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Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. Física II Terremoto No México 24 / 06 / 2020. Professor: Geraldo Correia Machado Equipe: Diego Meira da Silva; Fernanda Náthaly Silva Cruz; Gabriela Rocha Fonseca; João Victor Gonçalves Rodrigues. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. Sumário Conteúdo Página. 1- Ondas Sísmicas ........................................................................................................................ 01 2- Origem dos Sismos .................................................................................................................. 01 3- Terremoto no México .............................................................................................................. 02 4- Como ocorre a criação destas ondas – Tectonismo ................................................................ 02 5- Como é a ação das ondas nas estruturas: casas, prédios e pontes ......................................... 04 6- Possíveis danos que podem ocorrer a medida que a magnitude do terremoto cresce .......... 05 7- Prevenção ou migração do colapso das estruturas ................................................................. 06 Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. 1- ONDAS SÍSMICAS Os terremotos ou abalos sísmicos são classificados como eventos geológicos. Eles são definidos como fenômenos de vibração brusca da superfície da Terra que podem durar segundos ou minutos. 2- ORIGEM DOS SISMOS A teoria com maior fundamento desenvolvida na busca da explicação dos movimentos sísmicos foi formulada em 1912 pelo cientista alemão Alfred Wegener, conhecida como a Teoria da Deriva dos Continentes. Esta supõe que há 200 milhões de anos todos os continentes estavam unidos, formando uma só massa continental, denominada Pangea. No início da era geológica do Mesozoico, por algum motivo, esta massa universal começou a fraturar e dividir-se, formando as massas continentais que hoje existem. Os conhecimentos adquiridos pelos pesquisadores durante as últimas décadas tendem a confirmar esta teoria da formação dos continentes. De acordo com a teoria tectônica das placas, a crosta terrestre está dividida em 17 placas principais que se movimentam lateralmente umas em relação às outras, impulsionadas por correntes de convecção térmica que se originam no manto terrestre. Estes movimentos estão associados com a atividade sísmica do planeta. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. 3- TERREMOTO NO MÉXICO Terremoto de magnitude 7,5 atinge sul e centro do México e deixa mortos... - Uma série de terremotos atingiu as regiões sul e central do México no início da tarde de hoje. O Sistema Sismológico do México apontou que um dos terremotos registrados em sequência foi de magnitude 7,5 na escala Richter. O presidente do México, Andrés Manuel López Obrador, afirmou em vídeo publicado no Twitter que o epicentro ocorreu no estado de Oaxaca, 23 km ao sul da região de La Crucecita. Mais tarde, o governo mexicano confirmou a morte de quatro pessoas em Oaxaca. Segundo o Sistema Sismológico do México, cerca de 150 tremores secundários foram registrados após o terremoto de magnitude 7,5 ocorrido em Oaxaca.... https://noticias.uol.com.br/internacional/ultimas-noticias/2020/06/23/terremoto-atinge-regioes-sul-e-central-do- mexico.htm?cmpid=copiaecola 4- COMO OCORRE A CRIAÇÃO DESTAS ONDAS - TECTONISMO O tectonismo pode ser considerado o principal “vilão” responsável pelos terremotos. Como sabemos, a crosta terrestre não é uma camada única, mas constituída por inúmeros blocos, chamados de placas tectônicas. Muitas dessas placas estão em constante colisão, assumindo direções opostas. É nessa zona de contato que ocorre a maior parte dos terremotos do mundo. Além disso, quando a força do contato entre essas placas é mais forte do que a resistência das rochas, elas rompem-se, formando as chamadas falhas geológicas, que também são mais comuns nas zonas de contato entre duas placas, mas também podem se manifestar, com menor frequência, em áreas mais estáveis. Quando essas falhas provocam a reacomodação dos blocos rochosos, ocorrem os terremotos. A maior falha do mundo encontra-se nos Estados Unidos: a falha de San Andreas. Falha de San Andreas. Placas