Avance 25 Mayo 2014. Gama Doctorado Esia
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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TECAMACHALCO SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN DEPARTAMENTO DE POSGRADO / DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN Vulnerabilidad Física y Riesgo en la Vivienda de Adobe en Zona Sísmica. Ma. Guadalupe Gama Avilés SEPI-ESIA Tecamachalco, IPN
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TESIS ADOBE
Transcript of Avance 25 Mayo 2014. Gama Doctorado Esia
1
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
UNIDAD TECAMACHALCO SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
DEPARTAMENTO DE POSGRADO / DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN
Vulnerabilidad Física y Riesgo
en la Vivienda de Adobe
en Zona Sísmica.
Ma. Guadalupe Gama Avilés SEPI-ESIA Tecamachalco, IPN
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
UNIDAD TECAMACHALCO SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
DEPARTAMENTO DE POSGRADO / DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN
Fenómeno:
La vivienda de adobe manifiesta daños como fisuras, fracturas o incluso
colapsos ante eventos sísmicos.
Planteamiento del problema:
¿Será la inadecuada aplicación del sistema constructivo, aunado a la
incorrecta morfología de la vivienda de adobe, factores que inciden en la
manifestación de daños como fisuras, fracturas o incluso colapsos en la
vivienda de adobe ante eventos sísmicos?
Es un hecho evidente que las viviendas de adobe en zonas sísmicas presentan
daños cuantificables que van desde perjuicios mínimos en su estructura y/o hasta
la destrucción de las mismas. Ante esta situación cabe hacerse la pregunta: ¿Es la
incorrecta aplicación de sistemas constructivos aunado a la incorrecta morfología
de la construcción, las causas que inciden que en las viviendas de adobe se
presenten daños como fisuras, fracturas y colapsos en las regiones con frecuentes
sismos?
A continuación, se numeran otros supuestos que dan rumbo a la presente
investigación:
1.- Debilidad del material de construcción para resistir al evento
2.- Origen de un sismo de alta magnitud (8 grados Richter o más)
3.- Construcción de la vivienda en zona de alto riesgo
4.- la geometría del volumen, es incorrecta
3
5.- inadecuado sistema estructural.
El análisis de dichos supuestos explicará ¿por qué? del fenómeno de deterioro o
destrucción que ocurre en la vivienda de adobe en zonas sísmicas.
Justificación
El estado de Guerrero es uno de los más activos sísmicamente del país,
localizado junto al límite entre las placas tectónicas de Cocos y Norteamérica, en
la Costa del Pacífico mexicano entre Acapulco y Petatlán en la Costa Grande de
Guerrero, región conocida por los sismólogos como la Brecha de Guerrero.
Ante esta situación, son mínimos los estudios que actualmente se llevan a cabo
para obtener una perspectiva de las múltiples experiencias, que comprueban la
debilidad de las viviendas construidas con adobe y el pobre comportamiento en
sus estructuras cuando son sometidos a este tipo de fuerzas (Salgado, 2005).
La presente investigación aporta el estudio en un campo en el que muy poco se ha
explorado y que en nuestros días con el peligro latente en esta zona sísmica será
de beneficio para mitigar la vulnerabilidad física a que está expuesta la vivienda de
adobe en esta región geográfica específicamente.
A la fecha no hay investigación ni bibliografía en que se exponga el
comportamiento estructural ante sismos de diversas magnitudes.
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Indice
Introducción
Metodología
Hipótesis
Objetivos
Índice
pág.
Estado del arte …………………………………………………………………………………………….. 2
Marco teórico
1 Aspectos conceptuales
Sismo, sismología y sismicidad………………………………………………………………..………….. 9
1.1 La Teoría de la Tectónica de placas………………………………………………………….…….11
1.2 Otras fuentes generadoras de sismos……………………………………………………………..…15
1.3 Características de la fuente sísmica…………………………………………………………………..
Energía, Magnitud, Intensidad, Duración…………………………………………………………………
1.4 Sismicidad en México………………………………………………………………………………… 18
1.2 Fallas ante terremotos de las edificaciones en tierra ………………………………………..…. 22
2.3 Peligrosidad, Riesgo y Vulnerabilidad sísmicas
2.4 Regionalización sísmica de la República mexicana
2.3.1 localización
2.3.2 Magnitud e intensidad de los sismos
2.5 Comportamiento de las construcciones de tierra ante sismos
2.5.1 Daños por sismo
2.5.2 Índices de daño
3 Diseño de la prueba
3.1 Aplicación de la prueba
3.2 Ordenamiento y análisis de datos
3.3 Relación de variables
3.4 Conclusiones
Bibliografía…………………………………………………………………………………………………. 23
Anexos………………………………………………………………………………………………….…….27
5
Estado del arte
6
El comportamiento de las estructuras de las edificaciones de adobe ante
fenómenos naturales (geológicos, hidrometeorológicos o químicos), es un tema de
especial importancia por la vulnerabilidad a la que se encuentran expuestas sus
estructuras, más aún si se considera el grado de afectación a la sociedad, una vez
que pone en riesgo la integridad física de las personas que las habitan.
A continuación se presenta un marco multidisciplinario en el que convergen los
conocimientos que exponen estudios que se han difundido en Europa, Estados
Unidos y en México, de las características físicas y propiedades mecánicas de la
tierra como material de construcción, la tipología de la vivienda de adobe, las fallas
que se originan en esas edificaciones ante los sismos, considerando que son los
antecedentes base para la presente investigación.
Meli en 1985, en “Diseño Estructural” explica brevemente la teoría de La Tectónica
de Placas la cual, se relaciona con el origen de la sismicidad en la tierra y la
ocurrencia de estos eventos en México. Además de manera explicativa
conceptualiza algunos de los términos más frecuentes relacionados con el
fenómeno sismológico y que a menudo existe confusión en la interpretación y
utilización entre la población tales como: Magnitud, Intensidad, Foco, Sismicidad
de una zona, Riesgo sísmico y Acelerograma.
