La tua guida al design resistente ai terremoti

Che cosa è progettazione resistente di terremoto?

La progettazione antisismica è un campo o un tipo di progettazione strutturale che mira a progettare edifici per resistere ai terremoti, fornendo sistemi strutturali che non collasseranno in un terremoto e quindi salveranno vite umane e denaro di soccorso.

Perché abbiamo bisogno di edifici antisismici?

In media, 20.000 terremoti si verificano ogni anno in tutto il mondo, con una media di 16 grandi disastri. Nel 2019, cinquantacinque persone nelle Filippine sono morte durante i terremoti, oltre dieci dei quali hanno scosso il paese con una magnitudo superiore a 6.0. In una sola di esse sono state distrutte 1200 abitazioni e danneggiate almeno 500 scuole e abitazioni, oltre a chiese storiche e persino ospedali e centri di cura temporanei per i feriti dell’ultimo sisma. Un terremoto in ottobre ha danneggiato 47.476 case, lasciando 277.000 persone sfollate a marzo 2020.

Strutture e città impressionanti possono essere livellate da un singolo grande evento sismico, a meno che non incorporiamo la possibilità nel nostro progetto.

Tutti gli edifici dovrebbero essere antisismici?

Togliamolo di mezzo: gli edifici antisismici non esistono. Ancora. Siamo in grado di progettare edifici resistenti ai terremoti, anche se esattamente quanto resistenti sono possono essere testati solo dalla grandezza del terremoto che resistono.

L’unico aspetto negativo della costruzione e del retrofitting di tutti gli edifici per essere resistenti ai terremoti è il denaro. Ma questo è un grosso svantaggio, specialmente nei paesi che ne hanno più bisogno. I terremoti devastano le città del Pacifico, o Anello di Fuoco, esaurendo i loro soldi e le loro risorse per un immediato sollievo. Quando le scosse di assestamento si attenuano e la polvere si deposita, non rimangono abbastanza soldi per un design resistente ai terremoti. Nell’aprile del 2015, il Nepal stava appena iniziando a far rispettare un piano per ridurre la sua vulnerabilità ai terremoti quando il terreno tremava di nuovo. In un mondo perfetto, tutti gli edifici-specialmente gli edifici lungo l’Anello di Fuoco – sarebbero resistenti ai terremoti, ma troppi abitanti del Pacifico semplicemente non hanno i fondi per farlo o hanno problemi più grandi del terremoto occasionale.

Come possiamo impedire ai terremoti di distruggere gli edifici?

Mentre il design resistente ai terremoti sta diventando la nuova norma nella maggior parte delle città soggette a terremoti che possono permetterselo, è interessante notare che i ricercatori dell’Università di Brighton stanno lavorando a un’invenzione chiamata ViBa, che, una volta installata sotto terra, assorbe il 40-80% delle onde sismiche dirette all’edificio che protegge. Tuttavia, non sarà ampiamente utilizzato per un po ‘ considerando le sue dimensioni, la difficoltà di produrre in serie e quindi il prezzo più alto. Torna alle soluzioni attuali: design.

In che modo le onde sismiche influenzano gli edifici?

In caso di terremoto, le onde sismiche si muovono sottoterra in brevi e rapidi intervalli in tutte le direzioni dalla sorgente del sisma. Gli edifici sono generalmente fatti per sopportare forze verticali come il loro peso e gravità, ma non le forze orizzontali del terreno che si spostano da un lato all’altro. Le onde sismiche vibrano le pareti, i pavimenti, le colonne, le travi e i connettori che tengono insieme gli edifici, specialmente quelli più vicini al suolo. Poiché la parte inferiore dell’edificio si muove in modo diverso dalla parte superiore, il movimento provoca uno stress estremo alle fondamenta dell’edificio fino a quando il telaio di supporto si rompe e l’intera struttura crolla.

Come si può fare un edificio a prova di terremoto?

Il modo più efficace per costruire un edificio resistente ai terremoti è quello di contrastare le forze di un terremoto. È possibile farlo rinforzando la struttura dell’edificio, proteggendo l’edificio dalle vibrazioni, “smorzando” o dissipando l’energia cinetica di un terremoto con il controllo vibrazionale o la potenza del pendolo, o creando una base flessibile per l’edificio.

Per rendere un edificio esistente antisismico, l’ingegnere kiwi Dr. Bill Robinson ha progettato il sistema di cuscinetti in gomma piombo (LRBs), che può essere incorporato nel design di un edificio o montato su un edificio esistente a rischio. Un LRB è una struttura di supporto flessibile che assorbe energia che separa l’edificio dal terreno su cui si trova, quindi le sue fondamenta non vengono strappate dalle onde sismiche e non si rovesciano.

Realizzare un edificio esistente a prova di terremoto è chiamato retrofitting. Le tecniche di retrofit sismico variano da luogo a luogo, a seconda della struttura, del suolo, della topografia e della distanza da altre faglie.

Quali materiali vengono utilizzati negli edifici antisismici?

