Οι ουρανοξύστες του Τόκιο, της Οσάκα και της Γιοκοχάμα κυριαρχούν στα αστικά τοπία που τους περιβάλλουν. Οι φωτογραφίες των πόλεων, αλλά και τα πλάνα σε ταινίες όπως το «Χαμένοι στη μετάφραση», στο Τόκιο, έχουν διαμορφώσει στα μάτια μας την εικόνα της σύγχρονης Ιαπωνίας.
«Δίνουν την εντύπωση ότι είναι τόσο σταθεροί όσο μπορεί ποτέ να γίνει μια ανθρώπινη κατασκευή», σχολιάζει η ιστοσελίδα του BBC για τους πύργους που αποτελούν το σκηνικό της καθημερινής αστικής ζωής στην Ιαπωνία. Μετά τη Βιβλική καταστροφή που προκάλεσε ο σεισμός των 7,8 Ρίχτερ στην Τουρκία, ο βρετανικός δημοσιογραφικός οργανισμός ανέλυσε τον τρόπο που κατασκευάζονται τα ψηλά κτίρια στην Ιαπωνία, έτσι ώστε να αντέχουν σε δονήσεις αντίστοιχης ή και μεγαλύτερης έντασης.
Η πιο σύντομη απάντηση στο ερώτημα πώς αντέχουν στα πολλά Ρίχτερ είναι «η ικανότητά τους να χορεύουν καθώς το έδαφος κινείται από κάτω». Στην Ιαπωνία, οι ουρανοξύστες πρέπει να μπορούν να κινούνται.
Ο σεισμός του 2011 στην επαρχία Τοκόχου, που διήρκεσε έξι λεπτά, είχε ισχύ 9 Ρίχτερ και συνοδεύτηκε από τσουνάμι, θεωρείται από τους γεωλόγους ο ισχυρότερος σεισμός από τότε που ξεκίνησε ο σύγχρονος τρόπος καταγραφής των σεισμών στην Ιαπωνία, το 1900. O επίσημος αριθμός των νεκρών ήταν 19.747 άνθρωποι.
Κάθε χρόνο σημειώνονται στη χώρα της Απω Ανατολής πολλά σεισμικά γεγονότα, μικρής ή μεγάλης έντασης. Το ιαπωνικό αρχιπέλαγος, όπου βρίσκεται η χώρα, εκτείνεται κατά μήκος του «δακτυλίου της φωτιάς» του Ειρηνικού Ωκεανού, στη διασταύρωση τριών τεκτονικών πλακών: της Ευρασιατικής, της Φιλιππίνων και της Βόρειας Αμερικής. Η μία λιθοσφαιρική πλάκα πιέζεται κάτω από την άλλη, προκαλώντας συσσώρευση τεράστιων πιέσεων.
Για να αντιμετωπίσουν τις σεισμικές δονήσεις και να αποφύγουν τις καταστροφές του παρελθόντος οι Ιάπωνες άλλαξαν τον τρόπο κατασκευής των κτιρίων τους. Οι πύργοι της Ιαπωνίας δεν είναι συνηθισμένα κτίρια. «Ολες οι κατασκευές, ακόμα και αν είναι μικρά ή προσωρινά κτίρια, πρέπει να είναι ανθεκτικές στους σεισμούς», εξηγεί ο Tζουν Σάτο, δομικός μηχανικός και αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο.
Υπάρχουν δύο βασικά επίπεδα ανθεκτικότητας στα οποία εργάζονται οι μηχανικοί. Το πρώτο αφορά τους (συγκριτικά) μικρότερους σεισμούς, που μπορεί να συμβούν τρεις ή τέσσερις φορές στη διάρκεια ζωής ενός κτιρίου στην Ιαπωνία. Η κατασκευή θα πρέπει να είναι έτσι σχεδιασμένη ώστε να μπορεί να βγαίνει αλώβητη από τέτοιες δονήσεις. Οποιαδήποτε ζημιά που απαιτεί επισκευή είναι μη αποδεκτή.