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Para 1994 Meli, como coordinador de investigación del CENAPRED en conjunto
con el Instituto de Ingeniería de la UNAM, en un reporte de investigación sobre el
comportamiento sísmico; describe algunas fallas en las estructuras de
mampostería tales como fisuras, grietas, fracturas y el colapso de las
edificaciones. Propone métodos para la prevención de la resistencia de muros
ante distintos tipos de fuerza y lleva a cabo un análisis del comportamiento de la
mampostería, identificando las variables que influyen en el deterioro de los muros
en el que incluye algunas recomendaciones para el diseño sísmico de estructuras
de ese sistema constructivo.
En 1998 Meli, en Ingeniería Estructural de los Edificios Históricos, analiza la
seguridad estructural en edificios históricos por medio de estudios y aplicación del
método simplificado de revisión sísmica e índice de área resistente a sismo, dicho
método se basa en comparar entre la fuerza lateral total impuesta por el sismo y la
capacidad que la estructura tiene para resistir dicha fuerza. Explica los efectos
que las fuerzas sísmicas ocasionan en las estructuras de los edificios y la relación
que guardan esas con las ondas generadas por sismos en distintas condiciones
de subsuelo.
En cuanto a estudios de la morfología y la utilización del material de adobe, Minke
(2001) en su Manual de Construcción para Viviendas de Tierra; propone la
utilización de tierra como material para construcción haciendo mención de sus
beneficios térmicos, analiza los daños provocados por sismos en la vivienda de
adobe tales como fisuras, fracturas y colapsos, propone la estabilización y
refuerzos de muros elaborados con materiales tradicionales, y propone soluciones
en el diseño con la inclusión del diseño de estructuras con resistencia contra
efectos de sismos. A través de estudios que ha llevado a cabo en algunos sitios de
Centroamérica (Guatemala, Ecuador y Chile), Minke (2001), propone prototipos de
vivienda de adobe en los que demuestra, que la utilización de la tierra como
material de construcción es efectiva como sistema antisísmico en esas zonas en
específico. Sostiene que la forma de la planta compacta de la vivienda es un factor
muy importante para que proporcione estabilidad a la estructura de la misma.
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Mediante estudios comparativos en laboratorio sometió por simulaciones de
esfuerzos sísmicos algunos prototipos de vivienda de adobe a escala reducida con
formas rectangular, cuadrada y circular y obtuvo que: una planta cuadrada es
mejor que una rectangular y una circular es la óptima.
Se publican algunos trabajos de la labor que se ha llevado a cabo en
Latinoamérica de experiencias en la construcción con tierra. En esta relación Pons
en 2001 en “La tierra como Material de Construcción”, menciona que el grado de
daño que un sismo ocasione en las viviendas de adobe, no debe llegar al colapso,
ya que el objetivo principal debe estar centrado en la salvaguarda de la vida de
sus moradores. Menciona que entre las características de la tierra como material
de construcción es la baja resistencia a la compresión, se considera nula a los
esfuerzos de tracción y su poca o nula elasticidad.
En 2001 Guerrero, presenta Arquitectura en tierra. Hacia la recuperación de una
cultura constructiva, estudio en el que sostiene que la vivienda de tierra presenta
cualidades y valores de respeto al entorno natural derivado del bajo impacto en el
medio ambiente y la posibilidad de generar espacios seguros y confortables.
Menciona que entre otras características físicas, la tierra como material de
construcción, proporciona cualidades térmicas de bienestar ambiental tanto en
climas fríos como en cálidos.
“La tierra cruda en la construcción del hábitat” es el nombre de La Memoria 1er
seminario Exposición Consorcio Terra Cono Sur en San Miguel Tucumán, (2002)
es publicada en una recopilación de trabajos de investigación y experiencias en la
elaboración de vivienda de tierra cruda, como resultado del seminario CYTED con
sede en Argentina.
El Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) cuya
responsabilidad principal consiste en apoyar al Sistema Nacional de Protección
Civil (SINAPROC), realiza actividades de investigación, capacitación y difusión
acerca de fenómenos naturales y antropogénicos (geológicos,
hidrometeorológicos, químicos) que pueden originar situaciones de desastre, así
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como acciones para reducir y mitigar los efectos negativos de tales fenómenos,
para coadyuvar a una mejor preparación de la población para enfrentarlos.
En 2003, CENAPRED publica; “Algunos Estudios Sobre El Comportamiento Y
Rehabilitación de la Vivienda Rural de Adobe”, en el que se abordan de manera
descriptiva las principales fallas técnicas y el comportamiento de los elementos
constructivos y el tipo de daños que se observan en este tipo de edificaciones. En
ese estudio CENAPRED establece que la vivienda de adobe tiene características
estructurales que hacen que su comportamiento no resista ante eventos sísmicos,
y menciona que las principales causas de ese comportamiento es por tener su
masa distribuida en los muros, la falta de diafragma rígido y la falta de una liga
eficiente entre muros. Se determinó que las principales fallas que predominan en
las viviendas de adobe son: la tendencia de volteo de los muros fuera de su plano
lo que causa agrietamientos verticales en esquinas, volteo central en muros largos
y la caída de techos. Con base en esta revisión se determinó que las principales
técnicas de rehabilitación recomendadas son la construcción de dalas de concreto
reforzado con dentellones en esquinas, la construcción de dalas y castillos de
concreto como en las estructuras de mampostería confinada, y el uso de malla de
alambre y recubrimiento de mortero en todo el muro o en bandas colocadas en las
bordes y esquinas.
