Terremoti e la trasformazione dei paesaggi urbani

Le terremoti rappresentano uno dei più formidabili pericoli naturali per le città, in grado di rimodellare interi ambienti urbani in pochi secondi. L'improvvisa liberazione dell'energia sismica innesca l'agitazione del suolo, la disfunzione superficiale, la liquefazione e i rischi secondari come i resili e le frane.

Effetti dei Terremoti sulle Infrastrutture Urbane

La distruzione dell'infrastruttura fisica è la conseguenza più visibile di un terremoto importante. La gravità dei danni dipende da fattori tra cui la magnitudine del terremoto, la profondità, la distanza dall'epicentro, le condizioni del suolo locale e la vulnerabilità delle strutture esistenti.

Edifici e alloggi

Le strutture murarie più antiche, le strutture in cemento non rinforzato, e gli edifici con storie morbide (come quelle con vendita al piano terra) sono particolarmente inclini al fallimento. Nel terremoto del Northridge del 1994, ad esempio, molti edifici di appartamenti sono crollati a causa di deboli pareti di prima piani, portando a una significativa perdita di vita.

Reti di trasporto

Ponti, sorpassi, gallerie e superfici stradali possono subire danni estensivi. Il terremoto del 1995 Kobe ha distrutto porzioni della Hanshin Expressway, una delle strade più trafficate del Giappone, evidenziando la vulnerabilità delle strutture elevate. Allo stesso modo, il terremoto di Haiti 2010 ha reso gran parte della rete stradale di Port-au-Prince impassabile, ostacolando gravemente gli sforzi di risposta di emergenza.

Utilità della linea di vita

Le linee di gas rotti spesso incendiano, come si vede nel terremoto di San Francisco del 1906 e nel terremoto del 1995 Kobe, dove la conflagrazione post-terraccia ha causato più distruzione rispetto alla stessa agitazione. Le interruzioni di corrente possono distruggere ospedali, impianti di trattamento dell'acqua e comunicazioni, complicando il salvataggio e il recupero.

Servizi critici

Gli ospedali, le stazioni di fuoco, le centrali di polizia e i centri di emergenza devono rimanere operativi immediatamente dopo un terremoto. Tuttavia molti sono stati danneggiati negli eventi passati. Il terremoto di Città del Messico del 1985 ha collassato un'ala dell'Ospedale Generale, e il terremoto del Northridge del 1994 ha danneggiato diversi ospedali, costringendo le evacuazioni. In risposta, molte giurisdizioni richiedono nuove strutture critiche per soddisfare gli standard di progettazione sismica più elevati e per incorporare il potere di backup e sistemi di comunicazione ridondanti.

Studi di casi da città terrestri-prone

Esaminare città specifiche che hanno sperimentato i terremoti principali rivela come i paesaggi urbani sono disturbati e come le comunità si adattano nel tempo.

Christchurch, Nuova Zelanda (2011)

Il terremoto di magnitudo 6.3 che ha colpito Christchurch il 22 febbraio 2011, è stato uno dei disastri più distruttivi della Nuova Zelanda. Sebbene moderata in magnitudo, la profondità e la prossimità del centro della città, unitamente alle condizioni del suolo povere, ha causato un'estrema accelerazione del terreno e una liquefazione diffusa. Più di 180 persone sono morte, e il quartiere centrale degli affari (CBD) è stato devastato.

La ricostruzione ha richiesto oltre un decennio e costato 40 miliardi di dollari. I cambiamenti chiave hanno incluso la creazione di una “ colonna vertebrale verde” di parchi e spazi aperti attraverso il CBD, la riqualificazione del distretto di Avon River e l’adozione di standard di costruzione più rigorosi. La città ha anche implementato un sistema di pianificazione globale che limita lo sviluppo nelle zone più liquefazione-prone.

Northridge, California (1994)

Nonostante la moderata magnitudo, la rottura direttamente sotto la San Fernando Valley ha causato gravi danni agli edifici, alle autostrade e alle utility. L'evento ha provocato 57 morti e 44 miliardi di dollari di danni.

Nel 1997, il Codice di costruzione Uniform includeva nuove disposizioni per gli edifici “storia debole”, che richiedono la retrò di appartamenti multi-unità. L’evento ha anche stimolato lo sviluppo della California Hazards Mapping Act, che ora manda indagini di suolo e ingegneria site-specific per la nuova costruzione. Inoltre, il terremoto di Northridge ha spinto miglioramenti nella progettazione di ponti di freeway e over Angeles

Kobe, Giappone (1995)

Il Grande Terremoto Hanshin (magnitudine 6.9) colpì Kobe il 17 gennaio 1995, uccidendo oltre 6.400 persone e causando 100 miliardi di danni. L'evento fu un momento sparso per la preparazione del terremoto del Giappone. Il paesaggio urbano di Kobe presentava strade strette, alloggi in legno denso e una vivace economia portuale. La combinazione di edifici e incendi crollati – alimentati da gravi gravi correnti di gas – ha distrutto interi quartieri.

