في اليابان المعرضة دوماً للزلازل… كيف تصمد المباني؟

حلّ عام 2024 ثقيلاً على اليابان، إذ ضرب زلزال بعد ظهر أمس (الاثنين)، مناطق عدة في البلاد بلغت قوته 7.6 درجة، موقعاً عشرات القتلى.

وأعلنت هيئة الأرصاد الجوية اليابانية رصد أكثر من 140 هزة أرضية منذ وقوع الزلزال لأول مرة يوم الاثنين. وحذرت الوكالة من احتمال حدوث مزيد من الهزات القوية في الأيام المقبلة.

وتكافح فرق الإنقاذ اليوم (الثلاثاء)، في هذا البلد الذي يشهد الزلازل باستمرار، للوصول إلى مناطق انهارت فيها المباني وتضررت الطرق وانقطعت الكهرباء عن عشرات الآلاف من المنازل.

وأمرت الحكومة اليابانية نحو 100 ألف شخص بإخلاء منازلهم مساء الاثنين، وأرسلتهم إلى مراكز رياضية وصالات للألعاب الرياضية في المدارس، وهي أماكن تستخدم عادة مراكز إجلاء في حالات الطوارئ، كما فر بعض سكان المناطق الساحلية لمناطق مرتفعة، بينما ضربت أمواج «تسونامي» الساحل الغربي لليابان وجرفت بعض السيارات والمنازل في البحر.

بداية… لماذا تكثر الزلازل في اليابان؟

بحسب تقرير لموقع «لايف ساينس»، تشهد اليابان باستمرار زلازل بسبب وقوعها في منطقة «حزام النار» بالمحيط الهادي التي تشهد نشاطاً زلزالياً وبركانياً مرتفعاً. وتمتد هذه المنطقة في جنوب شرقي آسيا وصولاً إلى حوض المحيط الهادي.

ووفقاً لهيئة المسح الجيولوجي الأميركية، فإنَّ 81 في المائة من أكبر الزلازل في العالم تحدث في هذا الحزام النشيط.

لذلك، تفرض السلطات في الأرخبيل معايير بناء صارمة بحيث تكون المباني عموماً مقاومة للزلازل القوية.

مبانٍ «راقصة»

وتعد اليابان موطناً لبعض المباني الأكثر مرونة في العالم، ويكمن سرها في قدرتها على التمايل أو «الرقص» أثناء تحرك الأرض تحتها، بحسب تقرير أعدته شبكة «بي بي سي».

وتهيمن المباني الشاهقة في طوكيو وأوساكا ويوكوهاما على مناظر المدينة المحيطة بها. تعطي الأبراج انطباعاً بأنها ثابتة مثل أي هيكل من صنع الإنسان، لكن الزلازل تكشف أن هذا المنظور مجرد وهم. ففي اليابان، يجب أن تكون ناطحات السحاب قادرة على الحركة.

مستويان للمرونة في المباني

الأبراج الشاهقة في اليابان ليست مباني عادية، بحسب جون ساتو، المهندس الإنشائي والأستاذ المشارك في جامعة طوكيو، وأوضح أن جميع المباني، حتى لو كانت هياكل صغيرة أو مؤقتة يجب أن تكون قادرة على مقاومة الزلازل في البلاد.

وهناك مستويان رئيسيان للمرونة يعمل المهندسون على تحقيقهما: الأول تحمل الزلازل الأصغر حجماً، وهو النوع الذي قد يتعرض له المبنى 3 أو 4 مرات خلال عمره الافتراضي باليابان. وبهذا الحجم، فإن أي ضرر يتطلب الإصلاح غير مقبول. يجب أن يكون المبنى مصمماً بشكل جيد، بحيث يمكنه الخروج من هذه الزلازل سالماً.

أما المستوى الثاني من القدرة على الصمود فهو تحمل الزلازل الشديدة، كالزلزال الذي ضرب اليابان أمس، وهي تعدّ أكثر ندرة. تم تحديد هذا المعيار بواسطة زلزال كانتو الكبير الذي وقع عام 1923. كان هذا زلزالاً كبيراً – بلغت قوته 7.9 درجة – دمر طوكيو ويوكوهاما، وقتل أكثر من 140 ألف شخص.

بالنسبة للزلازل ذات القوة الكبرى من هذا المعيار، لم يعد الحفاظ على المباني بشكل مثالي هو الهدف. وأي ضرر لا يسبب خسائر بشرية مقبول، بحسب الشبكة.