Salgado 2005, en “Evaluación sísmica. Centros Históricos del Sureste Mexicano”
hace un análisis de algunos de los efectos que los sismos causan a las vivienda
de adobe, en los centros históricos de las ciudades de Taxco en el Estado de
Guerrero, Chiapa de Corzo en Chiapas y Oaxaca, tres estados del Sureste
Mexicano; en los que propone estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgo que las
fuerzas sísmicas ocasionan en las viviendas de adobe tradicionales. Salgado
presenta una propuesta de refuerzo en la estructura en las viviendas de adobe
que presentan daños por sismos, y da algunas recomendaciones para mitigar los
efectos de eventos sísmicos elaborando un plan de contingencia para cada sitio
de estudio.
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Para 2006, un estudio de la Evaluación del riesgo sísmico de dos tipologías
características de la ciudad de Barcelona en España, es presentado con una tesis
doctoral en la Universidad Politécnica de Cataluña. Moreno; después de realizar
una revisión de conceptos que se manejan en la evaluación de riesgo sísmico,
realiza un estudio cuantitativo de la vulnerabilidad de los sismos mediante
matrices y métodos matemáticos.
Es un gran avance para la protección ciudadana en México, ya que en su Guía
básica para la elaboración de Atlas estatales y municipales de peligros y riesgos
2006, “se establecen los criterios generales para determinar los niveles de peligro
para el fenómeno en el que se obtendrá como resultado el porcentaje de
destrucción esperado para una vivienda, un caserío, un poblado o una ciudad”.
En 2007 Guerrero, presenta resultados de la investigación de compatibilidad de
materiales en la reutilización de patrimonio construido con tierra. Fundamenta
criterios para el mantenimiento, conservación y restauración patrimonial
empleando de manera sustentada técnicas modernas y tradicionales.
En el ejercicio de la construcción de vivienda de adobe Minke (2010), realiza
estudios de las estructuras sismoresistentes, defendiendo su postura de colocar a
la vivienda de tierra cruda como la solución al problema de vivienda tanto en
regiones rurales como en regiones de primer mundo, en las que es parte de su
práctica como diseñador y productor de este tipo de vivienda.
Gernot Minke en 2010, difunde Manual de Construcción con tierra. La tierra como
material de construcción y su aplicación en la arquitectura actual. Orientado al
estudio de la construcción con tierra. El autor documenta la mayoría de sus
experimentos desarrollados hasta la fecha y corregidos a través de
investigaciones continuas en Centro y Sur de América acerca de las estructuras
de las viviendas de adobe. Sostiene que para mejorar el comportamiento ante
sismos de los muros elaborados de adobe, en la ejecución de la mampostería
deben tenerse en cuenta las ciertas recomendaciones, entre otras: 1.- Las capas
horizontales del mortero no deben tener un espesor mayor a 2 cm. 2.- Las uniones
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verticales deben rellenarse completamente con mortero. 3.- La calidad del mortero
debe ser alta con un con tenido de arcilla alto para obtener una buena adherencia
y una alta resistencia a la flexión. 4.- Los adobes deben mojarse antes de su
colocación.
Barros L., Álvarez V., e Imhoft C., presentan en 2013, “Terra. Desde la tradición a
la innovación tecnológica en sistemas constructivos a base de tierra cruda” aborda
la experiencia en el tema de sismos en Chile, se describen los tipos de sismos y
sus características, abordando el desempeño estructural de la vivienda de tierra
ante este evento natural, se describen también fallas típicas y algunos aspectos
que influyen en el colapso de las edificaciones y se proponen algunos criterios y
recomendaciones a considerar en este aspecto. Describe técnicas constructivas
innovadoras aplicadas a las viviendas elaboradas a base de tierra cruda con
elementos de refuerzo. Se analizan los resultados de viviendas a escala reducida
sometidas a ensayos llegando a conclusiones y recomendaciones de futuras
investigaciones en el tema de construcción de vivienda de tierra antisísmica.
Una pauta para situar escenarios de vulnerabilidad sísmica en México, es
elaborada por el CENAPRED en conjunto con la Universidad Nacional Autónoma
de México (UNAM). En 2003 publica un Diagnostico de peligros e identificación de
riesgos de desastres en México en el que el 2004 establece criterios generales
para evaluar la vulnerabilidad física de la vivienda ante la acción de sismo y viento,
en la que se presenta la evaluación cualitativa. En el año 2006 plantea algunos
criterios para la evaluación de riesgos, peligro y vulnerabilidad en la vivienda ante
eventos naturales como sismos y vientos en la evaluación cuantitativa de la
vulnerabilidad de las edificaciones de bajo costo.
A través de un enfoque desde el punto de vista de la geografía y la estadística de
la sismicidad en la costa mexicana del Pacífico, Barrientos, Fernández y Rivero
(Sin fecha) analizan este cinturón Circumpacífico, sostienen que el estudio de este
fenómeno se traduce en mejorías para su entendimiento y en el desarrollo urbano
del país. Propone la descripción de las ocurrencias como un proceso de puntos y
12
utiliza modelos lineales generalizados como herramienta para ajustar tasas de
ocurrencia de este fenómeno.
Mendoza J., y Barbosa A. I. (sin fecha), realizan una publicación sobre desempeño
sísmico de la arquitectura habitacional en el centro histórico de la Ciudad de
Colima presentan un artículo del estudio de edificios que han adquirido valor
patrimonial en el centro histórico de Colima. Edificaciones construidas con
técnicas tradicionales y que al transcurrir del tiempo presentan algún tipo de
deterioro tanto en apariencia como en su estructura causados por eventos
naturales como el viento, sismos, humedad, entre otros. Como conclusión de ese
estudio, sostienen que para que la vivienda de adobe resista a esfuerzos sísmicos
debe considerarse aspectos morfológicos de la vivienda y de los bloques de adobe
y la aplicación correcta del sistema constructivo.
