“LẤY NHU ĐỐI CƯƠNG” – KỸ THUẬT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT KHÔN NGOAN TRONG KIẾN TRÚC TRUNG HOA CỔ ĐẠI

I- KẾT CẤU GỖ LINH HOẠT:

Cấu trúc khung gỗ của Trung Quốc được phát hiện tại khu vực Hemudu (khu vực thời kỳ đồ đá lâu đời nhất tại miền Nam Trung Quốc) ở Dư Diêu, Chiết Giang, có lịch sử gần 7.000 năm. Trong khi các kiến trúc sư đương đại đang phải nỗ lực để tạo ra các cấu trúc có thể kháng động đất lên đến 9 độ richter thì nhiều cấu trúc gỗ truyền thống của Trung Quốc cổ đại đã đáp ứng được yêu cầu này, một thành tích thực sự đáng kinh ngạc về sức mạnh của “sự mềm dẻo”.

Ngay từ buổi sơ khởi của nền văn minh Trung Quốc, các vật liệu hữu cơ như gỗ, đã được chọn làm vật liệu chính cho các công trình kiến trúc và trải qua nhiều năm kinh nghiệm và cải tiến, các nhà xây dựng cổ đại đã tạo ra được một hệ thống thiết kế dựa trên tính linh hoạt của vật liệu gỗ.

Là những vật liệu xây dựng phổ biến, gỗ và đất sét có ưu điểm về sự linh hoạt, tính đa dụng trong thiết kế và sự tiện lợi trong lắp ráp. Trong cấu trúc kháng động đất, gỗ đóng vai trò quan trọng nhất bởi nó là vật liệu xây dựng nhẹ với tính chất cơ lý mạnh mẽ, linh hoạt và thay đổi hình dáng khá dễ dàng khi gặp lực tác động bên ngoài. Đồng thời, gỗ cũng có khả năng phục hồi nhanh chóng.

Cấu trúc gỗ truyền thống của Trung Quốc có rất nhiều ưu điểm liên quan đến hệ thống khung, chẳng hạn như chức năng “dù các bức tường sụp đổ nhưng cấu trúc tổng thể vẫn nguyên vẹn” và các liên kết linh hoạt tại các mối nối cho phép chúng có khả năng đàn hồi và tự phục hồi cao.

Tượng Bồ Tát bên trong đền thờ Dule ở Thiên Tân.

II – CÁC THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC KHÁNG CHẤN:

Những người thợ thủ công Trung Quốc cổ đại rất thông minh và có kỹ thuật cao, điều này dựa trên kinh nghiệm thiết kế cấu trúc phong phú của họ, những người thợ này có thể xác định và sử dụng có hiệu quả các đặc tính của nhiều vật liệu khác nhau. 
Kết cấu nổi bật trong số này gọi là DOUGONG – “Đấu củng” (một cấu trúc độc đáo giúp khóa liên động các mối gỗ) cùng khớp nối mộng và móng, là yếu tố chính giúp bảo vệ các tòa nhà trước mối đe dọa từ động đất.

Các cấu trúc cổ điển Trung Quốc thường bao gồm nền móng, khung chùm, mái nhà và lớp “Đấu củng” (giữa khung chùm và mái). Nếu sử dụng thuật ngữ hiện đại để mô tả thì cấu trúc này còn được gọi là “cấu trúc nền tảng trôi nổi” giải thích cho việc tòa nhà có thể di chuyển linh động trên khung như một chiếc thuyền trên mặt nước. Tính năng này cho phép phần nền của cấu trúc tránh được lực cắt gây ra bởi động đất, làm giảm thiệt hại cho phần trên của công trình.

Sở dĩ cấu trúc “Đấu củng” đóng vai trò quan trọng trong việc kháng chấn bởi vì phần khung có thể thay đổi hình dạng khi gặp áp lực, hoạt động giống như bộ giảm chấn của chiếc xe hơi. Không chỉ hoạt động như một “chất hấp thụ” dư chấn cho cấu trúc, hệ thống “Đấu củng” phức tạp còn được tạo thành từ nhiều thành phần khác nhau, tạo thành một “đĩa cứng” giúp duy trì tính toàn vẹn mạnh mẽ dưới áp lực vì nó có thể truyền áp lực này lên trụ - thành phần chịu địa chấn tốt hơn – và do đó giúp cấu trúc ổn định hơn.

Một phần của Cung điện Guanyin – đền thờ Dule; ứng dụng nhiều phương pháp xây dựng khác nhau, chẳng hạn như: cột chống xiên chéo được sử dụng để cải thiện tính trung tâm và toàn vẹn của cấu trúc gỗ đa lớp này. Những phương pháp này cho phép cấu trúc kháng địa chấn tốt hơn so với cấu trúc đơn tầng.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của kiến trúc Trung Hoa truyền thống đó chính là phần mái nhà lớn và trang nhã, điều này cũng làm tăng hiệu quả kháng động đất. Một số lượng lớn các chi tiết cần thiết được lắp ráp cùng với phần mái phức tạp có nhiệm vụ giữ các kết cấu tổng thể và trọng lượng mái nặng giúp tăng sự ổn định cho khung.

Ngoài “Đấu củng”, kiến trúc truyền thống Trung Quốc còn bao gồm một số tính năng kháng chấn khác. 
+ Hệ thống mộng: giúp kết nối các chi tiết với nhau mà không cần sử dụng đinh ốc. Hệ thống này giúp cấu trúc có khả năng chịu được trọng lượng lớn hơn so với dầm hay chấn song và khung cứng của kiến trúc hiện đại. Sự linh hoạt của hệ thống mộng và khớp mộng cho phép nó hấp thụ lượng dư chấn nhất định từ động đất bằng cách thay đổi hình dạng và giảm áp lực lên phần còn lại của khung. 
+ Một tính năng khác là việc sử dụng cột chống xiên chéo giữa các tầng, làm tăng cường khả năng phục hồi của khung trước các dư chấn.

Một góc công trình thời nhà Tống với cấu trúc gỗ. 
Cấu trúc gỗ của Trung Quốc là một hệ thống vô cùng phức tạp, bao gồm hàng chục nghìn thành phần, giúp chống lại động đất.

Bản phác thảo về hệ thống khớp nối mộng được tìm thấy ở khu vực Hemudu, Chiết Giang.
Trải qua hàng ngàn năm, hệ thống khớp nối mộng đã trở thành một phương pháp khéo léo để kết nối các chi tiết và cải thiện hiệu quả kháng chấn.

Một phần sảnh chính của Đền Foguang trên núi Wutai. Một đặc điểm điển hình của kiến trúc cổ đại Trung Quốc là chúng rất linh hoạt và tích hợp các cấu trúc dạng khung. Điều này cũng rất quan trọng đối với sức kháng chấn của công trình.

Từ cách bố trí của các cấu trúc để tạo thành một hệ thống phức tạp cho đến khoảng cách sử dụng trong các mặt cắt ngang của thành phần khung, tất cả đều cho thấy sự khôn khéo và các kỹ thuật tiên tiến trong kiến trúc Trung Hoa cổ đại.

@Nguồn: Chinascenic