Bagaimana Jepang menghabiskan lebih dari satu abad melawan gempa bumi

Catatan Editor: Desain untuk dampak Ini adalah seri yang menyoroti solusi arsitektur untuk komunitas yang kehilangan tempat tinggal akibat krisis iklim, bencana alam, dan keadaan darurat kemanusiaan lainnya.

CNN
—

Adegan bangunan yang hancur menjadi puing-puing disiarkan ke seluruh dunia minggu ini setelah gempa bumi Gempa berkekuatan 7,5 SR Topan melanda Prefektur Ishikawa di pantai barat Jepang pada hari Senin.

Tingkat kerusakan sepenuhnya masih belum diketahui. Pihak berwenang mengatakan sedikitnya 270 rumah di wilayah tersebut hancur, meskipun angka akhir kemungkinan besar jauh lebih tinggi. Angka ini tidak termasuk, misalnya, Suzu atau Wajima, kota berpenduduk lebih dari 27.000 jiwa yang terletak hanya 20 mil (32 kilometer) dari pusat gempa di mana petugas pemadam kebakaran berada. Dia berkata Perusahaan Penyiaran Jepang (NHK) melaporkan sekitar 200 bangunan terbakar.

Laporan-laporan ini berbicara tentang tragedi pribadi yang dialami oleh banyak penduduk di wilayah tersebut. Meskipun tidak ada dua peristiwa seismik yang dapat dibandingkan secara langsung, gempa bumi dengan magnitudo serupa juga terjadi di wilayah lain di dunia – seperti gempa berkekuatan 7,6 SR yang menyebabkan tanah runtuh. Lebih dari 30.000 bangunan Di Kashmir pada tahun 2005, misalnya, hal ini seringkali menimbulkan kerusakan yang jauh lebih besar.

Sebaliknya, Ishikawa mungkin bisa lolos dengan mudah, menurut Robert Geller, profesor emeritus seismologi di Universitas Tokyo.

“Bangunan-bangunan modern nampaknya berjalan dengan baik,” katanya kepada CNN sehari setelah gempa bumi di Jepang, seraya menyebutkan bahwa rumah-rumah tua “yang beratap genteng tanah liat” tampaknya memiliki kondisi terburuk.

“Sebagian besar rumah keluarga tunggal, meskipun rusak, tidak runtuh seluruhnya,” katanya.

Pepatah dalam desain seismik adalah gempa bumi tidak membunuh manusia – Bangunan bisa melakukannya. Di salah satu negara paling rawan gempa di dunia, para arsitek, insinyur, dan perencana kota telah lama berupaya membuat kota-kota tahan bencana terhadap guncangan besar melalui kombinasi kearifan kuno, inovasi modern, dan peraturan bangunan yang terus berkembang.

“berukuran besar”Peredam“, yang berayun seperti pendulum di dalam gedung pencakar langit, hingga sistem pegas atau bantalan bola yang memungkinkan bangunan bergoyang secara independen dari fondasinya. Teknologi telah berkembang pesat sejak Gempa Besar Kanto yang menghancurkan sebagian besar Tokyo dan Yokohama lebih dari 100 tahun yang lalu.

Namun sebagian besar inovasi berfokus pada gagasan sederhana yang telah lama dipahami: bahwa ketahanan memberikan peluang terbesar bagi struktur untuk bertahan hidup.

“Anda akan menemukan banyak bangunan, terutama rumah sakit dan bangunan-bangunan yang sangat penting, pada (bantalan) karet ini sehingga bangunan itu sendiri dapat bergoyang,” kata Miho Mazerio, profesor arsitektur dan urbanisme di MIT. (Massachusetts Institute of Technology), yang mengeksplorasi budaya kesiapsiagaan Jepang dalam bukunya yang akan datang “Desain sebelum bencana.”

“Secara teori, semuanya kembali pada gagasan bahwa alih-alih menahan pergerakan tanah, Anda bisa membiarkan bangunan itu bergerak. dengan Dia. Dia.”

Prinsip ini telah digunakan di Jepang selama berabad-abad. Misalnya, banyak kuil kayu tradisional di negara ini yang selamat dari gempa bumi (dan kemungkinan besar hancur karena kebakaran atau perang), meskipun bangunan modern tidak bisa bertahan. Misalnya saja pagoda Kuil Toji setinggi 180 kaki (55 meter), yang dibangun pada abad ke-17 di dekat Kyoto—pagoda ini terkenal utuh setelah Gempa Besar Hanshin tahun 1995, yang juga dikenal sebagai Gempa Kobe, sementara masih banyak lagi yang runtuh. bangunan.