Tectônicas. https://noticias.uol.com.br/internacional/ultimas-noticias/2020/06/23/terremoto-atinge-regioes-sul-e-central-do-mexico.htm?cmpid=copiaecola https://noticias.uol.com.br/internacional/ultimas-noticias/2020/06/23/terremoto-atinge-regioes-sul-e-central-do-mexico.htm?cmpid=copiaecola Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. Tipos de Placas Tectônicas: Há três principais tipos de movimentos das placas tectônicas, considerando a direção do deslocamento de uma placa em relação à outra: o convergente, o divergente e o subsidente/convergente ou transformante. Movimento convergente: As placas com movimento convergente são aquelas que se chocam diretamente entre si, indo uma contra a outra. Movimento divergente: Ocorre quando as placas afastam- se uma da outra. Esse afastamento pode provocar a emergência do magma que se solidifica e forma algumas ilhas vulcânicas em áreas oceânicas. Movimento transformante: É quando as placas se deslocam unilateralmente, havendo, ainda sim, o atrito entre elas, com a ocorrência de terremotos e a formação de alguns falhamentos. Para compreender o que provoca um terremoto é preciso saber que a superfície da Terra é feita de uma 'colcha de retalhos' de enormes placas rígidas (conhecidas como placas tectônicas), com espessura de 80 km, que flutuam devagar por cima do âmago quente e líquido do planeta. As placas mudam de tamanho e posição ao longo do tempo, movendo-se entre um e dez centímetros por ano - velocidade equivalente ao crescimento das unhas humanas, de acordo com a BBC. O fundo do oceano está sendo constantemente modificado, com a criação de novas crostas feitas da lava expelida do centro da Terra e que se solidifica no contato com a água fria. Assim, as placas tectônicas se movem, gerando intensa atividade geológica em suas extremidades. O atrito entre essas placas provoca diariamente em território mexicano cerca de 40 tremores de baixa intensidade e, por isso, a maioria deles é praticamente imperceptível. A maior parte do México está sobre o extremo sudoeste da placa norte-americana. Aqui, ela se encontra com a placa de Cocos, sobre a qual descansa o Oceano Pacífico que banhas as costas ocidentais da América Central. Essa placa entra por baixo da norte-americana e é esse processo (chamado tecnicamente de convergente) que gera a tensão que, a cada determinado período de tempo, é liberada no formato de terremotos. Esse choque entre placas também é a causa da grande concentração de vulcões na região conhecida como o Arco Vulcânico Centro-americano. A placa convergente, ao entrar por baixo, fica obstruída acumulando tensão, explica o professor José J. Martínez Díaz, especialista em geodinâmica planetária da Faculdade de Ciências Geológicas da Universidade Complutense de Madri. "Ao sair da obstrução, ocorre o terremoto, acrescenta. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. 5- COMO É A AÇÃO DAS ONDAS NAS ESTRUTURAS: CASAS, PRÉDIOS E PONTES Entre os efeitos de um terremoto de grande magnitude em áreas povoadas estão a destruição da infraestrutura (ruas, estradas, pontes, casas, etc.), alémde mortes. Os sismos nos oceanos provocam a formação de ondas gigantes (tsunamis). Essas ondas podem atingir as áreas continentais, gerando grande destruição. Se as estruturas dos edifícios fossem construídas com base em técnicas antiterremoto, por exemplo, muitas vidas seriam preservadas. O segmento da engenharia civil dispõe de tecnologias que permitem amenizar danos em locais atingidos por catástrofes naturais, mas enfrenta o desafio de oferecer essas possibilidades com custo acessível às nações mais pobres. É de conhecimento geral que os sismos podem originar danos e muitas vezes destruição parcial ou total das estruturas e consequentemente perdas humanas de menor ou maior escala. No caso específico do tremor de terra, as construções são desenvolvidas com bases equipadas com borrachas ou molas reforçadas com chapas de aço que ajudam a diminuir a transmissão da vibração do solo para o edifício. Os sismos atuam sobre as fundações do patrimônio edificado, fazendo com que toda a estrutura entre em vibração. As fundações, ao serem movimentadas pelas ondas sísmicas, transmitem vibrações à superestrutura de acordo com as leis da mecânica dos meios deformáveis. Cada construção tem a sua vibração "natural" própria, a qual se situa numa gama de frequências semelhante à de