reconocimiento geotécnico y estructural de la zona epicentral y … · 2016-09-19 · sismos...

Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

Reconocimiento geotécnico y estructural de la zona epicentral y ciudades afectadas por el sismo del 20 de Marzo de 2012

Geotechnical and structural reconnaissance of the epicentral zone of the Ometepec Earthquake of March 20, 2012

Hugón JUÁREZ-GARCÍA1, Alonso GOMEZ-BERNAL1, José Luis RANGEL-NUÑEZ1, Arturo TENA-COLUNGA1 y Elsa PELCASTRE-PEREZ2

1UAM-Azcapotzalco 2Consultora Independiente

RESUMEN: El 20 de marzo de 2012, a las 12:02 hora local, un sismo de magnitud Mw = 7.4 ocurrió en el segmento de la placas tectónicas conocido como Ometepec de las costas de Guerrero, en el pacífico mexicano. Esta es una zona donde han ocurrido eventos sísmicos desde 1928 con una periodicidad promedio de cada 14 años. El área de Estructuras de la Universidad Autónoma Metropolitana, de la Unidad Azcapotzalco (UAM-A), ha mantenido como objetivo el reconocimiento de daños en las zonas epicentrales de sismos moderados e intensos que ocurren en la República Mexicana, así como reportar las “lecciones aprendidas” asociadas a estos eventos. Hace más de 16 años, en septiembre de 1995, la UAM-A fue a esta misma zona epicentral y reportó los daños, y algunas lecciones derivadas del sismo del 14 de septiembre de 1995 en Ometepec, Guerrero. En el evento del 20 de Marzo 2012 se ha constatado que hay lecciones que se han aprendido y, desafortunadamente, otras ignoradas. En este trabajo se presenta un reporte del reconocimiento geotécnico del terreno y comportamiento estructural de edificaciones en la zona epicentral de Ometepec y en ciudades donde el evento fue sentido fuertemente, como es el caso del Distrito Federal y Chilpancingo, donde el efecto de sitio es importante. Asimismo, se mencionan las lecciones aprendidas de dicho evento desde el punto de vista de la ingeniería geotécnica y estructural.

ABSTRACT: This On Tuesday, March 20th, 2012, at 12:02 p.m. local time (18:02 GMT), an earthquake of magnitude Mw 7.4 (USGS and Servicio Sismológico Nacional - SSN) struck the area near the towns of San Juan Cacachua-tepec in the state of Oaxaca and Ometepec in the southeastern region of Guerrero state in Mexico. This earthquake was also strongly felt in the cities of Chilpancingo and Mexico City. In the event of March 20, 2012 it was found that there are lessons to be learned and, unfortunately, others ignored. In this paper, a geotechnical report of soil and structural behavior of buildings in the epicentral area of Ometepec and cities where the event was felt strongly, such as Mexico City and Chilpancingo, where the effect of site is important. Also discusses the lessons learned from this event from the point of view of geotechnical and structural engineering.

1 INTRODUCCIÓN

El grupo de reconocimiento postsísmico de la Universidad Autónoma Metropolitana, plantel Azcapotzalco (UAM-Azc), tiene como objetivo principal visitar las zonas epicentrales y localidades que hayan sido afectadas por sismos importantes a fin de documentar el comportamiento observado y las experiencias adquiridas. Su experiencia en realizar estudios de los efectos de los terremotos en México data desde 1985. Entre sus primeras publicaciones destacan las realizadas en 1989 sobre el gran sismo de Septiembre de 1985 (Sordo et al, 1989, Gómez-Bernal et al, 1989, Aguilar et al, 1989, and Iglesias, 1989), donde se mencionan

tanto las lecciones aprendidas como las investigaciones realizadas en aquel entonces en este campo de la ciencia. Para el sismo ocurrido en Guerrero el 25 de Abril de 1989, el equipo enfocó su trabajo a los efectos de dicho sismo en la ciudad de México, especialmente en las zonas de mayor daño (Gómez-Bernal et al, 1991). Posteriormente, el equipo de reconocimiento documentó seis sismos importantes: cuatro de moderada y uno de alta magnitud, a saber:

En 1995: 1) sismo de Ometepec, Guerrero (14 de Septiembre), Mw =7.3 (Sordo et al 1995), 2) sismo Villaflores, Chiapas, Mw = 7.2, y 3) sismo Manzanillo, Colima (9 de

2 Reconocimiento geotécnico y estructural de la zona epicentral y ciudades afectadas por el sismo del 20 de Marzo de 2012


Octubre), Mw = 8.0 (Juárez García et. al. 1996 y 1997).