In risposta, il Giappone ha rivisto significativamente i suoi standard di costruzione. La revisione del 1998 della legge standard dell’edificio ha introdotto gli standard “Shin-Taishin” (nuovi modelli sismici), che richiedono edifici di avere un design basato sulle prestazioni in grado di resistere a grandi terremoti con danni limitati. Il Giappone ha anche ampliato il suo sistema di allarme precoce, ora il più avanzato nel mondo, che può fornire secondi di avvertimento sotterraneo prima che arrivi forti scuote.

Città del Messico (1985)

Il terremoto di magnitudo 8.1 che ha colpito la costa di Michoacán il 19 settembre 1985 ha causato danni catastrofici a Città del Messico, situato a quasi 400 chilometri di distanza. I sedimenti a laghetto morbido della città hanno amplificato le onde sismiche, causando un intenso agitamento che durò per minuti. Migliaia di edifici sono crollati, e le stime ufficiali del pedaggio della morte variano da 10.000 a 40.000.

Sulla scia della tragedia, Città del Messico ha implementato uno dei più rigorosi codici di costruzione sismica del mondo. Il codice del 1987, aggiornato regolarmente da allora, include mappe di microzonazione dettagliate che assegnano diversi requisiti di progettazione basati sulle condizioni del suolo locale. La città ha anche creato il Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES) per monitorare l'attività sismica e le prestazioni di costruzione.

Strategie di pianificazione e di resilienza urbana

Le esperienze di Christchurch, Northridge, Kobe e Città del Messico hanno plasmato la moderna pianificazione urbana per la resilienza del terremoto.

Codici edili e forze dell'ordine

Tutte le città studiate hanno aggiornato i loro codici di costruzione dopo i principali terremoti. I codici moderni sono basati sulle prestazioni, che richiedono edifici per resistere a un terremoto di livello progettuale (con una probabilità del 10% di superamento in 50 anni) senza collasso e con danni limitati. L'applicazione del codice è critica, come testimoniano i devastanti collassi in Turchia e in Siria nel 2023, dove le forze lax hanno portato a fallimenti diffusi.

Ristrutturazione sismica delle strutture esistenti

Poiché la nuova costruzione rappresenta solo una piccola frazione del magazzino dell'edificio ogni anno, retrofitting edifici più vecchi è essenziale. Molte città hanno superato le ordinanze retrofit obbligatorie per tipi vulnerabili come la muratura non rinforzata, appartamenti a bassa statura e strutture in cemento non duttile.

Pianificazione e microzonazione di terreni

La pianificazione territoriale di Christchurch dopo il 2011 limita lo sviluppo nelle aree più pericolose, trasformandole in parchi e spazi verdi. Allo stesso modo, la California ha portato i terremoti Mapping Act richiede le città per regolare lo sviluppo in zone di pericolo identificate.

Sistemi di allarme precoce e monitoraggio in tempo reale

Il sistema di allarme rapido del Giappone, operativo dal 2007, attiva automaticamente gli avvisi sui treni, sulle fabbriche e sui secondi pubblici prima dell’arrivo di un forte agitazione. Il sistema SASMEX del Messico, testato nel terremoto del 2017, fornisce avvertimenti simili. Gli Stati Uniti stanno espandendo il sistema di controllo della salute ShakeAlert sulla costa occidentale.

Pubblica istruzione e preparazione della Comunità

Le città che investono nell’istruzione pubblica, nelle esercitazioni e nella preparazione di catastrofi a base comunitaria vedono risultati migliori. Il trapano Great ShakeOut, ora condotto annualmente da decine di milioni di persone in tutto il mondo, ha iniziato in California nel 2008 e si è esteso a oltre 60 paesi. Il primo settembre il Giappone ha organizzato una campagna annuale di prevenzione dei disastri, prevede l’arrivo di programmi nazionali, gli esercizi scolastici, i mezzi di supporto e i mezzi di supporto.

