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.