En 1999: Tehuacán, Puebla (15 de Junio), Mw = 7.0 (Juárez García et al, 1999).

En 2003: Tecomán, Colima (23 de Febrero), Mw = 7.5 (Alcocer y Juárez García, 2003 y Alcocer and Klingner, 2006).

En 2010: El Mayor-Cucupah, Mexicali, Baja California Norte (4 de Abril), Mw = 7.2 (Rangel et al, 2011).

El martes 20 de Marzo del 2012, a las 12:02 hora local, un terremoto de magnitud Mw=7.4 (USGS y Servicio Sismológico Nacional-SSN) sacudió la zona cercana a las poblaciones de San Juan Cacahuatepec, Oaxaca, y Ometepec, Guerrero, que se ubican en la porción Sureste de los estados de Guerrero y Oaxaca, en México (Fig 1).

Figura 1. Localización de los epicentros de los sismos del 9 de septiembre de 1995 y 20 de Marzo del 2012, en Ometepec Guerrero de acuerdo con la USGS y el SSN (Sordo et al 1995, USGS 1995 y Google Earth, 2012)

En la Tabla 1 se indican los parámetros más importantes del sismo principal y de las replicas con mayores intensidades.

Tabla 1. Parámetros fundamentales del sismo principal del 20 de Marzo del 2012 y las replicas en Abril del 2012.

Fuente Latitud Longitud Prof (km) Mw Fallamiento

Even

to

prin

cipa

l SSN 16.42 -98.36 15 7.4 -

Harvard, CMT solutions 16.41 -98.43 19.8 7.4 Inverso

USGS WPhase Moment Solution 16.662 -98.187 15 7.4 Inverso

Rep

licas

im

port

ante

s SSN 16.27 -98.47 10 6.0 -

Harvard CMT Solutions 16.62 -98.30 12 6.0 Normal

USGS (WPhase Moment Solution) 16.476 -98.286 11 6.0 Normal

De acuerdo con el gobierno mexicano se

presentaron daños importantes en 19 municipios del estado de Guerrero y 28 del de Oaxaca, y les fueron proporcionados fondos para reconstrucción de la infraestructura y apoyo a la población afectada (Diario Oficial de la Federación, 2012a and 2012b).

Por su parte, la prensa oficial del estado de Oaxaca mencionó que 28 municipios fueron afectados, donde alrededor de 2,000 casas colapsaron, o fueron consideradas como destruidas, más de 3,000 casas mostraron daños importantes y otras 3,000 daños menores; 22 escuelas, 42 oficinas de gobierno y 24 edificios históricos fueron reportados con algún daño (Oaxaca, 2012). Sin embargo, de acuerdo con reportes locales, solo dos personas murieron y algunas fueron heridas. Es importante comentar que las personas que viven en esas zonas, están fuera de sus casas durante el día ya que sus actividades principales son en el campo, en la industria agrícola o ganadera, y es por ello que el número de muertos es sustancialmente bajo.

En la zona epicentral existen poblaciones pequeñas con menos de 2,000 habitantes, cuya economía es rural, y sin servicios básicos en la mayoría de los casos, mientras que el número de habitantes en las ciudades más cercanas al epicentro son: en Ometepec 55,000, en Cuajinicuilapa 25,000 y en San Juan Cacahuatepec 8,500 (INEGI, 2005).

Asimismo, este terremoto fue sentido fuertemente en las ciudades de Chilpancingo, Guerrero, y el Distrito Federal.