Το δεύτερο επίπεδο ανθεκτικότητας αφορά την αντοχή σε ακραία σεισμικά συμβάντα, τα οποία είναι πιο σπάνια. Οι Ιάπωνες βάζουν τον πήχυ στον λεγόμενο «μεγάλο σεισμό του Κάντο» του 1923, μεγέθους 7,9 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ, που κατέστρεψε το Τόκιο και τη Γιοκοχάμα και σκότωσε περισσότερους από 140.000 ανθρώπους.
Για σεισμούς μεγαλύτερου μεγέθους από το (πολύ υψηλό) σημείο αναφοράς των 7,9 Ρίχτερ, η διατήρηση των κτιρίων σε άριστη κατάσταση παύει να είναι ο στόχος των κανονισμών. Οποιαδήποτε ζημιά που δεν προκαλεί ανθρώπινο θύμα είναι αποδεκτή. Ωστόσο, η ελάχιστη απαίτηση για τέτοια γεγονότα είναι η προστασία της ανθρώπινης ζωής.
Για να αντέξουν τις απίστευτες δυνάμεις που ασκούνται κατά τη διάρκεια ενός σεισμού, τα κτίρια πρέπει να απορροφούν όσο το δυνατόν περισσότερη σεισμική ενέργεια. «Οταν η κατασκευή μπορεί να απορροφήσει όλη την ενέργεια από τον σεισμό, δεν θα καταρρεύσει», εξηγεί ο καθηγητής Tζουν Σάτο.
Πώς επιτυγχάνεται αυτό; Ακολουθείται μια διαδικασία που ονομάζεται σεισμική απομόνωση και έχει στόχο να μειωθεί η ενέργεια που διαβιβάζεται στο οικοδόμημα. Τα κτίρια, και εν γένει οι κατασκευές, τοποθετούνται πάνω σε «σεισμικά αμορτισέρ», που σύμφωνα με το BBC μπορεί να είναι ακόμη και ένα μπλοκ από καουτσούκ πάχους περίπου 30-50 εκατοστών, ώστε να απορροφούν τις κινήσεις του σεισμού. Οταν οι κολώνες του κτιρίου κινούνται προς τα θεμέλια, ακουμπούν σε αυτή την κατασκευή.
Τέτοιες προσαρμογές στη βάση του κτιρίου είναι μόνο ένας από τους κύριους τρόπους κατασκευής αντισεισμικών κτιρίων. Παράλληλα, οι αποσβεστήρες κίνησης σε όλο το ύψος του κτιρίου μπορούν επίσης να βελτιώσουν την ελαστικότητα.
«Ενα ψηλό κτίριο μπορεί να μετακινηθεί 1,5 μέτρο. Ωστόσο, αν τοποθετήσετε αποσβεστήρες σε συγκεκριμένα επίπεδα –π.χ. σε κάθε δεύτερο όροφο μέχρι την κορυφή–, μπορείτε να μειώσετε κατά πολύ αυτή την κίνηση, αποτρέποντας τη ζημιά στην υπερκατασκευή», σημειώνει ο καθηγητής στο University College του Λονδίνου και ειδικός στους σεισμούς, Ζίγκι Λουμπκόβσκι.
Οπτικά, οι αποσβεστήρες αυτοί θυμίζουν το σχήμα ενός αμορτισέρ ή μιας τρόμπας ποδηλάτου, που όμως, αντί για αέρα, είναι γεμάτη με ένα ειδικό υγρό. «Καθώς πιέζετε την αντλία, αυτή πιέζει το υγρό. Δεν μπορεί να συμπιεστεί πολύ, επομένως η κίνηση θα είναι μικρή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να μειώσει τους κραδασμούς μέσα στο κτίριο», εξηγεί ο Λουμπκόβσκι.
Οι σύνθετες συσκευές για την απορρόφηση της ενέργειας ενός σεισμού δεν είναι, όμως, ο μόνος τρόπος για να καταστεί ένα οικοδόμημα ανθεκτικό σε σεισμούς. Μια άλλη μέθοδος αφορά τη διάταξη και τον σχεδιασμό του ίδιου του κτιρίου. «Ιδανικά», λέει ο Λουμπκόβσκι, «αυτό που θέλουμε είναι να κάνουμε το κτίριο όσο πιο απλό σχεδιαστικά γίνεται. Αν έχεις κάθε όροφο στο ίδιο ακριβώς ύψος και όλες τις κολώνες σε ίση απόσταση, το κτίριο θα έχει καλύτερη απόδοση σε έναν σεισμό».