A manera de reporte de estudios de ingeniería y su divulgación Alcocer presenta
el análisis y diseño del sistema constructivo con mampostería confinada así como
sus ventajas y desventajas en su utilización y tendencias a futuro.
Consideraciones para el diseño sísmico de este sistema constructivo. Permiten la
aplicación en la edificación y diseño en sistemas constructivos para proponer
materiales y estructuras resistentes a sismos.
En un reporte de investigación, Meli, analiza la situación actual y el
comportamiento observado del diseño sísmico de edificios de muros de
mampostería, realiza un reporte sobre el comportamiento de las fallas en este
sistema constructivo, propone métodos para la predicción de la resistencia de
muros ante distintos tipos de fuerza ejercida en ellos. Analiza el comportamiento
de la mampostería identificando las variables que influyen en el deterioro de los
muros y propone algunas recomendaciones para el diseño antisísmico de
estructuras en este tipo de muros.
Yamin y varios, en un estudio sobre el comportamiento sísmico y algunas
alternativas de rehabilitación de edificaciones en adobe y tapia pisada con
modelos a escala reducida ensayados en mesa vibratoria, concluyen que las fallas
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se producen por la falta de conexiones monolíticas entre bloques de la estructura,
los cuales tienden a separarse por la generación de grietas que normalmente van
desde las esquinas o puntos de concentración de esfuerzos hasta las aberturas de
puertas o ventanas. Sostienen que estos sistemas tienden a presentar en general
colapsos súbitos generando fallas catastróficas. Proponen una alternativa de
rehabilitación basada en mallas de refuerzo adosadas a los muros existentes y
recubiertas con morteros de cal proporciona claramente una mayor ductilidad al
sistema con lo cual se mejoran las características de disipación de energía.
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Marco teórico
15
1 Sismología, sismicidad y sismo
Para el estudio del comportamiento de las estructuras de las edificaciones de
adobe ante eventos sísmicos, es necesario conocer aspectos básicos como la
terminología elemental utilizada en la sismología, como se origina un sismo y otros
aspectos para su entendimiento.
La Sismología es la ciencia que estudia los aspectos relacionados con la
ocurrencia de temblores de tierra. Según Espíndola (1994), los métodos e
instrumentos de observación sísmica (sismógrafos, escalas de medición entre
otros); fueron desarrollados en el siglo XX, siendo una de las más valiosas
contribuciones de esa ciencia su aportación a la llamada Tectónica de Placas.
Sismos
Para el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED 2001), un
sismo es un fenómeno geológico en el que intervienen la dinámica y los materiales
del interior de la Tierra o de la superficie de ésta. Las placas de la corteza terrestre
están sometidas a tensiones, cuando se mueven violentamente, provocando
ondulaciones y liberando una enorme cantidad de energía; entonces se genera un
sismo.
1.1 La Teoría de la Tectónica de placas
La teoría de la Tectónica de Placas tiene como antecedente dos teorías: la Teoría
de la Deriva Continental y la Teoría de la expansión del Fondo Oceánico. La
primera Alfred Wegener la enuncio en 1912 y explicaba la Pangea1 que significa
en griego “todas las tierras”. Wegener sostenía que la tierra había estado unida en
1 Más en general, Wegener conjeturó que el conjunto de los continentes actuales estuvieron unidos en el pasado remoto de la Tierra, formando un supercontinente, denominado Pangea. Este planteamiento fue inicialmente descartado por la mayoría de sus compañeros, ya que su teoría carecía de un mecanismo para explicar la deriva de los continentes. En su tesis original, propuso que los continentes se desplazaban sobre el manto de la Tierra de la misma forma en que uno desplaza una alfombra sobre el piso de una habitación. Sin embargo, la enorme fuerza de fricción implicada, motivó el rechazo de la explicación de Wegener, y la puesta en suspenso, como hipótesis interesante pero no probada, de la idea del desplazamiento continental. En síntesis, la deriva continental es el desplazamiento lento y continuo de las masas continentales (Wikipedia.org).
16
un solo continente y que en el periodo Jurásico hace 199 millones de años se
fragmentó originando la formación de los actuales continentes (Figura I.1).
Figura I.1 teoría de La Pangea. Fuente: eatrio.net.
Esa teoría no fue aceptada en esa época ya que carecía de sustento científico y
es hasta los años 60 en base al pensamiento de Wegener que se explica
científicamente el tectonismo tectónica de placas, nacida en los años 1960 a partir
de investigaciones de Robert Dietz, Bruce Heezen, Harry Hess, Maurice Edwing,
Tuzo Wilson y otros.
La Teoría de la Tectónica de placas fue propuesta a mediados del siglo XX entre
los años 50 y 60, en ella se manifiesta la forma en que está estructurada la corteza
o litósfera (Ver figura I.2), que es la porción externa más fría y rígida de la Tierra.
Esa teoría da una explicación de las placas tectónicas que forman la superficie de
la Tierra y de los desplazamientos que se observan entre ellas sobre el manto
terrestre fluido, sus direcciones e interacciones, también explica la formación de
las cadenas montañosas (orogénesis). Asimismo, explica por qué los terremotos y
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los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta (como el cinturón de
fuego del Pacífico)2.
Figura I.2 Estructura interna de la tierra. Fuente: http://slideshare.net
Figura I.3 Litosfera parte superficial de la tierra. Fuente: http://cmapspublic3.ihmc.us
Zuñiga (2011), explica la teoría de tectónica de placas y explica la forma en que
está estructurada la litosfera (Fig. 1.3), capa superficial, la más rígida y fría de la
tierra y lo menciona en la siguiente cita:
“La parte más superficial de la Tierra está dividida en un número de bloques o
mosaicos a los que se denomina “Placas Tectónicas” (Figura I.4). Dichos bloques
tienen un espesor que va de los 15 a los 50 km aproximadamente y componen la
“Litósfera”. La Litósfera es la parte rígida del “cascarón” de la Tierra y comprende
tanto a la corteza como a una parte (la parte más superficial) del Manto. La capa de
la Tierra que se encuentra inmediatamente debajo de la Litósfera es la Astenósfera,
la cual no es rígida”.
