Los eventos sísmicos de los últimos años, nos han llevado a revisar la información con la que contamos y otros estudios para realizar de manera más efectiva un análisis del porqué la afectación en la zonas y el nivel de destrucción que se a presentado.
México es un país conocido por su accidentada geografía y variedad de zonas geográficas; esto se debe a un largo proceso de transformación causado, principalmente, por el movimiento de las placas tectónicas.
Se cree que hace aproximadamente 500 millones de años, el actual territorio de México se encontraba cubierto por agua, salvo por algunos lugares de mayor altitud, localizados principalmente en la parte norte del país.
Los movimientos tectónicos que dieron como resultado la actual configuración geográfica de México continúan en la actualidad, ya que vivimos en una superficie cambiante que se continuará modificando por millones de años en el futuro.
Ahora te hablaremos más acerca de las cinco placas tectónicas que se localizan en México.
La placa norteamericana: Esta placa tectónica ocupa la mayor parte de América del Norte, colinda con el Océano Atlántico y con el Pacífico, la mayor parte de México se ubica en ella.
La placa del Pacífico: En ella se localiza la península de Baja California y el estado de California en los Estados Unidos.
La placa de Rivera: Es una de las placas más pequeñas del territorio, se ubica entre el Golfo de California y el Océano Pacífico.
La placa de cocos: Es una placa localizada al sur del estado de Guerrero, en el Océano Pacífico. Se encuentra en continuo movimiento hacia la placa Norteamericana, lo que suele generar una importante cantidad de sismos.
La placa del Caribe: Ocupa la mayor parte del mar Caribe y de las islas que se encuentran aquí, entre ellas una importante parte de Cuba. Algunos países de Centroamérica también quedan dentro de la placa del caribe, en México, sólo el estado de Chiapas.
Por qué la geografía de Ciudad de México agrava los sismos.
Lo sismos son tan destructivos en la CDMX debido a que la capital del país fue construida sobre un antiguo sedimento de lago.
Que el estremecimiento sea mayor en las partes bajas del valle de México, que contiene a la capital, y se debilite conforme se acerca a las montañas que la rodean no es una coincidencia.
Los españoles construyeron la actual Ciudad de México sobre las ruinas de la capital del Imperio azteca, Tenochtitlán, que conquistaron en 1521. La ciudad azteca estaba sobre un islote en el lago de Texcoco, pero los españoles lo desecaron durante cientos de años y expandieron Ciudad de México en la nueva tierra disponible.
Ahora, la mayor parte de la ciudad descansa sobre capas de arena y barro —de una profundidad de hasta 91 metros— que estaban debajo del lago. Estos sedimentos suaves y acuosos hacen que la ciudad sea particularmente vulnerable a los sismos y a otros problemas.
Durante un terremoto, los sedimentos sueltos cerca de la superficie hacen más lentas las ondas, de 3000 metros por segundo a aproximadamente 50 metros por segundo, conforme entran al valle. Las ondas lentas crecen en amplitud, del mismo modo que un tsunami cuando se acerca a la costa, y hacen que el movimiento sea más violento.
Empeora cuando el material debajo de los sedimentos más sueltos es más profundo y más denso pues hace que las ondas se queden en el valle y que el temblor amplificado dure más tiempo.
Con base en las lecturas sismológicas que se tomaron en la Universidad Nacional Autónoma de México, qué tan violentamente se sacudió la tierra en Ciudad de México durante el terremoto del martes 19 de Septiembre de 2017. Como en el mapa de simulación, mientras más roja el área, más violenta fue la sacudida de la tierra.
Estas lecturas confirman lo que la simulación muestra: el terremoto del martes empeoró en la ciudad al tiempo que las ondas se movían a través el antiguo sedimento del lago.
Ciudad de México de por sí está en una zona propensa a los sismos debido a las placas tectónicas, que chocan lentamente entre ellas. Recordemos que México está sobre la placa de Norteamérica y la placa de Cocos se desliza por abajo de ella a lo largo del suroeste del país.