2 SISMICIDAD

La actividad sísmica en el Sureste de México, entre las longitudes -94º a -104º Oeste, es principalmente resultado de los eventos que suceden en la zona subducción ubicada a lo largo de la trinchera mexicana, donde la placa de Cocos se desplaza por debajo de la placa Norteamericana en su parte más meridional. La velocidad del desplazamiento entre placas varía desde 5.5cm/año (-104º Oeste) a 7.7cm/año (-94º Oeste). Esta zona de subducción se encuentra segmentada, teniendo dos formas principales de desplazamiento, es decir, algunos segmentos se deforman mediante numerosos terremotos de magnitud pequeña e intervalos de recurrencia cortos, mientras que los otros se mueven principalmente con grandes sismos con periodos de retorno mayores de 75años.

Asimismo, es conocida la historia de la zona de ruptura de la trinchera mexicana para los últimos 140años. Algunos segmentos se han movido muy poco, menos de dos ciclos sísmico; por ejemplo el segmento Michoacán que presentó un evento en 1911, previo el gran sismo del 19 de Septiembre de 1985, y posteriormente no se han observado movimientos de importancia. Otro caso es el gap sísmico de Guerrero, localizado entre las ciudades de Acapulco y Petatlán, que ha

Hugón JUÁREZ-GARCÍA et al. 3


experimentado solamente un evento en los últimos 140años, por lo que es de esperarse que en este segmento pueda ocurrir un gran sismo en un futuro cercano (Sordo et al, 1995).

El sismo del 20 de Marzo del 2012 ocurrió en el segmento Ometepec de la zona de subducción, que se ubica entre el Río Copala, al Suroeste de Guerrero, y el Río Verde, localizado en el Sureste de Guerrero, es decir, una longitud de ruptura aproximada de 130km de acuerdo con Núñez-Cornú (1996). Hasta el 13 de Abril del 2012, se han observado más de 50 réplicas con magnitudes mayores de 4.1 (Fig 2). Este segmento de la zona de ruptura tiene un comportamiento distinto al de los sismos grandes de México. En efecto, su ruptura se produce con eventos de magnitud de Richter variables entre 7 a 7.5, con intervalos de recurrencia de 12años en promedio. El evento previo al de marzo del 2012 fue el del 14 de septiembre de 1995, con magnitud de Mw=7.3, con una profundidad de 21.8km y un MMI=7 (Sordo et al, 1995).

Figura 2. Evento principal y réplicas del sismo de Ometepec, Guerrero, del 20 de Marzo del 2012.

La profundidad reportada para los eventos

del segmento de Ometepec varía entre 10 y 70km, y el mecanismo focal es tanto normal como cortante. En la tabla 2 se listan los principales eventos que han afectado este segmente desde 1882 (Sordo et al, 1995).

Tabla 2. Los sismos más importantes en la región de Ometepec desde 1882, (González-Ruíz and McNally, 1988), (Sordo et al, 1995), y (Núñez-Cornú, 1996).

Fecha del evento Magnitud Profundidad (km) 19 de Julio de 1882 7.5 60

2 de Diciembre de 1890 7.2 30 10 de Febrero de 1928 7.7 65

9 de Octubre de 1928 (*) 7.8 30 23 de Diciembre de 1937 (*) 7.5 18

11 de Octubre de 1945 6.5 65

6 de Febrero de 1948 (evento doble) 6.7

Combinado 18

14 de diciembre de 1950 (*) 7.3 18 28 de Julio de 1957 7.5 18

2 de Agosto de 1968 (*) 7.4 36 24 de Octubre de 1980 7.0 65

7 de Junio de 1982 (doble evento) (*) 7.0 18 y 19 14 de Septiembre de 1995 (*) 7.3 21.8

20 de Marzo del 2012 7.4 15

Se estima que en 1787 sucedió el evento más violento en el segmento Ometepec, con una ruptura aproximada de 130x80km. De acuerdo con Núñez-Cornú (1996), el intervalo de recurrencia promedio propuesto para este segmento es de 13.4años, pero si se incluye el sismo del 20 de Marzo del 2012, este valor promedio crece a 14años. Por otra parte, se han identificado siete asperezas en este segmento que están asociadas a los terremotos indicados con un asterisco en la tabla 2 (Núñez-Cornú, 1996).

El epicentro del sismo del 20 de Marzo del 2012 se localiza en la misma región donde se presentaron los dobletes en 1982, por lo que se concluye que el evento del 20 de Marzo del 2012 y sus réplicas, incluyendo una de magnitud Mw=6, están asociadas con dos asperezas y los dobletes que ocurrieron en 1982, por lo que el doble evento podría ocurrir cada 30años.

