Why pagodas don't fall down?

In a land swept by <strong>typhoons</strong> and shaken by earthquakes, how have Japan's tallest and seemingly flimsiest old buildings - 500 or so wooden pagodas - remained standing for centuries? Records show that only two have collapsed during the past 1400 years.
در مکانی که درگیر <strong>طوفان</strong> شده است و زمین لرزه (های متعددی) در آن رخ داده است، چگونه بلندترین و به ظاهر سست ترین ساختمان های ژاپن- که حدود 500 معبد چوبی می شود- قرن ها است که هنوز پابرجا مانده اند؟ شواهد و مدارک به دست آمده نشان می دهد که طی 1400 سال گذشته فقط دو مورد از آن ها سقوط کرده و ریزش یافته اند.

Those that have <strong>disappeared</strong> were destroyed by fire as a result of lightning or civil war.
مواردی نیز که <strong>ناپدید شده اند </strong>در اثر آتش سوزی یا جنگ داخلی بودند که به وسیله آتش از بین رفتند.

<strong>The disastrous</strong> Hanshin earthquake in 1995 killed 6,400 people, toppled elevated highways, flattened office blocks and devastated the port area of Kobe.
زلزله<strong> فاجعه بار </strong>هانشین در سال 1995 باعث کشته شدن 6400 نفر شد که در نهایت موجب سرنگونی بزرگراه های مرتفع، مسدودی بلوک های اداری و ویرانی منطقه بندری کوبه شد.

Yet it left the <strong>magnificent </strong>five-storey pagoda at the Toji temple in nearby Kyoto unscathed , though it levelled a number of buildings in the neighbourhood.
با این وجود عبادتگاه <strong>باشکوه</strong> پنج طبقه در معبد توجی در نزدیکی کیوتو آسیب ندیده است، اگرچه تعدادی از ساختمان های همجوارش را صاف کرد.   

<strong> </strong>

Japanese scholars have been mystified for ages about why these tall, slender buildings are so stable.
دانشمندن ژاپنی از زمان های دور در خصوص رمز و راز اینکه چرا این ساختمان های بلند و باریک از چنین پایداری برخوردار هستند، کنجکاو بودند.

It was only thirty years ago that the <strong>building industry</strong> felt confident enough to erect office blocks of steel and reinforced concrete that had more than a dozen floors.
از حدود سی سال پیش بود که از دانش و مهارت کافی به جهت برپایی ساختمان ها و بلوک های اداری از جنس بتن و فولاد مسطح که بیشتر از یم دوجین طبقه بودند، برخوردار شد. 

With its special shock absorbers to dampen the effect of sudden sideways <strong>movements</strong> from an earthquake, the thirty-six-storey Kasumigaseki building in central Tokyo - Japan's first skyscraper - was considered a masterpiece of modern engineering when it was built in 1968.
ساختمان 36 طبقه کوسامیگاسکی در مرکز توکیو- نخستین آسمان خراش ژاپن- زمانی که در سال 1968 با کمک فنرهای مخصوص به خود به منظور کاهش اثرات <strong>حرکت های </strong>ناگهانی و جانبی زمین لرزه ساخته شد، یک شاهکار مهندسی مدرن به حساب می آمد.

<strong> </strong>

Yet in 826, with only pegs and wedges to keep his wooden structure upright, the master builder Kobodaishi had no hesitation in sending his majestic Toji pagoda soaring fifty-five metres into the sky - nearly half as high as the Kasumigaseki <strong>skyscraper</strong> built some eleven centuries later.
با این حال در سال 826، استاد ساختمان سازی به نام "کوبودایشی" هیچ تردیدی در رساندن ارتفاع معبد باشکوه "توجی" به 55 متر و آن هم فقط با استفاده از گیره و گوه برای نگه داشتن ساختار چوبی، نداشت-این ارتفاع چیزی حد نصف ارتفاع <strong>آسمان خراش </strong>"کاسومیگاسکی" است که 11 قرن بعد ساخته شده است.

