FIS1012 - TERREMOTOS E AS SOLUÇÕES NA ARQUITETURA

Prévia do material em texto

TERREMOTOS
E AS SOLUÇÕES NA 
ARQUITETURA
FIS1012 - Aspecto Físico no Conforto Ambiental
Ana Beatriz de Oliveira 
TERREMOTOS OU 
ABALOS SÍSMICOS
O QUE SÃO?
2
Terremoto ou abalo sísmico é um 
movimento brusco e repentino do terreno 
resultante de um falhamento. Portanto, a 
ruptura de uma rocha é o mecanismo 
pelo qual o terremoto é produzido. Essa 
ruptura causa a liberação de uma grande 
quantidade de energia, a qual gera ondas 
elásticas que se propagam pela Terra em 
todas as direções.
As rochas comportam-se como 
corpos elásticos e podem acumular 
deformações quando submetidas a 
esforços de compressão ou de tração. 
Quando esse esforço excede o limite de 
resistência da rocha esta se rompe ao 
longo de um plano, novo ou pré-existente 
de fratura, chamado falha.
O ponto abaixo da Terra onde ocorre 
o terremoto é chamado de hipocentro, e a 
zona central na superfície onde ele se 
manifesta é chamada de epicentro.
3
Normalmente não é o 
deslocamento na fratura que causa 
maior estrago, mas sim as vibrações 
(ondas elásticas) que se propagam a 
partir da fratura. Na maior parte das 
vezes a fratura nem atinge a 
superfície, mas as vibrações podem ser 
fortes o suficiente para causar danos 
consideráveis.
As forças tectônicas que causam 
os sismos são devidas aos processos 
dinâmicos que ocorrem no interior da 
Terra, principalmente os lentos 
movimentos de convecção no manto, 
responsáveis pela deriva dos 
continentes.
4
Os efeitos deste movimento em 
construções, como em edifícios, 
podem ser consideráveis. Os 
terremotos fazem com que os edifícios 
se movam muito rapidamente. Essa 
aceleração é muito prejudicial quando 
se trata de edifícios, uma vez que 
casas e outras estruturas comuns são 
projetadas para suportar seu próprio 
peso. 
Elas geralmente podem resistir 
às forças verticais adicionais causadas 
pelos movimentos verticais do em 
geral. As forças horizontais, no 
entanto, são frequentemente 
subestimadas ou negligenciadas 
durante a fase de projeto, de modo 
que os edifícios podem desmoronar 
quando submetidos a um terremoto, 
por exemplo.
5
CLASSIFICAÇÃO DOS IMPACTOS
1. MAGNITUDE
Magnitude é uma medida quantitativa do tamanho 
do terremoto. Ela está relacionada com a energia sísmica 
liberada no foco (Hipocentro) e também com a amplitude 
das ondas registradas pelos sismógrafos.
Para cobrir todos os tamanhos de terremotos, desde 
os micro tremores de magnitude negativas até os 
grandes terremotos com magnitudes superiores a 8.0, foi 
idealizada uma escala logarítmica, sem limites. No 
entanto, a própria natureza impõem um limite superior a 
esta escala já que ela está condicionada ao próprio limite 
de resistência das rochas da crosta terrestre.
Magnitude e energia podem 
ser relacionadas pela fórmula 
descrita por Gutenberg e Richter 
em 1935:
log E = 11,8 + 1,5 x M
E = energia liberada em erg
M = magnitude do terremoto
A escala utilizada para 
quantificar a magnitude local é a 
Escala Richter.
6
ESCALA RICHTER
Criada há quase um século por dois americanos, Charles Richter e Bueno Gutenberg, a escala Richter foi 
feita para medir os movimentos sísmicos (ondas sísmicas) de um determinado lugar – ou seja, quantificar 
a energia liberada no foco do tremor. Indo de 1 à 10, os valores podem ser divididos nas seguintes 
categorias:
Descrição Magnitude Frequência
Forte 6.0 - 6.9 120 por ano
Grande 7.0 - 7.9 18 por ano
Importante 8.0 - 8.9 1 por anos
Excepcional 9.0 - 9.9 1 a cada 20 anos
7
1–1.9 2–2.9 3–3.9 4–4.9 5–5.9 6–6.9 7–7.9 8–8.9 9+
MICRO MENOR LEVE FORTE GRANDE IMPORTANTE E EXCEPCIONAIS
ESCALA RICHTER
Criada há quase um século por dois americanos, Charles Richter e Bueno Gutenberg, a escala Richter foi 
feita para medir os movimentos sísmicos (ondas sísmicas) de um determinado lugar – ou seja, quantificar 
a energia liberada no foco do tremor. Indo de 1 à 10, os valores podem ser divididos nas seguintes 
categorias:
8
CLASSIFICAÇÃO DOS IMPACTOS
2. INTENSIDADE
É uma medida qualitativa dos efeitos do 
terremoto na superfície terrestre. Esses efeitos são 
avaliados a partir da observação "in loco" tanto em 
termos de danos ambientais quanto de perdas 
humanas e materiais (construções). Na classificação 
da intensidade dos terremotos, ou seja, dos seus 
efeitos na superfície terrestre, é utilizado a Escala de 
Mercalli Modificada, sobretudo no Ocidente, a qual 
possui 12 graus (em algarismos romanos).
