Como o Japão passou mais de um século resistindo aos terremotos

Nota do editor: Projetar para causar impacto É uma série que destaca soluções arquitetónicas para comunidades deslocadas pela crise climática, desastres naturais e outras emergências humanitárias.

CNN
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Cenas de edifícios reduzidos a escombros foram transmitidas para todo o mundo esta semana após um terremoto Terremoto de magnitude 7,5 O tufão atingiu a província de Ishikawa, na costa oeste do Japão, na segunda-feira.

A extensão total dos danos permanece desconhecida. As autoridades disseram que pelo menos 270 casas na área foram destruídas, embora o número final provavelmente seja muito maior. Este número não inclui, por exemplo, Suzu ou Wajima, uma cidade com mais de 27.000 habitantes localizada a apenas 32 quilómetros do epicentro onde estão localizados os funcionários dos bombeiros. Ele disse A Japanese Broadcasting Corporation (NHK) informou que cerca de 200 edifícios foram queimados.

Esses relatos falam das tragédias pessoais vividas por muitos moradores da região. Mas embora não haja dois eventos sísmicos que possam ser diretamente comparados, terremotos de magnitude semelhante em outras partes do mundo – como um terremoto de magnitude 7,6 que causou um colapso Mais de 30.000 edifícios Na Caxemira, em 2005, por exemplo, causou muitas vezes uma devastação muito maior.

Por outro lado, Ishikawa pode ter escapado facilmente, segundo Robert Geller, professor emérito de sismologia da Universidade de Tóquio.

“Os edifícios modernos parecem estar a ir muito bem”, disse ele à CNN no dia seguinte ao terramoto no Japão, observando que as casas mais antigas “com telhados pesados ​​de telhas de barro” pareciam estar a piorar.

“A maioria das casas unifamiliares, mesmo que tenham sido danificadas, não desabaram completamente”, disse ele.

O ditado em design sísmico é que os terremotos não matam pessoas – Os edifícios fazem. Num dos países mais propensos a terramotos do mundo, arquitectos, engenheiros e urbanistas há muito que tentam tornar as vilas e cidades à prova de desastres contra grandes tremores através de uma combinação de sabedoria antiga, inovação moderna e códigos de construção em constante evolução.

“de tamanho grande”Amortecedores“, que oscilam como um pêndulo dentro dos arranha-céus, até sistemas de molas ou rolamentos de esferas que permitem que os edifícios balancem independentemente de suas fundações. A tecnologia avançou dramaticamente desde o Grande Terremoto de Kanto, que destruiu grandes partes de Tóquio e Yokohama há pouco mais de 100 anos.

Mas as inovações centram-se sobretudo numa ideia simples e há muito compreendida: a de que a resiliência dá às estruturas maiores hipóteses de sobrevivência.

“Você encontrará muitos edifícios, especialmente hospitais e estruturas extremamente importantes, sobre esses (rolamentos) de borracha para que o próprio edifício possa balançar”, disse Miho Mazerio, professor associado de arquitetura e urbanismo no MIT. (Massachusetts Institute of Technology), que explora a cultura de preparação do Japão em seu próximo livro “Projete antes do desastre.”

“Em teoria, tudo se resume à ideia de que em vez de resistir ao movimento do solo, você pode deixar o prédio se mover com Ele Ela.”

Este princípio tem sido usado no Japão há séculos. Por exemplo, muitos dos templos de madeira tradicionais do país sobreviveram a terramotos (e provavelmente sucumbiram ao fogo ou à guerra), mesmo quando as estruturas modernas não o conseguem. Tomemos como exemplo o pagode de 55 metros de altura do Templo Toji, construído no século XVII perto de Kyoto – ele emergiu intacto do Grande Terremoto de Hanshin de 1995, também conhecido como Terremoto de Kobe, enquanto muitos outros desabaram. edifícios.

A arquitectura tradicional do Japão tem muito em comum com a sua congénere nas vizinhas Coreia e China, embora difiram em aspectos que reflectem a elevada incidência de terramotos no país.

Em particular, a notável taxa de sobrevivência dos pagodes tem sido atribuída há muito tempo às “shinbashira” – colunas centrais feitas de troncos de árvores que têm sido utilizadas por arquitectos japoneses há pelo menos 1.400 anos.

Quer sejam ancoradas ao solo, apoiadas numa viga ou suspensas por cima, estas colunas dobram-se e flexionam-se à medida que os pisos individuais do edifício se movem na direcção oposta aos seus vizinhos. O movimento cintilante resultante – muitas vezes comparado ao de uma cobra deslizando – ajuda a neutralizar a força dos tremores e é auxiliado por juntas interligadas, arcos soltos e amplas cornijas do telhado.

Os edifícios no Japão hoje podem não se parecer com templos budistas, mas os arranha-céus certamente sim.

Embora o país tenha imposto um limite de altura estrito de 31 metros (102 pés) até a década de 1960, devido aos riscos representados por desastres naturais, desde então os arquitetos foram autorizados a construir mais altos. Hoje, o Japão tem mais de 270 edifícios com mais de 150 metros (492 pés) de altura, o quinto maior do mundo, de acordo com Dados Do Conselho de Edifícios Altos e Habitats Urbanos.

Utilizando estruturas de aço que acrescentam flexibilidade ao concreto muito rígido, os projetistas de arranha-céus tornaram-se mais encorajados ao desenvolver contrapesos em grande escala e sistemas de “isolamento de base” (como os rolamentos de borracha mencionados acima) que atuam como amortecedores.