La colisión de una placa que se desliza debajo de la otra —un movimiento llamado subducción— libera grandes cantidades de energía y hace que los sismos sean un fenómeno común en México.
A diferencia del martes, muchos de esos temblores son de baja magnitud.
La geología única de la cuenca de Ciudad de México puede amplificar las ondas sísmicas de modo que sean cien veces más fuertes, un fenómeno que el Dr. Cruz-Atienza dijo que no se compara con ninguno en el mundo.
Los sismos que ocurren relativamente lejos de Ciudad de México aún pueden causar daños significativos debido en parte a esta amplificación. El devastador terremoto de 1985, que mató a más de 10.000 personas se originó a más de 322 kilómetros, cerca de la costa mexicana del Pacífico.
El epicentro del sismo del martes fue más cercano: a unos 80 kilómetros, pero el siguiente mapa muestra que sacudió con mayor violencia a Ciudad de México que a otras áreas que están a una distancia similar del epicentro.
El terremoto de 1985 provocó que se mejoraran las leyes de construcción, lo que se cree que minimizó el daño del sismo del martes. Sin embargo, los temblores siempre representarán una amenaza única para Ciudad de México debido a las implicaciones geológicas del antiguo sedimento lacustre que está debajo de ella.
Los especialistas plantean que en el período desde 1985 hasta 1988, la rigurosidad gubernamental se caracterizaba por “muchas exigencias”; mismas que necesariamente elevaron los estándares para la construcción sismo resistente en la ciudad de México.
No son pocas las fuentes que dejan ver que cualquier edificio que se haya hecho en ese periodo tiene un factor de seguridad muy alto y destacan como ejemplo la reconstrucción del Hospital Siglo XXI; el que contó con los estándares más altos en la ciudad.
Los especialistas explican que en la Ciudad de México existen tres nomenclaturas para las zonas con peligro sísmico. La zona uno o zona “de lomas”; es una zona de suelo firme que abarca la parte sur de la ciudad; la zona 3 o zona de lagos, que favorece la transmisión de ondas sísmicas y comprende la zona centro y norte de la ciudad (zona “del lago”); y por último la zona dos, que es de transición entre la primera y la tercera.
Las edificaciones ubicadas en la zona “del lago” son las de mayor riesgo frente a un sismo; sin embargo, ningún edificio corre peligro cuando está bien concebido estructuralmente. Por otro lado, el tipo de suelo debe mantener una armonía con la base del edificio que se pretende construir; la cimentación debe de estar en función, no solamente del ancho o altura de la edificación, sino también del equilibrio que debe de existir entre lo que pesa el edificio, los esfuerzos que se generan y el tipo de suelo en donde se desplante la edificación.
Uno de los elementos principales con que debe contar cualquier edificio resistente a sismos es el empleo de materiales iguales para toda su estructura; incluso, se recomienda combinar lo menos posible, sistemas constructivos diferentes; en general se recomienda homogeneidad, una cosa difícil de lograr.
Ante el cuestionamiento de que si la Ciudad de México está preparada para otro sismo como el ocurrido en el mes de septiembre del año 1985, algunos especialistas coinciden en que actualmente se cuenta con la infraestructura suficiente para hacer frente a un terremoto similar al del año 1985. Sin embargo, aseguran que ante los imprevistos de la naturaleza, nadie está preparado realmente. Ejemplos de edificios a prueba de sismos construidos después de 1985 se exhiben por toda la ciudad. Destacan entre ellos: la Torre Mayor construida en el período de 1999 a 2003, con 59 plantas y 225 metros de altura; las Torres Arcos I y II, con 31 y 34 plantas respectivamente, y la altura de más de 161 metros. Con 128 metros y 30 plantas se yergue imponente el Residencial del Bosque, construido en el período entre 1991 a 1998; así como también sorprende la elegancia del Reforma 222 con más de 125 metros de altura y 30 niveles.
