„Shinbashira”. Tehnica japoneza veche de 1.400 de ani de protejare a cladirilor impotriva cutremurelor. Ce alte noi tehnologii mai au japonezii
Imaginile cu cladiri reduse la moloz au fost transmise in intreaga lume in aceasta saptamana, dupa un cutremur cu magnitudinea de 7,5 care a lovit luni zona Ishikawa de pe coasta de vest a Japoniei. Intinderea totala a pagubelor este inca necunoscuta. Cel putin 270 de case din regiune au fost distruse, au spus autoritatile, desi cifra finala este probabil mult mai mare. Acest numar nu include, de exemplu, orasele Suzu sau Wajima, aflat la doar 32 de kilometri de epicentrul cutremurului, unde departamentul de pompieri a anuntat ca aproximativ 200 de cladiri au ars, potrivit postului public NHK, informeaza CNN.
Aceste rapoarte vorbesc despre tragediile personale cu care se confrunta multi dintre locuitorii regiunii. Dar, desi nu exista doua evenimente seismice direct comparabile, cutremure de forta similara in alte parti ale lumii – cum ar fi un cutremur cu magnitudinea de 7,6 care a provocat prabusirea a peste 30.000 de cladiri in Kashmir in 2005, de exemplu – au provocat adesea distrugeri mult mai mari.
In schimb, Ishikawa poate sa fi scapat usor, potrivit lui Robert Geller, profesor emerit de seismologie la Universitatea din Tokio.
„Cladirile moderne par sa fi ramas in picioare”, a spus el pentru CNN a doua zi dupa cutremurul din Japonia, iar casele mai vechi „cu acoperisuri grele de tigla de lut” pareau sa fi cedat cel mai mult.
„Majoritatea caselor unifamiliale, chiar daca au fost avariate, nu s-au prabusit complet”, a spus el.
Un dicton al designului seismic afirma ca nu cutremurele ucid oameni, ci cladirile. Si intr-una dintre tarile cele mai predispuse la cutremure din lume, arhitectii, inginerii si urbanistii au incercat dintotdeauna sa protejeze localitatile impotriva cutremurelor majore printr-o combinatie de intelepciune straveche, inovatie moderna si coduri de constructie in continua evolutie.
De la „amortizoare” care se balanseaza ca pendulele in interiorul zgarie-norilor, pana la sisteme de arcuri sau rulmenti cu bile care permit cladirilor sa se balanseze independent de fundatiile lor, tehnologia a progresat dramatic de cand marele cutremur Kanto a devastat Tokio si Yokohama cu putin peste 100 de ani in urma.
Dar inovatiile se concentreaza in cea mai mare parte pe o idee simpla, inteleasa de mult: ca flexibilitatea ofera structurilor cele mai mari sanse de supravietuire.
„Veti descoperi ca multe cladiri, in special spitale si structuri critice importante, sunt pe acesti rulmenti de cauciuc, astfel incat cladirea in sine sa se poata balansa”, a spus Miho Mazereeuw, profesor asociat de arhitectura si urbanism la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), care exploreaza cultura de pregatire pentru dezastre a Japoniei in viitoarea sa carte „Design Before Disaster”.
„Din punct de vedere conceptual, totul se intoarce la ideea ca, in loc sa o faci sa reziste miscarii Pamantului, lasi cladirea sa se miste odata cu ea”, spune Mazereeuw.
Acest principiu a fost folosit in Japonia de cateva secole. Multe dintre pagodele traditionale din lemn au supravietuit cutremurelor (si este mai probabil sa fi fost distruse de incendii sau razboaie), chiar si atunci cand structurile moderne nu au facut-o.
De exemplu pagoda cu o inaltime de 55 de metri a templului Toji de langa Kyoto, construita in secolul al XVII-lea, a scapat nevatamata in urma marelui cutremur Hanshin din 1995, cunoscut si sub numele de cutremurul Kobe, in timp ce multe cladiri din apropiere s-au prabusit.
Arhitectura traditionala a Japoniei are multe in comun cu cea a Coreei si Chinei, desi difera in moduri care reflecta incidenta mai mare a cutremurelor din tara.
Rata de rezistenta remarcabila a pagodelor a fost mult timp atribuita „shinbashira” – stalpii centrali facuti din trunchiuri de copaci si folositi de arhitectii japonezi de cel putin 1400 de ani.
Fie ca sunt ancorati la sol, sprijiniti pe o grinda sau suspendati, acesti stalpi se indoaie si se flexeaza in timp ce etajele ale cladirii se deplaseaza individual in directie opusa fata de vecinele lor. Miscarea rezultata, adesea comparata cu cea a unui sarpe care aluneca, ajuta la contracararea fortei miscarilor telurice si este ajutata de imbinari interconectate, suporturi slabite si stresini mari.
Cladirile din Japonia de astazi nu seamana toate cu pagode, dar zgarie-norii cu siguranta seamana.
Desi tara a impus o limita stricta de inaltime de 31 de metri pana in anii 1960, din cauza pericolelor reprezentate de dezastrele naturale, arhitectilor li s-a permis de atunci sa construiasca mai sus de atat. Astazi, Japonia are peste 270 de cladiri mai inalte de 150 de metri, a cincea cea mai mare inaltime din lume, conform datelor Consiliului pentru cladiri inalte si habitat urban.