3 GEOLOGÍA Y CONDICIONES DEL SUBSUELO

La región que ha experimentado intensidades altas se ubica a pocos kilómetros al Este del poblado de Ometepec, Fig 1. El basamento geológico son rocas graníticas Jurásicas con una intrusión de un granito plutónico de edad terciaria. Los granitos más antiguos están intensamente alterados, con un contenido de arcilla importante, y en terrenos suaves están cubiertos por capas gruesas de lateritas. Los granitos más jóvenes presentan grados de alteración menores.

El granito muy alterado se emplea localmente para elaborar bloques de ladrillo de regular calidad para la construcción de casas.

En general el desarrollo de los poblados sigue la topografía natural del terreno, pero ocasionalmente se utilizan rellenos no controlados para construir plataformas (Sordo et al, 1995). Existieron casos donde los rellenos se compactaron por la acción del sismo generando colapsos parciales de las cimentaciones de las casas que se ubican en laderas empinadas.

La topografía en la zona epicentral es suave a moderada, con elevaciones variables entre 300m, en Ometepec y San Juan Cacahuatepec, y arriba de 800m, en las montañas localizadas al Norte de estas poblaciones. Muchos pueblos se localizan en las zonas más elevadas de las montañas a fin de evitar los problemas de inundaciones en la temporada de las lluvias y dejar las tierras bajas para el cultivo agrícola. Existen evidencias de focalización del sismo por topografía (Sordo et al, 1995). Al Norte y Este del área epicentral, la pendiente del terreno es escarpada a muy empinada, sin embargo hacia



el Oeste, el terreno es semejante a Ometepec, y hacia el Sur se encuentran las llanuras de inundación y la costera, donde se presentan depósitos de suelos finos de edad reciente (Sordo et al, 1995). En estas zonas no se encontraron ni reportaron evidencias de licuación o subsidencia.

4 MOVIMIENTO DE TERRENO

Las intensidades máximas se reportaron en Ometepec, Huixtepec y Huajintepec en el estado de Guerrero, mientras que en el estado de Oaxaca fueron los poblados de Buenavista y San Juan Cacahuatepec, con valores variando entre VII y VIII, Tabla 3. Tabla 3. Valores de intensidades MMI observadas en los poblados localizados en la zona epicentral en los estados de Guerrero y Oaxaca, así como en la ciudad de México.

Localidad Estado MMI Localidad Estado MMI Distrito Federal DF VI-VII Pinotepa Nacional

Oaxaca

VIII** Chilpancingo

Guerrero

VI-VII San Pedro Jicayan VII* Tierra Colorada V San Andres Huaxpaltepec VII*

Las Mesas V Sta Ma Huazolotitlan VII* San Marcos V San Pedro Amuzgos VII* Las Vigas V Cuajinicuilapa VII*

Cruz Grande V Xochistlahuaca Guerrero

VI* Copala V Sta Ma Zacatepec VI*

Playa Ventura V Azoyu VI* Marquelia V Sta Catarina Michoacán

Oaxaca

VI* Juchitán VI Putla de Guerrero VI*

San Juan de Llanos VI Santiago Jamiltepec VI* Ometepec VII-VIII Pinotepa de Don Luis VI* Huixtepec VII-VIII San Luis Acatlán

Guerrero VI*

Huajintepec VII-VIII Tecoanapa VI* Buenavista

Oaxaca VII-VIII Sta Ma Asunción Tlaxiaco

Oaxaca VI*

San Juan Cacahuatepec VII-VIII Santiago Juxtlahuaca V* Amarillo

Guerrero V Acapulco Guerrero V**

Petaquillas V* El Espinal Oaxaca V** Cuautepec Oaxaca V* Ayutla

Guerrero V**

Ayutla de los libres Guerrero

V* Iguala V** Alpoyeca V* Tuxtepec Oaxaca V**

Cuilapan de Guerrero Oaxaca V* Taxco Guerrero V** Chilapa Guerrero VI** * http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc0008m6h#pager_cities

** http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/dyfi/events/us/c0008m6h/us/index.html

Las intensidades se decrementaron

rápidamente a lo largo de la costa en comparación con lo observado en dirección hacia el continente, como se ha visto en los sismos anteriores (Sordo et al, 1995 and Juárez García et al, 1996 y 1997). En dos zonas puntuales, que son las ciudades de México y Chilpancingo, se presentaron intensidades importantes debido a los efectos de sitio.