Hoy en día se encuentran en construcción otras estructuras de tal porte, entre las que podrían citarse entre otros: la Torre Mitikah con un pronóstico de culminación para el año 2015 y 267 metros de altura con 60 plantas. De la misma manera impresiona la construcción de la Torre BBVA Bancomer con 235 metros y 50 plantas. Todas las edificaciones mencionadas (de acero, concreto armado o combinación de acero y concreto armado), constituyen ejemplos fehacientes de que la ciudad de México continúa creciendo en altura y responde afirmativamente, a la interrogante de que si se está preparado, para que sus grandes edificios puedan soportar el embate de nuevos sismos.
¿Por qué los sismos derriban los edificios?
El recientes sismo ha vuelto a llenar las páginas de la prensa de escritos acerca de las causas del colapso de los edificios.
“No eran los materiales adecuados, edificaciones viejas, mala construcción…” los argumentos son variados.
Uno se dice, claro, casas tan antiguas, con muros de ladrillo y de piedra, las unas agrupadas contra las otras, ¿cómo no se iban a caer? Si son antiguas, es que llevan mucho tiempo y, por tanto, han tenido que sobrevivir a otros terremotos anteriores…
Esta no es la causa.
Muros de ladrillo y de piedra… como todas las construcciones antiguas de siglos que conocemos aún en pie… precisamente porque resistieron los sismos que sufrieron.
Al agruparse unas junto a otras, como han estado siempre en terremotos anteriores…
No, no va a ser tampoco la causa.
Materiales poco rígidos……. sí parece posible, que no resistan suficientemente… ¿y las construcciones que por todo Chile -lugar de una actividad sísmica intensísima- existen hechas con paneles de chapa, entramados de madera, y unido todo entre sí de forma muy poco cohesionada? Pues parece que no, que tampoco el que la construcción sea de materiales poco rígidos con ensamblajes débiles basta para que las casas se caigan.
Como contraejemplo de lo que se suele argüir como causas del colapso por sismo están miles de construcciones antiguas. En España, por ejemplo, la Alhambra. Es de muros de ladrillo y fábricas diversas, tiene casi mil años de antigüedad, la construcción árabe era bastante precaria (sobre todo comparada con la romana), es todo un conjunto amalgamado de construcciones yuxtapuestas y ha subsistido a cuantos terremotos han pasado por ella. Entonces, ¿por qué los sismos derriban los edificios?, o mejor, ¿a cuáles afectan y por que?
La cuestión tiene su origen en el comportamiento dinámico de las construcciones. Es decir, en cómo vibran. Un sismo es una onda que en la superficie se transmite por traslación horizontal. O sea, produce sacudidas horizontales a los edificios. Pero la sacudida que llega a los edificios depende de la intensidad de la onda, de su cercanía al epicentro de ésta, del tipo de suelo superficial, de la amortiguación de la propia edificación -por lo general, levísima- y, aspecto fundamental, de cuál sea la frecuencia de la onda frente a la frecuencia natural de la edificación. Esto último es lo que es realmente más importante a la hora de responder a la pregunta de por qué los sismos derriban los edificios.
La frecuencia natural de una edificación -o de cualquier cuerpo- es aquella con que oscilaría libremente sin ningún impulso exterior. Por ejemplo, al pulsar la cuerda de una guitarra y soltarla, ésta sigue vibrando con una cierta frecuencia, hasta que se extingue su movimiento, gracias al amortiguamiento que la propia cuerda tiene. Sin amortiguamiento, la cuerda seguiría por siempre vibrando.
Pues a un edificio apoyado en el suelo le sucede lo mismo: si pudiéramos pulsarlo -apartarlo de su posición de equilibrio y soltarlo- vibraría con una cierta frecuencia. Esa es la frecuencia natural del edificio, frecuencia con la que tiende a vibrar.
Ahora bien, un sismo le comunica una aceleración horizontal con una cierta frecuencia -la de la onda sísmica- al edificio a través de su cimentación. Es decir, fuerza al edificio a vibrar, por no tiene por qué ser con la misma frecuencia que la natural, y menos mal que no es así. De hecho, la relación entre la frecuencia fundamental del edificio frente a la de la onda sísmica es la que nos indica cuál es la aceleración que se transmite a la edificación.
