Di Emily Newton

Quando i professionisti progettano e costruiscono edifici, valutano come ridurre i rischi. Seguire i codici applicabili è un modo per farlo. Oltre ai codici edilizi internazionali che regolano la progettazione, la costruzione, l’alterazione e la manutenzione di nuovi edifici commerciali e residenziali, ci sono i codici sismici. Queste sono disposizioni che assicurano che le strutture possano resistere alle forze sismiche.

Gli edifici fatti per resistere ai terremoti potrebbero non sembrare notevoli dall’esterno. Tuttavia, numerosi aspetti li rendono più resistenti durante questi disastri. Qui ci sono cinque di loro:

1. Una fondazione appropriata

Creare una base flessibile per un edificio potrebbe aiutarlo a rimanere in piedi durante un terremoto. Un’opzione è quella di costruire la struttura sopra i pad che separano l’edificio dal terreno. Poi, le pastiglie si muovono, ma l’edificio rimane fermo.

Un’altra possibilità simile, descritta in un documento di ricerca del 2019, è quella di posizionare una solida lastra di fondazione in cemento armato e strisce incrociate sopra un cuscino intermedio di sabbia.

Questo approccio includeva anche una trincea attorno alla fondazione per un’ulteriore protezione. Poiché questo progetto di fondazione manteneva la base dell’edificio lontano dal suolo, era più resistente alle forze sismiche.

2. Ammortizzatori sismici

Anche gli edifici antisismici necessitano di funzionalità per assorbire gli urti. Le persone più comunemente si riferiscono a loro come ammortizzatori sismici. Gli ingegneri hanno lavorato con la NASA per sviluppare sistemi di smorzamento per bracci oscillanti sui suoi razzi negli anni ‘ 60.Ha scelto prima un sistema di isolamento degli urti a gas, poi alla fine è passato a un sistema basato sulla fluidica che è ancora usato oggi durante i lanci delle stazioni spaziali e per gli edifici antisismici.

Gli ammortizzatori sismici assorbono energia distruttiva, proteggendo l’edificio dal sostenerlo. Generalmente, maggiore è il diametro dell’ammortizzatore, maggiore è la forza che può gestire. Un produttore di questi ammortizzatori vende prodotti per resistere da 25 a 1.100 tonnellate e vende anche opzioni personalizzate.

Un altro approccio consiste nel mettere un sottile strato di grafene sopra un cuscinetto di gomma naturale. I ricercatori ritengono che questa sarà un’opzione di smorzamento a basso costo per edifici commerciali e residenziali.

3. Un meccanismo di drenaggio

L’acqua in pool può creare complicazioni strutturali. Ecco perché i parcheggi spesso hanno strutture portanti a doppio tee con una torsione che abbassa un angolo, una caratteristica chiamata deformazione. Gli ingegneri ottengono un drenaggio positivo con pendenze minime dell ‘ 1,5% sulla diagonale verso gli scarichi a pavimento. Il drenaggio è anche fondamentale per aiutare le strutture a tollerare i terremoti.

Quando i disastri si verificano in luoghi con terreni sciolti e sabbiosi, lo scuotimento può provocare un fenomeno chiamato liquefazione. Rende gli edifici affondare o spostare da un lato, e tubi di scarico possono salire in superficie. Quando il terreno si solidifica di nuovo dopo un terremoto, gli edifici rimangono nelle loro posizioni affondate e inclinate.

Tuttavia, gli scarichi sismici aiutano a raccogliere la fuga dell’acqua, prevenendo la liquefazione. Sono pezzi prefabbricati avvolti in un tessuto filtrante. Ogni scarico misura tra 3 e 8 pollici di diametro. Un’installazione riuscita richiede un posizionamento in stile griglia. A seconda delle dimensioni dell’area soggetta a liquefazione, un edificio potrebbe aver bisogno di centinaia o migliaia di scarichi.

4. Rinforzo strutturale

Ingegneri e progettisti hanno vari metodi per rafforzare la struttura di un edificio contro potenziali terremoti. Molti di questi reindirizzano le forze sismiche. Ad esempio, le pareti di taglio e i telai rinforzati trasferiscono le forze laterali dai pavimenti e dal tetto alla fondazione.

Quindi, i diaframmi sono piani orizzontali rigidi che spostano le forze laterali verso parti verticali dell’edificio, come le pareti o la struttura di un edificio. Ci sono anche telai resistenti al movimento. Queste possibilità rendono rigidi i giunti di un telaio da costruzione lasciando che le altre parti si muovano.

Gli edifici più corti hanno meno flessibilità rispetto a quelli più alti. Pertanto, gli ingegneri in genere si rendono conto che devono fornire più rinforzi strutturali per strutture alte solo poche storie rispetto ai grattacieli.

5. Materiale con duttilità adeguata

La duttilità descrive quanto bene un materiale può tollerare la deformazione plastica prima che fallisca. Pertanto, i materiali con elevata duttilità possono assorbire grandi quantità di energia senza rompersi. L’acciaio strutturale è uno dei materiali più duttili, mentre il mattone e il calcestruzzo sono materiali a bassa duttilità.

I ricercatori hanno anche sviluppato soluzioni creative che mostrano come l’acciaio strutturale non sia l’unico materiale resistente ai terremoti da considerare. Ad esempio, gli scienziati hanno progettato un calcestruzzo fibrorinforzato con proprietà simili all’acciaio. Hanno chiamato il materiale composito cementizio duttile ecologico. Gli esperimenti hanno mostrato che l’applicazione di uno strato di 10 millimetri di spessore alle pareti interne li proteggeva dai danni durante un terremoto simulato di magnitudo 9.0.

Sono in corso anche progetti per costruire residenze antisismiche in nazioni che non hanno le risorse per case costruite in modo sicuro con materiali che le persone potrebbero aver bisogno di importare o non hanno le competenze per usare correttamente-come cemento e mattoni. Una società di ingegneria civile ha mostrato come la gente in Indonesia potrebbe costruire case antisismiche quasi interamente da bambù. I tetti presentano lastre ondulate realizzate con Tetra Pak riciclato, un materiale leggero che riflette il calore.

Decisioni ponderate possono salvare vite umane

Decine di migliaia di terremoti accadono a livello globale ogni anno. Sebbene alcuni causino danni minori o nulli, altri portano a edifici crollati, perdite di vite umane e tremende perturbazioni per le economie locali.

L’elenco di cui sopra non è onnicomprensivo, ma include cinque cose che dovrebbero venire in ogni conversazione su come aiutare un edificio a resistere ai terremoti. Quando architetti, operai edili e altri professionisti proteggono una struttura dall’attività sismica fin dall’inizio, contribuiranno a comunità più sicure, più sostenibili e più produttive.

Emily Newton è il redattore capo della rivista Revolutionized. Ha oltre tre anni di esperienza nella scrittura di articoli nel settore industriale.