کارکرد ویژه مدارس ژاپن پس از زلزله
محمدرضا اسلامی. پژوهشگر مهندسی سازه
کشور ژاپن در تاریخ معاصر خود خاطره ویرانشدنهای زیادی را در ذهن دارد؛ کشوری عاری از ذخایر زیرزمینی، قرارگرفته در میانه اقیانوس و واقع بر بستری لرزان (زلزلهخیز)؛ اما برخوردش با شکستها برخوردی است عبرتآموز. کشور ژاپن بهلحاظ موقعیت جغرافیایی خاص خود و قرارگیری بر محل تلاقی صفحات تکتونیکی، همواره در معرض بروز زلزلههای متعدد بوده است؛ زلزلههایی که اغلب باعث آسیبهای بسیار شدید در کلانشهرها شدهاند. نکته عبرتآموز ساختار فرهنگی و اقتصادی است که توانسته با کار (و صرفا با کار) چنان ثروتی تولید کند که مافات (مافات به معنی آنچه رفت) را جبران كند. «تولید ثروت» البته با توزیع ثروت همراه بوده، بهنحویکه ایجاد آبادانی و توسعه کشور به ایجاد رفاه «عمومی» منتهی شده است. این امر باعث شده تا در چند دهه گذشته تحقیقات گستردهای در این کشور در زمینه طرح لرزهای سازهها صورت گیرد؛ اما دراینمیان احداث مدارس با ملاحظات ویژهای همراه بوده که دلیل این امر، فقط به حضور تعداد زیادی دانشآموز در ساختمان مدرسه و لزوم رفتار مناسب ساختمان در زمان زلزله برنمیگردد. در زمان بروز یک زلزله بزرگ، انتظار میرود که ساختمان مدارس نهفقط آسیب ندیده و فرو نریزد بلکه پس از بروز زلزله و در صورت واردآمدن آسیبهای شدید به زیرساختهای محله و منطقه، هر مدرسه باید محل اسکان موقت افرادی باشد که منازل آنها براثر زلزله دچار آسیب شدهاند. درواقع ساختمان هر مدرسه، یکی از مراکز امداد و نجات و مدیریت بحران محله پس از زلزله محسوب میشود. این امر اهمیت طرح لرزهای مناسب و اجرای باکیفیت مدارس را نشان میدهد. بهمنظور بررسی بیشتر جوانب این امر مناسب است تا مروری اجمالی به تاریخچه زلزلههای مهم در کشور ژاپن داشته باشیم.
تاریخچه زلزله در ژاپن
شاید تلخترین خاطره مربوط به ویرانیهای ناشی از یک زلزله بزرگ، به زلزله ۱۹۲۳ توکیو بازگردد. این زلزله به زلزله بزرگ کانتو معروف است. تصویر ذهنی مردم ایران از این زلزله به سریال سالهای دور از خانه (اوشین) بازمیگردد! در آن سریال به تأثیر مخرب این زلزله بر زندگی مردم و کشته و آوارهشدن بسیاری از مردم پایتخت اشاره شده بود. البته آمارهای زلزله کانتو وحشتناکتر از تصور ذهنی ماست. براثر زلزلهای با شدت 8.3 ریشتر حدود ۵۰ هزار نفر بهطور مستقیم و با آوار منازل کشته میشوند؛ اما قسمت دردناک ماجرا آتشسوزیهایی است که بعد از زلزله ایجاد شده و پس از چند ساعت (بهدلیل وزش باد شدت گرفته) و شهر را در حریقی عظیم فرومیکشد. زلزله در ساعت 11:58:44 رخ میدهد؛ ساعتی که بسیاری از اجاقهای منازل برای پخت غذا روشن بوده است. حریق عظیمی در شهری که خانههای چوبی زیادی داشته، ایجاد میشود. این آتش حدود ۹۰ هزار نفر از مردم توکیو را به کام خود کشیده و به شکل دردناکی میکشد. پس از زلزله یادشده، زلزله کوبه در سال ۱۹۹۵ بزرگترین زلزله واقع در یک منطقه شهری با تراکم جمعیتی بالا پس از زلزله ۱۹۲۳ توکیو محسوب میشود. درواقع با وجود