algumas ondas sísmicas. Como as frequências são muito próximas, podem entrar em fase e conduzir a fenômenos de ressonância que, com frequência, têm consequências desastrosas. É por isso que, logo na fase de concepção de qualquer infraestrutura (edifício, Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. ponte, etc.) se devem tomar precauções para evitar tais efeitos de ressonância. Para evitar a devastação causada pelos sismos, os países mais avançados tecnologicamente têm vindo a desenvolver técnicas de construção antissísmica, isto é, novas regras e métodos de construção dos edifícios que os tornam mais resistentes aos abalos sísmicos. Países como o Japão e os Estados Unidos da América têm desenvolvido fortemente esforços no melhoramento da resistência dos edifícios às vibrações da crosta provocadas pela brusca libertação de energia, que ocorre quando há um sismo de elevada magnitude. O conceito de reforço sísmico consiste essencialmente na incorporação de mecanismos nas estruturas que tem como objetivo atenuar e controlar os efeitos das acções sísmicas. Após a ação sísmica a ponte deve manter a sua integridade estrutural e resistência residual adequada; Podem formar-se rótulas plásticas a nível dos pilares; O tabuleiro da ponte deve manter-se sem danos; Quando a acção sísmica de dimensionamento tem uma grande probabilidade de ser excedida durante a vida útil da ponte, certos danos são toleráveis em partes da estrutura desde que esta seja capaz de suportar tráfego deemergência e seja facilmente reparável; Quando a acção sísmica de dimensionamento tem uma pequena probabilidadede ser excedida durante a vida útil da ponte, pode ser considerada como uma acção acidental. A estrutura deve ser concebida e construída para resistir às ações sísmicas e para minimizar danos estruturais. Uma ação sísmica com grande probabilidade de ocorrência deve só causar danos menores nas componentes secundárias e nas partes da ponte supostas contribuir para a dissipação de energia. As outras partes devem manter-se intactas. 6- POSSÍVEIS DANOS QUE PODEM OCORRER A MEDIDA QUE A MAGNITUDE DO TERREMOTO CRESCE A Escala Richter é um sistema de medição elaborado por Charles Richter e Beno Gutenberg utilizado para quantificar a intensidade dos terremotos conforme a sua manifestação na superfície terrestre. Seu limite, teoricamente, não existe, mas é comum a convenção de que não haja terremotos que ultrapassem o grau 10. De modo geral, podemos considerar que os abalos sísmicos acima de 6 podem ser considerados graves. • Magnitude menor que 2: tremores captados apenas por sismógrafos; • Magnitude entre 2 e 4: impacto semelhante à passagem de um veículo grande e pesado; • Magnitude entre 4 e 6: quebra vidros, provoca rachaduras nas paredes e desloca móveis; • Magnitude entre 6 e 7: danos em edifícios e destruição de construções frágeis; • Magnitude entre 7 e 8: danos graves em edifícios e grandes rachaduras no solo; • Magnitude entre 8 e 9: destruição de pontes, viadutos e quase todas as construções; • Magnitude maior que 9: destruição total com ondulações visíveis. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. O maior terremoto já registrado ocorreu no Chile em 1960, com uma magnitude de 9,5 graus na Escala Richter, provocando inúmeros feridos e cerca de dois mil mortos. Nessa ocasião, houve um ponto de ruptura nas placas tectônicas de cerca de 1000 km de extensão, com uma quantidade de energia liberada tão grande que a Usina de Itaipu levaria quatro anos para produzir um valor correspondente. Efeitos do terremoto do Chile na cidade de Valdívia, em 1960 7- COMO É POSSÍVEL PREVENIR OU MITIGAR O COLAPSO DAS ESTRUTURAS, SE POSSÍVEL? Terremotos são fenômenos naturais que não podem ser evitados - tampouco previstos. Para aqueles que vivem em regiões de atividade sísmica, um dos maiores medos em caso de terremoto é o colapso das edificações - uma das principais causas de fatalidade em situações desse tipo. Pouco se fala disso no Brasil, afinal, estamos localizados no meio da placa tectônica Sul-Americana e em quase nada sofremos com abalos sísmicos, entretanto, com a internacionalização cada vez maior da arquitetura, é necessário ter em mente esta preocupação ao projetar ou renovar edifícios. Sistemas de prevenção de sismos “Os terremotos são pequenas liberações da enorme quantidade de energia acumulada