2Producto de la colaboración internacional de los geólogos (Tuzo Wilson, Walter Pitman), geofísicos (Harry Hammond Hess,
Allan V. Cox) y sismólogos (Linn Sykes, Hiroo Kanamori, Maurice Ewing), que aportaron información acerca de la estructura de los continentes, las cuencas oceánicas y el interior de la Tierra (Wikipedia modificada el 26 abril 2014).
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Figura I.4 Placas tectónicas de la tierra. Fuente: wikipedia.org
Menciona Nava (1998), que es en la litosfera donde se produce la actividad en la
tierra, y al respecto menciona lo siguiente:
“los 100 km más superficiales de la Tierra, que comprenden la corteza (continental y
oceánica) y parte del manto superior, forman la litosfera (del griego lithos = piedra),
dividida en placas que se mueven como los trozos rígidos de un cascarón esférico,
unos respecto a otros. Este movimiento relativo es la causa principal de la formación
de montañas, valles, cadenas volcánicas, etc., y es un proceso conocido como
tectonismo”.
La litosfera se encuentra constituida por placas (Fig. 1.4), las cuales se encuentran
en constante movimiento, las velocidades y, en ciertos casos, las direcciones de
movimiento entre placas son diferentes lo que da lugar a interacciones en las
fronteras de dichas placas.
Existen tres tipos principales de frontera entre placas (Figura I.5):
a) Convergentes. En este tipo las placas han tenido una “colisión” y, por lo
general, ocurre que una de ellas (la de mayor densidad) penetra por debajo
de la otra.
19
b) Divergentes. En este tipo de frontera, las placas se separan en dirección
opuesta partiendo de la frontera, debido a la emergencia de material
proveniente del interior.
c) Fronteras transcurrentes. En este tipo de linderos las placas se mueven con
desplazamientos laterales, es decir, pasan una junto a la otra.
Figura I.5 Zona de convergencia con Subducción. Fuente: http://cmapspublic3.ihmc.us
1.2 Otras fuentes generadoras de sismos
Además de las fuentes sísmicas asociadas con fallas, como ya se mencionó y que
se conocen como fuentes tectónicas, existen otros tipos de fuentes sísmicas, esto
es, procesos capaces de causar ondas sísmicas. A continuación se describen
brevemente algunas de estas fuentes.
a) Fuentes de colapso. Son, generalmente, poco energéticas y las ondas que
producen no son peligrosas; aunque el colapso en sí pueda serlo (por
ejemplo en el caso de colapsos en túneles). Las fuentes más grandes de
este tipo son las asociadas con el colapso de las depresiones que se
forman, en la parte superior de algunos volcanes, como consecuencia de
erupciones explosivas.
b) Fuentes explosivas. Pueden ser desde muy pequeñas, como las asociadas
con explosiones químicas utilizadas en la construcción, hasta bastante
20
grandes, como explosiones nucleares de varios megatones que, como se
vio arriba, son comparables a sismos de magnitud intermedia. Las
explosiones sobre la superficie de la Tierra o en la atmósfera no generan
casi ondas sísmicas, por lo que son solamente las explosiones
subterráneas las de interés sismológico. Este efecto es conocido como
liberación tectónica.
c) Fuentes volcánicas. Existen cuatro tipos de fuentes sísmicas asociadas con
la actividad volcánica: llamamos sismo volcánico tipo A a sismos
generalmente pequeños (M < 6) que ocurren a profundidades de 1 a 20 km
bajo los volcanes, y usualmente en forma de enjambres. Presentan altas
frecuencias y el comienzo de los registros de estos eventos en los
sismogramas es súbito y abrupto.
Los sismos volcánicos tipo B ocurren por lo general en, o cerca de, los
cráteres activos; son muy someros y de magnitudes muy pequeñas,
presentando arribos graduales a emergentes; son aparentemente ondas
superficiales. Es común que el número de sismos tipo B aumente antes de
las erupciones, por lo que son útiles para la predicción de éstas. Son
causados, probablemente, por procesos de degasificación (pequeñas
explosiones) del magma.
d) Fuentes de impacto. Es posible suponer que el impacto de un meteorito
pueda generar ondas sísmicas apreciables, ya que su efecto es parecido al
de una fuente explosiva en la superficie terrestre; el meteorito de Siberia
(30 de junio de 1908) produjo ondas de aire enormes. Sin embargo, ni ese
meteorito ni el caído también en Siberia el 12 de febrero de 1947
produjeron ondas sísmicas que fueran sentidas ni siquiera en lugares
próximos; incluso, las de este último no fueron registradas por un
sismógrafo colocado a una distancia de 400 km. Es probable que la energía
del impacto se libere principalmente a la atmósfera, y tanto el tamaño como
la velocidad de los meteoritos son disminuidos por el roce con la atmósfera
terrestre.
21
1.3 Características de las fuentes sísmicas
Intensidad y Magnitud
Tanto la intensidad como la magnitud son parámetros de medición de un sismo.
La primera es una medida cualitativa ya que mide el terremoto por las sensaciones
percibidas por el hombre y por los daños ocasionados. La magnitud representa
una medida cuantitativa del tamaño del sismo, independientemente del sitio de
observación. Esta última mide la energía liberada durante el sismo.
