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Los sismos y sus daños - Osiris de Leon

Los sismos y sus daños

By Alvin Osiris d León Melendez - Mar Abr 03, 1:26 pm

La corteza terrestre está fragmentada en placas tectónicas, las cuales, gracias a las corrientes convectivas magmáticas del interior de la tierra, se mueven a una velocidad que varía entre 20 y 74 milímetros por año, acumulando energía elástica a lo largo de las fallas geológicas regionales que definen los bordes de contacto entre las diferentes placas tectónicas, y cuando se produce una súbita rotura en un segmento de una de esas fallas, se liberan ondas sísmicas de compresión y ondas sísmicas de cizallamiento que llegan hasta la superficie, y, si se mueven lentamente, con gran amplitud, en los suelos flexibles, hacen colapsar las estructuras que no están preparadas para soportar fuertes y largas vibraciones, mientras las edificaciones construidas sobre rocas rígidas permanecen prácticamente intactas gracias a que las ondas sísmicas viajan a alta velocidad, con baja amplitud, a través de las rocas duras de buena calidad.

La magnitud de un sismo depende de la cantidad de energía liberada, y es una función logarítmica de la máxima amplitud de las ondas registradas y de la diferencia en los tiempos de llegadas de las diferentes ondas sísmicas de cuerpo hasta un punto determinado en la superficie de la tierra, midiéndose en toneladas equivalentes de dinamita TNT.

Los daños provocados por un sismo dependen de varios factores:

1-La magnitud del sismo: Mientras mayor sea la magnitud del sismo, mayor será la sacudida sísmica, mayor será la cantidad de energía elástica liberada y mayor será el riesgo de destrucción de las estructuras vecinas construidas sobre suelos flexibles de mala calidad.

2-La ubicación del epicentro del sismo: Mientras más cerca esté ubicado el epicentro del sismo, mayor será la probabilidad de daños a las estructuras construidas sobre suelos arcillosos y arenosos, porque la energía liberada por el sismo se atenúa con la distancia recorrida por las ondas sísmicas, aunque las ondas sísmicas que viajan a través de las rocas pueden amplificarse al llegar a zonas de suelos blandos y producir grandes destrucciones a cientos de kilómetros de distancia, como el caso de Ciudad de México, en 1985, cuyo epicentro estuvo a 330 kilómetros al noroeste de la ciudad y hubo una gran destrucción de las edificaciones construidas sobre los suelos blandos del antiguo pantano.

3-La ubicación del hipocentro: la posición del hipocentro, es decir, el punto donde se produjo la ruptura a lo largo de la falla geológica activa, incide en el nivel de daños provocados a las estructuras, ya que mientras más superficial es el sismo mayor será la cantidad de energía que llega a la superficie y mayor será el nivel de daños en las estructuras vecinas, y mientras más profundo esté ubicado el hipocentro menor será el nivel de daños a las estructuras fruto de la atenuación de las ondas elásticas de cizallamiento.

4-La direccionalidad de la falla geológica: La dirección de la falla geológica permite que una parte importante de la energía elástica liberada por el sismo viaje preferencialmente a lo largo del plano de la falla geológica responsable del sismo, afectando mayormente a las estructuras vecinas al plano de la falla, ya que el alto nivel de fracturamiento a lo largo del eje de la falla geológica permite que las ondas sísmicas de cizallamiento (Vs) viajen muy lentamente a lo largo de las rocas fracturadas y suelos vecinos, lo que produce amplificación de esas ondas sísmicas y mayores daños a las estructuras vecinas.

5-El tipo de roca o suelo: las rocas rígidas y los suelos flexibles tienen comportamientos muy diferentes cuando las ondas sísmicas de cizallamiento viajan a través del subsuelo, ya que en las rocas rígidas las ondas sísmicas de cizallamiento (Vs) viajan muy rápidamente con muy baja amplitud, mientras en los suelos flexibles las mismas ondas sísmicas de cizallamiento viajan muy lentamente, se amplifican y el suelo vibra largo rato haciendo colapsar muchas estructuras mal construidas. De ahí que el principal responsable del comportamiento sísmico de una estructura es la roca o el suelo del emplazamiento, de forma tal que estructuras malas, construidas sobre rocas buenas, como pasó en Haití, se comportan sísmicamente bien, pero estructuras aparentemente buenas, sin criterios de sismo resistencia, se comportan sísmicamente mal cuando están construidas sobre suelos flexibles, como pasó en Haití. Quien construye sobre rocas no teme a los sismos.

