Bangunan-bangunan pencakar langit boleh dilihat menghiasi kawasan langit di Tokyo, Osaka dan Yokohama.
Struktur binaan manusia yang gah berdiri ini merupakan latar belakang yang biasa bagi penduduk bandar di Jepun. Walaupun ribuan manusia bergerak ke sana ke mari di celahan laluan trafik yang sentiasa sibuk, bangunan-bangunan ini tetap kekal tidak berganjak walau seinci.
BESARKAN TEKS A- A+
Namun begitu, hanya satu gegaran gempa bumi sahaja boleh mendedahkan bahawa perspektif yang dilihat itu hanyalah satu ilusi. Di Jepun, bangunan pencakar langit mesti dibina supaya boleh bergerak.
Ancaman tanpa henti
Gempa bumi Tohoku
Gempa bumi Tohoku pada tahun 2011 mungkin merupakan bencana alam yang paling dahsyat dalam tempoh beberapa tahun kebelakangan ini. Walau bagaimanapun, ia sebenarnya hanyalah salah satu daripada banyak kejadian seismik yang melanda Jepun setiap tahun.
Kepulauan Jepun terletak di sepanjang Lingkaran Gunung Berapi Pasifik iaitu di pinggir plat tektonik Eurasia, Filipina dan Pasifik. Di kawasan ini, satu plat tektonik dipaksa bergerak ke bawah plat yang lain hingga menyebabkan tekanan yang luar biasa. Cara ia melepaskan tekanan inilah yang mengakibatkan berlakunya gempa bumi iaitu penghasilan getaran kuat yang boleh menyebabkan sebuah bandar biasa musnah dalam sekelip mata.
Penetapan tanda aras mengikut sejarah
Walaupun kerap mengalami gegaran demi gegaran, bangunan tinggi di Jepun masih utuh berdiri. Ini disebabkan blok-blok menara yang dibina di negara ini bukanlah seperti kebanyakan bangunan di tempat lain. Menurut Jun Sato, seorang jurutera binaan dan profesor madya di University of Tokyo, kesemua bangunan di Jepun mestilah dapat bertahan daripada gegaran gempa bumi walaupun bangunan itu bersaiz kecil ataupun hanya merupakan sebuah binaan sementara.
Kebiasaannya, terdapat dua tahap daya tahan yang diusahakan oleh para jurutera di Jepun. Daya ketahanan tahap pertama adalah untuk bertahan daripada gempa bumi kecil yang perlu dirasai setiap bangunan antara tiga hingga empat kali sepanjang jangka hayatnya. Bagi magnitud ini, sebarang kerosakan yang memerlukan kerja pembaikan tidak boleh diterima. Bangunan seharusnya dibina dengan baik agar boleh mengharungi gegaran-gegaran kecil ini tanpa sebarang kerosakan.
Tahap ketahanan kedua adalah untuk bertahan daripada gempa bumi ekstrem yang lebih jarang berlaku. Tanda aras yang diguna pakai untuk menguji daya tahan di peringkat ini adalah Gempa Bumi Besar Kanto yang berlaku pada tahun 1923. Ia merupakan gempa besar berskala 7.9 magnitud yang telah memusnahkan Tokyo dan Yokohama serta meragut nyawa lebih 140,000 orang penduduk.
Bagi gempa bumi yang melebihi skala tanda aras ini, memelihara struktur binaan bukan lagi menjadi matlamat utama. Memadai sekiranya kerosakan yang berlaku tidak menyebabkan sebarang kematian. Menurut Ziggy Lubkowski iaitu seorang pakar seismik dari University College London, keperluan minimum reka bentuk sesebuah bangunan seharusnya dibuat agar ia dapat melindungi nyawa manusia.
Struktur "shock absorber"
Untuk membolehkan sesebuah bangunan bertahan daripada gegaran gempa bumi, ia perlu menyerap sebanyak mungkin tenaga seismik yang terhasil. Menurut Sato, sekiranya ia mampu berbuat demikian, ia tidak akan runtuh sama sekali.
Keadaan ini kebiasaanya berlaku dalam satu proses yang dipanggil pengasingan seismik. Bangunan akan dibina di atas sejenis bearing atau penyerap hentakan untuk menahan pergerakan gempa bumi. Adakalanya 'pelapik' ini hanyalah blok-blok getah yang berketebalan antara 30 hingga 50cm. Tidak kira di mana jua tiang yang dipasang pada bahagian asas didirikan, ia akan tetap berada di atas lapisan getah ini.