En la Fig 3, se muestra el mapa de isosistas para el evento del 20 de Marzo de 2012 que se basa en las observaciones realizadas por el equipo de reconocimiento de la UAM (línea continua), e información recopilada tanto en medios electrónicos como de la prensa escrita (línea discontinua).

5 ESPECTRO DE RESPUESTA E INTENSIDADES EN LA CIUDAD DE MÉXICO

El Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES), ha grabado los movimientos del terreno en la ciudad de México desde 1988, y en el caso del sismo de Ometepec, registró el

movimiento en 14 estaciones: dos en terreno firme (zona I: TP13 y UI21), uno en zona de transición (zona II: DX37) y once en zona del lago (zona III: seis estaciones localizadas en la Colonia Roma CO56, LI58, EX12, CJ03, CJ04 y CI05).

Figura 3. Mapa de isosistas del sismo de Ometepec del 20 de marzo del 2012. La línea continua representa las localidades visitadas, mientras que la discontinua son sitios investigados mediante medios electrónicos y la prensa escrita.

Los valores de la aceleración máxima del

terreno no corregida (PGA) se muestran en la tabla 4, y se comparan con eventos anteriores (14 de Septiembre de 1995, Mw=7.3; y 25 de Abril de 1989, Mw=6.9). El sismo del 14 de Septiembre ocurrió en el segmento de Ometepec, mientras que el del 25 de Abril se originó en diferentes zonas de Guerrero, sin embargo, fue el que generó la mayor aceleración máxima del terreno desde el terremoto de 1985. Se observa que los valores de PGA son en general similares; por ejemplo, en la zona del lago se alcanzaron valores de aceleración de 79 gales en la estación TH35.

Tabla 4. Máximos valores de PGA sin corrección, para tres diferentes sismos.

Estación 20/04/2012 14/09/1995 25/04/1989

NS EW V NS EW V NS EW V

TP13 17.37 11.12 5.89 13.77 10.16 4.08 17.72 12.42 6.98

UI21 15.82 18.60 7.57 13.02 15.16 6.44 SR SR SR

DX37 27.64 30.24 7.06 23.87 15.55 7.16 33.78 31.28 7.15

LV17 32.99 40.73 8.36 29.53 30.69 8.18 32.02 32.10 9.70

BO39 21.16 31.84 8.92 30.71 43.99 6.72 33.52 37.46 12.02

VM29 41.46 44.12 7.87 27.73 28.95 6.70 49.14 52.02 12.71

VG09 33.92 33.85 7.53 39.57 24.41 6.07 38.21 47.41 8.88

LI58 41.53 34.54 15.36 SR SR SR 40.94 40.34 23.44

EX12 46.00 41.22 14.20 33.05 41.59 10.06 SR SR SR

CJ04 42.55 30.47 10.40 24.52 27.08 11.29 SR SR SR

CI05 49.21 57.93 12.36 37.40 41.96 12.20 54.34 45.82 14.52

CJ03 41.43 37.57 10.90 24.90 26.1 10.54 40.73 37.68 10.14

CO56 34.62 40.55 16.14 44.31 45.42 20.65 73.00 39.10 30.64

TH35 49.57 79.08 14.18 72.72 61.71 16.62 54.77 72.09 18.09

La tabla 5 muestra los parámetros

principales de la intensidad sísmica registrada para tres terremotos en la estación CO56, que se localiza sobre un depósito arcilloso en la colonia Roma de la ciudad de México. Se aprecia que los valores de los eventos de los



años 1995 y 2012 son similares, y que el de 1989 muestra valores ligeramente mayores. Es de destacar que los valores de intensidad de arias, IA=23.9, 22.7 y 42.2cm/s, son mucho menores que los determinados para el sismo de 1985 en la estación SCT en la dirección Este-Oeste (IA=224cm/s).

Tabla 5. Parámetros de intensidad para tres diferentes terremotos en la estación C056.

