Nel febbraio 2010, un terremoto di magnitudo 8,8, così potente da alterare l'asse terrestre e accorciare la durata di un solo giorno, ha causato la morte di oltre 700 persone in Cile [fonte:Than].
Per quanto tragico fosse, un mese prima un terremoto di magnitudo 7.0 colpì Haiti e uccise più di 200.000 persone. Come potrebbe un terremoto meno potente uccidere più persone?
Edifici.
Il Cile ha regolamenti edilizi più severi di quelli di Haiti, così come i mezzi finanziari per seguirli. Il risultato? Il Cile ha un numero maggiore di edifici antisismici, pochi dei quali rischiano di crollare sui loro abitanti [fonte:Sutter].
C'è però una grande differenza tra un antisismico edificio costruito per restare in piedi anche se danneggiato e antisismico edificio progettato per sopravvivere indenne a eventi sconvolgenti. Un edificio antisismico è rinforzato in modo da non crollare in macerie (il che consente alle persone di scappare); una struttura antisismica presenta caratteristiche aggiuntive atte a proteggerla durante gli spostamenti laterali. Questo spostamento è un evento comune durante i terremoti perché le onde e le vibrazioni sismiche fanno oscillare gli edifici ad angoli crescenti fino a quando non crollano. Più alto è l'edificio, maggiore sarà il movimento che i suoi piani superiori mostreranno durante un terremoto. Se l'edificio inizia a oscillare con un movimento così estremo da piegarsi oltre la sua elasticità, si spezzerà [fonti:Reid Steel, Structural Engineers Association of Northern California].
Il principio alla base delle costruzioni antisismiche è simile a quello del salice, una varietà nota per la sua resilienza. I forti venti possono colpire l'albero, facendolo piegare, ma raramente si rompe. Gli edifici progettati e costruiti per essere antisismici seguono l'esempio della natura.
Il successo degli edifici antisismici risiede nella loro resilienza. Anche qui sta la sfida. Anche se possiamo prendere spunto dalla natura, i materiali da costruzione prodotti dall’uomo si comportano diversamente. Gli alberi si piegano, i mattoni no.
Quindi, cosa renderebbe esattamente un edificio a prova di terremoto? Dalle materie prime dotate della capacità di espandersi e contrarsi, alle fondamenta che assorbono le vibrazioni e alle ragnatele dell'era spaziale, c'è stato un afflusso di idee progettate per impedire il crollo degli edifici durante i terremoti.
Ma implementarli spesso è una questione di soldi.
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Molte delle strutture esistenti situate lungo le linee di faglia soggette a terremoti non sono progettate per resistere a scosse significative del terreno. Mentre alcuni sono stati rinforzati con gusci rinforzati o telai interni rinforzati, la maggior parte non è stata realizzata semplicemente a causa del costo.
Tuttavia, ciò potrebbe cambiare. A San Francisco, ad esempio, una legge del 2013 impone ai proprietari di immobili di ammodernare edifici a piani morbidi con struttura in legno alti almeno tre piani costruiti prima del 1978. La città stima che potrebbe costare tra $ 60.000 e $ 130.000 ammodernare un edificio. I proprietari di edifici si lamentano del prezzo, così come alcuni gruppi per i diritti degli inquilini che temono che gli affitti aumenteranno man mano che i costi vengono trasferiti [fonti:Lin, città e contea di San Francisco].
I metodi tradizionali per rinforzare un edificio si basavano sul rafforzamento di travi e colonne e sulla costruzione delle pareti con telai controventati. Ma i metodi più recenti si concentrano sulle fondamenta. Prendiamo ad esempio il più grande edificio antisismico del mondo. All'aeroporto Sabiha Gökçen di Istanbul, un terminal di 185.806 metri quadrati funziona in modo molto simile a un gigantesco pattino a rotelle. Invece di essere legato al terreno con una fondazione tradizionale, il terminale si trova su più di 300 cuscinetti, noti come isolatori , sul quale rotolerà durante un terremoto. Ciò consente all'imponente edificio di muoversi nel suo insieme durante un evento che scuote il terreno, anziché ondulare in modo irregolare e distruttivo. In sostanza, gli isolatori agiscono come ammortizzatori mentre la struttura rotola lentamente avanti e indietro, evitando danni durante i terremoti fino a una magnitudo stimata di 8,0 [fonte:Madrigal].