A imobiliária por trás do New Japan edifício mais alto, Que foi inaugurado no projeto Azabudai Hills em Tóquio em julho passado, Reivindicações As suas características de design resistentes a terramotos – incluindo amortecedores de banda larga – “permitirão que as empresas continuem a operar” no caso de um evento sísmico poderoso, como o terramoto recorde de magnitude 9,1 de Tohoku que ocorreu em 2011.

Mas para muitos locais no Japão sem arranha-céus, como Wajima, a resistência aos terramotos tinha mais a ver com a protecção dos edifícios quotidianos – casas, escolas, bibliotecas e lojas. Neste aspecto, o sucesso do Japão foi tanto uma questão de política como de tecnologia.

Por exemplo, as escolas de arquitetura no Japão – talvez devido ao histórico de desastres naturais do país – garantiram que os alunos confiassem em ambos os projetos E Engineering, disse Mazerio, que também dirige o Laboratório de Risco Urbano do MIT, uma organização de pesquisa que estuda os riscos sísmicos e climáticos que as cidades enfrentam.

“Ao contrário da maioria dos países, as escolas de arquitetura japonesas combinam arquitetura e engenharia estrutural”, disse ela, acrescentando que no Japão as duas disciplinas estão “sempre ligadas uma à outra”.

As autoridades japonesas também procuraram, ao longo dos anos, aprender com todos os grandes terramotos que o país enfrentou, com investigadores a realizar pesquisas detalhadas e a atualizar os sistemas de construção em conformidade.

Este processo remonta pelo menos ao século XIX, disse Mazerio, explicando como a destruição generalizada de novos edifícios de tijolo e pedra de estilo europeu no terramoto de Mino-Owari de 1891 e no grande terramoto de Kanto de 1923 levou a novas leis sobre planeamento urbano e urbanismo. edifícios.

O desenvolvimento gradual dos sistemas construtivos continuou durante o século XX. Mas uma lei introduzida em 1981, conhecida como Shin Taishin, ou Nova Emenda Padrão para Edifícios Resistentes a Terremotos – uma resposta direta ao terramoto offshore de Miyagi, três anos antes – foi um divisor de águas.

Ao estabelecer requisitos mais elevados para a capacidade de carga dos novos edifícios e ao exigir uma maior “deflexão do piso” (a quantidade de pisos que podem mover-se uns em relação aos outros), entre muitas outras coisas, as novas normas revelaram-se tão eficazes que as casas construídas de acordo com pré-1981 (conhecida como “Q-taishin” ou “resistência pré-terremoto”) poderia ser Significativamente Mais difícil de vender e mais caro para segurar.

O primeiro teste real dos regulamentos ocorreu em 1995, quando o Grande Terremoto de Hanshin causou uma devastação generalizada na parte sul da província de Hyogo. Os resultados foram contundentes: 97% dos edifícios desabaram Foi construído antes de 1981, de acordo com o Mecanismo Global para Redução e Recuperação de Desastres.

Inovação e preparação

O terramoto de 1995 desencadeou uma campanha nacional para modernizar edifícios mais antigos de acordo com os padrões de 1981 – um processo que as autoridades municipais incentivaram através de subsídios. A inovação continuou nas décadas seguintes, com os arquitetos japoneses frequentemente liderando o grupo quando se tratava de projetos sísmicos.

Por exemplo, um dos arquitetos mais famosos do país, Kengo Kuma, colaborou com a empresa têxtil Komatsu Materi em 2016 para desenvolver uma cortina com milhares de cortinas. Barras trançadas de fibra de carbono Isso fixa a sede da empresa – a apenas 135 quilómetros do epicentro do terramoto de segunda-feira – ao solo como uma tenda (foto acima). Mais recentemente, ele participou do projeto de um prédio de jardim de infância na província de Kochi, no sul, que apresenta um edifício resistente a terremotos. Parede estilo tabuleiro de xadrez Sistema.

Em outros lugares, grandes arquitetos japoneses como Shigeru Ban e… Toyo Ito A empresa foi pioneira no uso de madeira reticulada (CLT), um novo tipo de madeira artificial que os defensores acreditam que poderia mudar a forma como os edifícios altos são construídos. (O primeiro em grande escala Teste de simulação de terremoto Uma torre de madeira projetada foi comissionada na UC San Diego na primavera passada, embora os planos para construir uma torre de 1.148 pés permaneçam pendentes. Torre CLT Se Tóquio, proposta pela empresa japonesa Sumitomo Forestry, conseguirá cumprir os rigorosos códigos de construção do Japão, é outra questão.)

A modelagem computacional avançada também permite que os projetistas simulem condições de terremotos e construam de acordo. Contudo, os limites da maioria dos edifícios resistentes a desastres nunca foram, felizmente, testados.

“Há muitos arranha-céus e muito esforço foi feito para projetá-los para serem seguros, mas esses projetos são baseados principalmente em simulações de computador”, disse Geller, da Universidade de Tóquio. “Podemos não saber se estas simulações são precisas ou não (até) ocorrer um grande terremoto. Se mesmo um desses edifícios altos desmoronar, poderá haver muitos danos.”

Como tal, a questão que há muito preocupa engenheiros e sismólogos no Japão é: e se um grande terramoto atingir directamente uma cidade como Tóquio, algo que as autoridades da capital japonesa alertaram que irá acontecer? 70% de chance Nos próximos trinta anos?

“Tóquio é provavelmente razoavelmente segura”, acrescentou. “Mas não há como saber com certeza até o próximo grande terremoto.”

Eric Cheung e Saki Toy, da CNN, contribuíram para este relatório.