Danos causados por terremotos: por que o tipo de solo pode aumentar a destruição?
Dois prédios podem estar praticamente à mesma distância do epicentro de um terremoto e, ainda assim, apresentar consequências completamente diferentes. Enquanto um permanece praticamente intacto, outro pode sofrer rachaduras, deformações nas fundações ou danos estruturais importantes.
Parte dessa diferença está acima da superfície, na qualidade das construções. Mas os danos causados por terremotos também podem ser fortemente influenciados pelo que existe abaixo dos edifícios.
Solos macios, espessas camadas de sedimentos, antigos leitos de rios ou lagos e terrenos saturados em água podem modificar a propagação das ondas sísmicas. Em determinadas condições, o resultado pode ser amplificação do tremor, liquefação e movimentação do terreno.
Por isso, compreender a geologia de uma cidade é tão importante quanto conhecer a magnitude de um terremoto.
Por que os danos causados por terremotos mudam conforme o tipo de solo?
Quando uma falha geológica rompe, a energia liberada se propaga através da Terra na forma de ondas sísmicas.
Essas ondas atravessam rochas, sedimentos, areia, argila e outros materiais antes de alcançar a superfície. Cada material responde de maneira diferente.
O USGS utiliza justamente informações sobre as condições do terreno para compreender e modelar o movimento sísmico. Uma das medidas empregadas é o Vs30, que representa a velocidade média das ondas de cisalhamento nos primeiros 30 metros abaixo da superfície e ajuda a caracterizar as condições sísmicas de um local.
Em termos simplificados, terrenos rígidos e sedimentos macios não transmitem a energia da mesma maneira. Essa diferença pode modificar significativamente os danos causados por terremotos em diferentes partes de uma mesma cidade.
[INSERIR INFOGRÁFICO: corte lateral mostrando dois edifícios submetidos ao mesmo terremoto — um sobre rocha firme e outro sobre espessa camada de sedimentos macios — com ondas apresentando maior amplitude no terreno sedimentar.]
Solo macio pode amplificar o movimento sísmico
Um terremoto não aumenta de magnitude quando suas ondas chegam a um solo macio.
O que pode aumentar é a intensidade de determinados componentes do movimento do terreno naquele local.
Estudos do USGS mostram que solos macios podem produzir amplificação significativa. Durante o terremoto de Nisqually, nos Estados Unidos, locais sobre aterros artificiais e depósitos aluviais jovens apresentaram as maiores amplificações analisadas pelos pesquisadores, chegando a fatores entre 3 e 7 em determinadas frequências.
Esse fenômeno é conhecido como amplificação sísmica local.
Uma comparação simples ajuda a visualizar o processo. Imagine uma bandeja rígida e, sobre ela, uma camada espessa de gelatina. Se a base for movimentada, a parte mais flexível poderá oscilar de maneira diferente e por mais tempo.
O solo real é muito mais complexo, mas o princípio mostra por que a composição subterrânea importa.
Você sabia?
A intensidade do movimento observado em uma cidade não depende somente da distância do epicentro. Profundidade do terremoto, duração da ruptura, geologia local, topografia e características das construções também modificam o impacto.
Bacias sedimentares podem prolongar o tremor
Algumas cidades foram construídas sobre enormes depressões geológicas preenchidas por sedimentos durante milhares ou milhões de anos.
Essas estruturas são chamadas de bacias sedimentares.
As ondas sísmicas podem entrar nessas bacias, refletir entre diferentes camadas e sofrer alterações de amplitude e duração. Dependendo da geometria e das propriedades dos sedimentos, determinadas frequências podem ser especialmente amplificadas.
Isso significa que os danos causados por terremotos não dependem apenas da quantidade de energia liberada na falha, mas também da forma como essa energia interage com o terreno antes de atingir os edifícios.
Um dos casos mais conhecidos aconteceu na Cidade do México.
Cidade do México mostrou como o subsolo pode mudar um desastre
Em 19 de setembro de 1985, um terremoto de magnitude 8,0 ocorreu na região de Michoacán, no México.
Apesar da grande distância da fonte sísmica, partes da Cidade do México sofreram danos devastadores. O USGS registra 412 edifícios colapsados e outros 3.124 seriamente danificados na capital.
Uma característica geológica foi decisiva.
