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Os edifícios são desenhados para permanecer de pé, mesmo durante um sismo. Mesmo sabendo que um edifício bem construído não cairá sobre si, mesmo assim deve proteger-se da queda de objectos e outros elementos não estruturais do edifício. A concepção do edifício resistente a terramotos exige que a energia que o edifício reúne do tremor do solo seja dissipada sem colapso estrutural. Mas, no final, o edifício pode ficar inutilizável. Os hospitais e outras infraestruturas críticas estão sujeitos a regulamentos mais rigorosos, pois devem permanecer seguros e operacionais em todas as circunstâncias. Do ponto de vista da resistência sísmica, um edifício é desenhado tendo em conta vários fatores, incluindo o tipo de solo em que é construído, a sua altura e os materiais usados.
Todos os edifícios têm um período de ressonância dominante. O período de ressonância é o tempo que um edifício leva a completar naturalmente um ciclo de movimento oscilatório. Quanto mais alto for o edifício, mais longo será o período de ressonância e mais lenta será a oscilação. Os edifícios baixos ressoam a um ritmo mais rápido do que os edifícios altos. Edifícios complexos, como arranha-céus, têm vários períodos de ressonância e modos de vibração e a concepção de terramotos deve ter tudo isto em conta.
Actualmente, a tecnologia mais eficaz para proteger um edifício de fortes movimentos do solo é o isolamento de base. O isolamento de base é feito com amortecedores ou rolamentos. Quando o solo treme devido às ondas sísmicas, o isolamento da base isola o edifício do movimento do solo, de forma a que que pouca ou nenhuma vibração seja transmitida do solo para o edifício. Em hospitais com isolamento da base, as cirurgias críticas podem prosseguir mesmo durante um terramoto.
Algumas estruturas como pontes ou edifícios muito altos podem entrar em ressonância quando sujeitos e forças moderadas, como simples peões a andar ou ventos suaves, o que pode tornar as estruturas inseguras ou desconfortáveis. Nestes casos, os engenheiros podem utilizar amortecedores de massa sintonizada para eliminar este comportamento indesejável. O amortecedor de massa sintonizada irá dissipar inofensivamente a energia que de outra forma afectaria a estrutura.
Sabia que...?
- Diferentes edifícios reagem de forma diferente ao mesmo abalo terrestre.
- Existem diferentes formas de tornar os edifícios resistentes a abalos sísmicos. Os edifícios podem não só ser construídos originalmente com reforços antissísmicos mas também adaptados retroativamente em qualquer altura.
- Os códigos de construção definem as regras a que, em cada país e em cada região, os edifícios devem obedecer para resistir aos abalos terrestres expetáveis. Os códigos de construção têm em conta as fontes sísmicas e a sua distância, a atenuação das ondas sísmicas e as condições do local.
- Os edifícios em solos macios sofrem geralmente abalos terrestres de maior amplitude do que os edifícios em rocha dura na mesma zona.
- A ressonância que os abalos terrestres causam nos edifícios assemelha-se à impulsão de uma pessoa num baloiço. Se aplicado atempadamente, cada impulso aumenta a amplitude e a energia de cada balanço até se poder tornar perigoso ou destrutivo para um edifício.
Os isolamentos de base são feitos com amortecedores de choque ou blocos de apoio flexíveis. Quando o solo vibra, devido às ondas sísmicas, o isolamento de base desliga o edifício dos movimentos do solo, de modo a que pouca ou nenhuma vibração seja transmitida do solo para o edifício. Esta imagem mostra os isoladores de base sob o Capitólio do Estado de Utah, EUA.
Este filme mostra como dois modelos de construção se comportam, quando testados numa mesa vibratória. O edifício à direita está equipado com um isolamento sísmico de base, pelo que oscila muito menos.
Alguns edifícios estão protegidos contra abalos terrestres com amortecedores de massa sintonizada que se assemelham muito a um pêndulo. Este sistema limita a amplitude da ressonância, pois o pêndulo dissipa parte da energia acumulada pelo edifício ao vibrar. Estas imagens mostram a localização do maior amortecedor de massa sintonizada, no interior do edifício Taipei 101, e a própria massa.
Edifícios complexos, como edifícios altos, têm vários períodos e modos de ressonância.
A ressonância que os abalos terrestres causam nos edifícios assemelha-se à impulsão de uma pessoa num baloiço. Se aplicado atempadamente, cada impulso aumenta a amplitude e a energia de cada oscilação até se poder tornar perigoso ou destrutivo para um edifício.
CONTINUAR A EXPLORAR
The Millennium Footbridge had to be closed shortly after its opening due to alarming swaying motion. It was reopened after some additional engineering that included Tuned Mass Dampers.
Taipei 101 is a 508.2 tall building that uses Tuned Mass Dampers. to mitigate the oscillations caused by wind but also by typhoons and earthquakes
Video that explains step-by-step how to build a model of a Tuned Mass Damper and how to test it.
An application that illustrates interactively how earthquakes act on structures, buildings, bridges and dams. Available in English and Portuguese, for Windows and Mac.
BIBLIOGRAFIA
Incorporated Research Institutions for Seismology (IRIS), https://www.iris.edu/hq/inclass/animation/building_resonance_the_resonant_frequency_of_different_seismic_waves