NS2012 EW2012 VR2012 NS1995 EW1995 VR1995 NS1989 EW1989 VR1989 CO56 20/04/2012 14/09/2012 23/04/1989

PGA (cm/s2) 34.33 40.86 18.48 40.58 46.07 20.42 62.89 38.03 29.02 PGV (cm/s) 10.19 11.84 3.33 13.44 11.24 3.01 22.96 11.73 4.27 Dmax (cm) 3.66 4.14 1.85 4.48 4.00 1.14 8.38 4.79 1.61

Intensidad de Arias (cm/s)

17.00 23.90 1.70 22.70 21.50 2.70 42.20 17.20 3.30

Duración significativa (s) 107.32 90.96 62.98 97.57 73.28 79.53 62.31 86.59 58.01 Periodo predominante,

Tp 1.98 1.98 0.96 2.18 2.30 0.74 2.38 0.90 0.76

Periodo medio, Tm 1.81 1.81 1.04 1.95 1.98 0.86 2.26 1.94 0.89 TH35 20/04/2012 14/09/2012 23/04/1989

PGA (cm/s2) 55.55 88.18 15.31 71.22 68.93 17.66 58.20 75.19 16.03 PGV (cm/s) 17.98 40.48 5.50 26.58 27.44 5.54 19.44 30.62 5.52 Dmax (cm) 9.95 20.33 2.60 11.30 13.40 2.40 11.80 14.67 2.34

Intensidad de Arias (cm/s) 35.60 54.60 2.90 37.60 36.50 2.60 33.60 36.20 3.00

Duración significativa (s) 122.53 94.16 89.05 76.17 79.20 83.51 68.22 63.47 69.98 Periodo predominante,

Tp 1.86 2.82 1.86 2.00 2.86 1.90 2.18 2.80 1.78 Periodo medio, Tm 2.42 2.75 1.93 2.30 2.61 2.04 2.42 2.63 2.03

El espectro de respuesta para los tres

terremotos también es similar. Para sismos moderados que afectan a la ciudad de México (6.9 a 7.4), los parámetros de intensidad instrumental son muy consistentes (duración, contenido de frecuencia y amplitud). En la Fig 4 se muestran las historias de aceleración para la estación CO56 en la Colonia Roma, donde se observan las características típicas de vibración de los depósitos arcillosos del Valle de México.

Figura 4. Historia de aceleraciones en la estación CO56 en la Colonia Roma.

En la Fig 5 se presentan los espectros de

respuesta del sismo de Ometepec del 20 de Marzo de 2012 en las estaciones CO56 y TH35, donde se observa que las amplificaciones en la estación CO56 son mayores en los periodos de 1 y 2s. Una particularidad de los espectros en la zona del lago de la ciudad de México es mostrar dos o más picos en diferentes periodos (Gómez-Bernal, 1999 y 2002). En la figura de la derecha se observa que estos picos se

localizan en 1s y 2s y están presentes en todos los sismos mostrados. Para los sismos del 1989 y 1995, el periodo se mueve ligeramente hacia los 2.5s, que es una consecuencia de los azimuts. Estos comentarios también son válidos para lo observado en la estación TH35 (Fig 6).

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5

NS-‐2012

EW-‐2012

VR-‐2012

Period T (sec)

Acceleratio

n (cm/s

2 )

0

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0 1 2 3 4 5

NS-‐2012

EW-‐2012

VR-‐2012

NS-‐1995

EW-‐1995

VR-‐1995

NS-‐1989

EW-‐1989

VR-‐1989

Period T (sec)

Acceleratio

n (cm/s

2 )

Figura 5. Espectros de respuesta para los tres canales de la estación CO56, del sismo del 20 de Marzo de 2012 (gráfica de la izquierda) y tres distintos terremotos (gráfica de la derecha).

0

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0 1 2 3 4 5

NS-‐2012

EW-‐2012

VR-‐2012

Period T (sec)

Acce

lerat

ion

(cm/s2 )

TH35

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NS-‐2012EW-‐2012VR-‐2012NS-‐1995EW-‐1995VR-‐1995NS-‐1989EW-‐1989VR-‐1989

Period T (sec)

Acce

lerat

ion

(cm/s2 )

TH35

Figura 6. Espectro de respuesta para dos terremotos medidos en la estación TH35.