Come per gli edifici non antisismici, due dei principali materiali utilizzati negli edifici antisismici sono acciaio e legno. L’acciaio strutturale è disponibile in una varietà di forme che consentono agli edifici di piegarsi senza rompersi. Questo è un esempio di elevata duttilità – la capacità di subire grandi deformazioni e tensioni (cioè piegare senza rompersi). Il legno è anche altamente duttile a causa del suo rapporto resistenza-peso.

Altri materiali includono leghe a memoria di forma, involucro di plastica rinforzato con fibre, seta di ragno, bambù e materiali stampati in 3D. L’involucro di plastica rinforzato con fibre è un materiale altamente duttile per avvolgere le colonne. Le leghe a memoria di forma possono essere considerate iper-duttili in quanto possono essere piegate e tornare alla loro forma originale dopo che la necessità di piegatura è finita. La seta di ragno, il bambù e i materiali stampati in 3D hanno un elevato rapporto resistenza-peso, e quindi vengono considerati come supporti per il legno dove il legno non è il materiale più adatto.

Qual è la forma migliore per un edificio antisismico?

Secondo l’Università della British Columbia, la cupola è di gran lunga la forma migliore per la resistenza ai terremoti. Sul “shake table”, un metodo di prova utilizzato per simulare l’effetto dei terremoti su alcuni progetti di edifici, la cupola ha sovraperformato le case convenzionalmente strutturate. Tuttavia, ci sono alcuni avvertimenti a questo nella praticità: le cupole sono difficili da costruire e occupano molto spazio che è difficile da usare all’interno dell’edificio. Per molte aziende che costruiscono i loro edifici per uffici, ad esempio, è più facile fare affidamento sulla costruzione con materiali resistenti, fondazioni flessibili e smorzare l’energia di un terremoto.

Gli edifici corti sono più stabili degli edifici alti?

In un terremoto: no. Gli edifici corti hanno fondamenta meno profonde rispetto agli edifici alti, rendendoli più facili da strappare o distruggere. Gli edifici corti sono anche considerati “più rigidi” degli edifici alti; è più difficile incorporare la flessibilità nel loro design, il che significa che quando il terreno si muove, si sbriciolano piuttosto che oscillare. Gli edifici ondeggianti sopravvivono più a lungo di quelli fatiscenti.

Qual è la parte più debole di un edificio?

Ogni edificio sarà progettato per avere diversi punti deboli, quindi non c’è nessuna parte più debole di qualsiasi edificio. Tuttavia, tecnologie come Scan and Solve dell’Università del Wisconsin-Madison e della Florida International University possono identificare e prevedere punti deboli in una struttura prima che inizi a rompersi. In alternativa, i progettisti di edifici possono produrre un progetto con i punti deboli evidenziati.

Quali edifici famosi sono a prova di terremoto?

Taipei 101

Il Taipei 101, precedentemente la torre internazionale di Taipei, è stato l’edificio più alto del mondo dal 2004-2010, fino a quando gli Emirati Arabi Uniti lo hanno battuto. Ha stabilito record per l’ascensore più veloce del mondo e il più grande “edificio verde” del mondo. È flessibile e strutturalmente resistente, con anche il vetro e le facciate continue progettate per resistere ai terremoti.

La Transamerica Pyramid

Anche se la Transamerica Pyramid non appartiene più alla Transamerica corporation, è ancora una testimonianza della loro audacia nel design. Il secondo edificio più alto dello skyline di San Francisco, la Piramide intende rimanere lì. Le sue fondamenta sono profonde 52 piedi e flessibili, e l’aggregato di quarzo prefabbricato fuori terra copre l’esterno dell’edificio, proteggendo ciascuno dei suoi piani dal crollo.

La Yokohama Landmark Tower

La Yokohama Landmark Tower è famosa per il suo hotel a 5 stelle, osservatorio e Sky Garden e per le sue dimensioni come il secondo edificio più alto del Giappone. Ma la meraviglia qui è la struttura flessibile per resistere ai terremoti basata sull’antico design giapponese a cinque livelli di pagoda. Principi utilizzati per gli edifici 40ft indietro nel 8 ° secolo si sono dimostrati degni di colossi nei giorni nostri, evidenziato dalla Torre punto di riferimento.

Qual è l’edificio più resistente ai terremoti?

L’Arena filippina. È la più grande area a cupola del mondo, con una capacità di 55.000 posti a sedere. È stato progettato da Populous, uno studio di architettura in Australia, ed è in grado di sopportare carichi laterali fino al 40% della sua massa. Ha un design di base indipendente, il che significa che il corpo strutturale dell’arena è separato dalla sua fondazione. Esso utilizza LRBS per separare queste due caratteristiche. L’Arena filippina utilizza una combinazione di forma, assorbimento strutturale delle onde d’urto e uno strato flessibile tra esso e la sua fondazione per resistere ai terremoti di magnitudo più alta di qualsiasi altro edificio al mondo.