thành 1 chu kì

51
00:02:47,520 --> 00:02:51,763
Và tần số tự nhiên của một tòa nhà được
xác định bởi khối lượng và độ cứng của nó

52
00:02:51,763 --> 00:02:55,330
là tần số mà sự rung động của nó sẽ có
xu hướng gộp lại xung quanh

53
00:02:55,330 --> 00:03:00,277
Tăng khối lượng của tòa nhà thì làm
giảm đi tỷ lệ rung động tự nhiên

54
00:03:00,277 --> 00:03:03,835
trong khi tăng độ cứng thì gia tăng
tỳ lệ này

55
00:03:03,835 --> 00:03:06,192
Vì vậy trong các phương trình đại diện cho
mối quan hệ này

56
00:03:06,192 --> 00:03:09,911
độ cứng và tần số tự nhiên
tỷ lệ thuận với nhau,

57
00:03:09,911 --> 00:03:14,184
trong khi khối lượng và tần số tự nhiên
thì tỷ lệ nghịch.

58
00:03:14,184 --> 00:03:17,658
Điều đã xảy ra ở Mexico là 1 hiệu ứng
gọi là cộng hưởng,

59
00:03:17,658 --> 00:03:20,198
khi mà tần số của làn sóng địa chấn
động đất

60
00:03:20,198 --> 00:03:24,535
xảy ra cùng với tần số tự nhiên của các
tòa nhà tầm trung.

61
00:03:24,535 --> 00:03:27,456
Giống như sự thúc đẩy cùng nhịp cho
xích đu

62
00:03:27,456 --> 00:03:31,211
Mỗi sóng địa chấn thì khuếch đại thêm sự
rung lắc của tòa nhà

63
00:03:31,211 --> 00:03:33,052
theo hướng hiện tại của nó

64
00:03:33,052 --> 00:03:36,616
gây ra sự lung lay thậm chí còn mạnh hơn

65
00:03:36,616 --> 00:03:41,303
cuối cùng đạt đến mức độ lớn hơn nhiều
so với sự di chuyển ban đầu.

66
00:03:41,303 --> 00:03:44,685
Ngày nay, các kĩ sư làm việc với các nhà
địa chất và địa chấn học

67
00:03:44,685 --> 00:03:48,702
để dự đoán tần số của sự chuyển động
động đất tại các vị trí xây dựng

68
00:03:48,702 --> 00:03:51,626
để ngăn chặn sự sụp đổ do cộng hưởng

69
00:03:51,626 --> 00:03:55,023
có tính đến các yếu tố như loại đất
hay các đứt đoạn

70
00:03:55,023 --> 00:03:57,947
cũng như dự liệu các trận động đất
trước kia

71
00:03:57,947 --> 00:04:00,997
Dao động với tần số thấp sẽ gây
nhiều thiệt hại cho các tòa nhà

72
00:04:00,997 --> 00:04:02,865
cao hơn và linh động hơn

73
00:04:02,865 --> 00:04:05,789
trong khi dao động với tần số cao


74
00:04:05,789 --> 00:04:08,553
sẽ gây nguy hiểm với các cấu trúc
cao và có độ cứng.

75
00:04:08,553 --> 00:04:11,316
Các kĩ sư cũng đã nghĩ ra cách để hấp thụ
các cú shock

76
00:04:11,316 --> 00:04:14,947
và hạn chế sự biến dạng bằng cách
sử dụng hệ thống sáng tạo

77
00:04:14,947 --> 00:04:17,423
Dựa trên việc cô lập sử dụng
các lớp linh hoạt

78
00:04:17,423 --> 00:04:21,346
để cô lập sự dao động nền móng
từ phần còn lại của tòa nhà

79
00:04:21,346 --> 00:04:25,225
trong khi hệ thống điều tiết van khối lượng
tự điều chỉnh để xóa bỏ sự cộng hưởng

80
00:04:25,225 --> 00:04:28,536
bằng cách dao động lệch pha
với tần số tự nhiên

81
00:04:28,536 --> 00:04:30,303
để giảm rụng lắc

82
00:04:30,303 --> 00:04:33,835
Cuối cùng, không phải những tòa nhà
vững chắc nhất sẽ vẫn còn đứng vững

83
00:04:33,835 --> 00:04:35,477
mà là những tòa nhà thông minh nhất