Selain itu, peredam gerakan yang dipasang di sepanjang ketinggian bangunan juga boleh meningkatkan daya ketahanan binaan. Sesebuah bangunan tinggi boleh bergerak sehingga 1.5 meter namun jika peredam dipasang selang setingkat sehingga ke bahagian puncak bangunan, ia mampu mengurangkan gerakan ini menjadi jauh lebih kecil dan mengelakkan kerosakan pada strukturnya.
Peredam ini kebiasaannya berupa seakan-akan sebuah pam basikal namun bezanya ialah ia diisi dengan cecair dan bukannya udara. Apabila pam ini mula dimampatkan, ia akan menolak kandungan cecair. Ia tidak akan termampat dengan banyak sebaliknya hanya akan bergerak sedikit sahaja. Proses inilah yang membantu mengurangkan gegaran di bahagian dalaman bangunan.
Binaan yang canggih tetapi selamat
Daya ketahanan sesebuah bangunan pencakar langit bukan hanya bergantung kepada peralatan canggih dan bahagian yang kompleks. Susun atur dan reka bentuk bangunan itu sendiri memainkan peranan penting dalam menentukan daya tahannya terhadap gegaran gempa bumi. Menurut Lubkowski, bangunan yang paling ideal adalah yang melibatkan binaan setiap tingkat menggunakan ketinggian yang sama serta kesemua tiang dipasang pada jarak yang sama.
Walau bagaimanapun, arkitek dan pereka bangunan pencakar langit sering menghadapi kesukaran untuk berkompromi mengenai perkara ini. Kerap kali berlaku konflik antara jurutera yang mementingkan standard keselamatan seismik dan juga arkitek yang mempunyai banyak gambaran kreatif.
Norihiro Ejiri iaitu pengarah firma Jurutera Binaan Ejiri dari Tokyo mendakwa bahawa perselisihan antara kedua-dua profesion ini sudah biasa terjadi. Namun demikian, arkitek di Jepun majoritinya sudahpun berpengetahuan luas mengenai kejadian gempa bumi di sana. Jadi, tidak timbul masalah besar kerana ia akhirnya boleh diselesaikan secara berhemah.
Menara Skytree di Tokyo, misalnya, merupakan bangunan kedua tertinggi di dunia. Ia dibina dengan gaya 'neofuturistik' yang menggabungkan elemen pagoda tradisional Jepun dan mempunyai tiang pusat yang bersambung dengan peredam seismik untuk menyerap tenaga sebuah gempa bumi.
Jun Sato telah membangunkan penyelesaian kejuruteraan seismik yang praktikal dan pada masa yang sama masih kelihatan elegan. Menurutnya, struktur jaring boleh membantu mengelakkan binaan daripada melengkok. Jika satu bahagian melengkok, 'jiran' berhampiran boleh menghentikannya daripada melentur dan mengagihkan tenaga untuk diserap. Selain memperkukuhkan struktur binaan, ia juga masih kelihatan cantik.
Reka bentuk yang sentiasa berkembang
Sasaran untuk mencipta bangunan kalis gempa bumi tidak terhenti pada sesuatu tahap sahaja. Para penyelidik dapat menganggarkan bagaimana gempa bumi pada masa akan datang boleh memberikan impak kepada bangunan dengan memerhatikan gelinciran plat tektonik yang sedang aktif. Namun, disebabkan magnitud gempa di rantau tersebut dilaporkan semakin meningkat tahun demi tahun, maka agak sukar untuk membuat sebarang ramalan.
Para arkitek atau jurutera tidak akan dapat mengetahui sama ada rekaan dan binaan mereka dapat bertahan daripada gegaran gempa bumi yang maha dahsyat selagi ia belum berlaku. Walau bagaimanapun, ujian berkala untuk menentukan kestabilan bangunan perlu dilakukan secara berterusan di samping mencuba reka bentuk binaan yang lebih kreatif seperti struktur jaringan.
Dengan kemajuan teknologi dan penyelidikan berterusan mengenai aktiviti gempa bumi, tidak mustahil bangunan pencakar langit pada masa hadapan boleh menjadi kalis gegaran sepenuhnya.