Boa parte da cidade está sobre depósitos associados a um antigo sistema de lagos. Estudos registraram fortes efeitos de amplificação e frequências de ressonância relacionadas aos sedimentos do antigo leito lacustre.
O USGS também observa que muitos dos edifícios mais afetados possuíam entre 8 e 18 andares, comportamento compatível com efeitos de ressonância associados ao movimento de aproximadamente dois segundos registrado na região.
O caso tornou-se uma demonstração clássica de como a geologia local pode influenciar os danos causados por terremotos mesmo longe do epicentro.
Leia também: Por que alguns terremotos rasos podem causar mais danos que abalos de maior magnitude?
O que é ressonância durante um terremoto?
Todo edifício possui formas naturais de vibrar.
O solo também.
Quando determinadas frequências do movimento do terreno se aproximam das frequências naturais de uma estrutura, a resposta do edifício pode aumentar. Esse fenômeno está relacionado à ressonância.
É por isso que construções de alturas diferentes podem responder de maneiras distintas ao mesmo tremor.
Um prédio baixo pode ser mais sensível a determinadas frequências, enquanto um edifício alto pode responder mais intensamente a movimentos de períodos maiores.
Essa interação entre terreno e estrutura é uma das razões pelas quais engenharia sísmica não trabalha apenas com a magnitude esperada de um terremoto.
Liquefação pode comprometer o próprio suporte dos edifícios
Existe outra consequência potencialmente grave relacionada ao solo: a liquefação.
Ela pode ocorrer principalmente em sedimentos soltos e saturados em água.
Durante um tremor intenso, o rearranjo dos grãos aumenta a pressão da água existente nos espaços entre eles. A resistência e a rigidez do terreno podem diminuir temporariamente.
O solo não se transforma literalmente em água, mas pode perder capacidade de sustentar cargas da maneira habitual.
Quando isso acontece sob uma construção, os danos causados por terremotos podem incluir recalques, inclinação de edifícios, ruptura de pavimentos e comprometimento de tubulações subterrâneas.
Pesquisas do USGS após diferentes terremotos documentaram manifestações de liquefação como fissuras, deslocamentos laterais e deformação do terreno.
[INSERIR INFOGRÁFICO: sequência de três etapas — solo arenoso saturado antes do terremoto; aumento da pressão da água durante o tremor; perda de resistência e deformação das fundações.]
Você sabia?
Liquefação está especialmente associada à combinação de material pouco consolidado + presença de água + movimento sísmico suficientemente forte. Por isso, antigas planícies fluviais, áreas costeiras e alguns aterros merecem atenção em estudos geotécnicos.
Loma Prieta mostrou os efeitos de solos macios e aterros
Outro caso emblemático aconteceu na Califórnia.
Em 17 de outubro de 1989, o terremoto de Loma Prieta, magnitude 6,9, atingiu as regiões de San Francisco e Monterey Bay.
Os estudos posteriores do USGS identificaram que solos macios amplificaram o movimento aproximadamente duas vezes em determinadas áreas, contribuindo para danos observados até cerca de 100 quilômetros do epicentro.
No Marina District, em San Francisco, o problema foi ainda mais complexo.
Além da amplificação, aterros arenosos sofreram liquefação. O fenômeno afetou redes subterrâneas de água, gás e esgoto. O estudo do USGS registra 123 reparos necessários somente no sistema municipal de abastecimento de água em áreas relacionadas à liquefação.
O episódio mostrou que os danos causados por terremotos resultam frequentemente da combinação entre movimento sísmico, características do terreno, infraestrutura e vulnerabilidade das construções.
Aterros artificiais são sempre perigosos?
Não.
Classificar todo aterro como inseguro seria incorreto.
A resposta depende do material utilizado, grau de compactação, profundidade, quantidade de água subterrânea, técnicas de estabilização e características da obra construída sobre ele.
Um aterro projetado e tratado adequadamente pode apresentar comportamento muito diferente de um depósito pouco consolidado e saturado em água.
Essa distinção mostra por que análises geotécnicas específicas são mais úteis do que generalizações sobre determinado solo.
Quais terrenos exigem maior atenção?
Não existe uma regra universal determinando que determinado material sempre produzirá grandes danos.