Clearly, Japanese carpenters of the day knew a few <strong>tricks</strong> about allowing a building to sway and settle itself rather than fight nature's forces. 
واضح است که نجاران آن زمان ژاپنی چند <strong>ترفند</strong> در خصوص آن که به یک ساختمان اجازه نوسان و استقرار در جای خود به صورت همزمان بدهند، بلد بودند تا بدین وسیله کاری کنند که ساختمان به جنگ با نیروهای طبیعت برود.

But what sort of tricks?
اما چه نوع ترفندهایی؟ 

The <strong>multi-storey</strong> pagoda came to Japan from China in the sixth century.
معبد <strong>چند طبقه</strong> در قرن ششم از چین به ژاپن آمد.

As in China, they were first introduced with Buddhism and were attached to <strong>important temples.</strong><strong>
</strong>در همان زمان در چین، آنها برای نخستین بار با آیین بودا معرفی شدند و به جمع <strong>معابد مهم</strong> پیوستند.

The Chinese built their pagodas in brick or stone, with inner staircases , and used them in later centuries mainly as <strong>watchtowers.</strong>
چینی ها معابد خود را با پلکان های داخلی از آجر یا سنگ می ساختند و از آن ها در قرن های بعدی عمدتا به عنوان <strong>برج دیده بانی </strong>استفاده می کردند.

When the pagoda reached Japan, however, its architecture was freely adapted to local conditions - they were built less high, typically five rather than nine storeys, made mainly of wood and the staircase was <strong>dispensed</strong> with because the Japanese pagoda did not have any practical use but became more of an art object.
با این حال زمانی که معبد به ژاپن رسید (معرفی شد)، معماری آن آزادانه و با توجه به شرایط محلی سازگار شد (و تغیر پیدا کرد)- ارتفاع کمتری داشتند و به طور معمول در عوض 9 طبقه، 5 طبقه داشتند، عمدتا از چوب ساخته می شدند و راه پله ها نیز <strong>حذف شدند</strong>، زیرا معابد ژاپنی عملا کاربردی نداشتند و بیشتر (می توان گفت) تبدیل به یک شی هنری شده بودند.

Because of the <strong>typhoons</strong> that batter Japan in the summer, Japanese builders learned to extend the eaves of buildings further beyond the walls.
به دلیل <strong>طوفان هایی </strong>که در تابستان، ژاپن را در می نوردید، سازندگان (معابد) ژاپنی یاد گرفتند که لبه های ساختمان ها را به سمت بیرونی و فراتر از دیوارها ببرند.

This prevents <strong>rainwater</strong> gushing down the walls.
این باعث می شود تا <strong>آب باران </strong>به قسمت پایینی دیواره ها نریزد.

<strong>Pagodas</strong> in China and Korea have nothing like the overhang that is found on pagodas in Japan.
<strong>معبدها</strong> در چین و کره چیزی شبیه به برآمدگی های (گنبد مانند) در معبدهای ژاپن را ندارند.

<strong>The roof</strong> of a Japanese temple building can be made to overhang the sides of the structure by fifty per cent or more of the building's overall width.
<strong>سقف</strong> یک ساختمان معبد ژاپنی می تواند با چیزی حدود 50 درصد یا بیشتر از عرض کلی ساختمان ساخته شود و از اضلاع سازه نیز بیرون بزند.  

For the same reason, the builders of Japanese pagodas seem to have further increased their weight by choosing to cover these extended eaves not with the <strong>porcelain tiles</strong> of many Chinese pagodas but with much heavier earthenware tiles.
به همین دلیل به نظر می رسید سازندگان معابد ژاپنی با انتخاب (نحوه) پوشش این لبه های گسترده ساختمان نه با <strong>کاشی های چینی </strong>که در بسیاری از معابد چینی استفاده می شود، بلکه با کاشی های سفالی سنگین تر، وزن کلی ساختمان را افزایش داده اند.

But this does not totally explain the great resilience of <strong>Japanese pagodas.</strong><strong>
</strong>اما این ماجرا کاملا نمی تواند انعطاف پذیری بزرگ <strong>معبدهای ژاپنی </strong>را توضیح دهد.

