Mức độ thiệt hại đầy đủ vẫn chưa được thống kê hết. Giới chức cho biết ít nhất 270 ngôi nhà trong khu vực đã bị phá hủy, tuy nhiên con số cuối cùng có thể còn cao hơn nhiều. Chẳng hạn, con số này không bao gồm Suzu, một thành phố có hơn 27.000 người chỉ cách tâm chấn trận động đất 32 km, nơi các quan chức sở cứu hỏa cho biết khoảng 200 tòa nhà đã bị phá hủy.
Nhưng trong khi những trận động đất có cường độ tương tự ở những nơi khác trên thế giới - chẳng hạn như trận động đất mạnh 7,6 độ richter gây ra sự sụp đổ của hơn 30.000 tòa nhà ở Kashmir năm 2005 thường có sức tàn phá lớn hơn nhiều ở Nhật.
Ngược lại, Ishikawa có thể đã chịu thiệt hại “nhẹ nhàng” hơn, theo Robert Geller - Giáo sư danh dự về địa chấn học tại Đại học Tokyo.
“Các tòa nhà hiện đại dường như hoạt động rất tốt” - ông nói với CNN một ngày sau trận động đất ở Nhật Bản, đồng thời lưu ý rằng những ngôi nhà cũ “với mái ngói đất sét nặng” dường như ở tình trạng tồi tệ nhất.
Ông cho biết: “Hầu hết các ngôi nhà dành cho một gia đình, ngay cả khi bị hư hại, cũng không bị sập hoàn toàn”.
Một câu ngạn ngữ về thiết kế địa chấn nói rằng động đất không giết người - các tòa nhà thì có. Và tại một trong những quốc gia thường xuyên xảy ra động đất nhất thế giới, các kiến trúc sư, kỹ sư và nhà quy hoạch đô thị từ lâu đã nghiên cứu các giải pháp chống lại các trận động đất lớn ở các thị trấn và thành phố bằng cách kết hợp trí tuệ cổ xưa, sự đổi mới hiện đại và các quy tắc xây dựng ngày càng phát triển.
Từ “bộ giảm chấn” quy mô lớn, lắc lư như con lắc bên trong các tòa nhà chọc trời, đến hệ thống lò xo hoặc ổ bi cho phép các tòa nhà lắc lư độc lập với nền móng, công nghệ đã tiến bộ vượt bậc kể từ trận động đất lớn ở vùng Kanto đã san phẳng phần lớn Tokyo và Yokohama.
Một toà nhà ở Osaka với kết cấu chống động đất tiêu biểu
Nhưng những đổi mới chủ yếu tập trung vào một ý tưởng đơn giản, đã được hiểu từ lâu: tính linh hoạt đó mang lại cho các công trình cơ hội tồn tại lớn nhất.
Miho Mazereeuw - Phó giáo sư kiến trúc và đô thị tại Viện Công nghệ Massachusetts cho biết: “Bạn sẽ thấy rất nhiều tòa nhà, đặc biệt là bệnh viện và các công trình quan trọng, nằm trên những (vòng bi) cao su này để bản thân tòa nhà có thể lắc lư. Về mặt khái niệm, tất cả đều quay trở lại ý tưởng rằng, thay vì chống lại chuyển động của Trái đất, bạn để tòa nhà chuyển động theo nó”.
Nguyên tắc này đã được áp dụng ở Nhật Bản trong nhiều thế kỷ. Ví dụ, nhiều ngôi chùa bằng gỗ truyền thống của đất nước vẫn “sống sót” sau các trận động đất, ngay cả khi các công trình kiến trúc hiện đại thì không. Lấy ngôi chùa Toji cao 55 mét làm trường hợp điển hình. Được xây dựng vào thế kỷ 17 gần Kyoto - ngôi chùa nổi tiếng vẫn còn nguyên vẹn sau trận động đất lớn Hanshin năm 1995, còn được gọi là trận động đất Kobe, trong khi nhiều tòa nhà gần đó sụp đổ.
Kiến trúc truyền thống của Nhật Bản có nhiều điểm tương đồng với kiến trúc của nước láng giềng Hàn Quốc và Trung Quốc, mặc dù nó khác nhau ở chỗ phản ánh tỷ lệ xảy ra động đất cao hơn ở đất nước này.
Đặc biệt, tỷ lệ tồn tại vượt trội của các ngôi chùa từ lâu đã được ghi nhận là nhờ “shinbashira” - những cây cột trung tâm làm từ thân cây và được các kiến trúc sư Nhật Bản sử dụng trong ít nhất 1.400 năm.
Cho dù được neo xuống đất, tựa trên dầm hay treo lơ lửng từ trên cao, những cột này uốn cong trong khi các tầng riêng lẻ của tòa nhà di chuyển theo hướng ngược lại với các tầng lân cận. Chuyển động lắc lư được tạo ra - thường được so sánh với chuyển động của một con rắn đang trườn - giúp chống lại lực chấn động và được hỗ trợ bởi các khớp nối lồng vào nhau và các giá đỡ khá lỏng cũng như mái hiên rộng.