Risilienza delle infrastrutture e ridondanza

Le linee di vita urbane devono essere progettate per rimanere funzionali dopo un grande terremoto. Questo include tubazioni flessibili che possono ospitare movimento terra, alimentazione di backup e approvvigionamenti di acqua per le strutture critiche, e percorsi ridondanti per il trasporto e le comunicazioni. Dopo il terremoto di Christchurch del 2011, la città ha ricostruito la sua rete di acqua e fogna con tubi flessibili di ferro-conduttore e valvole di isolamento strategicamente posizionate. Tokyo ha costruito un sistema sotterraneo “emergency storage” per l’acqua e cibo principale

Dimensioni economiche e sociali

Le perdite dirette includono danni da costruzione, riparazione delle infrastrutture e interruzione di business. Le perdite indirette derivano da interruzioni della supply chain, spostamento della popolazione e ridotto investimento. Il terremoto del 2011 Tōhoku e tsunami costano un stimato $235 miliardi, rendendolo il disastro naturale più costoso nella storia. Per le città, l'onere fiscale può sopraffare i bilanci locali più lunghi, portando a recuperare i tempi di crescita e a ridotto i servizi pubblici.

Inoltre, l’impatto psicologico di sopravvivere a un terremoto importante può essere duraturo. Lo stress post-traumatico, l’ansia su post-shocks, e il dolore su case e vicini perduti spesso persistono per anni. I programmi di recupero della comunità, il supporto alla salute mentale e i processi di pianificazione inclusivi possono aiutare la guarigione sociale. Il terremoto di Kobe ha stimolato la creazione di iniziative di “cuore” e reti di sostegno per le vittime, mentre la campagna di “All Right?” di Christchurch si è focalizzata sulla città mentale.

Tecnologie emergenti e direzioni future

I progressi nell'ingegneria e nella tecnologia continuano a migliorare la resilienza dei terremoti.

  • Impostazione di base:[] Gli edifici montati su cuscinetti flessibili che decouple la struttura dal movimento terra, ampiamente utilizzato in Giappone e sempre negli Stati Uniti. Il nuovo terminal dell'aeroporto di San Francisco utilizza l'isolamento di base.
  • Dispositivi di dissipazione energetica:[] Ammortizzatori (viscosi, attrito o metallico) installati all'interno di strutture per assorbire l'energia sismica. La torre di Taipei 101 utilizza un ammortizzatore di massa sintonizzato gigante per ridurre lo sway.
  • Leghe di memoria di immersione:[] Materiali che possono subire grandi deformazioni e tornare alla loro forma originale, offrendo il potenziale per le strutture autocentranti dopo i terremoti.
  • Reti di intelligenza e sensore artificiali:[ Gli algoritmi di apprendimento automatico possono valutare rapidamente i modelli di danno basati su dati di agitazione in tempo reale, consentendo un più rapido implementazione delle risorse di salvataggio.
  • Materiali di riferimento per il terremoto:[ I polimeri rinforzati con fibra, il legno ingegnerizzato e il cemento ad alte prestazioni con maggiore duttilità vengono utilizzati in nuove costruzioni e in retrofit.
  • Monitoraggio basato sulla comunità:[ I sensori a basso costo impiegati nelle case e nelle scuole possono fornire dati sismici densi, migliorare le mappe dei pericoli e la validazione dei codici di costruzione.

Queste innovazioni, unite a lezioni di terremoti passati, spingono le città verso un futuro in cui i danni al terremoto, pur non eliminati, possono essere molto meno catastrofici. L'obiettivo non è solo quello di sopravvivere allo scuotemento ma di mantenere la continuità funzionale nel dopomarzo.

Conclusioni

I terremoti sono inevitabili in molte regioni urbane, ma il loro impatto sui paesaggi della città non è predeterminato. Come i casi di studio di Christchurch, Northridge, Kobe e Città del Messico dimostrano, il dopomath di un terremoto importante spesso serve come catalizzatore per il cambiamento trasformativo. La distruzione del tessuto urbano è seguita da una ricostruzione che incorpora nuove conoscenze, standard più rigorosi e pianificazione più riflessivo.

I moderni urbanisti e gli ingegneri hanno un kit di strumenti sempre più in crescita: codici di costruzione basati sulle prestazioni, retrofitting sismico, regolamenti sul terreno, sistemi di allarme precoce e programmi di preparazione della comunità. Le città più resistenti sono quelle che abbracciano l'apprendimento continuo, investono in infrastrutture dure e capacità sociale, e privilegiano l'equità nel recupero.

Per ulteriori informazioni, esplorare il ]U.S. Geological Survey Earthquake Hazards Program[[FLT: 1:]], FEL: Pagina di gestione del rischio di terremoto, il Università di Canterbury Quake Centre per la ricerca di Christrchchuali, e la