Ωστόσο, συχνά οι σχεδιαστές εντυπωσιακών ουρανοξυστών διστάζουν να κάνουν τέτοιου είδους συμβιβασμούς. Επομένως, δεν λείπουν οι εντάσεις μεταξύ των μηχανικών που είναι επιφορτισμένοι με τη μελέτη στατικότητας των κτιρίων και των οραμάτων των αρχιτεκτόνων.
«Ενίοτε υπάρχουν συγκρούσεις», παραδέχεται ο Νοριχίτο Ετζίρι, διευθυντής της εταιρείας Ejiri Structural Engineers με έδρα το Τόκιο. «Ευτυχώς, στην Ιαπωνία οι αρχιτέκτονες είναι επίσης εκπαιδευμένοι για τους σεισμούς, οπότε οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές μπορούν να συζητούν με βάση την κοινή λογική».
Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ο πύργος Skytree στο Τόκιο, το δεύτερο ψηλότερο κτίριο στον κόσμο. Είναι χτισμένο με «νεοφουτουριστικό» στυλ, το οποίο ενσωματώνει στοιχεία της παραδοσιακής ιαπωνικής παγόδας, και περιλαμβάνει έναν κεντρικό πυλώνα συνδεδεμένο με σεισμικούς αποσβεστήρες που μπορούν να απορροφήσουν την ενέργεια μιας σεισμικής δόνησης.
Το στοίχημα για τους δομικούς μηχανικούς στο Τόκιο είναι η ανάπτυξη λύσεων σεισμικής μηχανικής που θα είναι λειτουργικές και ταυτόχρονα κομψές. «Οταν συζητώ τα δομικά σχέδια με αρχιτέκτονες, πάντα αναζητώ έναν τρόπο να εναρμονίσω τα σεισμικά στοιχεία στον συνολικό σχεδιασμό του κτιρίου» λέει ο Τζαν Σάτο.
Ο στόχος για τη δημιουργία αντισεισμικών κτιρίων δεν είναι στατικός. Καθώς το μέγεθος των σεισμών στην περιοχή δείχνει να αυξάνεται, η δουλειά των ειδικών γίνεται ακόμα πιο δύσκολη, λέει ο Ετζίρι.
To ερώτημα που προκύπτει είναι αν θα μπορούσαν τα κτίρια του αύριο να αντέξουν ακόμη μεγαλύτερους σεισμούς. Οι ειδικοί που μίλησαν στο BBC είναι αισιόδοξοι. Τα συστήματα απομόνωσης της βάσης των κτιρίων, οι αποσβεστήρες κίνησης και άλλες τεχνικές, όπως τα «ρουλεμάν», οι «αντισεισμικές τιράντες» και οι «ζυγοστάτες με απόσβεση» που περιγράφει ο Λουμπκόβσκι (του UCL), υπόσχονται πολλά.
Η απάντηση στο ερώτημα πόσο μπορεί να αντέξει ένα κτίριο θα έρθει λοιπόν μέσω της δοκιμής όλων των γνωστών τεχνολογιών που υπάρχουν για τη σταθεροποίηση των κατασκευών. Παράλληλα, εξελίσσονται νέες πειραματικές κατασκευές, που πιθανόν να προσθέσουν νέες λύσεις στο ρεπερτόριο των μηχανικών.
Βεβαίως, λόγω της απρόβλεπτης φύσης των μεγάλων σεισμών, οι ειδικοί παραδέχονται ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουν με απόλυτη βεβαιότητα αν κάτι που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε με τις πιο προηγμένες αντισεισμικές μεθόδους μπορεί όντως να αντέξει τον επόμενο ακραίο σεισμό. Δυστυχώς, μόνο εκ των υστέρων, αν όντως συμβεί ένα ακραίο σεισμικό φαινόμενο, οι μηχανικοί και οι αρχιτέκτονες θα μπορούν να επιβεβαιώσουν τον βαθμό της ανθεκτικότητας των σχεδίων τους.