Chùa Toji với kết cấu chống động đất
Học hỏi từ bi kịch
Các tòa nhà ở Nhật Bản ngày nay có thể không hoàn toàn giống những ngôi chùa, nhưng những tòa nhà chọc trời thì chắc chắn là như vậy.
Mặc dù đất nước áp đặt giới hạn chiều cao nghiêm ngặt là 31 mét cho đến những năm 1960, nhưng do sự nguy hiểm do thiên tai gây ra, các kiến trúc sư đã được phép xây dựng vượt lên chiều cao này. Ngày nay, Nhật Bản có hơn 270 tòa nhà cao hơn 150 mét, nhiều thứ năm trên thế giới, theo dữ liệu từ Hội đồng nhà cao tầng và môi trường sống đô thị.
Bằng cách sử dụng khung thép để tăng thêm tính linh hoạt cho bê tông, các nhà thiết kế nhà cao tầng càng được khuyến khích hơn nhờ sự phát triển của các đối trọng quy mô lớn và hệ thống “cách ly chân đế” (như các vòng bi cao su nói trên) hoạt động như bộ giảm xóc.
Công ty bất động sản đứng sau tòa nhà cao nhất mới của Nhật Bản, khai trương tại khu phát triển Azabudai Hills ở Tokyo vào tháng 7 năm ngoái, tuyên bố các tính năng thiết kế chống động đất của nó - bao gồm cả bộ giảm chấn quy mô lớn sẽ “cho phép các doanh nghiệp tiếp tục hoạt động” trong trường hợp xảy ra sự kiện địa chấn mạnh bằng trận động đất Tohoku có cường độ 9,1 độ richter xảy ra năm 2011.
Nhưng đối với nhiều nơi ở Nhật Bản không có tòa nhà chọc trời, như Wajima thì khả năng chống động đất chủ yếu là bảo vệ các tòa nhà hàng ngày - nhà cửa, trường học, thư viện và cửa hàng. Và về mặt này, thành công của Nhật Bản phụ thuộc nhiều vào chính sách cũng như công nghệ.
Trận động đất năm 1995 đã khơi dậy một nỗ lực trên toàn quốc nhằm trang bị thêm công năng chống động đất cho các tòa nhà cũ theo tiêu chuẩn năm 1981 - một quá trình mà các quan chức thành phố đã khuyến khích thông qua các khoản trợ cấp. Kể từ đó, sự đổi mới đã tiếp tục diễn ra trong nhiều thập kỷ, với việc các kiến trúc sư Nhật Bản thường dẫn đầu về thiết kế địa chấn.
Toà nhà ở Nhật được neo bằng hàng nghìn thanh carbon chống động đất
Chẳng hạn, một trong những kiến trúc sư nổi tiếng nhất đất nước Kengo Kuma đã hợp tác với công ty dệt may Komatsu Matere vào năm 2016 để phát triển một tấm rèm bao gồm hàng nghìn thanh sợi carbon bện để neo trụ sở chính của công ty xuống đất như một cái lều (hình trên). Gần đây hơn, ông đồng thiết kế một tòa nhà mẫu giáo ở phía nam tỉnh Kochi, nơi có hệ thống tường kiểu bàn cờ chống động đất.
Ở những nơi khác, các kiến trúc sư hàng đầu của Nhật Bản như Shigeru Ban và Toyo Ito đã đi tiên phong trong việc sử dụng gỗ ghép nhiều lớp (CLT), một loại gỗ kỹ thuật mới mà những người ủng hộ nó tin rằng có thể thay đổi cách xây dựng các tòa nhà cao tầng.
Mô hình máy tính tiên tiến cũng cho phép các nhà thiết kế mô phỏng điều kiện động đất và xây dựng phù hợp.
Geller của Đại học Tokyo chia sẻ: “Bạn có rất nhiều tòa nhà cao tầng và đã có rất nhiều nỗ lực để thiết kế chúng sao cho an toàn, nhưng những thiết kế đó chủ yếu dựa trên mô phỏng máy tính. Chúng ta có thể không biết liệu những mô phỏng đó có chính xác hay không (cho đến khi) một trận động đất lớn xảy ra. Nếu chỉ cần một trong những tòa nhà cao tầng đó sụp đổ thì thiệt hại sẽ rất lớn”.
Do đó, câu hỏi khiến các kỹ sư và nhà địa chấn học Nhật Bản đau đầu từ lâu vẫn là: Điều gì sẽ xảy ra nếu một trận động đất lớn tấn công trực tiếp vào một thành phố như Tokyo, điều mà các quan chức ở thủ đô Nhật Bản đã cảnh báo có 70% khả năng xảy ra trong 30 năm tới?
“Tokyo có lẽ khá an toàn. Nhưng không có cách nào biết chắc chắn cho đến khi trận động đất lớn tiếp theo thực sự xảy ra” – ông nói thêm.
Bộ phận giảm xóc của một toà nhà hiện đại tại Nhật
Bộ phận giảm xóc của một toà nhà truyền thống tại Nhật