Is the answer that, like a tall pine tree, the Japanese pagoda - with its massive trunk-like central pillar known as shinbashira - simply flexes and sways during a typhoon or <strong>earthquake</strong>? For centuries, many thought so.
آیا پاسخ در این است که همچون یک درخت کاج بلند، معابد ژاپنی- با ستون مرکزی عظیم- همچون یک قطب مرکزی به نام شینباشیرا- در هنگام طوفان یا<strong> زلزله</strong> به راحتی خم می شوند و تکان می خورند؟ به مدت چند قرن افراد بسیاری چنین عقیده ای داشتند.

But the answer is not so simple because the startling thing is that the shinbashira <strong>actually</strong> carries no load at all.
اما پاسخ چندان ساده نیست، زیرا نکته حیرت انگیز ماجرا اینجا است که شینباشیرا <strong>در واقع </strong>هیچ باری را حمل نمی کند.

In fact, in some pagoda designs, it does not even rest on the ground, but is suspended from the top of the pagoda - hanging loosely down <strong>through</strong> the middle of the building.
در واقع این قسمت از ساختمان در برخی از طرح های معابد، حتی روی زمین هم قرار نگرفته است، بلکه از بالای معبد آویزان شده است- در واقع <strong>از میان </strong>ساختمان به پایین آویزان شده است.

<strong>The weight</strong> of the building is supported entirely by twelve outer and four inner columns.
<strong>وزن</strong> ساختمان به طور کامل توسط 12 ستون بیرونی و 4 ستون داخلی پشتیبانی می شود.

<strong> </strong>

And what is the role of the shinbashira, the <strong>central pillar</strong>? The best way to understand the shinbashira's role is to watch a video made by Shuzo Ishida, a structural engineer at Kyoto Institute of Technology.
و نقش شینباشیرا یا همان <strong>ستون مرکزی </strong>چیست؟ بهترین راه برای درک نقش شینباشیرا تماشای ویدئویی است که توسط "شوزو ایشیدا" مهندس سازه ای در موسسه فناوری کیوتو ساخته شده است.

Mr Ishida, known to his students as 'Professor Pagoda' because of his passion to understand the pagoda, has built a series of models and tested them on a 'shake-table' in his <strong>laboratory</strong><strong>.
</strong>آقای ایشیدا که به دلیل اشتیاق خود در درک معابد، در میان شاگردانش به "پروفسور پاگودا" معروف است، مجموعه ای از مدل ها را ساخته و آن ها را روی میز لرزشی اش در <strong>آزمایشگاه</strong> خود مورد آزمایش قرار داده است.

In short, the shinbashira was acting like an enormous stationary <strong>pendulum.</strong><strong>
</strong>به طور خلاصه می توان گفت، شبنباشیرا همچون یک<strong> آونگ</strong> ثابت بزرگ عمل می کرد.

The ancient craftsmen, apparently without the assistance of very advanced mathematics, seemed to grasp the principles that were, more than a thousand years later, applied in the <strong>construction </strong>of Japan's first skyscraper.
به نظر می رسید که صنعتگران باستانی بدون کمک ریاضیات بسیار پیشرفته، اصولی را درک می کردند که بیش از هزار سال بعد در <strong>ساخت</strong> نخستین آسمان خراش ژاپن به کار گرفته شد.

What those early craftsmen had found by trial and error was that under pressure a pagoda's loose stack of floors could be made to slither to and fro <strong>independent</strong> of one another.
چیزی که صنعتگران اولیه با آزمون و خطا متوجه شده بودند، آن بود که در شرایط تحت فشار، طبقات با فاصله ی یک معبد می توانند به صورت <strong>مستقل</strong> از هم، روی یکدیگر بلغزند.

Viewed from the side, the pagoda seemed to be doing a snake dance - with each consecutive floor moving in the <strong>opposite direction</strong> to its neighbours above and below.
اگر از کنار به یک معبد نگاه کنیم به نظر می رسد که معبد در حال یک رقص مارپیچی است- این رقص با این شیوه انجام می شود که هر طبقه، پشت سر طبقه بعدی و در <strong>خلاف جهت</strong> طبقات بالا و پایین خود حرکت می کند.

