Perché si verificano i terremoti?
Milioni di anni fa c'era un solo grande continente sulla nostra Terra. A causa di movimenti all'interno della Terra, esso si è gradualmente fratturato e si sono formate singole placche che si allontanavano l'una dall'altra sulla roccia fusa. Così sono nati i nostri continenti attuali. Tuttavia, dato che il nostro pianeta è noto per essere rotondo, queste placche si sono inevitabilmente incontrate di nuovo in profondità nel sottosuolo.
L'impatto di tali enormi strati di roccia rilascia una quantità enorme di energia con tale forza che gli effetti si avvertono fino alla superficie terrestre. La Terra trema, spesso solo per pochi secondi o minuti, ma è sufficiente per causare gravi danni. Si formano crepe nel paesaggio e la distruzione colpisce anche intere città.
Quando si verifica un terremoto, la magnitudo del sisma viene determinata sulla base della valutazione sismografica. Esiste una scala che permette la classificazione dell'evento. Da qui si ottiene un valore, chiamato magnitudo. Il salto da un valore all'altro significa un aumento di dieci o addirittura trenta volte della forza del terremoto. Una magnitudo da 8 a 9 corrisponde quindi a un sisma dieci volte più potente.
- Magnitudo inferiore a 4,0: generalmente nessun danno
- Magnitudo superiore a 5,0: a volte gravi danni
- Magnitudo superiore a 7,0: danni devastanti su vasta scala
Ogni giorno si verificano circa 1.000 piccoli terremoti, che a malapena percepiamo. Diverso è il discorso per eventi più grandi. Vi abbiamo portato uno degli esempi più conosciuti di terremoto del 21º secolo.
Il terremoto di Haiti del 2011
Nel 2011 si è verificato un grave terremoto ad Haiti, che ha causato la morte di centinaia di migliaia di persone. Haiti è una delle regioni più povere del mondo e si trova direttamente al confine tra la placca caraibica e quella nordamericana. Normalmente, le due placche scorrono verticalmente l'una accanto all'altra, ma come spesso accade, la pratica non segue necessariamente la teoria.
Così, la placca caraibica si sposta di circa 20mm all'anno verso est ed è compressa dalla placca nordamericana. Nel gergo tecnico, questo slittamento è chiamato faglia. Questo tratto è rimasto pericolosamente tranquillo per 40 anni – un chiaro segnale di allerta. In passato, qui si erano già verificati terremoti storici.
Poi, a circa 13 km sotto la superficie terrestre, è successo: Un terremoto con una magnitudo di 7,0 ha scosso la regione. Solo 25 km dalla capitale. Sono seguite altre nove scosse di assestamento. Grandi parti delle costruzioni sono state distrutte, interi baraccopoli sono scivolati giù dalle colline. Circa 316.000 persone sono morte, 310.000 sono rimaste ferite e di 11 milioni di abitanti quasi 2 milioni ora sono senza casa. Come mai un terremoto in una zona sismicamente conosciuta ha potuto uccidere così tante persone?
Non esistevano piani di prevenzione per un tale evento. Il terremoto è avvenuto circa un'ora prima del crepuscolo e non c'era corrente. La scarsità di infrastrutture e la mancanza di farmaci nelle strutture mediche scarsamente attrezzate, insieme a un sistema sanitario inadeguato, hanno portato a violenze e saccheggi. Queste circostanze hanno provocato ulteriori vittime.
Fino ad oggi, la regione non si è ancora ripresa, nonostante gli aiuti finanziari. Corruzione, povertà e violenza sono ancora una miscela mortale che tiene Haiti in una morsa. Come ci siamo arrivati e possiamo come ingegneri civili garantire che gli effetti di tali terremoti siano meno gravi?
Forme di terremoti
Esistono diverse forme di terremoti. Quando si verificano attività vulcaniche, i movimenti all'interno della Terra causano terremoti. Ad esempio, l'Islanda deve spesso affrontare questa forma di terremoti.
La maggior parte dei terremoti sulla nostra Terra sono di natura tettonica. Qui le placche terrestri si scontrano, come è avvenuto nella catastrofe di Haiti. La liberazione di energia dallo spostamento della crosta terrestre sotto il livello del mare genera anche tsunami.