مطالعات گسترده، ۷۲ سال پس از تجربه وحشتناک شهر توکیو، زلزلهای در کوبه رخ داد که آسیبهای جانی و اقتصادی زیادی ایجاد کرد. آسیبهای این زلزله در مقایسه با آنچه در توکیو رخ داده بود، بسیار ناچیز بود؛ اما درمقایسهبا تلاشهایی که در این ۷۲ سال در کشور ژاپن صورت گرفته بود، میزان خسارات نامقبول و باورناپذیر بود. زلزله کوبه در ساعت 5:45 صبح ۱۷ ژانویه ۱۹۹۵ رخ میدهد. حدود شش هزار نفر براثر آوار منازل کشته میشوند. خوشبختانه در این ساعت قطارها هنوز به حرکت درنیامده بودند تا تعداد کشتهها بیشتر شود. آب شهر به مدت ۱۰ روز قطع شد؛ اما مشکل قطعی آب بهدلیل بروزنیافتن زلزله در فصل گرما، بحرانآفرین نشد؛ اما در مجموع این زلزله نشان داد که هنوز استانداردهای طرح لرزهای در ژاپن باید بازنگری شوند. بر اثر این زلزله ساختمانهای زیادی دچار آسیبهای جزئی تا کلی و حتی فروریختگی شدند. پلهای بزرگراه و راهآهن بسیاری دچار فروریختگی شد.
طرح مقاومسازی مدارس بعد از زلزله 1995 کوبه
زلزله کوبه تجربه عملی بزرگی بود که نشان داد بازنگری جدی در استانداردهای طرح لرزهای امری ضروری است. براساس تجارب این زلزله استانداردها برای احداث ساختمانهای جدید بازنگری شد؛ ولی ضرورت مقاومسازی سازههای موجود نیز مشخص شد. درواقع این زلزله محک تجربهای بود که نشان داد برخی از سازههای موجود مستعد بروز خرابی براثر یک زلزله بزرگ هستند. در این راستا «پروژه ملی مقاومسازی مدارس» در ژاپن آغاز شد و طبق آمار تاکنون حدود ۸۵ درصد مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان تقویت شدهاند. به اجمال میتوان دو دلیل بر موضوع مقاومسازی مدارس برشمرد: اول، هزینهبربودن تخریب همه مدارس قدیمی و احداث مدارس جدید. دوم، مدارسی که ساختمان آنها در مناطقی واقع است که متناظر با خاطره جمعی دو، سه نسل از مردم منطقه بوده و تعلق خاطری اجتماعی به حفظ ساختمان وجود دارد. بسیاری از این مدارس در منطقه و محلهای واقع شدهاند که نوعی علاقه مردمی به آنها وجود دارد و بسیاری از افرادی که در این مدارس درس خواندهاند، خاطراتشان به این ساختمانها گره خورده و بنابراین تخریب اینها در برنامه نیست. در این باب، ذکر یک مثال از مقاومسازی یک مدرسه با
اسکلت چوبی در منطقهای روستایی در مجاورت شهر کوبه بیمناسبت نیست. در این پروژه مقاومسازی که در سال 2012 اجرا شد، کارهای مطالعات اولیه را تیمی از مهندسان سازه انجام داد. مدرسه یک ساختمان دو طبقه است که در هر طبقه سه کلاس دارد (در مجموع شش کلاس). زیربنای طبقه اول ۳۵۰ مترمربع و زیربنای طبقه دوم ۲۹۸ مترمربع است. ساختمان در سال ۳۸ از امپراتوری شووا ساخته شده؛ یعنی حدود ۵۰ سال از زمان احداث مدرسه چوبی میگذرد. پس از برداشت دقیق از وضعیت موجود مدرسه توسط این تیم، دو مدل واقعی و یکبهیک از بخشی از ساختمان این مدرسه در مرکز مطالعات زلزله E-Defense ساخته شد. هر مدل شامل یک کلاس در طبقه اول و یک کلاس در طبقه دوم است. این مدلها براساس برداشتهای تیم پروژه از «وضعیت واقعی مدرسه» ساخته شده است. توضیح در باب ساختن مدل مدرسه اینکه سعی شده برای این مدلسازی، از قطعات چوبی و الوارهای «قدیمی» و دقیقا مشابه وضع موجود استفاده شود تا رفتار ساختمان در طول زلزله مصنوعی، حداکثر مشابهت و همخوانی را با رفتار مدرسه واقعی داشته باشد. همچنین سقف نیز همانند سقفهای سنتی ژاپنی، از سفال و با همان معماری رایج و متداول اجرا شده است.
