A Grande Pirâmide de Gizé, no Egito, existe há mais de 4.500 anos. Em muitos terremotos fortes, apenas o revestimento externo de pedra foi danificado, enquanto a estrutura principal ficou quase intacta. Isto atraiu a atenção acadêmica de longo prazo para o mistério de sua resistência aos terremotos. Um novo estudo realizado pelo geofísico egípcio Asem Salama e colegas revela parte do comportamento dinâmico da pirâmide sob terremotos, medindo suas características de vibração no ruído ambiental, e propõe que uma “incompatibilidade natural de frequência” pode ser um dos fatores importantes para sua sobrevivência a longo prazo.
A equipe de pesquisa testou as pequenas vibrações da pirâmide no ambiente natural sem aplicar força externa, e descobriu que sua "frequência natural" (ou seja, a frequência na qual a estrutura "prefere" a vibração) está concentrada principalmente entre cerca de 2,0 e 2,6 Hz, enquanto a frequência dominante da camada de solo de fundação onde está localizada é de cerca de 0,6 Hz. Há uma diferença significativa entre os dois. Os pesquisadores apontaram que esta “incompatibilidade de frequência” pode dificultar a formação de ressonância efetiva entre as ondas sísmicas entre a pirâmide e a fundação, enfraquecendo assim a transferência de energia e reduzindo o efeito de amplificação estrutural.
O artigo usa a analogia de um swing: se a frequência de impulso for consistente com o ritmo inerente do swing, seu swing será amplificado rapidamente; caso contrário, será difícil produzir efeitos significativos. A resposta dos edifícios aos terremotos é semelhante. Quando a frequência de vibração do solo está próxima da frequência natural do edifício, é fácil ressoar e causar danos catastróficos. A Grande Pirâmide de Gizé tem uma grande diferença de frequência com o solo de fundação, o que reduz até certo ponto este risco.
O estudo também observou que níveis de vibração relativamente baixos foram medidos perto da “câmara de descompressão” de múltiplas camadas acima da “Câmara do Rei” dentro da pirâmide. Acredita-se que essas câmaras de pedra sejam usadas para dispersar o peso das pedras maciças acima, e o arranjo estrutural parece ter afetado o caminho de propagação da energia vibratória dentro da pirâmide, enfraquecendo as vibrações em algumas áreas.
Para obter esses dados, a equipe utilizou o método denominado "razão espectral horizontal-vertical" (HVSR), que analisa as frequências dominantes do solo e das estruturas registrando vibrações extremamente pequenas causadas pelo vento, tráfego, atividades humanas e ruído de fundo sísmico natural. Dado que as pirâmides são um património cultural importante, os engenheiros não podem perfurar, carregar ou implantar sensores em grande escala, como pontes modernas ou edifícios altos, pelo que o HVSR é uma ferramenta adequada para obter informações críticas sem destruir as relíquias culturais.
Os pesquisadores montaram um total de 37 pontos de medição dentro e fora da pirâmide, cobrindo passagens internas, pedras externas e camadas de solo circundantes para comparar as características de vibração em diferentes locais. No entanto, o autor também enfatizou que este método só pode refletir a resposta sob vibrações ambientais fracas e não pode ser diretamente equivalente ao desempenho real sob condições de fortes terremotos. Este último pode desencadear comportamentos não lineares como fissuração de pedras, abertura de juntas e deslizamento de blocos, alterando assim o período inerente da estrutura.
O artigo lembra ao público que a longevidade das pirâmides não deve ser simplesmente considerada como uma evidência direta de que “os antigos egípcios dominavam a engenharia sistemática resistente a terremotos”. O projeto sísmico moderno avalia a resistência geral em vez de um único parâmetro de frequência: os engenheiros precisam considerar vários fatores, como a intensidade esperada do terremoto, a qualidade do solo do local, o peso estrutural e a flexibilidade, a dissipação de energia e a capacidade de deformação, e as consequências da falha.
Na prática de engenharia contemporânea, mesmo que haja uma incompatibilidade de frequência entre a fundação e a superestrutura, os edifícios ainda podem ter um desempenho fraco em caso de terramotos. Os danos reais a alguns edifícios no terremoto de magnitude 5,8 no Cairo em 1992 e no terremoto em Newcastle, na Austrália, em 1989, refletem essa complexidade. Para edifícios de pedra como a Grande Pirâmide, a fissuração, deslocamento e degradação da rigidez das pedras durante fortes terremotos mudarão dinamicamente a sua frequência, tornando o comportamento estrutural mais difícil de prever.
O autor também faz uma analogia com o caso do "viés do sobrevivente" nas estatísticas: durante a Segunda Guerra Mundial, se a seleção do local dos aviões de combate para instalação de blindagem fosse baseada apenas na distribuição de buracos de bala nas aeronaves que retornavam, aquelas aeronaves que não conseguiram retornar devido a terem sido baleadas em partes importantes seriam ignoradas. Da mesma forma, antigas pirâmides, aquedutos e templos que ainda existem hoje são muitas vezes sobreviventes de um grande número de experiências fracassadas, fundações fracas e projetos detalhados pobres que foram excluídos pela história. Portanto, todas as intenções de design dos antigos não podem ser inferidas apenas a partir de exemplos existentes.
No entanto, o autor acredita que a sobrevivência da Grande Pirâmide não é de forma alguma puramente acidental, mas um reflexo de um julgamento de engenharia empírica bastante maduro. Do ponto de vista da engenharia, possui base ampla, centro de gravidade baixo, formato camada por camada, alto grau de simetria no plano, rocha calcária sólida e alvenaria contínua e espessa caminho de transmissão de força. Geralmente apresenta as características de baixo, rígido e estável, em vez de uma forma alta, macia e fina e frágil.
O artigo aponta que a conclusão mais segura é que os antigos construtores egípcios fizeram excelentes escolhas estruturais na prática a longo prazo. Essas escolhas podem ser devidas à experiência de construção, limitações materiais, necessidades religiosas e culturais ou significados simbólicos, e seus benefícios de resistência a terremotos são "benefícios colaterais" obtidos involuntariamente. Portanto, a sobrevivência da Grande Pirâmide não é o resultado de forças misteriosas nem a prova de que os povos antigos dominaram sistematicamente o design resistente a terremotos no sentido moderno. No entanto, esta investigação ainda fornece uma base empírica importante e admirável para a compreensão do seu comportamento estrutural, ao mesmo tempo que deixa uma série de questões em aberto para uma exploração mais aprofundada.