O grau da intensidade dos sismos vai 
depender da ocorrência de outros fatores (internos 
e/ou externos), a saber.
● Profundidade Focal (distância entre o Epicentro e o 
Hipocentro);
● Estrutura geológica da área afetada, com disposição ou 
não de relevo na região (podendo haver deslizamento de 
terra e soterramento de áreas habitáveis);
● Qualidade das construções civis (edificação com material 
de baixa qualidade é mais suscetível a desmoronar)
A falta de planejamento por parte das autoridades competentes, 
a inexistência de uma Estação Sismológica local ou próxima 
(monitora os sismos) e, até mesmo, as condições 
socioeconômicas agravam a situação nestas áreas de maior 
instabilidade tectônica, sujeitas a abalos sísmicos e vulcanismo 
constantes.
9
ESCALA DE INTENSIDADE MERCALLI MODIFICADA (ABREVIADA)
10
ESTRUTURA
O QUE ACONTECE COM A PARTE ESTRUTURAL 
DURANTE UM ABALO SÍSMICO?
11
A massa do edifício multiplicada 
pela aceleração causada pelo 
terremoto produz forças muito grandes, 
conforme descrito pela segunda lei do 
movimento de Newton (força = massa x 
aceleração).
Um terremoto emite ondas de 
choque em intervalos curtos e rápidos, 
como uma carga horizontal 
extremamente severa. No caso de um 
sismo, as forças laterais transmitidas pelas 
ondas do terremoto fazem vibrar toda a 
estrutura, podendo causar desde danos 
superficiais ao colapso total da estrutura. 
Logo, regiões mais afetadas por esses 
abalos, como Japão, Chile e Filipinas 
encontraram soluções tectônicas, para 
que pudessem sobreviver em meio a 
natureza em que estão, surgindo a então 
Tecnologia anti-sísmica
Força = Massa x 
Aceleração
12
SOLUÇÕES APLICADAS
ENGENHARIA ANTI SÍSMICA
13
MADEIRA
Possui diversas 
vantagens, como a 
leveza, a boa 
ductilidade, a rápida 
montagem e o fácil 
uso.
PÊNDULO
Usado como 
contra-peso
MOLA
Fortemente presente 
em edifícios 
Japoneses.
14
DUCTIBILIDADE
A ductilidade consiste no grau de 
deformação que um material pode ter até 
o rompimento completo da sua estrutura. É 
a capacidade de um componente em 
sofrer deformações, sem apresentar trincas, 
rachaduras e outras formas de ruptura 
parcial ou total.
O uso do concreto não é 
recomendado em sistemas que pretendem 
prevenir a ruptura diante os abalos sísmicos, 
devido ao seu baixo grau de ductilidade. Ou 
seja, quanto maior a tensão nas paredes e 
pilares, menor o seu tempo até fragmentar.
15
MADEIRA
A madeira engenheirada é aquela que 
é processada industrialmente para otimizar 
o seu desempenho para uso na Construção 
Civil. Ou seja, a madeira é “engenheirada” 
(passa por engenharia e processos) sendo 
transformada de matéria-prima com 
imperfeições naturais, para um material 
fabricado de excelente propriedade 
construtiva.
Tais processos garantem uma maior 
ductilidade à madeira, e uma maior leveza, 
garantindo princípios essenciais na hora de 
decidir um processo construtivo em 
edifícios que serão propícios à passar por 
atividades sísmicas.
16
MOLAS E AMORTECEDORES
São sistemas responsáveis pela mudança da 
frequência natural da estrutura ou para 
amortecimento das vibrações. 
