Mentre molti terremoti sono di dimensioni moderate e causano danni minimi, un potente terremoto a volte colpisce una comunità che non è sufficientemente preparata alla potenziale distruzione. Alcuni di questi gravi eventi colpiscono migliaia di vite e costano miliardi in riparazioni. Uno dei modi più efficaci per prevenire danni significativi da un disastro sismico è seguire i codici di costruzione con standard di costruzione e progettazione sismica ottimali.

Gli ingegneri hanno adottato misure per proteggersi dai terremoti per decenni e hanno compiuto progressi significativi nella comprensione dell'impatto che i terremoti hanno sugli edifici. Oltre a costruire nuovi edifici più resistenti ai danni, le imprese edili possono utilizzare queste innovazioni per rinnovare le strutture più vecchie, rendendole più stabili in caso di disastro.  

I terremoti si verificano quando gruppi di rocce nella crosta terrestre scivolano e si scontrano. Questo movimento si verifica lungo una linea di faglia, una frattura in un corpo di roccia che può estendersi per molti chilometri. Quando le rocce scivolano, rilasciano enormi quantità di energia che si diffondono attraverso la crosta come onde sismiche in tutte le direzioni, facendo vibrare e scuotere il terreno in superficie.

Lo scuotimento del terreno è il motivo principale per cui gli edifici subiscono danni durante un terremoto. Molteplici fattori possono influenzare la forza dello scuotimento, tra cui la magnitudo del terremoto, il tipo di terreno e la vicinanza dell'edificio alla faglia. Sebbene molti progetti di edifici tradizionali siano in grado di gestire le forze verticali di gravità e peso, alcuni non possono resistere alle forze orizzontali causate dalle onde sismiche. 

Prima di iniziare un grande progetto di costruzione, gli ingegneri valutano l'attività sismica di un cantiere con l'aiuto di mappe di pericolosità sismica nazionali preparate dallo United States Geological Survey. Regolamenti edilizi specifici indicano le disposizioni di progettazione sismica sulla base di queste mappe. In questi casi, i costruttori devono aderire a standard più severi per gestire la potenziale distruzione in aree ad alto rischio.

Alcune tecniche di costruzione specifiche che possono aiutare a prevenire che una struttura subisca danni durante un terremoto includono:

Isolamento della base

L'isolamento della base richiede la creazione di fondamenta flessibili per "far galleggiare" l'edificio utilizzando molle isolanti, cuscinetti o cilindri ammortizzati. Se le fondamenta si muovono durante un terremoto, questi isolatori vibrano mentre il resto della struttura rimane stabile. 

Uno dei design di isolamento più popolari utilizza cuscinetti in gomma al piombo contenenti un nucleo di piombo solido rivestito da strati di acciaio e gomma. I centri di conduttori rendono questi cuscinetti robusti e rigidi nell'allineamento verticale, mentre gli strati di acciaio e gomma offrono flessibilità sul piano orizzontale.

Smorzamento massa attivo

Lo smorzamento di massa attivo comporta il posizionamento di un peso elevato sulla sommità di un edificio collegato a smorzatori che assorbono gli urti. Quando l'edificio trema, questa massa agisce come un pendolo e si muove nella direzione opposta per fornire stabilità. Questo metodo funziona bene per i grattacieli o in edifici a più piani.

Altri metodi di smorzamento coinvolgono dispositivi di controllo vibrazionale su più livelli in un edificio. Gli ammortizzatori contenenti le teste dei pistoni all'interno di cilindri lubrificati si inseriscono tra le colonne e le travi dell'edificio. L'edificio trasferisce l'energia vibrazionale di un terremoto nei pistoni, che spingono contro l'olio siliconico all'interno dei cilindri e trasformano l'energia in calore. 

Rinforzare la struttura

Un altro metodo per ridistribuire le forze che viaggiano attraverso un edificio durante un terremoto è rinforzare la struttura di un edificio con pareti di taglio, diaframmi e telai resistenti al momento.

• Pareti di taglio: Le pareti di taglio sono in genere costituite da più pannelli che aiutano un edificio a mantenere la sua forma durante il movimento. Queste pareti spesso si accoppiano con rinforzi incrociati in acciaio per creare tensione e compressione extra per contrastare le forze di spinta o pressione.
• Diaframmi: I diaframmi sono un elemento critico della struttura orizzontale su ogni piano e sul tetto. Gli ingegneri in genere rafforzano questi diaframmi orizzontalmente per condividere le forze laterali con i componenti verticali dell'edificio.
• Montature resistenti al momento: I telai resistenti al momento si combinano con i giunti della struttura per consentire alle travi e alle colonne di piegarsi mentre i giunti rimangono rigidi. Questi telai sono particolarmente importanti per fornire stabilità interna.

Sebbene questi processi di rinforzo siano un aiuto significativo per l'assorbimento di urti e vibrazioni, la selezione dei materiali da costruzione più efficaci è fondamentale per garantire una protezione adeguata. Le strutture realizzate con materiali a bassa duttilità, come mattoni e cemento, assorbono poca energia e hanno maggiori probabilità di rompersi. Al contrario, gli edifici in acciaio strutturale o cemento armato con acciaio sono più resistenti perché offrono livelli di assorbimento degli urti più elevati.

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