Bí quyết nào giúp những ngôi nhà gỗ 2.500 tuổi vẫn đứng vững sau động đất dữ dội?

Cách đây 2.500 năm, người xưa đã biết sử dụng một số công nghệ thông minh để xây dựng các công trình nhà cửa, đền đài có thể đứng vững hàng ngàn năm trước sự giận dữ của thiên nhiên. 

Khoảng 2.500 năm trước, người cổ đại đã thiết kế và đưa ra một giải pháp giúp ngăn chặn những ngôi nhà khỏi bị sụp đổ trong những trận động đất. Đó là một loạt rầm chia gọi là “đấu củng”.

Bằng chứng sớm nhất về đấu củng là từ Trung Hoa cổ đại vào khoảng năm 1100 TCN. Thời gian này, những người thợ làm nhà ở Ba Tư và Ấn Độ cũng đã biết đến đấu củng ở dạng đơn giản nhất. Một bộ đấu củng gồm các khối gỗ (đấu) và các tay xà ngắn (củng) được cắt gọt sao cho khi lắp vào nhau, chúng sẽ hình thành một khối thống nhất.

Gỗ thường là cấu trúc chính trong các công trình kiến trúc của Trung Quốc cổ đại. Trong khi tường, cửa chính và cửa sổ không phải những phần chịu lực thường được làm từ lưới, bùn, hoặc các vật liệu thanh mảnh khác.

Trong một cấu trúc gỗ như vậy, với phần dưới là các cột trụ và phần trên là các thanh xà ngang, thì phần liên kết chúng (còn gọi là mái chìa) cực kỳ quan trọng. Đây là bộ phận đặc biệt của đấu củng. Để tạo ra bộ đấu củng đan cài với nhau, người ta đặt một khối gỗ lớn (đấu) trên một cái cột để làm thành một bệ đỡ cứng chắc cho các rầm chia hình cung (củng). Các củng này sẽ nâng đỡ cho thanh xà hoặc một cái củng khác phía trên.

Các nhà khoa học cổ đại đã khám phá ra rằng khi các đấu củng được đan cài vào nhau sẽ có thể chuyển bớt trọng lượng của mái đền sang các cột đỡ.

Mặt khác, vì khối đấu củng này chứa rất nhiều bộ phận dư thừa (ngoài phần đan cài với nhau chịu trách nhiệm chống đỡ và truyền tải lực, các bộ phận khác như phần mái chìa ra được coi là bộ phận dư thừa), nên chúng không thể bị rung lắc rời ra. Đấu củng là một giải pháp tuyệt vời do nó lợi dụng rất tốt tính chất của ma sát và trọng lực.

Theo Richard S. Wiborg, nhà nghiên cứu kiến trúc cổ đại của Trung Quốc và Nhật Bản: “Từ năm 200 TCN đến năm 600 SCN, các kiến trúc sư và thợ xây người Trung Quốc đã điều chỉnh các rầm chia sao cho vuông góc với mặt phẳng tường, từ đó trở thành các dầm chìa. Đôi khi họ thêm một cái ách chữ thập vào một cánh tay đòn vuông góc”.

Ngày nay, hệ thống đấu củng có thể nâng đỡ tường và mái nhà nhỏ. Ở điểm này, bộ phận đấu củng trở thành một khối các bộ phận 3 chiều.

Trong các triều đại nhà Đường, Liêu, và Tống (600-1200 TCN), nghệ thuật đấu củng đã đạt đến đỉnh cao. Các thợ xây muốn xây dựng các công trình lớn hơn, họ chỉ cần tăng kích thước các yếu tố như cột, dầm, lan can trong khi vẫn giữ tỷ lệ tương tự. Còn định dạng xây dựng cơ bản thì không thay đổi. Tuy nhiên, mái nhà và mái hiên cần lớn hơn với tỷ lệ tương ứng.

Khi người thợ muốn mở rộng phần mái hiên, họ đã phát minh ra một hệ thống đấu củng lớn hơn có thể vươn ra xa hơn từ mặt tường vuông góc và họ bổ sung thêm một bộ phận cấu trúc mới – xà gồ mái chìa – để nâng đỡ các thanh xà vươn ra ngoài khi làm khung cho mái hiên.

Đấu củng đã giải quyết 4 vấn đề phát sinh khi xây dựng các tòa nhà lớn. Chúng giúp các kiến trúc sư giảm bớt chiều dài thanh xà, cố định vững chắc các bức tường bên trên cột trụ, nâng đỡ phần chìa rộng của mái nhà và củng cố phần khung.

Bằng việc mở rộng các khớp nối của đấu củng, người xây có thể làm cho công trình đạt được sự linh hoạt đáng kể từ đó tránh được tình trạng nứt gãy. Đối với những vùng thường xuyên xảy ra động đất, việc áp dụng kỹ thuật đấu củng vào các công trình đã giúp giảm thiểu đáng kể thiệt hại về người và của.

Thật bất ngờ khi thấy người cổ đại từ hơn 2.000 năm trước đã biết cách xây dựng các công trình bằng gỗ có thể chịu được sức tàn phá từ các trận động đất.

Trong khi người Trung Quốc cổ đại sử dụng đấu củng để giữ cho ngôi nhà của họ khó đổ sập thì người La Mã cổ đại cũng đã phát minh ra phương pháp xây dựng các cầu tàu bền bỉ. Chúng đã liên tục đứng vững trước sóng biển trong hơn 2.000 năm qua.

Những con đê chắn sóng mà người hiện đại chúng ta làm ra cũng chỉ có tuổi thọ trong vài thập niên, thế nhưng các công trình dưới nước cổ xưa này lại có thể đứng vững trước thời gian.

Theo Ancient Pages