Những cuộc tranh luận gay gắt về việc xây dựng nhà cao tầng an toàn trên thế giới

Thứ hai, 19/06/2006 00:00

Sự bùng nổ xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng mới bị gián đoạn một thời gian nay lại bắt đầu khởi sắc, thu hút sự chú ý của các nhà thiết kế, các nhà xây dựng và các nhà đầu tư giầu tham vọng nhất của nhiều quốc gia trên thế giới. Họ đã chạy đua về chiều cao nhằm đạt tới những kỷ lục ngày càng mới trong việc xây dựng những tòa nhà chọc trời. Tuy nhiên, trong nhiều nước nền chính trị không ổn định, có không ít những hoạt động quá khích và khủng bố, buộc các nhà hoạt động xã hội phải tìm kiếm những giải pháp kỹ thuật an toàn trong xây dựng những ngôi nhà cao tầng, trong đó có việc lựa chọn những vật liệu xây dựng an toàn nhất.

Điều hoàn toàn hiển nhiên là trong những năm gần đây ở Mỹ có xu hướng ưa chuộng các hệ khung kết cấu thép chịu lực. Nhưng cho đến nay, khi mà tòa tháp đôi của Trung tâm Thương mại thế giới WTC ở New York không chịu được sự tấn công khủng bố từ trên không, đã bị sập đổ hoàn toàn ngày 11/9/2001 gây ra một ấn tượng mạnh đối với những người dân Mỹ bình thường, đặc biệt tác động mạnh tới cộng đồng kỹ thuật công trình. Một bộ phận công dân Mỹ không chỉ đổ lỗi cho bọn khủng bố gây ra thảm họa trên, mà còn quy cho chính bản thân những tòa nhà trên không đảm bảo an toàn cần thiết cho con người. Tính đến những tác động tâm lý trên ở trong nước, Chính phủ Mỹ đã dành 16 triệu USD cho Viện Tiêu chuẩn và công nghệ Quốc gia NIST, giao nhiệm vụ cho Viện này điều tra khảo sát những nguyên nhân gây sập đổ tòa nhà WTC và đề xuất về những sửa đổi tương ứng đưa vào các tiêu chuẩn thiết kế.
Sau mấy năm điều tra khảo sát cẩn thận, NIST đã chuẩn bị một báo cáo chi tiết và gửi cho Viện Khoa học xây dựng Quốc gia NIBS để soạn thảo các điểm chi tiết sửa đổi các tiêu chuẩn định mức. Ngoài ra, báo cáo của NIST còn được gửi tới Hội kỹ thuật công trình Mỹ để lấy ý kiến đóng góp. Tuy nhiên, lãnh đạo của Viện Khoa học xây dựng Quốc gia chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu báo cáo của NIST, thực ra họ chứng tỏ là đã sẵn sàng tham gia soát xét ở mức có thể đối với các tiêu chuẩn xây dựng quốc tế được áp dụng ở Mỹ kết hợp với chính các tác giả của chúng. Những thay đổi có thể liên quan tới tăng cường khả năng chống cháy và mở rộng các tuyến sơ tán con người. Ví dụ, đối với các dự án nhà cao tầng, họ cho thêm các thang máy chống cháy đặc biệt và một loạt những đổi mới khác về kết cấu. Nhưng vẫn chưa đạt được sự thống nhất giữa các nhà chuyên môn về những gì bổ sung thêm.
Phản ứng rất đáng lưu ý của Hiệp hội Quốc gia về phòng chống cháy NFPA đối với các đề xuất tương ứng đưa vào các tiêu chuẩn chống cháy Tiêu chuẩn an toàn tính mạng Life Safety Code. Theo ý kiến của các nhà chống cháy thì các điểm về bảo vệ chống khủng bố được đưa vào tiêu chuẩn dường như chưa được hợp lý. Ngoài ra, những phương pháp và phương tiện tấn công mà bọn khủng bố sử dụng rất khó dự báo trước. Bởi vậy mà không thể đưa các giải pháp chống khủng bố vào các tiêu chuẩn được. Mặc dù một số nhà chuyên môn cho rằng, trong tiêu chuẩn có những điều khoản mang đặc điểm chống khủng bố vẫn tốt hơn là không có gì.
