Sismos menores con daños mayores en suelos

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La madrugada de este viernes 15 de enero, un moderado terremoto de magnitud 6.2 sacudió el extremo occidental de la isla Sulawesi, en Indonesia, con daños mayores en la ciudad costera de Mamuju, y balance preliminar de 73 muertes, 826 heridos, el hospital Mitra colapsado con enfermeras y pacientes atrapados, 450 viviendas colapsadas o dañadas, y 28 mil personas desplazadas, siendo difícil justificar que este temblor menor, que no debió producir más que un susto momentáneo, haya provocado tantos daños materiales y humanos, salvo la sismo-geo-realidad de que todas las estructuras colapsadas estaban construidas sobre arcillas, arenas y gravas costeras, similar al abanico aluvial de Guánica, Puerto Rico, donde el sismo de magnitud 6.4 ocurrido el 6 de enero de 2020 aplastó por completo la escuela Agripina Seda y cientos de viviendas, y similar al abanico aluvial de Leogane, Haití, donde escuelas y viviendas colapsaron con el terremoto de magnitud 7.0 ocurrido el 12 de enero de 2010, con 316 mil muertes y 350 mil heridos.
Fruto de 11 horas de diferencia de horario, este sismo ocurrió apenas 2 horas después de terminada una interesante reunión virtual para socializar la rehabilitación provisional de una edificación colonial de la ciudad de Santo Domingo, donde la primera objeción planteada por el nuevo consultor contratado por el Estado dominicano para diseñar los refuerzos estructurales provisionales, es lo que él llama “alta aceleración sísmica utilizada en los diseños anteriores”, aceleración obtenida luego de una detallada caracterización geofísica y geotécnica del subsuelo donde está emplazada la estructura colonial en ruinas; y cuando vemos la seguridad con la que se plantea que para evitar rigidizar excesivamente la vieja estructura que se quiere reforzar, la aceleración gravitacional a utilizar como aceleración máxima en el nuevo espectro de respuesta sísmica de la estructura debe ser reducida a 0.16g, queda claro que muchos expertos en ingenieria sismorresistente hacen sus análisis al margen de una respuesta sísmica local, que depende de una geología local que es la que define las velocidades de propagación local de las ondas sísmicas de corte (Vs), las que determinan la aceleración sísmica pico del suelo (PGA) donde se levanta una estructura, y definen la aceleración máxima a utilizar en un correcto diseño sismorresistente, sobre todo porque en ingeniería sismogeotécnica se considera, obligatoriamente, el peor escenario posible, y nunca el escenario más cómodo posible, especialmente cuando en un mismo lugar hay roca caliza rígida de un lado y suelo flexible malo del otro lado.

Sólo hay que recordar que el majestuoso viaducto de Hanshin, construido en Kobe, Japón, fue reforzado por ingenieros estructuralistas que le colocaron pilares de 3.1 metros de diámetro para que resistiera un terremoto de magnitud 8.2, pero el terremoto de Kobe, ocurrido en enero de 1995, con magnitud 7.3, lo derribó en un tramo de 650 metros de longitud, fruto de que los estructuralistas utilizaron una aceleración de 0.4g establecida en el código sísmico (g = aceleración gravitacional = 9.81 m/seg2), mientras el terremoto produjo una aceleración de 0.8g en suelos blandos, es decir, la aceleración producida por el sismo fue el doble de la aceleración recomendada en el código y usada en el diseño, pues la aceleración sísmica real del suelo que se estremece con un terremoto no la determina un código sísmico, sino las características del suelo, estando claro para los geólogos que estudiamos la sismicidad, que a menor velocidad de propagación de las ondas sísmicas de corte en un suelo flexible, se produce mayor amplitud de las ondas sísmicas para mantener constante la energía de las partículas, y ello produce mayor aceleración sísmica horizontal.

Un caso similar, objeto de estudios geocientíficos, es el de la ciudad de Tainán, en Taiwán, ciudad levantada sobre arcillas y arenas, y donde el modelo geosísmico del dr. Shiann-Jong Lee muestra que sismos de magnitud 6.3 producen aceleraciones horizontales de hasta 1.0g en suelos blandos, valor muy superior a la aceleración utilizada en diseños estructurales de altas edificaciones colapsadas en Taiwán durante sismos moderados.
Cuando en enero de 2020 viajamos a Puerto Rico para hacer mediciones de velocidades de propagación de ondas sísmicas en suelos de Guánica, Guayanilla, Yauco y Ponce, donde se produjeron los mayores colapsos sísmicos, tuvimos el honor de ser acompañados durante toda una tarde por el entonces secretario de Estado de la Gobernación de Puerto Rico, ingeniero Elmer Román, quien ante la gran magnitud de los daños sísmicos, y ante la moderada magnitud de 6.4 del sismo, nos preguntó que cómo era posible que un terremoto moderado produjera semejante aplastamiento de escuelas y viviendas, y nuestra respuesta fue que en muchos diseños estructurales de importantes obras de ingeniería se utiliza una baja aceleración sísmica para economizar acero de reforzamiento de la estructura, sin tomar en cuenta el tipo de suelo local, pero que los terremotos moderados producen altas aceleraciones en suelos flexibles, las que generan grandes fuerzas cortantes que tumban muchas estructuras débiles, criterio que fue inmediatamente avalado por el ingeniero José Martínez, director de la Oficina de Sismos Fuertes de Puerto Rico, quien respondió: “Realmente es así. En muchas obras están bajando la aceleración sísmica de diseño para justificar utilizar menos acero de refuerzo, y por eso muchos sismos moderados están tumbando muchas estructuras”.

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