Afirma Nava (1998), que la intensidad “es una medida de los efectos causados por
un sismo en un lugar determinado de la superficie terrestre”. La intensidad se mide
por el grado de daños a las construcciones realizadas por el hombre y en la
superficie del terreno.
La primera escala de intensidad en los tiempos modernos fue desarrollada por
Rosi, de Italia, y Florel, de Suiza, en el año 1880. En la actualidad existen varias
escalas de intensidades, usadas en distintos países, por ejemplo, la escala MSK
(de 12 grados) usada en Europa occidental desde 1964 y adoptada hace poco en
la Unión Soviética (donde se usaba la escala semiinstrumental GEOFIAN), la
escala JMA (de 7 grados) usada en Japón, etc. (Nava, 1998).
La escala más común en América es la escala modificada de Mercalli (mm) que
data de 1931 (Tabla 1), va del grado I (detectado sólo con instrumentos) hasta el
grado XII (destrucción total), y corresponde a daños leves hasta el grado V.
22
Tabla 1. Escala de Intensidades Mercalli Modificada
Para un sismo dado, la magnitud es una constante única que representa una
medida cuantitativa del tamaño del sismo, independientemente del sitio de
observación. (Nava 1998- CENAPRED 2003). Charles Richter en 1935 en
California, definió la magnitud de un evento local como el logaritmo en base a diez
de la amplitud máxima de una onda sísmica registrada en un sismógrafo patrón
(Wood – Andenson) a una distancia de 100 kilómetros del epicentro del terremoto.
Esto significa que siempre que la magnitud aumenta en una unidad, la amplitud de
las ondas sísmicas aumenta 10 veces.
23
Para visualizar los daños y efectos a nivel regional, producidos por un sismo de
magnitud importante, la elaboración de mapas de intensidades sísmicas resulta de
gran utilidad.
En ellos se presentan curvas, llamadas isosistas, que separan zonas con distintos
grados de intensidad y que permiten comparar las áreas y niveles de afectación
producto de un evento en particular. Las intensidades del sismo del 19 de
septiembre de 1985 se muestran en la figura 1.6
Figura 1.6 Epicentro e isosistas del sismo de Oaxaca del 30 de septiembre de
1999.http://www.smis.org.mx
El hipocentro o foco sísmico es el punto interior de la Tierra donde tiene lugar el
sismo (Figura 1.7). Si se traza una línea vertical desde el hipocentro hasta la
superficie, nos encontramos con el epicentro (el punto sobre la Tierra donde las
ondas sísmicas repercuten con mayor intensidad).
24
Figura I.7 Elementos de un sismo. Fuente: eatrio.net. (Personalizado GGA)
Duración. Una vez que se sobreviene una ruptura en una falla dada, el proceso
tarda algún tiempo a partir del inicio de la ruptura y hasta la terminación de esta. Al
tiempo transcurrido durante la ruptura se le llama duración de la fuente. Ahora
bien, al iniciarse la ruptura como hemos visto, se generan las primeras ondas
sísmicas las cuales viajan a través del medio en todas direcciones. Dichas ondas
se reciben en la superficie y así podemos empezar a sufrir los efectos de lo que
todos conocemos como un temblor.
25
1.3 Sismicidad en México
Más del 80 % de la sismicidad mundial tiene lugar en el Cinturón Circumpacífico,
franja que incluye las costas de Asia y América, principalmente. El territorio
nacional, asociado a este cinturón, se encuentra afectado por la movilidad de
cinco placas tectónicas: la de Norteamérica, Cocos, Rivera, Caribe y del Pacífico
(Figura I.6). (Ordaz M. y Zeballos A., 2007).
Figura I.6 Placas tectónicas cuyo movimiento relativo produce actividad sísmica en México. Fuente:
Fuente: Plan sismo. Coordinación General de Protección Civil.
La actividad sísmica más importante en México continua Ordaz (2007), se debe
básicamente a dos tipos de movimiento entre placas. A lo largo de la porción
costera de Jalisco hasta Chiapas, las placas de Rivera y Cocos penetran por
debajo de la Norteamericana, ocasionando el fenómeno de subducción (Figura
I.7). Por otra parte, entre la placa del Pacífico y la Norteamericana se advierte un
desplazamiento lateral cuya traza, a diferencia de la subducción, es visible en la
superficie del terreno; esto se verifica en la parte norte de la península de Baja
California y a lo largo del estado de California, en los Estados Unidos.
26
Figura I.7 A la izquierda se muestran los epicentros de sismos con magnitud mayor que 6.5 en la
escala de Richter, ocurridos durante el siglo XX, de acuerdo con el Servicio Sismológico Nacional.
A la derecha se incluye un corte que ilustra la penetración de la placa de Cocos debajo de la
Norteamericana y la distribución en profundidad de los sismos. (S.S.N., 2011). Fuente: Plan sismo.
Coordinación General de Protección Civil.
Figura I.8 Áreas de ruptura (marcadas con óvalos de diversos colores) para diferentes sismos en el
pasado reciente. Fuente: Plan sismo. Coordinación General de Protección Civil.
México es un país con alto riesgo sísmico (Singh, 1986). La probabilidad de que
ocurran sismos de gran magnitud, particularmente en la Brecha de Guerrero, es
alta (ver Figura I.8). En la costa del estado de Guerrero, no ha ocurrido un sismo
de magnitud considerable desde 1911, por lo tanto y debido al continuo
27
movimiento de la placa de Cocos subduciendo a la placa Norteamericana, hay
energía acumulada como para esperar un sismo de magnitud 8.2 grados Richter o
bien, varios de magnitud entre 8 y 7.8 grados en escala de Richter en un periodo;
estudios científicos como el de Singh y Ordaz (1994), apoyan este postulado.