Arsitektur tradisional Jepang memiliki banyak kesamaan dengan arsitektur tradisional di negara tetangga Korea dan Tiongkok, meskipun keduanya memiliki perbedaan karena mencerminkan tingginya kejadian gempa bumi di negara tersebut.

Secara khusus, tingkat kelangsungan hidup pagoda yang luar biasa telah lama dikaitkan dengan “shinbashira” – kolom tengah yang terbuat dari batang pohon yang telah digunakan oleh arsitek Jepang setidaknya selama 1.400 tahun.

Baik ditambatkan ke tanah, bertumpu pada balok, atau digantung di atas, kolom-kolom ini menekuk dan melentur saat masing-masing lantai bangunan bergerak ke arah yang berlawanan dengan lantai tetangganya. Gerakan berkilauan yang dihasilkan – sering dibandingkan dengan gerakan ular yang merayap – membantu menangkal kekuatan getaran dan dibantu oleh sambungan yang saling bertautan, lengkungan yang longgar, dan cornice atap yang lebar.

Bangunan-bangunan di Jepang saat ini mungkin tidak menyerupai kuil Buddha, namun gedung pencakar langitnya pasti mirip.

Meskipun negara ini memberlakukan batasan ketinggian yang ketat yaitu 31 meter (102 kaki) hingga tahun 1960-an, karena risiko yang ditimbulkan oleh bencana alam, para arsitek diizinkan untuk membangun lebih tinggi. Saat ini, Jepang memiliki lebih dari 270 bangunan dengan tinggi lebih dari 150 meter (492 kaki), yang merupakan bangunan terbesar kelima di dunia, menurut Data Dari Dewan Gedung Tinggi dan Habitat Perkotaan.

Dengan menggunakan rangka baja yang menambah fleksibilitas pada beton yang sangat kaku, para perancang bangunan bertingkat tinggi menjadi lebih berani dengan mengembangkan sistem penyeimbang skala besar dan “isolasi dasar” (seperti bantalan karet yang disebutkan di atas) yang berfungsi sebagai peredam kejut.

Perusahaan real estat di belakang New Japan gedung tertinggi, Yang dibuka di proyek Azabudai Hills di Tokyo pada bulan Juli lalu, Klaim Fitur desainnya yang tahan gempa – termasuk peredam pita lebar – akan “memungkinkan bisnis untuk terus beroperasi” jika terjadi peristiwa seismik kuat seperti gempa bumi Tohoku berkekuatan 9,1 yang memecahkan rekor yang terjadi pada tahun 2011.

Namun di banyak tempat di Jepang yang tidak memiliki gedung pencakar langit, seperti Wajima, ketahanan terhadap gempa lebih ditujukan untuk melindungi bangunan sehari-hari – rumah, sekolah, perpustakaan, dan toko. Dalam hal ini, keberhasilan Jepang tidak lepas dari persoalan politik dan teknologi.

Misalnya, sekolah arsitektur di Jepang – mungkin karena sejarah bencana alam di negara tersebut – memastikan bahwa siswanya mengandalkan kedua desain tersebut. Dan Teknik, kata Mazerio, yang juga menjalankan Urban Risk Laboratory MIT, sebuah organisasi penelitian yang mempelajari risiko seismik dan iklim yang dihadapi perkotaan.

“Tidak seperti kebanyakan negara, sekolah arsitektur Jepang menggabungkan arsitektur dan teknik struktural,” katanya, seraya menambahkan bahwa di Jepang kedua disiplin ilmu tersebut “selalu terkait satu sama lain.”

Para pejabat Jepang juga, selama bertahun-tahun, berusaha belajar dari setiap gempa bumi besar yang pernah dihadapi negara tersebut, dengan para peneliti melakukan survei terperinci dan memperbarui sistem bangunan.

Proses ini dimulai setidaknya pada abad ke-19, kata Mazerio, menjelaskan bagaimana kehancuran luas bangunan bata dan batu bergaya Eropa baru pada gempa Mino-Owari tahun 1891 dan gempa bumi Besar Kanto tahun 1923 menghasilkan undang-undang baru tentang perencanaan kota dan tata kota. bangunan.