ابعاد کف این مدلها ۹.۵۵×۹.۱ متر و ارتفاع نیز ۹.۸۶ متر است. برنامه آزمایش چنین تنظیم شد که ابتدا یکی از این دو مدل بر روی میز لرزهای تست شده و رفتار واقعی سازه مدرسه فعلی در زمان زلزله مشاهده شود. سپس مدل دوم «براساس طرح مقاومسازی پیشنهادی»، تقویت شده و آنگاه روی میز لرزهای قرار گیرد تا رفتار ساختمان مدرسه براساس طرح مقاومسازی در طول زلزله مورد ارزیابی قرار گیرد. آزمایش مذکور که چهارم دسامبر 2010 انجام شد، نشان داد که در صورت مقاومسازی، حتی ساختمان چوبی با قدمت 50 سال میتواند زلزلهای با بزرگای زلزله کوبه را تحمل کند. درواقع حتی در خصوص مدارس کوچکی از این دست نیز دولت نمیخواهد این مدارس را خراب کند و مقاومسازی باعث میشود که مشکل زلزله بدون اینکه خاطرات مردم یک منطقه را ویران کند، حل شود.
زلزله و سونامی 11 مارس 2011 و کارکرد مدارس بعد از زلزله
حدود هشت سال پیش منطقه شمال شرق ژاپن یکی از بزرگترین زلزلههای تاریخ و سونامی پس از زلزله را تجربه کرد. طبق آمارهای منتشرشده، عمده کشتههای ناشی از این حادثه براثر سونامی بوده و تلفات زلزله بسیار ناچیز بوده است. نکته مهم در تجربه این زلزله و سونامی، مدارسی بودند که در شهرهای مجاور ساحل ساخته شده بودند. این مدارس نهتنها از سازه مستحکمی برخوردار بودند بلکه انتخاب محل ساخت مدرسهها در این مناطق در نقاط مرتفع شهری بوده و بنابراین این دست ساختمانها جزء معدود سازههایی بودند که هم از زلزله و هم از سونامی آسیب ندیدند و امکان سرویسدهی بعد از بحران را فراهم آوردند. برای مثال یکی از مدارسی که نقش مهمی پس از سونامی ایفا کرد، در شهر ایشی نوماکی واقع است. ساخت این مدرسه در مجاورت دامنه کوه و دور از ساحل نشانگر تصمیم صحیح در مکانسنجی احداث این دست بناهای مهم بوده است. پس از سونامی شرایط اسکان موقت تعداد زیادی از شهروندان ایشی نوماکی که منازلشان را از دست دادند، در این مدرسه فراهم شد و یکی از مراکز استقرار نیروهای مدیریت بحران تا ماهها بعد از زلزله و سونامی بود. نکته حائز اهمیت اینکه ژاپن با وجود برخورداری از بنیه
اقتصادی قوی و با وجود باور به اهمیت موضوع زلزله در این کشور و با وجود گذشت نزدیک به 25 سال از زلزله کوبه، هنوز موفق به مقاومسازی همه مدارس نشده و این مهم همچنان در دست اقدام است. در پایان این نوشتار باید به این امر اذعان کرد که تجربه کشور ژاپن در مقاومسازی مدارس، خصوصا پس از زلزله کوبه، تجربه بسیار ارزشمند و مبسوطی است که جا دارد تا با برقراری ارتباطات گستردهتر فیمابین وزارت آموزشوپرورش ایران و وزارت علوم ژاپن (مونبوکاگاکوشو) نسبت به انتقال این تجارب اهتمام ورزید.
