Arhitecții speră să poată proteja clădirile în caz de cutremur permițând distrugerea unui sistem special. Codurile actuale din construcții referitoare la cutremur nu sunt într-adevăr destinate pentru a salva clădirile. Inginerii sunt preocupați de necesitatea de a proteja locatarii, dar nu exista nici o regulă care să definească o magnitudine specială la care ar trebui să reziste clădirile. „Clădirile perfecte pot fi condamnate în cazul unui cutremur, pur și simplu pentru că așa sunt proiectate – așa ar fi mai economic”, spune Jerome Hajjar, președinte al Departamentului de Inginerie Civilă de la Northeastern University din Boston. Dr. Hajjar și echipa sa cred că inginerii seismologi poate face proiecte mai bune. Ei au dezvoltat o nouă metodă pentru apărarea clădirilor, nu doar de la colaps, ci și, de asemenea, de la fracturi mici care fac structurile nesigure după un cutremur și foarte costisitoare pentru a repara.
Secretul lor: auto-distrugerea prin design.
Sistemul direcționează forța a unui cutremur la un „fitil” care se sacrifică pentru a salva restul clădirii. Forța seismica distruge irevocabil siguranța de oțel. Dar din moment ce prejudiciul include doar o parte a clădirii, inginerii pot scoate pur și simplu siguranța distrusă și să o înlocuiască cu alta. Siguranța în sine este o foaie de oțel de înaltă calitate, cu forme romboidale decupate din centru. Aceste găuri transforma placa într-o puternică panglică, care supusă unei forțe extremă absoarbe impactul (foto).
Folosirea unor astfel de siguranțe nu e nouă în ingineria seismică. Unii constructori instalează acolade de protecție sub forma unei țesături care acoperă structura și o țin întreagă in cazul seismelor. Procesul de extragere, de inspecție și de înlocuire a fiecărei bretele deteriorată, însă, lasă o clădire „mai slab decât v-ați dori să fie”, spune Hamburger Ronald, un inginer structural din San Francisco.
Aceste siguranțe noi sunt de sine stătătoare, ceea ce le face mult mai ușor de înlocuit, fără a compromite structura. Hajjar spune că acest lucru va menține costurile de reparații minime și ar trebui să oprească pe unii proprietari de clădiri de a decide că ar fi mai ieftin să demoleze o clădire zguduită, mai degrabă decât să găsească și să repare fiecare fractură.
Hajjar, împreună cu echipa lui Gregory Deierlein de la Universitatea Stanford din California, a proiectat alte două elemente care completează noul sistem. În primul rând, cadrele de oțel, care se opun în mod normal, cutremurelor, pot să se miște independent de fundație, agitându-se dintr-o parte în alta ca un scaun cu picioare inegale. „Dacă le legi de fundație, coloanele care sunt la (sau aproape de) bază cel mai probabil absorb energia de la cutremur”, spune el. Acest design de balansare pe loc protejează integritatea cadrului prin trecerea energiei seismice spre siguranța atașată. O altă inovație: cabluri verticale care se întind pe toată înălțimea clădirii. Aceste corzi elastice din oțel, dar întinse, pot realinia fiecare etaj după un seism. ”Sistemul este conceput pentru a se auto-centra după un cutremur, în timp ce clădirile tipice sunt predispuse la derivă”.
De exemplu, sediul Asociației Automobiliștilor din statul California a rămas în picioare după cutremurul din 1994. Dar scuturăturile de magnitudine 6,7 au cauzat o oblicitate permanentă, astfel că această clădire a fost condamnată la scurt timp după aceea. Aceste cabluri verticale ar fi putut corecta imediat deriva.
Acest sistem în trei părți vine cu mai multe dezavantaje, afirmă Hamburger – nu în design, dar în realitățile lucrărilor de construcții moderne. „Sistemul lor este asemănător unui ceas elvețian”, spune el. „Este nevoie de grijă, este nevoie de formare, nu oricine îl poate construi”. Acest lucru face contractele mai scumpe. Deoarece cutremurele majore sunt încă destul de rare – și clădirile își schimbă des proprietarul – Hamburger spune că puțini dezvoltatorii se vor deranja să platească pentru a pune în aplicare astfel de caracteristici de siguranță. Printre excepții se numără agențiile guvernamentale, spitalele, universitățile, și sediile centrale ale corporațiilor – adică instituțiile care planifică să rămână într-un singur loc zeci de ani.
Problema s-ar putea rezolva în termen de patru la 10 ani. Atât timp este necesar pentru ca aceste norme să fie introduse în cadrul dispozițiilor legate de cutremure din Codul de construcții internațional.
Inginerii cere doresc pot utiliza deja siguranțe, rame cu balansare sau cabluri verticale. Dar obținerea aprobării pentru astfel de modele necesită un dezvoltator hotărât și o autoritate locală pentru construcții deschisă la nou, la implemenrarea inovațiilor.
Sistemele lui Hajjar și Deierlein sunt încă în faza de testare. În 2009, echipa a supus un prototip cu trei etaje unui cutremur simulat cu magnitudinea-7, la E-Defense în Japonia, cel mai mare simulator de cutremure din lume. Ramele s-au zguduit, siguranțele de oțel s-au deformat iar cablurile verticale au realiniat clădirea testată – exact cum a fost planificat.
„Vom continua să explorăm noi idei, configurații mai bune, și materiale de o mai bună calitate”, spune Hajjar. „Facem acest lucru pentru a crea un sistem mai bun nu doar pentru proprietari, dar și pentru ocupanți. Că proprietarii știu ce cumpără, dar ocupanții nu știu întotdeauna că un eveniment important ar putea cauza prejudicii semnificative, până la punctul în care o clădire nu va mai fi posibil reparat sau nu merită să fie reparată”.
Probabil ca ar merita testarea unui astfel de sistem și în România, unde seismele sunt frecvente, chiar dacă rar de magnitudine peste 4 grade. Supuse, însă, constant unor cutremure de mică intensitate, apar modificări structurale ce pot duce, în timp, la deteriorarea ireversibilă a clădirilor.
Dan Preda