Perkembangan bertahap sistem bangunan berlanjut selama abad ke-20. Namun undang-undang yang diperkenalkan pada tahun 1981 yang dikenal sebagai Shin Taishin, atau Amandemen Standar Baru untuk Bangunan Tahan Gempa – yang merupakan respons langsung terhadap gempa lepas pantai Miyagi tiga tahun sebelumnya – merupakan sebuah momen penting.

Dengan menetapkan persyaratan yang lebih tinggi untuk daya dukung beban pada bangunan baru dan memerlukan “defleksi lantai” yang lebih besar (jumlah lantai yang dapat bergerak relatif satu sama lain), di antara banyak hal lainnya, standar baru ini telah terbukti sangat efektif sehingga rumah-rumah yang dibangun sesuai dengan kebutuhan rumah tangga. sebelum tahun 1981 (dikenal sebagai “Q-taishin” atau “perlawanan sebelum gempa bumi”) bisa jadi Secara signifikan Lebih sulit untuk dijual dan lebih mahal untuk diasuransikan.

Ujian nyata pertama terhadap peraturan ini terjadi pada tahun 1995 ketika Gempa Besar Hanshin menyebabkan kerusakan luas di bagian selatan Prefektur Hyogo. Hasilnya sangat mencolok: 97% bangunan runtuh Dibangun sebelum tahun 1981, menurut Fasilitas Global untuk Pengurangan dan Pemulihan Bencana.

Inovasi dan persiapan

Gempa bumi tahun 1995 memicu kampanye nasional untuk memperbaiki bangunan-bangunan tua agar sesuai dengan standar tahun 1981—sebuah proses yang diberi insentif oleh pejabat kota melalui subsidi. Inovasi berlanjut pada dekade-dekade berikutnya, dengan arsitek Jepang yang sering memimpin dalam hal desain seismik.

Misalnya, salah satu arsitek paling terkenal di negara ini, Kengo Kuma, berkolaborasi dengan perusahaan tekstil Komatsu Materi pada tahun 2016 untuk mengembangkan ribuan tirai. Batangan jalinan serat karbon Hal ini menjadikan kantor pusat perusahaan – hanya 85 mil dari pusat gempa hari Senin – ke tanah seperti tenda (gambar di atas). Baru-baru ini, ia berpartisipasi dalam desain gedung taman kanak-kanak di selatan prefektur Kochi, yang memiliki bangunan tahan gempa. Dinding bergaya kotak-kotak Sistem.

Di tempat lain, arsitek besar Jepang seperti Shigeru Ban dan… Toyo Ito Perusahaan ini memelopori penggunaan kayu cross-linked (CLT), yaitu jenis kayu rekayasa baru yang diyakini oleh para pendukungnya dapat mengubah cara pembangunan gedung-gedung tinggi. (Yang pertama dalam skala besar Tes simulasi gempa Sebuah menara kayu rekayasa ditugaskan di UC San Diego musim semi lalu, meskipun rencana untuk membangun menara setinggi 1.148 kaki masih tertunda. Menara CLT Apakah Tokyo, yang diusulkan oleh perusahaan Jepang Sumitomo Forestry, dapat memenuhi peraturan bangunan Jepang yang ketat, adalah masalah lain.)

Pemodelan komputer tingkat lanjut juga memungkinkan perancang untuk mensimulasikan kondisi gempa dan membangunnya sesuai dengan itu. Namun, untungnya, batasan dari sebagian besar bangunan tahan bencana belum pernah diuji.

“Ada banyak gedung bertingkat tinggi, dan banyak upaya telah dilakukan untuk merancangnya agar aman, namun sebagian besar desain tersebut didasarkan pada simulasi komputer,” kata Geller dari Universitas Tokyo. “Kita mungkin tidak tahu apakah simulasi ini akurat atau tidak (sampai) terjadi gempa besar. Jika salah satu dari gedung-gedung tinggi ini runtuh, mungkin ada banyak kerusakan.”

Oleh karena itu, pertanyaan yang telah lama meresahkan para insinyur dan ahli seismologi di Jepang adalah: Bagaimana jika gempa besar langsung menghantam kota seperti Tokyo, sesuatu yang telah diperingatkan oleh para pejabat di ibu kota Jepang akan terjadi? peluang 70%. Dalam tiga puluh tahun ke depan?

“Tokyo mungkin cukup aman,” tambahnya. “Tetapi tidak ada cara untuk mengetahui secara pasti sampai terjadinya gempa besar berikutnya.”

Eric Cheung dan Saki Toy dari CNN berkontribusi pada laporan ini.