کشور ژاپن در تاریخ معاصر خود خاطره ویرانشدنهای زیادی را در ذهن دارد؛ کشوری عاری از ذخایر زیرزمینی، قرارگرفته در میانه اقیانوس و واقع بر بستری لرزان (زلزلهخیز)؛ اما برخوردش با شکستها برخوردی است عبرتآموز. کشور ژاپن بهلحاظ موقعیت جغرافیایی خاص خود و قرارگیری بر محل تلاقی صفحات تکتونیکی، همواره در معرض بروز زلزلههای متعدد بوده است؛ زلزلههایی که اغلب باعث آسیبهای بسیار شدید در کلانشهرها شدهاند. نکته عبرتآموز ساختار فرهنگی و اقتصادی است که توانسته با کار (و صرفا با کار) چنان ثروتی تولید کند که مافات (مافات به معنی آنچه رفت) را جبران كند. «تولید ثروت» البته با توزیع ثروت همراه بوده، بهنحویکه ایجاد آبادانی و توسعه کشور به ایجاد رفاه «عمومی» منتهی شده است. این امر باعث شده تا در چند دهه گذشته تحقیقات گستردهای در این کشور در زمینه طرح لرزهای سازهها صورت گیرد؛ اما دراینمیان احداث مدارس با ملاحظات ویژهای همراه بوده که دلیل این امر، فقط به حضور تعداد زیادی دانشآموز در ساختمان مدرسه و لزوم رفتار مناسب ساختمان در زمان زلزله برنمیگردد. در زمان بروز یک زلزله بزرگ، انتظار میرود که ساختمان مدارس نهفقط آسیب ندیده و فرو نریزد بلکه پس از بروز زلزله و در صورت واردآمدن آسیبهای شدید به زیرساختهای محله و منطقه، هر مدرسه باید محل اسکان موقت افرادی باشد که منازل آنها براثر زلزله دچار آسیب شدهاند. درواقع ساختمان هر مدرسه، یکی از مراکز امداد و نجات و مدیریت بحران محله پس از زلزله محسوب میشود. این امر اهمیت طرح لرزهای مناسب و اجرای باکیفیت مدارس را نشان میدهد. بهمنظور بررسی بیشتر جوانب این امر مناسب است تا مروری اجمالی به تاریخچه زلزلههای مهم در کشور ژاپن داشته باشیم.
تاریخچه زلزله در ژاپن
شاید تلخترین خاطره مربوط به ویرانیهای ناشی از یک زلزله بزرگ، به زلزله ۱۹۲۳ توکیو بازگردد. این زلزله به زلزله بزرگ کانتو معروف است. تصویر ذهنی مردم ایران از این زلزله به سریال سالهای دور از خانه (اوشین) بازمیگردد! در آن سریال به تأثیر مخرب این زلزله بر زندگی مردم و کشته و آوارهشدن بسیاری از مردم پایتخت اشاره شده بود. البته آمارهای زلزله کانتو وحشتناکتر از تصور ذهنی ماست. براثر زلزلهای با شدت 8.3 ریشتر حدود ۵۰ هزار نفر بهطور مستقیم و با آوار منازل کشته میشوند؛ اما قسمت دردناک ماجرا آتشسوزیهایی است که بعد از زلزله ایجاد شده و پس از چند ساعت (بهدلیل وزش باد شدت گرفته) و شهر را در حریقی عظیم فرومیکشد. زلزله در ساعت 11:58:44 رخ میدهد؛ ساعتی که بسیاری از اجاقهای منازل برای پخت غذا روشن بوده است. حریق عظیمی در شهری که خانههای چوبی زیادی داشته، ایجاد میشود. این آتش حدود ۹۰ هزار نفر از مردم توکیو را به کام خود کشیده و به شکل دردناکی میکشد. پس از زلزله یادشده، زلزله کوبه در سال ۱۹۹۵ بزرگترین زلزله واقع در یک منطقه شهری با تراکم جمعیتی بالا پس از زلزله ۱۹۲۳ توکیو محسوب میشود. درواقع با وجود