6 SISTEMA DE ALERTA SÍSMICA DE LA CIUDAD DE MÉXICO (SAS)

El CIRES organiza y maneja la información y logística del Sistema de Alerta Sísmica (SAS), que inició trabajos en 1986, y estuvo en completa operación en 1991. El objetivo del



SAS es el de alertar a la población de la ciudad de México, con una anticipación de 60s, de la llegada de un gran sismo desde la costa del Pacífico del Estado de Guerrero, que se localiza a 320km de distancia de la ciudad de México. Un sistema similar también fue implementado para la costa del Pacífico de Oaxaca. (SASO, CIRES, 2012a).

El sistema de alerta sísmica de la costa de Guerrero (SAS) se compone de 12 estaciones sísmicas a lo largo de la costa que continuamente monitorean su actividad sísmica y envían señales de alerta a la ciudad de México en caso de ocurrir un evento sísmico importante.

En los últimos 18 años, el sistema SAS ha grabado aproximadamente 2,000 terremotos con magnitudes variables entre 4 y 7.4, de los cuales 53 han sido sismos moderados y 13 se han considerado eventos importantes. Los 53 sismos han activado la “alarma sísmica preventiva”, que es recibida solamente por las agencias gubernamentales y de emergencia, ie Protección Civil, mientras que para los 13 sismos importantes se emite la “alarma sísmica pública”, que, como su nombre lo indica, es escuchada por la población de la ciudad de México a través de la radio y/o televisión, ya que se considera que los efectos de estos terremotos se estiman como severos. Los eventos sísmicos que se han generado en el segmento de Ometepec han activado las alarmas sísmicas. El del 14 de Septiembre de 1995 provocó una alarma sísmica pública mientras que los sismos recientes del 20 de Marzo del 2012 (Mw=7.4, evento principal) y el 2 de Abril del 2012 (Mw=6, replica) activaron la alarma sísmica preventiva (siete de doce estaciones detectaron actividad sísmica y se pronosticaron efectos moderados, CIRES, 2012b). Dada la alarma preventiva generada por el SAS, los edificios públicos de la ciudad de México tuvieron 60s para parar operaciones y evacuar las instalaciones. Comparando con terremotos anteriores, las agencias de emergencias, como Protección Civil, han mejorado notablemente sus procedimientos de evacuación ya que se realizaron de manera ordenada y en calma (en algunos casos la gente portaba letreros que indicaban el piso del edificio en el que trabajan); sin embargo, existieron detalles a corregir por las agencias de emergencia y autoridades locales como son

el dirigir a las personas a zonas de seguridad y no a avenidas o calles, ya que pueden bloquear las rutas de acceso y evacuación de los servicios de emergencia en caso de existir consecuencias severas.

En el caso del sistema colectivo de transporte METRO, se pararon las operaciones una vez escuchada la alerta sísmica y dio tiempo tanto a los aperadores como usuarios de evacuar las instalaciones, lo cual evitó daños o lesiones, como las que pudieran suceder al paso de las ondas superficiales. Como ejemplo de los daños que ocasiona la onda superficial, en la Fig 7, fotografía izquierda, se muestra la deformación que se generó en las vías del tren en la población de Lázaro Cárdenas en el gran sismo de 1985, y en la foto central, se observa la ruptura del pavimento de la calle donde existen vías enterradas en la ciudad de México para el mismo sismo. En el caso del terremoto del 20 de Marzo de 20120, en la Fig 11, foto derecha, se muestra el desplazamiento permanente generado en las vías de la línea A del Metro de la ciudad de México (24 hrs después, el daño de las vías se había reparado y se reinició su funcionamiento sin ocasionar ningún daño a trenes ni a usuarios).

Figura 7. Izquierda: Daño a las vías de tren en Lázaro Cárdenas, Michoacán, en el gran sismo del 19 de Septiembre de 1995 (Cinna Lomnitz). Centro: Daño a las calles de la ciudad de México por la deformación inducida en vías enterradas durante el sismo de 1995 (UAM-Azc). Derecha: Daño a las vías de la línea A del Metro de la ciudad de México durante el sismo del 20 de Marzo de 2012 (Twitter, user: Adan4xinhua).