Isolare la base di un edificio e quindi dissipare l'energia di un terremoto mentre viaggia sotto l'edificio è fondamentale per creare edifici antisismici. Oltre ai cuscinetti, come quelli utilizzati sotto l'aeroporto di Istanbul, esistono altri sistemi di isolamento. Uno di questi sistemi si basa su pochi cuscinetti che viaggiano lungo cuscinetti di gomma curvi tra una struttura e le sue fondamenta, consentendo alla base di muoversi durante un terremoto riducendo al minimo il movimento della struttura stessa. Altri dispositivi si concentrano sulla dissipazione dell'energia causata dal movimento del terreno, agendo come giganteschi ammortizzatori tra la fondazione e l'edificio [fonte:MC EER].
Anche se questa tecnologia sta diventando sempre più comune, contribuisce comunque in modo significativo ai profitti dell'edificio. Un sito Web di architettura ha stimato che costerebbe 781.000 dollari ristrutturare una scuola superiore e 17.000 dollari per una casa di 213 metri quadrati [fonte:Kuang]. Se i proprietari di edifici e gli appaltatori negli Stati Uniti ritengono che la spesa per la protezione antisismica di un edificio sia elevata, immagina cosa può significare questo nei paesi in via di sviluppo.
Tuttavia, ci sono modi per applicare questi principi in modo economico. Strutture più sicure possono essere costruite utilizzando materiali di recupero come pneumatici riempiti di pietre e posizionati tra il pavimento e le fondamenta. Le pareti possono essere rinforzate con materiali naturali e flessibili come il bambù o l'eucalipto. E i pesanti tetti in cemento possono essere sostituiti con lamiere flessibili su capriate in legno [fonte:National Geographic].
Anche se non è possibile garantire che un edificio possa resistere a un terremoto – ciò dipende dall'entità del disastro – esistono certamente pratiche costruttive che aumentano le possibilità che un edificio sopravviva intatto. Ne abbiamo già menzionati alcuni, ma ce ne sono altri.
A causa della loro altezza, gli edifici più alti del mondo sono tra i più a rischio di crollo durante i terremoti. Fortunatamente, sfoggiano anche alcune delle tecnologie antisismiche più innovative.
Taipei 101, una struttura di 101 piani a Taiwan, è stata costruita vicino a un'enorme linea di faglia. È progettato per resistere non solo ai terremoti, ma anche ai frequenti venti tifoni del paese. La soluzione? Un enorme pendolo interno. All'interno del Taipei 101, una sfera d'acciaio sospesa da 730 tonnellate (662 tonnellate) inizia a oscillare quando l'edificio oscilla, neutralizzandone il movimento [fonte:Tech News].
Oppure considerate un’idea straordinariamente semplice sviluppata per proteggere le case residenziali dalla distruzione del terremoto. Air Danshin, un'azienda giapponese, sta testando i vantaggi di una casa posizionata sopra un airbag sgonfio. Quando i sensori dell'airbag rilevano i movimenti del terreno, un compressore d'aria riempie il sacco e solleva la casa dalle fondamenta in pochi secondi. Sebbene il concetto abbia funzionato bene durante i test simulati e si ritenga efficace durante un lieve terremoto con scuotimento laterale, i critici dubitano che il costoso airbag proteggerebbe una struttura durante un grave terremoto [fonte:Abrams].
I ricercatori pensano sempre più spesso che il progetto per edifici durevoli potrebbe derivare da una miscela di natura e scienza. Sostanze naturali estremamente resistenti, come le ragnatele o le fibre dei mitili, potrebbero ispirare la prossima generazione di edifici antisismici.
Le ragnatele sono più robuste dell'acciaio; inoltre, possono piegarsi e allungarsi senza spezzarsi. Le fibre simili a cavi delle cozze blu che si trovano lungo la costa del New England, ad esempio, ancorano queste creature alle rocce sottomarine nonostante le onde occasionalmente violente.
La combinazione di forza e flessibilità delle ragnatele e delle fibre dei mitili è ciò di cui hanno bisogno anche gli ingegneri per costruire edifici resilienti. L'avvento della stampa 3D , un metodo che spruzza un materiale su una superficie a strati per creare un oggetto tridimensionale, potrebbe portare alla produzione di materiali da costruzione solidi, ma flessibili e perfetti per resistere ai terremoti [fonti:Chandler, Subbaraman]. /P>
Non si verificano molti terremoti nel Midwest, ma ne ho avvertito almeno uno. Un'estate verso le 21:00 mentre attraversavo la camera da letto, la struttura del letto in legno cominciò a tremare. Stavo quasi per incolpare il cane per essersi gettato in un territorio proibito e aver fatto tremare il letto, quando ho notato che era ancora sul tappeto. E sembravo sorpreso quanto me. Più o meno nel momento in cui mi sono reso conto che si trattava, in effetti, di un terremoto molto lieve, tutto era finito. Sebbene la mia esperienza sia stata breve, ha lasciato un'impressione. E mi ha dato un assaggio della distruzione che potrebbe facilmente verificarsi.