مطالعات گسترده، ۷۲ سال پس از تجربه وحشتناک شهر توکیو، زلزلهای در کوبه رخ داد که آسیبهای جانی و اقتصادی زیادی ایجاد کرد. آسیبهای این زلزله در مقایسه با آنچه در توکیو رخ داده بود، بسیار ناچیز بود؛ اما درمقایسهبا تلاشهایی که در این ۷۲ سال در کشور ژاپن صورت گرفته بود، میزان خسارات نامقبول و باورناپذیر بود. زلزله کوبه در ساعت 5:45 صبح ۱۷ ژانویه ۱۹۹۵ رخ میدهد. حدود شش هزار نفر براثر آوار منازل کشته میشوند. خوشبختانه در این ساعت قطارها هنوز به حرکت درنیامده بودند تا تعداد کشتهها بیشتر شود. آب شهر به مدت ۱۰ روز قطع شد؛ اما مشکل قطعی آب بهدلیل بروزنیافتن زلزله در فصل گرما، بحرانآفرین نشد؛ اما در مجموع این زلزله نشان داد که هنوز استانداردهای طرح لرزهای در ژاپن باید بازنگری شوند. بر اثر این زلزله ساختمانهای زیادی دچار آسیبهای جزئی تا کلی و حتی فروریختگی شدند. پلهای بزرگراه و راهآهن بسیاری دچار فروریختگی شد.
طرح مقاومسازی مدارس بعد از زلزله 1995 کوبه
زلزله کوبه تجربه عملی بزرگی بود که نشان داد بازنگری جدی در استانداردهای طرح لرزهای امری ضروری است. براساس تجارب این زلزله استانداردها برای احداث ساختمانهای جدید بازنگری شد؛ ولی ضرورت مقاومسازی سازههای موجود نیز مشخص شد. درواقع این زلزله محک تجربهای بود که نشان داد برخی از سازههای موجود مستعد بروز خرابی براثر یک زلزله بزرگ هستند. در این راستا «پروژه ملی مقاومسازی مدارس» در ژاپن آغاز شد و طبق آمار تاکنون حدود ۸۵ درصد مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان تقویت شدهاند. به اجمال میتوان دو دلیل بر موضوع مقاومسازی مدارس برشمرد: اول، هزینهبربودن تخریب همه مدارس قدیمی و احداث مدارس جدید. دوم، مدارسی که ساختمان آنها در مناطقی واقع است که متناظر با خاطره جمعی دو، سه نسل از مردم منطقه بوده و تعلق خاطری اجتماعی به حفظ ساختمان وجود دارد. بسیاری از این مدارس در منطقه و محلهای واقع شدهاند که نوعی علاقه مردمی به آنها وجود دارد و بسیاری از افرادی که در این مدارس درس خواندهاند، خاطراتشان به این ساختمانها گره خورده و بنابراین تخریب اینها در برنامه نیست. در این باب، ذکر یک مثال از مقاومسازی یک مدرسه با
اسکلت چوبی در منطقهای روستایی در مجاورت شهر کوبه بیمناسبت نیست. در این پروژه مقاومسازی که در سال 2012 اجرا شد، کارهای مطالعات اولیه را تیمی از مهندسان سازه انجام داد. مدرسه یک ساختمان دو طبقه است که در هر طبقه سه کلاس دارد (در مجموع شش کلاس). زیربنای طبقه اول ۳۵۰ مترمربع و زیربنای طبقه دوم ۲۹۸ مترمربع است. ساختمان در سال ۳۸ از امپراتوری شووا ساخته شده؛ یعنی حدود ۵۰ سال از زمان احداث مدرسه چوبی میگذرد. پس از برداشت دقیق از وضعیت موجود مدرسه توسط این تیم، دو مدل واقعی و یکبهیک از بخشی از ساختمان این مدرسه در مرکز مطالعات زلزله E-Defense ساخته شد. هر مدل شامل یک کلاس در طبقه اول و یک کلاس در طبقه دوم است. این مدلها براساس برداشتهای تیم پروژه از «وضعیت واقعی مدرسه» ساخته شده است. توضیح در باب ساختن مدل مدرسه اینکه سعی شده برای این مدلسازی، از قطعات چوبی و الوارهای «قدیمی» و دقیقا مشابه وضع موجود استفاده شود تا رفتار ساختمان در طول زلزله مصنوعی، حداکثر مشابهت و همخوانی را با رفتار مدرسه واقعی داشته باشد. همچنین سقف نیز همانند سقفهای سنتی ژاپنی، از سفال و با همان معماری رایج و متداول اجرا شده است.
