Nel corso della storia, abbiamo costruito strutture e città impressionanti solo per incontrare le forze della natura. I terremoti sono una delle forze più distruttive della Terra – le onde sismiche in tutto il terreno possono distruggere edifici, prendere vite e costa enormi quantità di denaro per la perdita e la riparazione.

Secondo il National Earthquake Information Center, c’è una media di terremoti 20,000 ogni anno -16 di loro sono grandi disastri., Il 20 settembre 2017, una magnitudo 7.1 ha scosso la capitale del Messico e ucciso circa 230 persone. Come nel caso di altri terremoti, il danno non è stato causato dal terremoto stesso, ma dal crollo di edifici con persone al loro interno, rendendo gli edifici antisismici un must.

Negli ultimi decenni, gli ingegneri hanno introdotto nuovi progetti e materiali da costruzione per attrezzare meglio gli edifici per resistere ai terremoti. Continuate a leggere per imparare come gli edifici antisismici sono progettati oggi.,

Come i terremoti influenzano gli edifici

Prima di esaminare le caratteristiche, è importante capire come i terremoti influenzano le strutture artificiali. Quando si verifica un terremoto, invia onde d’urto in tutto il terreno a brevi intervalli rapidi in tutte le direzioni diverse. Mentre gli edifici sono generalmente equipaggiati per gestire le forze verticali dal loro peso e gravità, non possono gestire le forze da un lato all’altro emesse dai terremoti.

Questo carico orizzontale vibra pareti, pavimenti, colonne, travi e i connettori che li tengono insieme., La differenza di movimento tra il fondo e la parte superiore degli edifici esercita uno stress estremo, causando la rottura del telaio di supporto e il collasso dell’intera struttura.

Come realizzare un edificio antisismico

Per progettare un edificio antisismico, gli ingegneri devono rinforzare la struttura e contrastare le forze di un terremoto. Poiché i terremoti rilasciano energia che spinge su un edificio da una direzione, la strategia è quella di far spingere l’edificio nel modo opposto. Ecco alcuni dei metodi utilizzati per aiutare gli edifici a resistere ai terremoti.,

Crea una base flessibile

Un modo per resistere alle forze di terra è quello di “sollevare” le fondamenta dell’edificio sopra la terra. L’isolamento di base comporta la costruzione di un edificio in cima a pastiglie flessibili in acciaio, gomma e piombo. Quando la base si muove durante il terremoto, gli isolatori vibrano mentre la struttura stessa rimane stabile. Questo aiuta efficacemente ad assorbire le onde sismiche e impedire loro di viaggiare attraverso un edificio.

Contro le forze con smorzamento

Si potrebbe essere consapevoli del fatto che le auto hanno ammortizzatori., Tuttavia, potresti non sapere che gli ingegneri li usano anche per realizzare edifici antisismici. Simile al loro uso nelle auto, gli ammortizzatori riducono l’entità delle onde d’urto e aiutano gli edifici a rallentare. Ciò avviene in due modi: dispositivi di controllo vibrazionale e ammortizzatori a pendolo.

Dispositivi di controllo vibrazionale

Il primo metodo consiste nel posizionare gli ammortizzatori ad ogni livello di un edificio tra una colonna e una trave. Ogni ammortizzatore è costituito da teste del pistone all’interno di un cilindro riempito con olio siliconico., Quando si verifica un terremoto, l’edificio trasferisce l’energia di vibrazione nei pistoni, spinge contro l’olio. L’energia si trasforma in calore, dissipando la forza delle vibrazioni.

Potenza del pendolo

Un altro metodo di smorzamento è la potenza del pendolo, utilizzata principalmente nei grattacieli. Gli ingegneri sospendono una grande palla con cavi d’acciaio con un sistema di idraulica nella parte superiore dell’edificio. Quando l’edificio inizia l’oscillazione, la palla agisce come un pendolo e si muove nella direzione opposta per stabilizzare la direzione., Come lo smorzamento, queste caratteristiche sono sintonizzate per abbinare e contrastare la frequenza dell’edificio in caso di terremoto.