pela colisão das placas, que são massas gigantescas que envolvem continentes inteiros. As macroplacas que formam a crosta terrestre não estão paradas, mas boiam numa espécie de oceano de magma muito viscoso, onde os movimentos são muito lentos. Quando colidem, fazem pressão uma contra a outra e este fenômeno cria os terremotos” – geofísico Antonio Piersanti, em reportagem de BBC Brasil. Desenvolver tecnologias capazes de prever e auxiliar na superação de terremotos é extremamente necessário. O Japão, por exemplo, tem um dos sistemas mais avançados de defesa civil. Sua população é mais bem preparada sobre como proceder diante de catástrofes naturais. Esse é o resultado de anos e anos de muito estudo e investimentos em campanhas educativas, códigos de construção e infraestruturas contra abalos e tsunamis. E em outros países ricos, como os da Europa, também existem boas normas, como a Eurocódigo 8, considerada muito completa. A ação dos sismos sobre os edifícios A maioria dos edifícios que entram em colapso por conta de abalos sísmicos, de fato, não havia sido bem construída. O uso de materiais de baixa qualidade, de mão-de-obra pouco qualificada, a ausência de engenharia antissísmica adequada, fundações que não suportam bem cargas superiores, e mais, os fazem suscetíveis a caírem durante e após um terremoto. Alguns países, como o Brasil, são tão negligentes com suas leis que, infelizmente, permitem que construtores façam http://www.archdaily.com.br/br/880019/terremoto-atinge-o-mexico-deixando-mortos-feridos-e-desabrigados https://www.archdaily.com.br/br/tag/terremoto Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. gambiarras. Erguer casas em locais inadequados, como margens de rios e encostas de morros, também aumenta os riscos. Edifícios simples, de engenharia convencional, são preparados para resistir ao seu próprio peso, aquele produzido pela gravidade. Esse modelo,em tese, não suportaria deformações plásticas causadas por movimentos horizontais. Para evitar seu desmoronamento, ainda na fase de projeto, todos os elementos – estruturais ou não estruturais – precisam ser estudados. É necessário encontrar a combinação perfeita entre resistência e ductilidade do conjunto para que o mesmo possa resistir a terremotos. Do contrário, uma só rachadura pode fazer com que tudo venha abaixo. A contribuição de arquitetos e engenheiros É dever dos arquitetos e engenheiros desenvolver e aperfeiçoar os diferentes modos de construir. Para que um edifício complete sua durabilidade planejada, uma série de detalhes precisa ser pensada e calculada. Tudo tem que ser pressuposto antecipadamente, inclusive a ocorrência de fenômenos da natureza, como os terremotos – principalmente nas áreas urbanas. Em casos assim, são algumas das medidas preventivas que podem minimizar os prejuízos materiais e as mortes: • Implantação de toda e qualquer tecnologia antissísmica disponível; • Busca pela compreensão sobre a geografia local; • A não construção em locais suscetíveis a deslizamentos; • A adequação de antigas construções, como escolas e hospitais; • Projetos, construções e manutenção de edifícios com boa resistência; • Projetos, construções e manutenção de edifícios em conformidade com os códigos municipais; etc. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. Materiais construtivos antiterremoto No 5° Fórum Urbano Mundial, ocorrido no Rio de Janeiro, em 2010, foi apresentado um modelo de casa popular, titulada como Home4Haiti. Ela foi desenvolvida por uma parceria entre arquitetos brasileiros e italianos. A ideia deles era mostrar como materiais alternativos, como pneus velhos, são capazes de proteger residências mais simples de terremotos. Claro que, em cada região do planeta, conforme o que se tem disponível, será desenvolvida uma tecnologia diferente. Madeira e bambu, por exemplo, por serem muito leves, é uma boa alternativa. Eles movem-se com o terremoto e voltam à posição original muito rapidamente, dissipando a energia – além disso, possuem baixo custo. Por incrível que pareça, a arquitetura vernacular, com soluções mais populares da antiguidade, é muito menos perigosa diante aos abalos sísmicos. O cimento não costuma ser o material mais indicado para uma engenharia antiterremoto. Porém, uma equipe da University of British Columbia desenvolveu um concreto especial. Chamado de