Lâm nghiệp Sumitomo, nhằm mục đích phổ biến các tòa nhà bằng gỗ có quy mô từ trung bình đến lớn, đã tiến hành thử nghiệm bàn lắc sử dụng cấu trúc thử nghiệm kích thước đầy đủ ở Hoa Kỳ. Ngoài thiết kế dựa trên Đạo luật Tiêu chuẩn Xây dựng của Nhật Bản, công nghệ chống động đất dự ứng lực sau đã được áp dụng cho khung kết cấu. Kết quả thí nghiệm là “đỉnh cao của công nghệ dự ứng lực” (theo công ty) đã được nghiên cứu trong nhiều năm và sẽ cho ra đời một tòa nhà có thể chịu được động đất với cường độ địa chấn từ cấp 6 trở lên. Môi trường hiện đã sẵn sàng để đưa ra thị trường những tòa nhà có khả năng phục hồi chống rung lắc tuyệt vời.
Mẫu thử nghiệm được sử dụng trong thí nghiệm (do Sumitomo Forestry cung cấp)
Công nghệ địa chấn dự ứng lực được Sumitomo Forestry áp dụng là phương pháp uốn cũng được sử dụng để nối bê tông đúc sẵn (PCa). Tác dụng lực kéo lên các thanh thép cường độ cao hoặc dây cáp đi qua các cấu kiện chịu lực khiến các cấu kiện khó tách rời. Nó bổ sung thêm hiệu suất cần thiết để chống rung lắc khi có động đất. Công ty đặt mục tiêu ứng dụng công nghệ dự ứng lực vào các công trình có quy mô vừa và lớn từ 10 tầng trở lên.
Viện nghiên cứu Tsukuba sử dụng công nghệ dự ứng lực (do Sumitomo Forestry cung cấp)
Chỉ có một số ít các tòa nhà bằng gỗ cỡ vừa và lớn ở Nhật Bản. Taisuke Nagashima, quản lý nhóm nhà ở và xây dựng 1 của công ty, chỉ ra rằng một trong những lý do dẫn đến việc không được sử dụng rộng rãi là do ``các nhà thiết kế và xây dựng cảm thấy không an toàn.'' có thể chịu được động đất giống như kết cấu thép và bê tông cốt thép."
Thí nghiệm bàn lắc là một phần của Dự án NHERI TallWood, một dự án được tài trợ bởi Quỹ Khoa học (NSF) và Cục Lâm nghiệp Hoa Kỳ (USFS), do Trường Mỏ Colorado ở Hoa Kỳ chủ trì. Sumitomo Forestry sẽ tham gia với tư cách là đối tác chiến lược từ Nhật Bản.
Nagashima cho biết, mặc dù có một cơ sở thử nghiệm phá hủy rung động 3D quy mô đầy đủ có tên là E-Defense (Thành phố Miki, tỉnh Hyogo) ở Nhật Bản, nhưng “nó không thể chứa được một cơ sở 10 tầng”. Vì lý do này, thí nghiệm đã được tiến hành ở Hoa Kỳ, nơi có sẵn một bàn lắc lớn.
Thí nghiệm được chia thành giai đoạn 1 và 2. Sử dụng mẫu thử nghiệm có kích thước đầy đủ được thiết kế bởi Đại học Mỏ bang Colorado và những người phụ trách Giai đoạn 1 dựa trên tiêu chuẩn địa chấn của Hoa Kỳ, thử nghiệm được tiến hành bằng cách cho mẫu chịu sóng địa chấn tương đương với mức độ của một thảm họa ở Bờ Tây.
Sumitomo Forestry tiến hành Giai đoạn 2 từ ngày 28 tháng 7 đến ngày 10 tháng 8 năm 2023. Tòa nhà thử nghiệm là tòa nhà 10 tầng được xây dựng bằng phương pháp xây dựng khung gỗ sử dụng công nghệ chịu động đất dự ứng lực, cao 34,14 mét (chiều cao sàn là 3,96 mét ở tầng một và 3,35 mét ở các tầng còn lại). Các cột và dầm được hoàn thiện bằng LVL (gỗ dán nhiều lớp). Trong thí nghiệm, công nghệ tương tự đã được áp dụng cho một bức tường. Các bu lông đục lỗ được lắp đặt ở hai bên tường để hấp thụ năng lượng động đất, khiến các thành viên khó tách khỏi nhau hơn.
Đề cập đến các sóng tương đương với chuyển động địa chấn (sóng thông báo/sóng quan sát được) theo yêu cầu của Đạo luật Tiêu chuẩn Xây dựng; ▽ Động đất hiếm khi xảy ra (cường độ địa chấn 5 thấp hơn đến 5 cao hơn); ▽ Được xác minh bằng cách sử dụng các trận động đất cực kỳ hiếm khi xảy ra (cường độ địa chấn 6 thấp hơn hoặc cao hơn). Trong thí nghiệm rung, tòa nhà bị rung chuyển tổng cộng 51 lần, trong đó có 12 lần ở cường độ địa chấn 4 và 20 lần ở cường độ địa chấn 5.
Các cuộc thử nghiệm đã chỉ ra rằng nó có thể chịu được những trận động đất cực kỳ hiếm xảy ra cứ 475 năm một lần. Ông Nagashima nhấn mạnh kết quả, cho biết: ``Đặc biệt, khung kết cấu có thể trở lại vị trí thẳng đứng nhờ khả năng đàn hồi và khung kết cấu, bao gồm cả gỗ, không bị hư hại.'' Bình luận về dự án, ông nói: “Chúng tôi có thể tạo ra một tòa nhà bằng gỗ bền bỉ” bằng cách sử dụng công nghệ địa chấn dự ứng lực.
Chìa khóa để phổ biến và mở rộng các tòa nhà bằng gỗ là làm thế nào để giải quyết vấn đề chi phí. Các tòa nhà chống cháy theo Đạo luật Tiêu chuẩn Xây dựng được yêu cầu ngăn chặn tòa nhà sụp đổ hoặc lan rộng cho đến khi đám cháy được dập tắt. Khi phủ lớp chống cháy để đảm bảo khả năng chống cháy, chi phí được cho là đắt hơn 20% so với kết cấu thép hoặc RC.
Bất chấp vấn đề chi phí gia tăng, ông Nagashima cho biết lợi thế của các tòa nhà bằng gỗ là chúng có thể “giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO2) một cách hiệu quả”. Phương pháp này lần đầu tiên được sử dụng trong tòa nhà xác minh khả năng chống cháy tại Viện nghiên cứu Tsukuba của công ty (hoàn thành vào năm 2015) và cũng được sử dụng trong khu vực tư nhân tại Tòa nhà 15 trong khuôn viên Yotsuya của Đại học Sophia (năm 2022).
Lâm nghiệp Sumitomo đang phát triển các hoạt động kinh doanh tận dụng gỗ. Với thị trường nhà ở dành cho một gia đình dự kiến sẽ thu hẹp, công ty đã đặt mục tiêu vào các bất động sản như văn phòng và trường học có không gian rộng. Trong tương lai, họ có kế hoạch khám phá cách áp dụng công nghệ địa chấn hậu ứng suất vào các dự án thực tế.
