Từ lý thuyết đến thực tế tại Cuộc thi "Tháp truyền thông Kết cấu bền vững 2025" tại Khoa Kỹ thuật công trình, Trường Đại học Lạc Hồng

Trong những thập kỷ gần đây, tần suất các sự kiện địa chấn trên thế giới có xu hướng gia tăng, đặt ra những thách thức ngày càng lớn đối với ngành xây dựng. Mặc dù Việt Nam không thuộc khu vực có hoạt động động đất mạnh nhất, song các trận động đất ghi nhận tại Điện Biên, Sơn La, Lai Châu hay ven biển miền Trung trong thời gian gần đây chứng tỏ rằng việc trang bị kiến thức kháng chấn cho đội ngũ kỹ sư tương lai là hết sức cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu đó, cuộc thi “Tháp truyền thông - Kết cấu Bền vững” được tổ chức nhằm tạo dựng môi trường học thuật thực nghiệm, nơi sinh viên có thể tiếp cận, phân tích và vận dụng các nguyên lý kháng chấn trong thiết kế – thi công mô hình kết cấu.

Cuộc thi không chỉ là một sân chơi chuyên môn mà còn là hoạt động sư phạm có giá trị, góp phần phát triển tư duy kỹ thuật, khả năng sáng tạo và kỹ năng mô phỏng trong lĩnh vực kết cấu công trình. Thông qua mô hình “Tháp Truyền Thông” và các thí nghiệm trên bàn rung động đất, sinh viên được tiếp cận một bài toán thực tế của ngành xây dựng trong quy mô thu nhỏ nhưng vẫn đảm bảo tính khoa học và độ phức tạp đặc trưng.

Về mặt cơ học kết cấu, động đất gây ra dao động nền đột ngột và phức tạp, tạo nên lực quán tính tác động lên công trình. Lực này tỉ lệ thuận với khối lượng công trình; do đó, công trình có trọng lượng lớn sẽ chịu lực động đất cao hơn. Xu hướng thiết kế kết cấu hiện đại vì vậy ưu tiên các hệ kết cấu nhẹ nhưng có độ cứng và độ bền đảm bảo. Mô hình tre trong cuộc thi, với giới hạn trọng lượng dưới 500 gram, tái hiện chính xác bài toán tối ưu hóa này. Sinh viên buộc phải cân đối giữa ba yếu tố: độ cứng, trọng lượng và khả năng phân bố lực – những nguyên tắc cốt lõi trong các tiêu chuẩn kháng chấn.

Các nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra những nguyên nhân phổ biến dẫn đến phá hoại công trình khi chịu động đất, bao gồm: kết cấu không đối xứng gây xoắn, độ cứng thay đổi đột ngột theo chiều cao, hiện tượng tầng mềm (soft storey), hoặc sự suy yếu tại mối nối. Mô hình thi công trong cuộc thi phản ánh đầy đủ các cơ chế này, thể hiện qua hiện tượng gãy thanh giằng, phá hoại tại nút liên kết, mất ổn định tổng thể hoặc biến dạng vượt giới hạn cho phép.

Nhờ thử nghiệm trên bàn rung động đất, sinh viên có thể quan sát trực tiếp các dạng biến dạng và phá hoại của mô hình, từ đó rút ra những bài học thực tế quan trọng: vai trò của tính đối xứng trong hạn chế xoắn, hiệu quả của hệ giằng chéo trong việc tăng độ cứng ngang, tầm quan trọng của mối nối trong truyền mô men và mối quan hệ giữa chiều cao, độ cứng và tần số dao động riêng của kết cấu. Đây là những kiến thức trọng yếu giúp sinh viên hiểu sâu bản chất của động đất và phản ứng của công trình, thay vì chỉ tiếp cận bằng lý thuyết thuần túy.

Cuộc thi mang lại một mô hình giáo dục dựa trên trải nghiệm (experiential learning), cho phép sinh viên thực hành các phương pháp thiết kế kết cấu đang được ứng dụng tại Nhật Bản, Mỹ hay New Zealand. Đồng thời, sinh viên được rèn luyện tư duy tối ưu, tinh thần phản biện, kỹ năng làm việc nhóm và khả năng trình bày – bảo vệ thiết kế, phù hợp với định hướng đào tạo theo chuẩn AUN-QA.

Hơn thế nữa, hoạt động này thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn thi công. Sinh viên không chỉ nắm được “điều gì xảy ra” trong một công trình chịu tác động động đất mà còn hiểu rõ “vì sao nó xảy ra”, từ đó hình thành năng lực phân tích và xử lý vấn đề kỹ thuật một cách bền vững.

Cuộc thi “Tháp Truyền thông – Kết cấu Bền vững” vì vậy mang giá trị khoa học và giáo dục rõ rệt, góp phần hình thành thế hệ kỹ sư xây dựng có tư duy hiện đại, khả năng phân tích sâu và năng lực thiết kế tối ưu. Thông qua mô hình mô phỏng động đất, sinh viên được truyền cảm hứng để theo đuổi nghiên cứu chuyên sâu về kháng chấn, thiết kế bền vững và phát triển các giải pháp kỹ thuật an toàn – hiệu quả. Đây là nền tảng quan trọng để đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu phát triển hạ tầng hiện đại, an toàn và thích ứng với thiên tai trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.