EDCC, ele é composto de polímero e cinzas volantes – um material proveniente das poeiras geradas na queima de carvão em termoelétricas. Teoricamente, em comparação ao concreto tradicional, ele teria bem menos tendência em quebrar durante um evento do gênero. Novas estruturas resistentes a terremotos Um bom planejamento estrutural faz toda a diferença em um país com abalos sísmicos constantes. Para evitar o surgimento de rachaduras ou o colapso total do conjunto, primeiro, deve-se saber amortecer as junções entre todos os elementos – colunas, vigas, lajes e fundações – em cada andar. É importante que eles possam dissipar a energia do movimento causado pelo tremor e também não se separarem. Como alternativa final, podem-se introduzir elementos metálicos aos nós ou fazer paredes super-resistentes – as shear walls seriam indicadas apenas para construções de poucos andares. Em edifícios mais altos as medidas de prevenção devem se estender até à fundação, suspendendo o edifício sobre apoios de borrachas ou amortecedores. Ambas as alternativas serviriam para absorver grande parte do impacto provocado pelos tremores, fazendo com que as vibrações não sejam transmitidas ao restante do edifício. Assim, a probabilidade dele sofrer rachaduras ou outros abalos estruturais diminui consideravelmente. Nos últimos anos, o mundo presenciou uma série terremotos. Abalos mais fortes atingindo a magnitude de mais de 7 na escala Richter acontecem aproximadamente 20 vezes por ano em todo o mundo, com maiores registros nos países: Japão, Indonésia, Índia, Filipinas, Papua Nova Guiné, Turquia, Estados Unidos, Haiti e Chile.Assim, diante dessa realidade, o Japão maior vítima desses abalos tem investido fortemente em tecnologias construtivas capazes de minimizar os prejuízos causados pelos recorrentes terremotos. Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. Conheça agora algumas das tecnologias já desenvolvidas e como elas agem tornando estruturas rígidas corpos dinâmicos altamente resistentes. Ao se projetar uma edificação resistente a abalos de alta magnitude, a preocupação se inicia na fundação do edifício. Nos alicerces destes prédios são instalados amortecedores eletrônicos, esses podem ser controlados à distância. Em prédios mais simples utiliza-se amortecedores de molas similares à suspensão de veículos. Além disso, faz-se uso de materiais especiais capazes de amortecer os impactos nas junções de lajes, vigas, pilares de concreto e estruturas de aço. Esses materiais ajudam a distribuir energia quando a estrutura se movimenta em direções opostas, fazendo com que a estrutura não entre em colapso. Vale ressaltar, que uma das partes mais importantes dos prédios resistentes a fortes abalos é um pêndulo enorme instalado na parte mais alta da edificação. O pêndulo funciona como um sistema de contrapeso inercial: uma bola 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. Nela foi instalada, uma enorme bola de 5,5 metros de diâmetro é suspensa por 16 cabos. Essa estrutura reduz em 40% as movimentações do edifício, resiste a ventos de até 450 km/h e a terremotos de até 7 graus Richter Ademais, os vidros das janelas, parte mais sensível das edificações, são revestidos por um material flexível, como borrachas, e não ficam diretamente em contato com a esquadria. Assim, em caso de tremores na estrutura, os componentes de vidro movem-se controladamente e não se quebram. Embora a tecnologia já desenvolvida aplicada a prédios em regiões com alto índice de tremores de terra seja capaz de resistir a abalos de alta magnitude, estudos continuam sendo desenvolvidos em algumas universidades do mundo, como por exemplo à Universidade de Nagoya (Japão) e a Universidade de Washington (EUA), para que a técnica seja aprimorada e se consiga estruturas ainda mais resistentes. Assim, estudos mostram que, em breve, podermos controlar o sistema de contenção das construções pelo computador, antes mesmo de o terremoto começar. Dispositivos serão instalados em toda a estrutura e, por Faculdades Unidas Do Norte De Minas – Funorte Montes Claros – MG, 07/07/2020. meio da internet, será enviado para um computador controlador informações como início, intensidade e variações do terremoto. Desse modo, o controlador poderá, por exemplo, definir diferentes frequências de oscilação para o pêndulo, dada a magnitude do tremor.