Como se puede observar en la Figura I.8, desde 1911 no ha habido ningún gran
temblor en esa zona y el proceso de la tectónica de placas continúa. En esta parte
de la costa del Pacífico la placa de Cocos no está entrando bajo la placa
continental sísmicamente y, por lo tanto, se ha estado acumulando energía
durante 75 años y al respecto menciona Singh:
“Existe un hueco muy grande que va desde el sureste de Petatlán en Guerrero hasta
Pinotepa Nacional Oaxaca. Si esta región se rompe en un sólo movimiento telúrico,
éste puede tener una magnitud superior a 8 en la escala de Richter, aunque también
pueden ocurrir una serie de sismos de menor magnitud”.
La Brecha de Guerrero a la que se refiere Singh, no ha registrado sismicidad
mayor como otras regiones del Circumpacífico en las últimas décadas.
Indudablemente el proceso de liberación de energía en esa zona ocurre y a pesar
de que existe la información histórica del fenómeno sísmico y los períodos de
ocurrencia, existe incertidumbre, ya que hasta estos días la predicción de los
sismos en México no es confiable, aún no existe la tecnología que con certeza
prevea en fecha, la escala ni la magnitud de ocurrencia del fenómeno.
El servicio Sismológico Nacional, mediante reportes mensuales informa acerca de
la sismicidad que ocurre en ese período. Para el me mes de abril de 2014 reportó
523 temblores con epicentros dentro del territorio mexicano. Las magnitudes de
estos eventos se encuentran en un rango de 2.3 a 7.2. La sismicidad se distribuye
por gran parte del territorio mexicano con sismicidad importante en el norte del
país y una fuerte concentración en la costa de los estados de Guerrero, Oaxaca y
el Istmo de Tehuantepec.
28
Tabla 2. Historicidad de sismos en México con magnitud mayor a 7 grados Richter.
Según reporte del Servicio Sismológico Nacional durante el mes de abril del año
2014, como se puede observar en la Tabla 2 se muestran datos de los sismos
ocurridos y que registraron una magnitud mayor a 6.5 grados. Se registraron 220
sismos con epicentro en el estado de Guerrero (Fig. 1.9), el 42% del total en la
sismicidad que se presenta en México, seguido de Chiapas con el 19% y Oaxaca
con el 18%.
29
Figura I.9 Registro de epicentros en la República mexicana. Fuente: SSN
Vulnerabilidad y riesgo sísmico
Por su ubicación, Ordaz (2007) sostiene que México está expuesto a muchos
fenómenos de origen natural, como huracanes, terremotos, erupciones volcánicas,
inundaciones, etc. Algunos de estos fenómenos han sido notables no sólo por la
intensidad con que se han manifestado, sino por la magnitud del daño causado a
las construcciones y el número de víctimas causados.
Cardona (1992), menciona que la UNDRO (Agencia de Ayuda en casos de
Desastres), en conjunto con la UNESCO, promovió una reunión de expertos con el
fin de proponer la unificación de definiciones que ha sido ampliamente aceptada
en los últimos años. Entre otros conceptos, el reporte de dicha reunión, "Desastres
naturales y análisis de vulnerabilidad", incluyó los siguientes:
30
Amenaza o peligro (Hazard - H), definida como la probabilidad de ocurrencia de un
evento potencialmente desastroso durante cierto período de tiempo en un sitio
dado.
Vulnerabilidad (V), Es el grado de pérdida de un elemento o grupo de elementos
bajo riesgo, resultado de la probable ocurrencia de un evento desastroso,
expresada en una escala que va de O, o sin daño, a 1, o pérdida total.
Riesgo específico (Specific risk-RS), como el grado de pérdidas esperadas debido
a la ocurrencia de un evento particular y como una función de la amenaza y la
vulnerabilidad.
Elementos bajo riesgo (E), como la población, las edificaciones y las obras civiles,
las actividades económicas, los servicios públicos, las utilidades y la
infraestructura expuestas en un área determinada.
31
La vivienda de adobe
La tierra como material de construcción ha sido utilizada desde el hombre primitivo
como respuesta a la necesidad de habitar. Esta idea que mencionan expertos en
el tema, Guerrero (2001), Blondet (2003), Yamin (2007), entre otros; no es
aceptada por todos los estudiosos en esta área ya que carece de sustento
científico que afirme tal utilización de la tierra desde ese tiempo.
La elaboración de viviendas con adobe o tierra cruda; es una técnica que se ha
desarrollado con la transmisión del conocimiento, con la manifestación de
respuestas lógicas a necesidades locales (Guerrero, 2007); se ha caracterizado
por el bajo costo que representa por la fácil disponibilidad y la posibilidad de
autoconstrucción, además de las condicionantes y recursos que ofrece el medio
natural como buen aislamiento térmico. Sin embargo en zonas con frecuentes
sismos de distintas intensidades y magnitudes las construcciones de tierra
presentan daños que van desde aparición de grietas hasta el colapso de la
edificación. A este respecto Yamin (2007) hace referencia a este fenómeno en la
siguiente cita:
“Las edificaciones de adobe presentan usualmente algunas características
constructivas que contribuyen a aumentar su vulnerabilidad sísmica.
Frecuentemente la edad de estas edificaciones y el deterioro de las
propiedades mecánicas de sus materiales llevan a una disminución adicional
de su capacidad de soportar un terremoto”.
Yamin (2007), incluye otros aspectos a considerar en la vulnerabilidad que
presentan las edificaciones de adobe, además de las propiedades físicas o
mecánicas.