En el REPORTE PRELIMINAR: Parámetros del Movimiento del Suelo Sismo de Puebla-Morelos (Mw 7.1) 19 de septiembre de 2017, elaborado por la Unidad de Instrumentación Sísmica Coordinación de Ingeniería Sismológica; Las figuras muestra algunos acelerogramas registrados en las estaciones operadas por el IINGEN, así como los espectros de respuesta de aceleración SA, con amortiguamiento crítico del 5%, obtenidos para las 3 componentes ortogonales (Norte-Sur, Este-Oeste y Vertical) del movimiento del suelo.
Las señales mostradas fueron corregidas por línea base. Una tabla muestra los valores máximos de aceleración y velocidad obtenidas para cada estación y canal. Se incluyen los valores de aceleración espectral para los periodos T = 0.1, 0.3, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 y 3.0 s, indicando el máximo valor de SA y el periodo asociado.
Lo que nos da después del análisis que en la Ciudad de México la aceleración máxima registrada en la estación de la Ciudad Universitaria fue de 58.8 cm/s2 y su registro fue utilizado para hacer el cálculo de los valores de aceleración y respuesta espectral en la capital del país.
Y vemos que, para un amortiguamiento de un 5% -habitual en edificaciones- si la frecuencia fundamental es igual a la de la onda sísmica -lo que se llama resonancia-, la aceleración que sufre el edificio es 10 veces la de la onda sísmica. Sin embargo, cuanto más distintas son las dos frecuencias -y da igual que una sea más que otra-, mejor, porque entonces la aceleración que sufre el edificio es menor, hasta el punto de que puede estar por debajo de la de la onda sísmica, efecto que se llama aislamiento. Mucho mejor que suceda que la frecuencia del sismo sea muy alta frente a la de la edificación, porque el aislamiento es más rápido y de mayor entidad.
Pues éste es el quid de la cuestión de por qué los sismos derriban los edificios: si la frecuencia de la onda sísmica es cercana a la fundamental de la edificación, sea como sea la edificación, se irá al suelo sin remedio. Lógicamente, la intensidad interviene, y si la intensidad ha sido alta, peor habrán ido las cosas. Pero ojo, si la intensidad es altísima pero estamos en régimen de aislamiento -frecuencias muy distintas-, ya puede ponerse el sismo como quiera, que no derribará la edificación.
La mala fortuna hace que, para construcciones normales, la frecuencia de la onda sísmica esté cerca de la fundamental de los edificios, transmitiendo una aceleración mayor que la del propio sismo. Y aquí entraríamos en la cuestión de cómo resistir un sismo en un edificio, o bien cómo minimizar su efecto. Es decir, qué es sismorresistente y qué es antisísmico, lo que dejamos para otra entrada.
Por otro lado, chequemos el subsuelo de la Cuenca de México y sus fallas geológicas que en ella se encuentran.
La Cuenca de México (CM) es una entidad geomorfológica endorreica que se ubica en la porción centro-oriental de la Faja Volcánica Trans-Mexicana (FVTM) (Gómez-Tuena et al., 2005; Ferrari et al., 2012); tiene una superficie de aproximadamente 9540 km2, y la planicie central presenta una altura promedio de 2240 msnm (Lugo-Hubp et al., 1994; de Cserna et al., 1988; Enciso-De la Vega, 1992).
La CM incluye una extensa planicie lacustre que está delimitada por cuatro sierras de origen volcánico: la Sierra Chichinautzin al sur, la Sierra de las Cruces al poniente, la Sierra Nevada al oriente, y la Sierra de Pachuca y Tezontlalpan al norte (de Cserna et al., 1988; Enciso-De la Vega, 1992; García-Palomo et al., 2002, 2008; Zamorano-Orozco et al., 2002; Siebe et al., 2004a; Macías et al., 2012) (Figura 1). Además, alberga algunos conjuntos volcánicos de diversas dimensiones, como las sierras de Guadalupe y de Santa Catarina (de Cserna et al., 1988; Lugo-Hubp et al., 1994; Zamorano-Orozco et al., 2002; García-Palomo et al., 2008).