Nel sottosuolo geologico ci sono molti vuoti. Quando uno di essi crolla, può verificarsi un cosiddetto terremoto da crollo. È successo nel 2000 e nel 2009 ad Amburgo, dove le cupole di sale, cioè strutture saline sotterranee, sono crollate.
Come rendere gli edifici resistenti ai terremoti
I terremoti sono fenomeni naturali che non possono essere evitati. Anche la previsione dei terremoti funziona solo pochi secondi prima dell'evento, anche con la tecnologia odierna. Tempo sufficiente per mettersi in salvo da un edificio su una grande area aperta o sotto una porta. Quindi ci resta solo da garantire che i nostri edifici siano il più resistenti ai terremoti possibile.
In Germania, fortunatamente, ci sono poche aree effettivamente a rischio sismico. Sentitevi liberi di consultare il nostro strumento Geozone per vedere in che misura la vostra regione appartiene a tali aree. Se, nella pianificazione edilizia, viene determinato che sono possibili terremoti di una certa magnitudo, si presta attenzione alla cosiddetta duttilità. Ciò significa che gli edifici devono poter sopportare deformazioni a causa di un terremoto di una certa magnitudo senza che le strutture cedano.
Geo-Zone ToolAd esempio, si dovrebbero evitare i piani flessibili, supportati solo da colonne e non da pareti. Solo su colonne un edificio è troppo instabile quando il terreno comincia a muoversi. Un cedimento della struttura sarebbe inevitabile.
Inoltre, dovrebbero essere usate colonne più lunghe possibile, in modo che le forze trasversali non siano troppo elevate e in caso di necessità non portino a cedimenti per taglio. Anche i salti di rigidità, cioè i passaggi improvvisi tra elementi di costruzione di forme diverse, compromettono significativamente la stabilità di un edificio. Inoltre, sono vantaggiose configurazioni compatte con bordi chiari e senza strutture arcuate elaborate.
Nel caso di un terremoto, l'edificio ruota attorno al centro di massa a causa delle vibrazioni, di solito nel mezzo della pianta. Idealmente, qui si trova anche il centro di resistenza della struttura. La simmetria può quindi salvare un edificio. E la cosa più importante: meglio troppa statica che troppo poca! Se un elemento portante cede, gli altri dovrebbero essere in grado di assorbire il colpo.
Fino a qui la progettazione. Cos'altro può rendere un edificio a prova di terremoto? Qui introduciamo il concetto di "isolamento sismico". L'edificio viene disaccoppiato dal sottosuolo. Come funziona? Quando il terreno si muove, gli appoggi sismici vibrano assorbendo queste sollecitazioni. Quindi il terremoto non si trasmette, o quasi, all'edificio sopra il disaccoppiamento. Esistono persino ammortizzatori per le strutture.
Conclusione: costruire a prova di terremoto
Ribadiamo che il pericolo di terremoti nelle singole regioni del nostro pianeta può essere abbastanza ben classificato grazie ai registri sismici. Questo ci permette di prevedere se e in che misura un edificio in un luogo specifico deve essere costruito a prova di terremoto. Almeno dalla distruzione causata da terremoti naturali possiamo proteggere i nostri edifici – e quindi anche le vite delle persone che si trovano lì.
Soprattutto nei grattacieli in aree dove i terremoti non sono rari, è necessaria creatività. Ad esempio, l'attuale undicesimo edificio più alto del mondo, il Taipei Financial Center, noto come Taipei 101, si trova a Taiwan. In una zona ad alto rischio sismico. Tuttavia, dispone di uno smorzatore sismico unico a quel tempo. Davvero una cosa affascinante.
Resta la speranza che la nostra tecnologia un giorno sarà in grado di prevedere i terremoti in modo sicuro e tempestivo, in modo che, in caso di necessità, il maggior numero possibile di persone possa mettersi in salvo. I programmi di calcolo strutturale di Dlubal aiutano a testare e dimensionare le conseguenze dei terremoti su un modello di edificio pianificato. In questo modo, rendiamo più sicuri gli edifici calcolati con il nostro software.
Grazie per il vostro interesse in questo tema importante. Saremo felici se parteciperete anche al prossimo episodio del nostro podcast – Ci sentiamo o leggiamo presto!