Kỹ sư Nga phát minh 'bộ giảm xóc' cho tòa nhà: Cục sở hữu trí tuệ gọi đây là 'cách mạng ngành kiến trúc'

Địa chấn và những trận động đất dữ dội luôn là "cơn ác mộng" lớn nhất đối với ngành kiến trúc toàn cầu. Khi lòng đất rung chuyển, những mảng bê tông cốt thép kiên cố nhất cũng có thể bị xé rách chỉ trong vài giây nếu vướng vào hiện tượng cộng hưởng tần số.

Trước thách thức sinh tử đó, Giám đốc Cục Sở hữu trí tuệ Nga (Rospatent), ông Yuri Zubov, cho biết với hãng thông tấn RIA Novosti đầu tháng 10/2026 rằng các nhà khoa học và kỹ sư tại Đại học Giao thông Vận tải Quốc gia Saint Petersburg (PSTU) đã mang đến một giải pháp công nghệ mang tính cách mạng ngành kiến trúc: Thiết kế tòa nhà chống địa chấn tích hợp hệ thống lò xo hình nón và bộ giảm xóc đa tầng.

Công trình nghiên cứu mang tính cách mạng này vừa được Giám đốc Cục Sở hữu trí tuệ Nga (Rospatent) chính thức cấp bằng sáng chế.

Ông Yuri Zubov, đã xác nhận với báo giới rằng giải pháp mới mở ra một tiêu chuẩn hoàn toàn mới cho việc xây dựng hạ tầng an toàn tại các khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi thiên tai địa chấn.

Cơ chế "triệt tiêu" sóng chấn động bằng cơ học thông minh

Bí mật sức mạnh của công trình nằm ở việc thay đổi hoàn toàn cách bê tông tiếp nhận năng lượng va đập.

Trong các kết cấu hạ tầng truyền thống, lực chấn động từ lòng đất sẽ truyền trực tiếp qua nền móng lên toàn bộ tòa nhà. Khi tần số rung chấn trùng với tần số dao động riêng của công trình, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra, khuếch đại lực xé và đánh sập cấu trúc chỉ trong chớp mắt.

Để giải quyết triệt để mối nguy này, các kỹ sư tại PGUPS đã sáng tạo ra hệ thống liên kết tấm bê tông đặc biệt kết hợp cùng bộ đôi lò xo hình nón và bộ giảm xóc chuyên dụng:

Lò xo hình nón hấp thụ lực: Khác với lò xo hình trụ thông thường dễ bị biến dạng lệch trục khi chịu lực ngang, lò xo nón có khả năng chịu tải biến thiên cực tốt theo nhiều hướng. Chúng hoạt động như những "đệm hơi" cơ học, triệt tiêu động năng do lòng đất truyền lên ngay từ chân móng.

Bộ giảm xóc chống cộng hưởng: Hệ thống giảm xóc đi kèm chủ động dập tắt các dao động dư thừa, ngăn không cho tòa nhà rơi vào trạng thái dao động cộng hưởng nguy hiểm.

Mối nối tấm bê tông linh hoạt: Các tấm tường và sàn không còn bị gắn kết quá cứng nhắc. Cấu trúc liên kết mới cho phép công trình "đàn hồi" nhẹ nhàng theo làn sóng địa chấn mà không gây nứt gãy bê tông hay đứt gãy khung chịu lực.

Bước tiến chiến lược cho hạ tầng tương lai tại vùng hiểm họa

Dù hiện tại dự án mới dừng lại ở mức độ mô hình kỹ thuật và sáng chế độc quyền, nhưng tiềm năng ứng dụng thực tế của nó là vô cùng to lớn.

Giải pháp này không chỉ tối ưu về mặt lý thuyết mà còn giải quyết được bài toán chi phí thi công khi so sánh với các công nghệ cách ly địa chấn đắt đỏ hiện nay trên thế giới.

Việc làm chủ công nghệ này cho phép xây dựng an toàn các công trình cao tầng, nhà ở phức hợp và đặc biệt là hệ thống hạ tầng giao thông đường sắt tại các vùng núi cao hoặc khu vực đứt gãy địa chất phức tạp.

Các công nghệ truyền thống tập trung vào việc gia cố cho tòa nhà không bị sập (dù vẫn bị rung lắc dữ dội), khiến đồ đạc nội thất văng quật, gây tai nạn nghiêm trọng cho người bên trong.

Sự kết hợp giữa lò xo hình nón (giúp hấp thụ và phân tán lực theo nhiều hướng khác nhau) và bộ giảm xóc đa tầng đóng vai trò như một "hệ thống treo" siêu hạng. Nó cô lập chuyển động của lòng đất khỏi phần thân công trình, triệt tiêu đáng kể gia tốc rung lắc, ngăn ngừa nguy cơ ngã đổ đồ đạc, nứt vỡ kính hay biến dạng cửa (nguyên nhân khiến con người bị kẹt lại khi có sự cố).

Sự kết hợp giữa tư duy cơ học chính xác và kỹ thuật xây dựng hiện đại từ PGUPS thêm một lần nữa khẳng định vị thế dẫn đầu của các nhà khoa học Nga trong việc chinh phục những thách thức nghiệt ngã nhất từ thiên nhiên.

Tham khảo: Science