Thiết bị chứa cát có thể giảm 75% thiệt hại do động đất

Các giáo sư tại Đại học Sharjah sáng chế thiết bị giảm chấn bằng vật liệu dạng hạt như cát, giúp bảo vệ các công trình với chi phí thấp.

Thiết bị thử nghiệm dùng cát để giảm thiệt hại do động đất. Ảnh: Moussa Leblouba/Mostafa Zahri

Các thiết bị giảm chấn truyền thống dùng thép để giảm thiểu thiệt hại do động đất, nhưng giáo sư Moussa Leblouba và Mostafa Zahri tại Đại học Sharjah (UAE) phát triển thiết bị mới dùng cát hoặc vật liệu dạng hạt khác để bảo vệ hiệu quả các công trình, Interesting Engineering hôm 14/1 đưa tin.

Thiết bị mới đã được Văn phòng Sáng chế và Nhãn hiệu Mỹ (USPTO) cấp bằng sáng chế, được gọi là Thiết bị tiêu tán năng lượng dựa trên hạt (PBEDD). Nó có thể chống chọi với động đất, đồng thời bảo vệ công trình trước gió và những rung động từ tàu hỏa.

"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy tiềm năng chưa được khai thác của những vật liệu hạt tự nhiên trong việc cung cấp giải pháp chống động đất kinh tế và đáng tin cậy. Không giống những hệ thống truyền thống, thiết bị mới không cần nguồn điện bên ngoài và rất tiết kiệm chi phí", Leblouba cho biết.

PBEDD cấu tạo từ một thùng chứa, một tấm di động, một đường rãnh, hai lỗ và hai thanh chắn. Thùng chứa, làm bằng thép dày, gồm một tấm phẳng trên cùng được khía rãnh ngang.

Thùng chứa đổ đầy vật liệu dạng hạt, có thể là bất kỳ loại hạt nào như cát, cốt liệu với kích thước khác nhau hoặc bi thép với đường kính nhất định. Thùng chứa có thể điều chỉnh theo bất kỳ kích thước và hình dạng nào, ví dụ như hình chữ nhật.

Thiết bị này hoạt động bằng cách hấp thụ và tiêu tán năng lượng địa chấn thông qua thùng chứa thiết kế đặc biệt chứa đầy vật liệu dạng hạt. Những đặc tính tự nhiên của cát, hoặc các vật liệu dạng hạt khác, cho phép nó dịch chuyển và nén dưới ứng suất, giúp giảm rung động hiệu quả.

"Thông qua các nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi đã chứng minh rằng thiết bị này giúp tăng hiệu quả tiêu tán năng lượng và độ ổn định cấu trúc, là giải pháp dễ thực hiện với các dự án xây dựng có ngân sách thấp và dự án cải tạo", Leblouba cho biết. Tỷ lệ giảm chấn hiệu quả ước tính khoảng 37% - 75%, cao hơn nhiều hệ thống giảm chấn thụ động đắt tiền.

"Sáng chế này là bước tiến lớn trong việc cung cấp giải pháp chống động đất cho các cộng đồng trên thế giới, đảm bảo an toàn mà không phải đánh đổi với chi phí. Kết quả giúp nhấn mạnh tính đơn giản và hiệu quả của việc sử dụng vật liệu tự nhiên, chứng minh rằng sự đổi mới không phải lúc nào cũng đi kèm với chi phí cao", Leblouba chia sẻ.

Thu Thảo (Theo Interesting Engineering)