The shinbashira, running up through a hole in the centre of the building, constrained individual storeys from moving too far because, after moving a certain distance, they banged into it, <strong>transmitting </strong>energy away along the column.
شینباشیرا که از حفره ای در میان ساختمان عبور می کند، طبقات جدا از هم را نسبت به حرکت بیش از حد کنترل می کند، زیرا پس از طی یک فضای مشخص، طبقات را مجددا به سمت داخل می کشاند و انرژی آن ها را در امتداد ستون <strong>منتقل می کند. </strong>

Another <strong>strange</strong> feature of the Japanese pagoda is that, because the building tapers, with each successive floor plan being smaller than the one below, none of the vertical pillars that carry the weight of the building is connected to its corresponding pillar above.
یکی دیگر از ویژگی های <strong>عجیب</strong> معابد ژاپنی این است که چون ساختمان مخروطی شکل می شود، هر طبقه نسبت به طبقه زیرین کوچک تر می شود و هیچ کدام از ستون های عمودی که وزن ساختمان را تحمل می کنند به ستون مربوط به آن در طبقه بالایی متصل نیستند.

In other words, a five-storey pagoda contains not even one pillar that travels right up through the building to carry the <strong>structural</strong> loads from the top to the bottom.
به عبارت دیگر، یک معبد 5 طبقه، حتی شامل یک ستون هم نمی شود که تا بالای ساختمان کشیده شود و بارهای <strong>سازه ای </strong>را از بالا تا پایین بر روی خود حمل کند.

More surprising is the fact that the <strong>individual storeys</strong> of a Japanese pagoda, unlike their counterparts elsewhere, are not actually connected to each other.
موضوع تعجب آورتر این است که <strong>طبقه های منفرد </strong>یک مجزا ژاپنی برخلاف ساختمان های مشابه در اماکن دیگر، در واقع به یکدیگر متصل نیستند.

They are simply stacked one on top of another like a <strong>pile</strong> of hats.
آن ها به راحتی همچون یک<strong> دسته</strong> کلاه بر روی هم قرار می گیرند.

<strong>Interestingly,</strong> such a design would not be permitted under current Japanese building regulations.
<strong>جالب اینجا است که</strong> چنین قوانینی طبق مقررات فعلی ساختمان (سازی) ژاپن مجاز نیست.

And the extra-wide eaves? Think of them as a tightrope walker's <strong>balancing</strong> pole.<strong>
</strong>و درباره لبه های گسترده تر جلویی؟ این موضوع باعث شد تا آن ها را به عنوان یک چوب <strong>تعادل</strong> بندبازی در نظر بگیرند. 

The bigger the mass at each end of the pole, the easier it is for the tightrope walker to maintain his or her <strong>balance.</strong><strong>
</strong>هرچه میزان جرم در هر انتهای یک چوب تعادل بزرگتر باشد، حفظ <strong>تعادل</strong> برای بندباز، بسیار ساده تر است.

The <strong>same</strong> holds true for a pagoda.
<strong>همین</strong> موضوع برای معبد نیز صدق می کند.

'With the eaves extending out on all sides like balancing poles,' says Mr Ishida, 'the building responds to even the most powerful jolt of an <strong>earthquake</strong> with a graceful swaying, never an abrupt shaking.
آقای ایشیدا می گوید:" در حالی که لبه های ساختمان از هر طرف همچون تیرک های متعادل (کننده ای) گسترش پیدا کرده اند، ساختمان حتی با بزرگ ترین لرزش یک <strong>زمین لرزه</strong>، به صورت ناگهانی به لرزه در نمی آید (و خراب نمی شود). 

Here again, Japanese master builders of a thousand years ago anticipated concepts of <strong>modern structural engineering.</strong>
در اینجا، سازندگان اصلی هزاران ساله ژاپنی، مجددا مفاهیم <strong>مهندسی سازه مدرن </strong>را پیش بینی کردند.