Nhiều cuộc tranh luận ở Mỹ đưa ra một chi tiết quan trọng trong thiết kế, như loại bỏ khả năng của cái gọi là phá hoại lũy tiến. Nói đơn giản là một chi tiết bị loại bỏ không nhất thiết dẫn đến phá hoại của toàn bộ tòa nhà hoặc một phần lớn của nhà. Tức là, thuật ngữ phá hoại lũy tiến trong các tiêu chuẩn Mỹ đề xuất thay bằng phá hoại không tỷ lệ kết cấu - nó bao giờ cũng là lũy tiến. Nhưng người kỹ sư kết cấu luôn luôn không yên tâm chủ yếu về sự phá hoại không tỷ lệ hoặc sự hư hỏng một phần nhỏ nào đó của kết cấu, mà dẫn đến phá hoại toàn bộ hoặc hầu như toàn bộ kết cấu đó. Những tòa nhà WTC bị sập đổ do hoạt động khủng bố là một ví dụ về sự phá hoại tỷ lệ.
Sự kiện ngày 11/9/2001 đã gây ra tranh luận về sự biểu hiện khi cháy của các kết cấu thép và bê tông cốt thép. Về đường lối thì cộng đồng kỹ thuật công trình Mỹ đã bị dao động sau những gì đã làm khi ủng hộ nhóm các nhà thầu bê tông của New York trong tháng 1/2003, khi Liên minh Bê tông Concrete Alliance đã thành lập một công ty hoạt động nhằm thúc đẩy việc sử dụng bê tông cốt thép toàn khối vào xây dựng cao tầng. Nền tảng của công ty này đó là sự khẳng định rằng kiểu kết cấu bê tông cốt thép toàn khối là an toàn hơn so với bộ khung thép truyền thống, đặc biệt là về mặt chịu lửa, chống các hoạt động khủng bố, chống động đất...Trong đó, các thành viên của Liên minh đã tham gia dẫn chứng từ một vụ cháy tòa nhà 30 tầng ở Madrid, trong đó các cột bê tông cốt thép đã giúp cho một phần của tòa nhà đứng vững, còn khung thép và sàn ở phần khác của nhà đã hoàn toàn bị phá hủy.
Tạp chí ENR có uy tín của Mỹ đã dành một trang đặc biệt cho vấn đề này, trong đó phân tích những ý kiến của cả hai phía, cũng trình bày quan điểm của tòa soạn về sự không đúng đắn của quảng cáo vật liệu này do chỉ ra những nhược điểm của vật liệu khác.
Tuy nhiên, thực tế sự phá hoại của tòa nhà WTC ở New York đã miễn cưỡng tạo ra một bước ngoặt hấp dẫn hơn về phía xây dựng bằng bê tông cốt thép. Ví dụ như, tỷ lệ bê tông sử dụng trong xây dựng nhà ở của Mỹ đã tăng lên từ 19% vào năm 2000 tới 23% vào năm 2005. Một chủ bất động sản có tiếng D.Tramp, đặt hàng xây dựng tòa nhà chọc trời ở Chicago theo thiết kế của công ty SOM, cho đến thời điểm cuối cùng đã phê chuẩn thay khung thép bằng khung bê tông cốt thép. Cũng tại Chicago, hội nghị về luật pháp của thành phố mới gần đây đã phê chuẩn một kế hoạch xây dựng tòa tháp hình xoắn 124 tầng cao 610 m, trị giá 550 triệu USD, sẽ được xây dựng hoàn toàn bằng bê tông cốt thép.
Điều thú vị là, các nhà chuyên môn nước ngoài cũng là các đối tác của Liên minh bê tông, hầu như không phản đối sử dụng thép trong các nhà cao tầng, tuy nhiên chỉ sử dụng kết hợp với bê tông. Thí dụ như, trong một số nhà cao tầng ở Trung Quốc, nói riêng trong nhà tháp cao 610 m ở Quảng Châu, đã xem xét sử dụng bê tông ống làm các kết cấu chịu lực, tức là các ống thép đường kính 70-85 cm, dày tới 5 cm, được nhồi đầy bê tông cường độ cao.
Các kết cấu chịu lực thép-bê tông cốt thép kết hợp cũng đã được sử dụng trong tòa nhà tháp cao 508 m ở Đài Bắc, Đài Loan. Để làm cột, đã sử dụng các hộp thép hàn tiết diện 2,4 x 3,0 m, có thành dày 80 mm, được nhồi bê tông cường độ cao 70 MPa. Mỗi một cột đã tính toán chịu tải trọng 38 nghìn tấn. Còn ở Nam Triều tiên Hàn Quốc, với sự giúp đỡ của các nhà phát triển Mỹ, đã dự kiến xây dựng tổ hợp nhà cao 151 tầng trên một đảo nhân tạo, với tổng diện tích gần bằng 3 triệu m2, trị giá 11 tỷ USD.
Như vậy là, những mong muốn của con người và khả năng về kỹ thuật là không có giới hạn. Độ an toàn lớn nhất của các ngôi nhà cao tầng có thể đạt được bằng cách kết hợp thông minh nhất sự làm việc giữa bê tông và thép.

Đinh Bá Lô
Theo Báo Xây dựng Nga N19/2006