Nas fundações dos edifícios, existe um 
sistema de molas que é usado para absorver os 
impactos dos terremotos. Nas colunas e vigas, 
mais especificamente em suas junções, é 
instalado um material que dissipa a energia 
quando a estrutura é movimentada em direções 
opostas (em casos de edifícios muito próximos uns 
aos outros, é instalada uma molaentre eles para 
não se chocarem). 
Em alicerces, são instalados amortecedores 
eletrônicos, semelhantes a suspensão de 
veículos, que podem ser controlados a distância. 
Nas travas de ferro usadas no “esqueleto” do 
prédio são instalados os amortecedores que 
evitam a ressonância com o terremoto.
17
MOLAS/AMORTECEDORES
18
MOLAS/AMORTECEDORES
Em todos os andares é colocada uma estrutura de aço interna, que ajuda a suportar o peso próprio da construção. Essa 
estrutura também funciona como um amortecedor, que absorve parte do impacto provocado pelos tremores, diminuindo a 
chance de ocorrer rachaduras ou danos estruturais.
19
PÊNDULOS
Uma das partes mais importantes dos 
prédios resistentes a fortes terremotos é um 
pêndulo instalado na parte mais alta da 
edificação.
O pêndulo funciona como um sistema 
de contrapeso inercial: uma esfera suspensa 
pesada o bastante para movimentar o prédio 
no sentido contrário às vibrações ocasionadas 
pelo terremoto atenua o movimento e deixa a 
estrutura relativamente estável.
O maior sistema de contrapeso inercial 
do mundo é o da torre Taipei 101. Nele, uma 
gigantesca bola de 5,5 metros de diâmetro é 
suspensa por 16 cabos. Tal estrutura reduz em 
40% as movimentações do edifício, resiste a 
ventos de até 450 km/h e a terremotos de até 
7 graus Richter.
20
PÊNDULOS - EXEMPLO TAIPEI 101
21
JAPÃO
O Japão é um país que localiza-se 
exatamente no encontro de quatro placas 
tectônicas: a Euroasiática, a das Filipinas, a do 
Pacífico e a da América do Norte ou também 
conhecidas como o “Círculo de Fogo do 
Pacífico”. Por esse motivo, o país é afetado 
frequentemente por fenômenos causados por 
abalos sísmicos – como terremotos ou 
tsunamis. Segundo estudos, acredita-se que há 
por volta de 1.500 abalos sísmicos no país por 
ano.
Um exemplo que podemos levar em 
consideração foram os fenômenos de 2011: o 
“Sismo e tsunami de Tohoku”, que teve 
magnitude de 9.1 Mw na escala Richter.
Nesse contexto, foram pensadas formas 
de tentar evitar e se prevenir contra grandes 
desastres naturais e danos irreversíveis.
22
JAPÃO - CASAS DE ISOPOR
Em abril de 2016, a prefeitura japonesa de 
Kumamoto foi atingida por um terremoto de 
magnitude 7,0 que matou 49 pessoas e feriu outras 
3.000. Mais de 44 mil pessoas foram evacuadas de 
suas casas, e milhares delas ainda vivem em 
habitação temporária.
Os danos estruturais dos edifícios 
convencionais foram relatados tanto em Kumamoto 
quanto na Prefeitura vizinha de Oita. Porém um lugar 
que não sofreu nenhum dano foi a Zona da Aldeia de 
Kyushu, um complexo residencial constituído por 480 
casas construídas pela Japan Dome House. A 
empresa japonesa produz suas casas de isopor 
contra terremotos há mais de uma década, mas foi o 
desastre do Kumamoto do ano passado que 
finalmente convenceu as pessoas de que não era 
apenas marketing.
23
JAPÃO - CASAS DE ISOPOR
O isopor - poliestireno expandido é um plástico 
celular e rígido, que pode apresentar numa variedade 
de formas e aplicações. Apresenta-se como uma 
espuma moldada, constituída por um aglomerado de 
grânulos.
As esferas em poliestireno convencional são 
expandidas cerca de 50% a 60% do tamanho original 
do monômero de estireno, causando a absorção de 
uma grande quantidade de oxigênio.
 A Japan Dome House desenvolveu um 
método que apenas expande os monómeros de 
estireno cerca de 20% e minimiza a absorção de 
oxigênio. Isso torna o material muito mais forte do 
que a espuma convencional, mantendo suas 
qualidades altamente isolantes. Uma vez que o isopor 
não apodrece, essas casas são consideradas muito 
duráveis.
24
Obrigada!