ابعاد کف این مدلها ۹.۵۵×۹.۱ متر و ارتفاع نیز ۹.۸۶ متر است. برنامه آزمایش چنین تنظیم شد که ابتدا یکی از این دو مدل بر روی میز لرزهای تست شده و رفتار واقعی سازه مدرسه فعلی در زمان زلزله مشاهده شود. سپس مدل دوم «براساس طرح مقاومسازی پیشنهادی»، تقویت شده و آنگاه روی میز لرزهای قرار گیرد تا رفتار ساختمان مدرسه براساس طرح مقاومسازی در طول زلزله مورد ارزیابی قرار گیرد. آزمایش مذکور که چهارم دسامبر 2010 انجام شد، نشان داد که در صورت مقاومسازی، حتی ساختمان چوبی با قدمت 50 سال میتواند زلزلهای با بزرگای زلزله کوبه را تحمل کند. درواقع حتی در خصوص مدارس کوچکی از این دست نیز دولت نمیخواهد این مدارس را خراب کند و مقاومسازی باعث میشود که مشکل زلزله بدون اینکه خاطرات مردم یک منطقه را ویران کند، حل شود.
زلزله و سونامی 11 مارس 2011 و کارکرد مدارس بعد از زلزله
حدود هشت سال پیش منطقه شمال شرق ژاپن یکی از بزرگترین زلزلههای تاریخ و سونامی پس از زلزله را تجربه کرد. طبق آمارهای منتشرشده، عمده کشتههای ناشی از این حادثه براثر سونامی بوده و تلفات زلزله بسیار ناچیز بوده است. نکته مهم در تجربه این زلزله و سونامی، مدارسی بودند که در شهرهای مجاور ساحل ساخته شده بودند. این مدارس نهتنها از سازه مستحکمی برخوردار بودند بلکه انتخاب محل ساخت مدرسهها در این مناطق در نقاط مرتفع شهری بوده و بنابراین این دست ساختمانها جزء معدود سازههایی بودند که هم از زلزله و هم از سونامی آسیب ندیدند و امکان سرویسدهی بعد از بحران را فراهم آوردند. برای مثال یکی از مدارسی که نقش مهمی پس از سونامی ایفا کرد، در شهر ایشی نوماکی واقع است. ساخت این مدرسه در مجاورت دامنه کوه و دور از ساحل نشانگر تصمیم صحیح در مکانسنجی احداث این دست بناهای مهم بوده است. پس از سونامی شرایط اسکان موقت تعداد زیادی از شهروندان ایشی نوماکی که منازلشان را از دست دادند، در این مدرسه فراهم شد و یکی از مراکز استقرار نیروهای مدیریت بحران تا ماهها بعد از زلزله و سونامی بود. نکته حائز اهمیت اینکه ژاپن با وجود برخورداری از بنیه
اقتصادی قوی و با وجود باور به اهمیت موضوع زلزله در این کشور و با وجود گذشت نزدیک به 25 سال از زلزله کوبه، هنوز موفق به مقاومسازی همه مدارس نشده و این مهم همچنان در دست اقدام است. در پایان این نوشتار باید به این امر اذعان کرد که تجربه کشور ژاپن در مقاومسازی مدارس، خصوصا پس از زلزله کوبه، تجربه بسیار ارزشمند و مبسوطی است که جا دارد تا با برقراری ارتباطات گستردهتر فیمابین وزارت آموزشوپرورش ایران و وزارت علوم ژاپن (مونبوکاگاکوشو) نسبت به انتقال این تجارب اهتمام ورزید.