6-Las características de las estructuras: el segundo responsable del comportamiento sísmico de una estructura es la propia estructura, ya que una estructura levantada sobre un suelo flexible de mal comportamiento sísmico debe ser construida atendiendo al mal comportamiento sísmico del suelo, y bajo ninguna circunstancia las construcciones levantadas sobre suelos flexibles deben ser estructuralmente similares a las estructuras levantadas sobre rocas rígidas de buen comportamiento sísmico. Al construir sobre suelos flexibles se deben evitar las edificaciones altas, las columnas aisladas susceptibles a esfuerzos cortantes y que producen efectos de pisos suaves, las columnas cortas, las columnas muy esbeltas que soportan gruesas losas de techo, las excentricidades del edificio, los cambios de rigidez entre diferentes áreas o entre diferentes niveles de pisos, los vuelos largos, las zapatas aisladas, los muros frágiles, los insuficientes refuerzos de acero, la mala distribución del refuerzo de acero, la mala articulación del refuerzo de acero, la mala calidad del concreto, el vaciado del concreto en diferentes fechas para un mismo elemento estructural, etc. Las estructuras construidas sobre suelos flexibles y que muestren algunas de estas vulnerabilidades deben ser reforzadas para que sean sismo resistentes.

7-La licuación de las arenas sueltas: Las arenas finas, uniformes, sueltas y saturadas de agua, tienden a sufrir un efecto de licuación al momento de ser atravesadas por las ondas sísmicas, ya que las ondas comprimen las arenas, aumentan las presiones de poros, expulsan el agua intersticial, reducen la resistencia al cortante, se pierde parte del volumen ocupado por el agua, y el edificio construido sobre esas arenas se hunde parcialmente o se vuelca. En estos casos lo recomendable no es el reforzamiento de la estructura porque ello no resuelve el problema del suelo, sino el mejoramiento de las condiciones del suelo, mediante la remoción del horizonte arenoso de mal comportamiento sísmico, o mediante la inyección de una lechada de cemento de rápido fraguado bajo agua, previo a la construcción de la obra. Cuando un ensayo de refracción sísmica sobre estas arenas muestra un efecto de hidro P, es decir, una velocidad de ondas P del orden de 1,550 m/seg., ello sugiere que las ondas P han viajado a través del agua y no a través de la arena, lo que indica que las arenas prácticamente están flotando en el agua por no haber contacto entre ellas y ello obliga a tener cuidado en la construcción de la obra. Un buen ejemplo fue el terremoto de Niigata, Japón, en 1964.

8-La tixotropía de algunas arcillas: algunas arcillas saturadas de agua tienen la particularidad de comportarse casi como un líquido al momento de una fuerte sacudida sísmica, en un denominado efecto de tixotropía, el cual puede hacer colapsar la estructura durante un terremoto, colapso que no se debe a una mala calidad de la estructura, sino a una mala respuesta del suelo arcilloso con tendencia a la tixotropía. En las zonas de riesgo sísmico, las arcillas tixotrópicas deben ser removidas antes de una construcción para evitar el alto riesgo de colapso al momento de un sismo de gran magnitud.

La isla Hispaniola está cortada por 12 grandes fallas tectónicas regionales, con dirección noroeste- sureste, las que cubren todo el territorio insular, desde el océano Atlántico, al norte, hasta el mar Caribe, al sur, y cada una de ellas tiene un alto potencial para producir un sismo de gran magnitud, siendo ellas las responsables de los grandes y medianos terremotos que hemos sufrido desde 1562 hasta el 2010, y que han destruido a ciudades tan importantes como Santiago, La Vega, Cabo Haitiano y Puerto Príncipe, todas ellas levantadas sobre suelos arcillosos y arenosos de mal comportamiento sísmico, provocando en algunos casos cientos de miles de muertes, como fue el caso del sismo de Puerto Príncipe, el 12 de enero de 2010, el cual produjo unas 316,000 muertes, 350,000 heridos y un millón y medio de damnificados; sismos que cuando han tenido epicentro en el área marina han generado maremotos destructivos como el que destruyó a Compostela de Azua en 1751, el que penetró en Manzanillo y Monte Cristi el 7 de mayo de 1842, y el que destruyó a Matanzas de Nagua el 4 de agosto de 1946.

 

R. Osiris de León.

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