La CM representa una región de importancia por varias razones, entre las cuales destaca que en el sector suroccidental se edifica la Ciudad de México y sus zonas conurbadas. Si bien la zona urbana tiene un área aproximada de ~1500 km2 que sólo representa el ~16 % de la superficie total de la CM, la región alberga una población de alrededor de 21.4 millones de personas (INEGI, 2013), una de las mayores concentraciones de habitantes del planeta.
Una metrópoli de tal magnitud invariablemente está vinculada a múltiples problemáticas, a menudo asociadas con factores de tipo geológico: por ejemplo, la CM ―y por ende la Ciudad de México― muestra una alta tasa de subsidencia, la cual excede los 350 mm/año en promedio en las zonas críticas; a este proceso se han vinculado procesos de fracturamiento y fallamiento (Santoyo-Villa et al., 2005; Cabral-Cano et al., 2008).
Lo anterior hace necesario conocer con más detalle las características geológicas y estructurales de la CM, la naturaleza del subsuelo profundo, el tipo de procesos que le dieron origen, y los vínculos entre la CM y la geología expuesta en las regiones circundantes.
En la zona interna de la CM se ha documentado una falla normal con dirección preferencial NW-SE que cruza la Ciudad de México, a la que se ha denominado Falla de Mixhuca, cuyo bloque caído corresponde al segmento poniente (Pérez-Cruz, 1988); y un sistema de fallas y lineamientos regionales con orientación NE-SW denominado zona de cizallamiento Tenochtitlan (de Cserna et al., 1988; Aguayo-Camargo et al., 1989; Santoyo-Villa et al., 2005), del que forma parte el graben de Santa Catarina (Arce et al., 2013a).
El entorno estructural de la CM, así como los pozos profundos perforados, permiten inferir que la CM está constituida por un amplio sistema de pilares y bloques escalonados, que definen la base de la depresión como una superficie irregular; el basamento está constituido por secuencias sedimentarias del Mesozoico sepultadas a profundidades variables entre 1600 y más de 3200 m, como indican los datos provenientes de los pozos Mixhuca-1 y Roma-1 (Pérez-Cruz, 1988; Aguayo-Camargo et al., 1989; García-Palomo et al., 2008).
El contexto anterior, aunado a los conglomerados y brechas cortados por los pozos, sugieren que el relleno más antiguo de la CM está constituido por depósitos continentales de cuencas intermontanas del Cenozoico, con espesor no mayor a los 100 m, que sobreyacen a las secuencias marinas cretácicas (Oviedo de León, 1970; Pérez-Cruz, 1988).
Los sistemas de fallas descritos no coinciden con las fallas laterales izquierdas de orientación NW que caracterizan la deformación tectónica contemporánea al volcanismo paleógeno de la parte norte de la SMS, lo que sugiere un escenario dinámico diferente entre el Paleógeno y el Neógeno en la región.
“Revisión de los últimos eventos magmáticos del Cenozoico del sector norte-central de la Sierra Madre del Sur y su posible conexión con el subsuelo profundo de la Cuenca de México” de Enrique Alejandro González Torres1,*, Dante J. Morán Zenteno2, Laura Mori1, Barbara M. Martiny2, publicado en el Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana; Volumen 67, núm. 2, 2015, p. 285-297
Fuentes: Víctor Cruz-Atienza y Mario Ordaz, de la Universidad Nacional Autónoma de México, y “Long Duration of Ground Motion in the Paradigmatic Valley of Ciudad” (2016), del Dr. Cruz-Atienza.
Trabajo adicional por Troy Griggs, K.K. Rebecca Lai y Anjali Singhvi. Reporteo adicional por Henry Fountain.