32
Fig. 1 Viviendas de adobe con fallas por esfuerzos sísmicos. www.la jornada.unam.mx/2012/03/22
Según estudios realizados de Gutiérrez (en Centro Nacional de Prevención de
Desastres CENAPRED, 2004) Integración de Información Para La Estimación Del
Peligro Sísmico empleando el procedimiento que aquí se presenta será posible
estimar el nivel de peligro sísmico en dos niveles, básico y detallado, para la
integración del apartado correspondiente en un Atlas de Peligros a nivel estatal o
municipal; en el que el autor afirma que las viviendas de adobe registran mayor
daño que las construcciones de materiales ante la acción de un sismo, ya que no
cuentan con elementos estructurales adecuados para resistir las fuerzas laterales,
como las que produce ese evento, apoyando la postura de Minke (2001) ante las
viviendas de adobe: “gran parte de las viviendas recientemente construidas en
tierra colapsan por el efecto de actividades sísmicas”.
El adobe tiene magníficas cualidades térmicas, que hacen que las casas de tierra
sean muy confortables: son cálidas en el invierno y frescas en el verano. Los
principales elementos sismoresistentes de las viviendas de tierra, sus muros,
tienen sin embargo características negativas desde el punto de vista de la
seguridad sísmica: son pesados, poco resistentes y frágiles. Por eso las viviendas
coloniales de tierra que sobreviven hasta hoy tienen gran densidad de muros muy
anchos y con pocas aberturas, apoyando la postura de Minke (2001), de las
edificaciones de adobe: “gran parte de las viviendas recientemente construidas
con tierra colapsan por el efecto de actividades sísmicas”, idea que Salgado
(2005), apoya y al respecto menciona:
33
“Múltiples experiencias comprueban la debilidad de las viviendas tradicionales
construidas con adobe para resistir movimientos sísmicos. Los muros de adobe son
pesados, lo que provoca que se generen en ellos fuerzas de inercia importantes
durante la ocurrencia de un sismo. Su debilidad estriba en su muy baja resistencia a
la tensión, lo que ocasiona la dificultad de realizar uniones efectivas entre los
distintos elementos estructurales”.
Actualmente el terreno de construcción es escaso en las zonas urbanas, por lo
que las viviendas de adobe se construyen con muros más delgados, imitando
además las configuraciones arquitectónicas “modernas” de las casas de ladrillo.
Los terremotos ocurridos en regiones donde la construcción con tierra es
generalizada han demostrado con trágicas pérdidas de vidas la excesiva
vulnerabilidad sísmica de las viviendas de adobe construidas informalmente con
las técnicas tradicionales.
Ordaz (2007), señala que por su ubicación; México está expuesto a muchos
fenómenos de origen natural, como huracanes, terremotos, erupciones volcánicas,
inundaciones, etc. Algunos de estos fenómenos han sido notables no sólo por la
intensidad con que se han manifestado, sino por la magnitud del daño causado a
las construcciones y el número de víctimas causados.
Daños en las viviendas de adobe por sismos
La utilización del adobe en la edificación de vivienda proporciona además de
confort térmico; respeto al entorno natural, por el bajo impacto que representa su
construcción. La experiencia ha permitido observar que ante eventos sísmicos la
resistencia estructural del adobe es débil, Albarracín y varios (2006), menciona lo
siguiente al respecto:
“Si bien es cierto que los modos tradicionales de empleo de la tierra cruda no
resuelven satisfactoriamente requerimientos de orden estructural, también es cierto e
34
innegable que en la región, un alto porcentaje de la población, el sector social de
mayor vulnerabilidad continúa construyendo sus viviendas con tierra cruda, sin
asistencia técnica, financiera, ni control por parte de los organismos estatales
pertinentes. Asociando de este modo la vulnerabilidad social a la física”.
Las características mecánicas de la tierra como material de construcción en
sismos de intensidad de diseño (considerada en la región) se pueden aceptar
daños menores estructurales pero no el colapso. (Minke 2001).
Sostiene Meli (1998), que los sismos producen vibraciones del terreno que ponen
en peligro las edificaciones por el movimiento que se induce en su base.
La estabilidad estructural es una cualidad que la vivienda de adobe debe contener
para mantenerse en equilibrio Minke (2001), de la misma forma Bazán (1980),
afirma que la forma de la vivienda es una característica que proporciona esa
cualidad.
Minke (2001) la estabilidad de la vivienda la forma de la planta es muy importante.
Sostiene que “Mientras más compacta la planta, más estable será la vivienda. Una
planta cuadrada es mejor que una rectangular y una circular es la forma óptima”…
Tanto Minke (2001) y Yamin (2007), coinciden en la representación gráfica de los
daños estructurales que los sismos ocasionan en las viviendas de adobe, desde la
aparición superficial de daños tales como fisuras, de las que de no ser atendidas
con mantenimiento preventivo especialmente en los muros en que se aprecian
esos daños se ocasionan daños mayores hasta el colapso de la vivienda.
35
Figura 1.10 Esquematización de las fallas ante terremotos de las edificaciones en tierra
Las edificaciones de adobe presentan algunas características constructivas que
contribuyen a aumentar su vulnerabilidad sísmica. Frecuentemente la edad de
estas edificaciones y el deterioro de las propiedades mecánicas de sus materiales
llevan a una disminución adicional de su capacidad de soportar un terremoto
(Yamin 2007).
36
Los principales factores que contribuyen a aumentar la vulnerabilidad sísmica de
viviendas en adobe (Fig. 1.10), son: irregularidades en planta y en altura,
distribución inadecuada de los muros en planta, pérdida de la verticalidad –o
plomo– de los muros, problemas de humedad, filtraciones, conexión inadecuada
entre muros, pérdida de recubrimiento de muros, uso de materiales no
compatibles, entrepisos pesados y ausencia de diafragmas, apoyo y anclaje
inadecuado de elementos de entrepiso y cubiertas sobre muros, entrepisos muy
flexibles, luces muy largas y estructuración de cubierta deficiente .
37
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![[ESIA PINTUQUÍMICA CÍA. LTDA.]](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/6262c1268706d84434490da6/esia-pintuqumica-ca-ltda.jpg)