وقال زيغي لوبكوفسكي، المتخصص في الزلازل بجامعة «كوليدج لندن»: «أنت تصمم المباني لحماية حياة الناس. هذا هو الحد الأدنى من المتطلبات».

العزل الزلزالي

لتحمل القوى الهائلة للزلزال، يجب على المباني أن تمتص أكبر قدر ممكن من الطاقة الزلزالية، وقال ساتو: «عندما يتمكن الهيكل من امتصاص كل الطاقة من الزلزال، فإنه لن ينهار».

وتعني «العوازل الزلزالية» وضع طبقات من المطاط السميك تحت الأعمدة الحاملة للمبنى لتحمل الصدمات أو امتصاصها، أحياناً تكون بسيطة مثل كتل من المطاط يبلغ سمكها نحو 30 أو 50 سم (12 إلى 20 بوصة) – لمقاومة حركات الزلزال. أينما تنزل أعمدة البناء إلى الأساس، فإنها تستقر على هذه الوسادات المطاطية.

مرونة من الأعلى إلى الأسفل

تعد التكيفات مع قاعدة المبنى إحدى الطرق الرئيسية التي يتم بها تصميم المباني لمقاومة الزلازل. لكن مخمدات الحركة (أو الصمام المنظم للحركة) على طول ارتفاع المبنى يمكنها أيضاً تحسين المرونة.

وأوضح لوبكوفسكي أنه «قد يتحرك مبنى شاهق مسافة 1.5 متر (5 أقدام) ولكن إذا وضعت مخمدات على مستويات معينة فيمكنك تقليل هذه الحركة بشكل كبير، مما يمنع تلف البنية الفوقية».

تميل المخمدات إلى أن تبدو مثل مضخة الدراجة، إلا أنها مملوءة بالسائل بدلاً من الهواء، وشرح لوبكوفسكي أنه «عندما تقوم بضغط المضخة، فإنها تدفع ضد السائل، وبالتالي لن يحدث ضغطاً كبيراً ولكنه سيتحرك قليلاً. هذه العملية يمكن أن تقلل من الاهتزازات داخل المبنى».

خطوات إضافية استعداداً للزلازل

إضافة إلى الأبنية المضادة للزلازل، عادة ما تجري المدارس والشركات اليابانية تدريبات للتعامل مع حالات الطوارئ في 1 سبتمبر (أيلول)، الذكرى السنوية لزلزال 1923، الذي أصبح الآن معروفاً باسم «يوم الوقاية من الكوارث».

علاوة على ذلك، وزعت حكومة مدينة طوكيو كتيباً يحمل اسم «دعونا نستعد»، على جميع مواطنيها، يحدد كيفية استعداد الناس وتعاملهم مع الكوارث المختلفة.

وتضم مدينة طوكيو أكبر فريق إطفاء في العالم، تم تدريبه خصيصاً لمنع أنواع الحرائق السريعة التي تنتشر بعد الزلازل.

وتم تعزيز البنية التحتية لمترو طوكيو بشكل جيد للتعامل مع الزلازل، حيث تتوقف القطارات فوراً في حالة وقوع أي هزة قوية.

وكانت اليابان تعرضت في الفترة ما بين 5 و14 فبراير (شباط) إلى ما لا يقل عن 10 زلازل تراوحت قوتها ما بين 4.1 و5.8 درجة، وفقاً لما ذكرته الإدارة الوطنية الأميركية للمحيطات والغلاف الجوي، إلا أن هذه الزلازل وغيرها من الهزات الأرضية الشديدة التي تعرضت لها الدولة لم تتسبب في خسائر بشرية كبيرة بالمقارنة مع زلازل ضربت باقي دول العالم، وذلك باستثناء الزلزال الذي دمّر طوكيو في 1923 وخلّف أكثر من 100 ألف قتيل، وكارثة زلزال 11 مارس (آذار) 2011 الذي بلغت قوته 9.1 درجة وضرب هونشو كبرى جزر اليابان، وتسبب في موجات «تسونامي» ضربت السواحل الشرقية لليابان، وأسفرت عن مقتل أكثر من 18 ألف شخص. لكن بعد كارثة زلزال 2011 تمكنت طوكيو إلى حد كبير من التعايش مع قسوة الطبيعة عموماً، والزلازل على وجه التحديد، والوقاية من آثارها، خصوصاً من خلال هندسة البنايات المقاومة للزلازل.