Folosind schelete din otel care adauga flexibilitate betonului rigid, proiectantii au fost incurajati si mai mult de dezvoltarea contragreutatilor la scara mare si a sistemelor de „izolare a bazei” (cum ar fi rulmentii de cauciuc mentionati anterior) care actioneaza ca amortizoare.
Compania din spatele celei mai inalte cladiri din Japonia deschisa in iulie anul trecut, sustine ca elementele de design rezistente la cutremur, inclusiv amortizoare la scara mare, vor „permite companiilor sa continue sa functioneze” in cazul unui eveniment seismic la fel de puternic precum cutremurul de 9,1 grade care a lovit in 2011.
Dar pentru multele locuri din Japonia fara zgarie-nori, cum ar fi Wajima, rezistenta la cutremur a vizat mai mult protejarea cladirilor de zi cu zi – case, scoli, biblioteci si magazine. Si in acest sens, succesul Japoniei a fost la fel de mult o chestiune de politica ca si tehnologie.
In primul rand, scolile de arhitectura din Japonia s-au asigurat – poate datorita istoriei de dezastre naturale – ca studentii se specializeaza atat in proiectare, cat si in inginerie, ele doua discipline fiind interconectate, a spus Mazereeuw.
Autoritatile japoneze au incercat, de-a lungul anilor, sa invete din fiecare cutremur major cu care s-a confruntat tara, cercetatorii efectuand sondaje detaliate si actualizand regulamentele de constructie in consecinta.
Acest proces dateaza cel putin din secolul al XIX-lea, a spus Mazereeuw, explicand cum distrugerea pe scara larga a noilor cladiri din caramida si piatra in stil european in cutremurul Mino-Owari din 1891 si cutremurul Kanto din 1923 a condus la noi legi privind amenajarea orasului si cladirile urbane.
Evolutia fragmentara a reglementarilor in constructii a continuat pana in secolul al XX-lea. Dar un cod introdus in 1981, cunoscut sub numele de „shin-taishin” sau Noul amendament standard al cladirilor rezistente la cutremur – un raspuns direct la cutremurul de la Miyagi din larg cu trei ani mai devreme – s-a dovedit un moment decisiv.
Printre multe altele, noile standarde, mai inalte, s-au dovedit atat de eficiente incat casele construite anterior anului 1981, sunt semnificativ mai greu de vandut si mai scump de asigurat.
Primul test real al reglementarilor a venit in 1995, cand marele cutremur din Hanshin a provocat distrugeri pe scara larga in partea de sud a prefecturii Hyogo. 97% din cladirile prabusite fusesera construite inainte de 1981.
Cutremurul din 1995 a declansat o actiune la nivel national de modernizare a cladirilor mai vechi la standardele din 1981 – un proces pe care oficialii orasului l-au stimulat prin subventii. Inovatia a continuat de atunci.
Unul dintre cei mai cunoscuti arhitecti din tara, Kengo Kuma, a colaborat cu compania de textile Komatsu Matere in 2016 pentru a dezvolta o „perdea” din mii de tije din fibra de carbon impletite care ancoreaza sediul firmei, aflata la doar 200 de kilometri de epicentrul cutremurului de luni ca pe un cort (foto sus). Mai recent, el a colaborat la proiectarea unei gradinite in sudul prefecturii Kochi, care are un sistem de pereti rezistent la cutremure in stil sah.
In alta parte, arhitectii japonezi, precum Shigeru Ban si Toyo Ito, au fost pionieri in utilizarea lemnului lamelar incrucisat, un nou tip de lemn prelucrat despre care sustinatorii sai cred ca ar putea transforma modul in care sunt construite cladirile inalte.
Primul test la scara larga cu un simulator de cutremur al unui turn din lemn proiectat a avut loc la Universitatea San Diego din California in primavara anului trecut, desi daca planurile pentru construirea unui turn din CLT de 350 de metri inaltime la Tokio, propus de compania japoneza Sumitomo Forestry, pot vreodata respecta codurile de constructii stricte din Japonia reprezinta o cu totul alta problema.
De asemenea, proiectarea avansata pe computer permite proiectantilor sa simuleze conditiile de cutremur si sa construiasca in consecinta. Cu toate acestea, limitele majoritatii cladirilor protejate impotriva dezastrelor nu au fost, din fericire, niciodata puse la incercare.
„Aveti o multime de cladiri inalte si s-a depus mult efort pentru a le proiecta in siguranta, dar acele proiecte se bazeaza in mare parte pe simulari pe computer. S-ar putea sa nu stim daca acele simulari sunt exacte sau nu (pana cand) va avea loc un cutremur mare. Daca chiar daca si una dintre acele cladiri inalte se prabuseste, ar putea face multe pagube”, a spus profesorul Robert Geller.
Ca atare, intrebarea care i-a tulburat mult timp pe inginerii si seismologii din Japonia ramane: ce se va intampla in cazul in care un cutremur de mare amploare loveste un oras precum Tokio, asa cum au avertizat unii oficiali ca s-ar putea intampla in urmatorii 30 de ani?
„Tokio este probabil destul de sigur. Dar nu avem cum sa stim cu exactitate decat atunci cand va avea loc urmatorul cutremur mare”, a adaugat Geller.
