Bí ẩn đằng sau khả năng chống gió của các tòa nhà chọc trời trên thế giới

Nhà chọc trời ở London (Anh) - Ảnh: John Walton/PA Images

Trên thực tế, chúng là những tính năng được kiến trúc sư sử dụng nhằm đảm bảo rằng cư dân sống trong đó không cảm thấy đau đầu chóng mặt bởi những tòa nhà cao chọc trời có thể lắc lư khoảng vài chục centimet khi có gió lớn.

"Chuyển động lắc lư trên các tầng nhà cao có thể gây khó chịu nghiêm trọng cho những người ở trong đó", Christophe Haubursin và Gina Barton viết trên Vox. "Để đối phó với điều này, các tòa nhà chọc trời hiện đại sử dụng hàng loạt các thủ thuật kiến trúc nhằm phân tán sức gió. Đôi khi, các chi tiết kiến trúc này giống như món đồ trang sức làm đẹp cho công trình, chẳng hạn như xoắn ốc, chóp nhọn hay các ô trống… nhưng kỳ thực lại là những kỹ thuật làm giảm sức gió được thiết kế tinh tế nhằm giúp cho công trình trụ vững trong gió lớn".

Có thể lấy tòa tháp Willis ở Chicago (Mỹ) làm ví dụ điển hình.

Kiến trúc sư Bruce Graham và kỹ sư kết cấu Fazlur Khan đã thiết kế tòa nhà chọc trời "Thành phố lộng gió" (Windy City) bằng cách sử dụng cấu trúc "ống chùm", tức là tòa tháp hình thành từ một cụm gồm chín tòa nhà dạng ống được kết nối với nhau để hoạt động như một cấu trúc duy nhất, theo Trung tâm Kiến trúc Chicago.

Tòa tháp Willis ở Chicago - Ảnh: Reuters/Jason Reed

Cấu trúc như vậy vững chắc hơn bởi các "ống" có thể nương tựa và nâng đỡ cho nhau. Và cũng do sự thay đổi chiều cao của các ống mà sức gió sẽ bị phân tán đáng kể.

Kết quả là tòa tháp chỉ đu đưa khoảng 15cm khi có gió lớn.

Tại 432 Park Avenue, tòa nhà dân cư cao thứ hai của thành phố New York, các thử nghiệm ban đầu cho thấy cấu trúc này từng trải qua hiện tượng dao động cộng hưởng đáng kể, ngay cả khi gió nhẹ, theo WSP, công ty tư vấn cơ sở hạ tầng và vận tải toàn cầu.

Các kỹ sư quyết định gỡ bỏ tường kính ở các tầng kỹ thuật không có người ở, cho phép gió dễ dàng đi xuyên qua tòa nhà mà không chịu quá nhiều lực cản, WSP báo cáo.

Các kỹ sư xây dựng đã loại bỏ mảng tường kính trên các tầng kỹ thuật của tòa nhà cho phép gió dễ dàng thổi qua, từ đó hạn chế tình trạng rung lắc khi có gió - Ảnh: Tân Hoa Xã/Li Muzi

Nhiều chi tiết kiến trúc khác có vẻ như được sử dụng để trang trí nhưng thực chất là nhằm đối phó với sức gió.

Tại tòa chung cư cao cấp 111 West 57th ở New York (Mỹ), các tấm sành và lưới đồng đã được trang bị cho mặt Đông và mặt Tây nhằm làm giảm sức gió.

Mặt Đông và mặt Tây của tòa chung cư cao cấp 111 West 57th được gia cố bằng các tấm sành và lưới đồng - Ảnh: Hayes Davidson

Và không phải ngẫu nhiên mà tòa tháp Thượng Hải (Shanghai Tower) cao 632m ở Trung Quốc lại có thiết kế xoắn ốc. Độ xoắn của tháp cho phép công trình chịu được gió bão và giúp giảm 24% tải gió, theo tạp chí thiết kế và kiến trúc uy tín Dezeen.

Thiết kế xoắn ốc của tòa tháp Thượng Hải cho phép nó chống chịu được gió bão - Ảnh: Reuters/Aly Song

Nhiều tòa nhà chọc trời khác, bao gồm cả One57 ở New York hay 432 Park Avenue còn được trang bị hệ thống giảm chấn. Hệ thống này hoạt động giống như một bộ giảm xóc khổng lồ khi có gió lớn, theo New York Times.

Trả lời trên The Times, ông Izak Senbahar, chủ đầu tư của 56 Leonard (tòa tháp cao 250m ở New York) cho rằng phần lớn mọi người có thể sẽ không nhận thấy tòa nhà đang lắc lư trừ khi họ là người siêu nhạy cảm. 

"Tuy nhiên, nếu xây dựng tòa nhà căn hộ cao cấp, bạn buộc phải cân nhắc đến sự thoải mái cho từng đối tượng người mua", ông Senbahar chia sẻ.