Terremoto

Vulnerabilidad: Errores del pasado

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Hablando de vulnerabilidad, la capacidad de resistir, es hablar de errores cometidos en el pasado y que, después de un gran evento comprendimos que no estábamos preparados. Un claro ejemplo de estos errores son las llamadas losas planas, que funcionaron por algún tiempo pero, algo tarde ya, notamos que no eran la opción más segura.

Las losas planas son elementos constructivos de hormigón armado extremadamente simples en concepto y construcción que consisten en losas que están apoyadas directamente sobre las columnas y no sobre vigas. Estas estructuras transmiten las cargas directamente a las columnas sin necesidad de colocar vigas. Estas losas planas no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico. [1]

Losa plana y losa apoyada sobre vigas

En el pasado las losas planas tuvieron una gran popularidad por su simplicidad de construcción y la posibilidad de tener techos más altos debido a la ausencia de vigas, sin embargo su popularidad ha ido decayendo con el tiempo debido a las dificultades que tiene para soportar cargas sísmicas.

Esta técnica de construcción conocida como losa plana causo el 61 por ciento de los derrumbes de edificios en el terremoto de magnitud de 7.1 ocurrido en México en 2017, que mató a 369 personas y cubrió avenidas de árboles y escombros. Casi dos tercios de los edificios que colapsaron en el monstruoso terremoto fueron construidos utilizando esta técnica que ahora está prohibida en zonas sísmicas de los Estados Unidos, Chile y Nueva Zelanda. [2]

Edificio en México construido con losas planas que fue parcialmente destruido en el terremoto de 7.1 grados en 2017

Eduardo Miranda, profesor de ingeniería civil y ambiental de Stanford y experto mundial de diseño resistente a terremotos, dijo “Hace 30 años que sabemos que este sistema mató a muchas personas, entonces ¿por qué lo seguimos usando?”.

Las losas planas de concreto se pueden adaptar arquitectónicamente y dar a los constructores mayor flexibilidad en el diseño de salas y espacios que necesiten techos más altos, pero en un terremoto, sin muros de hormigón armado o refuerzos laterales para resistir las fuerzas que empujan la estructura hacia los lados, los edificios con este diseño sufren desplazamientos excesivos y las conexiones entre losa y columna pueden romperse fácilmente por la acumulación de esfuerzos.

Referencias:

[1] Park, R. y Gamble, W. L.; Losas de concreto reforzado; Editorial LIMUSA; 1ª Edición, 2ª Reimpresión: 1992; México, pp. 21, 25.

[2] Burke Garance (9 de octubre de 2017). Engineers: Lives lost in Mexico quake could have been saved. The Denver Post, digital press. Recuperado de: https://www.denverpost.com/2017/10/09/mexico-city-earthquake-flat-slab-construction/. Acceso: lunes 28 de mayo de 2018.

Equipos de monitoreo

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Para un monitoreo con precisión se necesitan al menos tres estaciones que registren el evento, y para esto se utilizan 2 tipos de instrumentos, los acelerógrafos y los sismómetros. Los primeros registran la aceleración del suelo y los segundos miden la velocidad.

Los acelerógrafos son usados fundamentalmente para registrar movimientos fuertes, que están relacionados con sismos grandes o terremotos. Se usan especialmente en zonas pobladas para ver el comportamiento del suelo sobre el que se asientan las ciudades.  Ciertamente los acelerógrafos no son usados convencionalmente para la localización de los sismos. Sin embargo, el desarrollo tecnológico presente lo ha permitido y de hecho, la mayoría de los sistemas de alerta temprana están basados en el uso de este tipo de instrumentos.  La determinación de la magnitud usando registros de aceleración también ha sido implementada por muchos otros investigadores. [1, 2, 3, 4, 5]

En cambio los sismómetros pueden detectar sismos de cualquier magnitud. Debido a que los sismómetros son sensibles en un rango más amplio, estos equipos son los que frecuentemente se emplean en el monitoreo sísmico, y dependiendo de la frecuencia de onda que registran son clasificados en categorías, siendo los más utilizados los sensores de banda ancha y banda muy ancha.

Los sensores de “banda ancha” son muy populares actualmente ya que proveen una información sísmica completa debido a que pueden registrar ondas en un rango mayor de frecuencias, lo que ayuda a estudios sismológicos más detallados permitiendo dar una visión más completa del fenómeno. Los sensores de “banda muy ancha” tienen un mayor rango de registro y se emplean principalmente en estudios sismológicos globales, estos sensores son mucho más costosos y debido a su sensibilidad los lugares de instalación deben estar en la mayoría de los casos bajo tierra en roca firme. [6]

Referencias:

[1] Drouet, S., Cotton, F., & Guéguen, P. (2010), vs30,k,regional attenuation and Mw from accelerograms: application to magnitude 3-5 French earthquakes, Geophysical Journal International, 182, 880–898.

[2] Gupta, I.D. (2000). Using strong-motion accelerograms for estimation of local magnitudes of earthquake in Himalayan region. ISET Journal of Earthquake Technology, No 398, Vol 37, March-Sept. pp 1-10.

[3] Kanamori, H. & Jennings, P. (1978). Determination of local magnitude, Ml, from strong-motion accelerograms, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 2, pp 471-486.

[4] Margaris, B.N. & Papazachos, B.(1999) Moment-magnitude relations based on strong-motion records in Greece,Bull. Seism. Soc. Am., 89, 2, pp 442-455.

