Gli ingegneri della USC lavorano per migliorare il terremoto

Jun 11, 2023

Juan Caicedo ha un'esperienza diretta con i terremoti. L'attuale presidente del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale viveva in Colombia nel 1983, quando un terremoto di magnitudo 5,5 colpì la città di Popayan, danneggiando circa 14.000 edifici.

La tragedia ha spinto la Colombia ad approvare nuove leggi che richiedono materiali da costruzione antisismici nelle aree ad alto rischio sismico; influenzò anche Caicedo a studiare ingegneria civile e a concentrarsi sulle strutture.

Ma costruire strutture antisismiche è solo una parte della strategia ingegneristica necessaria per rendere le strutture più sicure. Il terreno su cui poggia una struttura è considerato ancora più importante dei materiali da costruzione utilizzati, rendendo essenziale la collaborazione degli ingegneri con altri esperti per garantire che le strutture nella Carolina del Sud siano resistenti ai terremoti.

"È importante che chi studia il terreno condivida le informazioni con l'ingegnere strutturale perché esiste una forte correlazione tra i due", afferma Caicedo. “L'ingegnere geotecnico deve conoscere la geometria della struttura e la capacità del terreno. Migliori saranno la comunicazione e il feedback, più solido sarà il progetto finale”.

L'US Geological Survey considera la Carolina del Sud come una potenziale area sismica elevata. Un terremoto di magnitudo stimato 7,6, il più grande registrato sulla costa orientale degli Stati Uniti, colpì vicino a Charleston il 31 agosto 1886. Oggi, tutte le strutture in tutto lo stato devono essere costruite secondo le specifiche di progettazione sismica del terremoto.

La competenza del professore associato Inthuorn Sasanakul riguarda l'ingegneria geotecnica, una sottodisciplina focalizzata sul comportamento del suolo e del materiale naturale nel terreno. Include anche lo studio del carico dinamico, ovvero quando un carico cambia nel tempo ed esercita su una struttura una forza maggiore della sua resistenza.

L'ingegneria sismica geotecnica tiene conto del suolo, della progettazione delle fondamenta di una struttura e della dinamica dei carichi. Poiché le strutture crollano principalmente durante i terremoti a causa del tipo di terreno sotto le fondamenta, il lavoro di Sasanakul supporta la progettazione sismica richiesta di infrastrutture critiche, come strade, ponti e dighe.

“Abbiamo a che fare con incertezze e complessità legate ai carichi dinamici e ai materiali naturali, il che rende complicata l’ingegneria sismica geotecnica”, afferma Sasanakul.

La ricerca di Sasanakul si concentra spesso sul comportamento dinamico, che si riferisce a come il suolo, le fondazioni e le strutture si comportano e interagiscono in un terremoto.

“Sappiamo che i materiali morbidi o la sabbia sciolta completamente satura e sottoposta a un carico dinamico o sismico hanno il potenziale di liquefarsi. Le strutture costruite sopra questi materiali potrebbero potenzialmente crollare in caso di terremoto”, afferma Sasanakul.

Questo agosto, Caicedo e Sasanakul avvieranno un progetto quadriennale da 1,5 milioni di dollari per aggiornare e riscrivere il manuale di progettazione sismica dei ponti del Dipartimento dei trasporti della Carolina del Sud. Ciò include il modo in cui sono progettati i ponti e i loro componenti e il terreno e le fondazioni che riguardano l’ingegneria geotecnica.

“Invece di cercare di sviluppare nuove teorie sui terremoti o sui nuovi materiali, vogliamo comprendere meglio l’ingegneria sismica e le migliori pratiche per lo Stato”, afferma Caicedo. “Quando l’SC DOT inizierà a richiedere progetti e nuovi ponti, questi potranno essere economicamente fattibili ed essere in grado di sostenere la potenza dei terremoti”.