Os terramotos foram sempre
um fenómeno aterrador
e tornaram-se mais mortíferos
à medida que as cidades têm crescido.
Os edifícios que desabam
consistem num dos maiores riscos.
Porque é que os edifícios
desabam com um abalo sísmico
e como é que o podemos impedir?
Se já viram muitos filmes de desastres
podem ter ficado com a ideia
de que o colapso dos edifícios é causado
diretamente pelo terreno por baixo deles
que oscila violentamente
ou mesmo se divide ao meio.
Mas não é bem assim
que as coisas funcionam.
Por um lado, a maior parte dos edifícios
não estão situados sobre uma falha
e as placas tectónicas em vibração estão
muito abaixo dos alicerces do edifício.
Então o que é que se passa?
A realidade dos abalos sísmicos
e o seu efeito sobre os edifícios
é um pouco mais complicado.
Para perceber isso, arquitetos
e engenheiros usam modelos,
como um conjunto de linhas bidimensionais
que representam as colunas e as vigas,
ou uma única linha com uma esfera
que representa a massa do edifício.
Mesmo quando simplificados a este nível,
estes modelos podem ser muito úteis,
porque prever a resposta do edifício
a um abalo sísmico
é sobretudo uma questão de física.
Muitos dos colapsos
que ocorrem durante o terramoto
não são provocados pelo abalo
propriamente dito.
Acontece que, quando o terreno
se move por baixo de um edifício
desloca as fundações
e os níveis mais baixos
enviando ondas de choque
pela restante estrutura
fazendo com que ela vibre
de um lado para o outro.
A força desta oscilação depende
de dois fatores principais:
a massa do edifício
que se concentra na base
e a sua rigidez
que é a força necessária para provocar
um certo grau de deslocação.
Juntamente com o tipo de material
do edifício e a forma das suas colunas,
a rigidez é sobretudo
uma questão de altura.
Os edifícios mais baixos, normalmente,
são mais rígidos e oscilam menos,
enquanto os edifícios mais altos
são mais flexíveis.
Podem pensar que a solução
é construir edifícios mais baixos
para que oscilem o menos possível.
Mas o terramoto na cidade
do México em 1985
é um bom exemplo
de que não é isso que acontece.
Durante o abalo
desabaram muitos edifícios
entre seis e quinze andares.
O que é estranho é que,
enquanto os edifícios vizinhos
mais baixos se mantiveram de pé,
os edifícios com mais de 15 andares
também sofreram menos danos
e os edifícios de tamanho médio
que desabaram
oscilaram muito mais violentamente
do que o próprio abalo sísmico.
Como é que isso é possível?
A resposta tem a ver com uma coisa
conhecida por frequência natural.
Num sistema oscilante
a frequência é o número de vezes,
por segundo,
dos ciclos de movimento
de um lado para o outro.
É o inverso do período
que é quantos segundos
leva a completar um ciclo.
A frequência natural de um edifício,
determinada pela sua massa e rigidez,
é a frequência em que as suas vibrações
tendem a agrupar-se.
O aumento da massa de um edifício abranda
o ritmo a que ele vibra naturalmente,
enquanto o aumento da rigidez
faz com que ele vibre mais depressa.
Portanto, na equação
que representa a sua relação,
a rigidez e a frequência natural
são proporcionais uma à outra,
enquanto a massa e a frequência natural
são inversamente proporcionais.
O que aconteceu na cidade do México
foi um efeito chamado ressonância
em que a frequência
das ondas sísmicas do terramoto
coincidiu com a frequência natural
dos edifícios de tamanho médio.
Tal como um empurrão
bem dado num baloiço,
cada onda sísmica adicional
amplificou a vibração do edifício
na mesma direção,
fazendo com que ele se inclinasse
ainda mais, e assim sucessivamente,
acabando por atingir uma extensão
muito maior do que a deslocação inicial.
Atualmente, os engenheiros trabalham
com geólogos e sismólogos
para prever a frequência dos movimentos
sísmicos em locais com edifícios
a fim de impedir colapsos
induzidos pela ressonância
tomando em conta fatores
como o tipo do solo e o tipo de falha,
assim como dados de abalos anteriores.
As frequências baixas de movimentos
provocarão mais danos
nos edifícios mais altos e mais flexíveis
enquanto que as frequências altas
de movimento são mais ameaçadoras
para estruturas mais baixas e mais rígidas.
Os engenheiros também conceberam
formas de absorver os choques
e limitar a deformação,
usando sistemas inovadores.
O isolamento da base usa camadas flexíveis
para isolar a deslocação
das fundações do resto do edifício
enquanto amortecedores de massa
sintonizados
neutralizam a ressonância
através de oscilações desencontradas
da frequência natural
para reduzir as vibrações.
No final, não serão
os edifícios mais sólidos
que se manterão de pé
mas os mais inteligentes.