[5] Zollo, A., Amoroso, O., Lancieri, M., Wu, Y. & Kanamori, H. (2010)  A threshold-based earthquake early warning using dense accelerometer networks, Geophysical Journal International, 183, 963–974.

[6] Trnkoczy, A., Havskov, J. y Ottemoller, L. Seismic Networks. IASPEI New Manual os Seismological Observatory Practice, vol 1, capítulo 8.

Monitoreo Sísmico

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Conociendo que los terremotos son eventos imparables con los que estamos destinados a cargar, el monitoreo sísmico es la interpretación de los estudios de la actividad sísmica de la tierra. Cualquier ubicación geográfica del planeta sufre este fenómeno de la naturaleza y estas regiones pueden ser consideradas de alta o baja sismicidad. En América latina el 70% del territorio está comprendido por alto riesgo sísmico.

Existen tres principales objetivos para los cuales se implementan redes sísmicas de monitoreo: para emitir avisos, establecer las características de la sismicidad de una región, e investigar el interior de la Tierra.

Emitir avisos. La función de los avisos es dar una información rápida y precisa de dónde ocurrió el evento para que los organismos encargados de la emergencia den prioridad a esa zona.

Características de la sismicidad de una región. Se busca obtener una base de datos que permita evaluar el peligro sísmico de una región, al definir las áreas más propensas a sufrir aceleraciones importantes producidas por el paso de las ondas sísmicas. Debido al grado de aceleración que impriman las ondas sísmicas, se tendrán los efectos en las edificaciones. Estos datos son importantes para el diseño de estructuras y para realizar reforzamiento estructura en aquellas ya construidas.

Investigar el interior de la Tierra. Permitirá conocer la estructura interna de la tierra y comprender su funcionamiento.

¿Qué sucede después de un terremoto?

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Después de un terremoto importante, llegarán eventualmente las que son siempre más pequeñas que el evento principal, sin embargo pueden ser tan fuertes como un nuevo terremoto por lo que pueden añadir daños gravísimos a las zonas afectadas. Estas réplicas ocurren en las secciones de la falla que no se deslizaron, o que no aliviaron por completo la tensión acumulada o por el contrario donde este estés aumentó.

Si la intensidad de una supuesta réplica supera a la del anterior temblor, no se la considera como tal réplica, sino como un nuevo terremoto principal. El primer terremoto comienza a ser considerado entonces como sismo premonitor [1]. Las réplicas suelen suceder en el área de ruptura de la falla y en otras fallas que en su momento fueron afectadas por el movimiento principal.

Los científicos han demostrado que hay menos posibilidades de que se produzcan réplicas a medida que avanza el tiempo. Cuando pasan 24 horas del primer terremoto, las posibilidades de que se produzca otro movimiento se reducen a la mitad. Cuando pasan diez días, la posibilidad es una entre diez.

Referencias:

[1] Martín Algarra (jueves 25 de febrero de 2016). Por qué se producen las réplicas de un terremoto y qué peligros adicionales traen. La información, Periódico digital. Recuperado de: https://www.lainformacion.com/tecnologia/mundo/por-que-se-producen-las-replicas-de-un-terremoto-y-que-peligros-adicionales-traen_aa0axjdtr7oxyhb08hrgr6. Acceso: martes 8 de mayo de 2018.

¿Cómo se localiza un terremoto?

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Una de las maneras más sencillas para localizar un epicentro de un sismo es la triangulación. Este método, al igual que los otros, usan los diferentes tipos de ondas que generan los sismos, las mismas que viajan a distintas velocidades, por lo que arriban a las estaciones sísmicas a diferentes tiempos.

Las llamadas ondas P o primarias viajan más rápido que cualquier otro tipo de inda sísmica y en consecuencia llegan primero a cualquier estación. Las ondas S o secundarias viajan aproximadamente a 2/3 de la velocidad de las ondas P. Conforme las estaciones se alejan de la fuente de las ondas, la diferencia en el tiempo de arribo de las ondas P y S se incrementa. En la Figura (i) se muestra un ejemplo de un sismo en Ecuador, en el cual se utilizan tres estaciones sísmicas. Se nota claramente la diferencia de tiempo que tiene cada arribo de la onda P y S.

El tiempo entre el arribo de la onda P y la onda S es medido en cada estación. Esta diferencia está relacionada con la distancia entre la estación y el sismo, de la misma manera como se determina la distancia entre un relámpago y un trueno por la diferencia de llegada entre la luz y el sonido. Tomando como centro cada estación se dibuja un círculo de radio igual a la distancia encontrada y el punto de intersección será la ubicación del sismo como se muestra en la Figura (d).

(i) Sismograma de un sismo local que llega a las estaciones JAMA, PISA y COTA, Ecuador. (d) Localización epicentral de un sismo en Ecuador mediante el método de triangulación.

Este procedimiento permite determinar únicamente el epicentro de un sismo superficial, es decir, menos de 30 km de profundidad. Lo anteriormente descrito es un procedimiento rápido y manual. Cuando se cuentan con más estaciones se recurren a programas más sofisticados que entre otras cosas consideran las características del medio por el que viajan. [1]

Referencias:

[1] Rivadeneira, F., Segovia, M., Alvarado, A., Egred, J., Troncoso, L., Vaca, S. y Yepes, H. Breves fundamentos sobre los terremotos en el Ecuador. Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional. Corporación Editora Nacional. Quito, Ecuador. Noviembre 2007.