Mas algumas condições merecem investigação especial:
| Condição do terreno | Possível comportamento |
|---|---|
| Rocha rígida próxima à superfície | Geralmente menor amplificação local |
| Sedimentos macios e espessos | Podem amplificar determinadas frequências |
| Bacia sedimentar profunda | Pode prolongar e modificar o movimento |
| Areia solta saturada em água | Maior suscetibilidade à liquefação |
| Aterro pouco compactado | Pode apresentar deformação e liquefação |
| Encosta instável | Pode sofrer deslizamentos induzidos |
Essas condições ajudam a explicar por que os danos causados por terremotos podem variar drasticamente em distâncias relativamente pequenas.
Um bairro pode estar sobre rocha rasa enquanto outro, localizado poucos quilômetros adiante, ocupa uma bacia preenchida por dezenas ou centenas de metros de sedimentos.
Como os especialistas estudam o risco abaixo das cidades?
Engenheiros e geólogos utilizam diferentes ferramentas.
Entre elas estão sondagens, ensaios geotécnicos, medições de velocidade das ondas sísmicas e informações sobre a profundidade da rocha.
O Vs30 é uma das referências utilizadas para caracterizar condições de sítio. O USGS mantém conjuntos de dados e modelos específicos dessa propriedade justamente porque ela é relevante para avaliações de movimento sísmico.
Em análises mais detalhadas, também são considerados lençol freático, geometria das camadas, características dos sedimentos e topografia.
Essas informações permitem produzir mapas de microzonificação e orientar normas de engenharia.
Leia também: Por que a Colômbia é uma região de alto risco para grandes terremotos?
Construção resistente continua sendo decisiva
O solo importa, mas não deve ser analisado isoladamente.
Uma estrutura bem projetada pode apresentar comportamento muito melhor que uma construção vulnerável localizada sobre o mesmo terreno.
Projeto estrutural, fundações, qualidade dos materiais, manutenção e cumprimento das normas sísmicas continuam entre os elementos essenciais para reduzir os danos causados por terremotos.
Os próprios estudos de Loma Prieta foram utilizados para aperfeiçoar a forma como códigos de construção consideram efeitos de amplificação associados a solos macios.
A grande vantagem da engenharia é justamente transformar conhecimento geológico em decisões práticas.
Por que dois bairros próximos podem sofrer impactos diferentes?
A resposta pode estar literalmente debaixo deles.
A espessura dos sedimentos pode mudar. A profundidade da rocha pode variar. Um bairro pode ocupar um antigo leito de rio enquanto outro está sobre terreno mais rígido.
Também podem existir diferenças no nível do lençol freático, nas fundações dos edifícios e no padrão construtivo.
Por isso, mapas de intensidade depois de grandes terremotos frequentemente apresentam distribuições irregulares.
Os danos causados por terremotos não formam necessariamente círculos perfeitos ao redor do epicentro.
A geologia modifica esse mapa.
Entender o solo transforma conhecimento em prevenção
O terremoto pode começar a vários quilômetros de profundidade, mas os últimos metros percorridos pelas ondas antes de atingir uma construção podem mudar significativamente seus efeitos.
É nesse ponto que o terreno se torna protagonista.
Sedimentos podem amplificar certas frequências. Bacias podem prolongar o movimento. Solos saturados podem sofrer liquefação. Encostas podem perder estabilidade.
Compreender esses processos permite avaliar melhor os danos causados por terremotos e planejar cidades capazes de responder de forma mais segura aos futuros abalos.
A ciência ainda não consegue determinar exatamente o dia em que ocorrerá um grande terremoto.
Mas consegue investigar o terreno, identificar vulnerabilidades e orientar construções antes que ele aconteça.
Perguntas frequentes
O solo pode aumentar a magnitude de um terremoto?
Não. A magnitude é determinada pela energia liberada na fonte sísmica. O solo pode, porém, amplificar determinados componentes do movimento observado na superfície.
O que é liquefação do solo?
É uma perda significativa de resistência e rigidez que pode ocorrer em determinados solos saturados durante um tremor forte, provocando deformações, recalques e deslocamentos.
Construir sobre rocha é sempre mais seguro?
Não existe garantia absoluta. Rocha firme pode reduzir determinados efeitos locais de amplificação, mas segurança também depende do terremoto, projeto estrutural, fundações e qualidade da construção.
Por que construções próximas podem sofrer danos diferentes?
Porque geologia, espessura dos sedimentos, presença de água, topografia e características das edificações podem mudar em distâncias pequenas. O terremoto pode ser o mesmo, mas a resposta de cada local não é necessariamente igual.