Schermare gli edifici dalle vibrazioni

Invece di limitarsi a contrastare le forze, i ricercatori stanno sperimentando modi in cui gli edifici possono deviare e reindirizzare l’energia dai terremoti del tutto. Soprannominato il “mantello dell’invisibilità sismica”, questa innovazione comporta la creazione di un mantello di 100 anelli concentrici di plastica e cemento e seppellirlo almeno tre piedi sotto le fondamenta dell’edificio.,

Quando le onde sismiche entrano negli anelli, sono costrette a spostarsi verso gli anelli esterni per facilitare il viaggio. Di conseguenza, sono essenzialmente incanalati lontano dall’edificio e dissipati nelle piastre nel terreno.

Rafforzare la struttura dell’Edificio

Per resistere al collasso, gli edifici devono ridistribuire le forze che li attraversano durante un evento sismico. Pareti di taglio, bretelle incrociate, diaframmi e cornici resistenti al momento sono fondamentali per rinforzare un edificio.,

Le pareti di taglio sono una tecnologia di costruzione utile che aiuta a trasferire le forze del terremoto. Fatte di pannelli, queste pareti aiutano un edificio a mantenere la sua forma durante il movimento. Le pareti di taglio sono spesso supportate da bretelle trasversali diagonali. Queste travi in acciaio hanno la capacità di sostenere la compressione e la tensione, che aiuta a contrastare la pressione e spingere le forze alla fondazione.

I diaframmi sono una parte centrale della struttura di un edificio., Costituito dai pavimenti dell’edificio, dal tetto e dai ponti posti sopra di essi, i diaframmi aiutano a rimuovere la tensione dal pavimento e spingono la forza verso le strutture verticali dell’edificio.

I telai resistenti al momento offrono maggiore flessibilità nella progettazione di un edificio. Questa struttura è posizionata tra i giunti dell’edificio e consente alle colonne e alle travi di piegarsi mentre i giunti rimangono rigidi. Pertanto, l’edificio è in grado di resistere alle forze più grandi di un terremoto, consentendo ai progettisti una maggiore libertà di disporre gli elementi dell’edificio.,

Materiali antisismici

Mentre ammortizzatori, pendoli e “mantelli di invisibilità” possono aiutare a dissipare l’energia in una certa misura, i materiali utilizzati in un edificio sono ugualmente responsabili della sua stabilità.

Acciaio e legno

Affinché un materiale da costruzione possa resistere a sollecitazioni e vibrazioni, deve avere un’elevata duttilità — la capacità di subire grandi deformazioni e tensioni. Gli edifici moderni sono spesso costruiti con acciaio strutturale-un componente di acciaio che viene in una varietà di forme che consentono agli edifici di piegarsi senza rompersi., Il legno è anche un materiale duttile sorprendente grazie alla sua elevata resistenza rispetto alla sua struttura leggera.

Materiali innovativi

Scienziati e ingegneri stanno sviluppando nuovi materiali da costruzione con una conservazione della forma ancora maggiore. Innovazioni come le leghe a memoria di forma hanno la capacità di sopportare sforzi pesanti e tornare alla loro forma originale, mentre l’involucro di plastica rinforzato con fibre-realizzato da una varietà di polimeri — può essere avvolto attorno alle colonne e fornire fino al 38% di maggiore resistenza e duttilità.

Gli ingegneri si rivolgono anche agli elementi naturali., Le fibre appiccicose ma rigide delle cozze e il rapporto forza-dimensione della seta di ragno hanno capacità promettenti nella creazione di strutture. I materiali stampati in bambù e 3D possono anche funzionare come strutture leggere e ad incastro con forme illimitate che possono potenzialmente fornire una resistenza ancora maggiore per gli edifici.

Nel corso degli anni, ingegneri e scienziati hanno ideato tecniche per creare alcuni edifici efficaci antisismici. Poiché la tecnologia e i materiali avanzati sono oggi, non è ancora possibile per la costruzione di resistere completamente a un potente terremoto indenne., Tuttavia, se un edificio è in grado di consentire ai suoi occupanti di fuggire senza crollare e salva vite e comunità, possiamo considerarlo un grande successo.