7 RESPUESTA ESTRUCTURAL

Área epicentral y Ometepec. En edificios especializados, como hospitales y escuelas, el daño se localizó en elementos no estructurales (muros aparentes y elementos de fachada) y en los contenidos de dichas edificaciones como muebles y computadoras. En efecto, los dos edificios del Instituto Tecnológico Superior de la Costa Chica (ITSCCh) presentaron este comportamiento.



En otros edificios de concreto, hoteles y bancos, de dos a cuatro niveles, con configuraciones irregulares, se presentaron agrietamientos en muros de ladrillo. Los daños en los edificios de servicio fueron reparados y después del tercer día se encontraban en operación.

En las casas de los pueblos y ciudades las tejas del techo se cayeron y por tanto, se decrementaron las fuerzas de inercia en los sistemas de techo. En la carretera Copala-Ometepec, aproximadamente a 10km al Suroeste de Ometepec, se presentaron deslizamientos ligeros en los cortes de moderada y pequeña altura de la carretera. En los caminos en la zona epicentral se observaron desprendimientos o descascaramientos de la parte superior de los cortes, para todas sus alturas. Es importante mencionar, que no se observó la falla general de los cortes de las carreteras, ni movimientos traslacionales de importancia (Fig 8).

Figura 8. Inestabilidades observadas en los cortes de los caminos como desprendimiento de la corona del talud o desconchamientos pequeños: a) Cerca de Cacahuatepec, b) Carretera Huanjintepec-Cacahuatepec, c) carretera Juchitán-Ometepec, d) Carretera Ometepec-Huanjintepec, y e) centro de Ometepec

Estructuras de mampostería de adobe sin refuerzo. Los pueblos en la zona epicentral son típicamente comunidades rurales con inadecuadas carreteras y sistemas de comunicación. Las gentes construyen sus casas de un solo cuarto con muros de carga hechos con bloques de adobe y sin elementos que den resistencia lateral a la vivienda. Como se ve en Sordo et al (1995), la calidad del adobe juega un papel preponderante en la respuesta estructural. En efecto, los daños mayores se presentaron en bloques de adobe alterado, donde la lluvia y otros elementos naturales degradan su resistencia y rigidez.

Durante el recorrido se observaron fallas en las viviendas pero estas no fueron tan severas como lo que se presentaron en 1995. Las fallas típicas fueron tres: 1) Inadecuado confinamiento en las esquinas de los muros de adobe, lo que generó fallas fuera del plano, 2) Fallas transversales del muro ocasionadas por las fuerzas de inercia por las vigas principales de madera del sistema de techo, y 3) Concentración de esfuerzos en las esquinas de las ventanas o puertas, aunque en la práctica local de la construcción se utilizan postes de madera en la parte superior de las ventanas y puertas.

Estructuras de Mampostería de Adobe Reforzado. En comunidades rurales y Ometepec, es menos frecuente el empleo la estructuración mediante mampostería de adobe reforzada con elementos de concreto como dalas, castillos, vigas y columnas, en su lugar hay mejorado el sistema constructivo al utilizar mampostería reforzada; sin embargo, aún es posible observar en pueblos y comunidades rurales las estructuras de adobe reforzadas con madera y bajareque, las cuales presentaron ligero o ningún daño estructural.

Estructuras de Mampostería Confinada. Sordo et al (1995) reportaron que la práctica constructiva empleaba estructuras de adobe sin refuerzo para las viviendas y algunas cases ya utilizaban rudimentariamente elementos de concreto, que de alguna mejoraba su respuesta sísmica. También se reporta que el aprendizaje de los constructores se lograba ya sea por experiencia propia o intuición, y se observaba que se colocaban elementos de concreto donde ocurrían fallas o agrietamientos en las estructuras. Actualmente, se observa una mejora sustancial en las soluciones y técnicas constructivas aplicadas. Las casas de un cuarto ahora se construyen con mampostería confinada conservando su estilo arquitectónico. Aquí, se remplaza la trabe de madera por una de concreto. A pesar del control de calidad deficiente en los materiales empleados y en la fabricación de los ladrillos de arcilla y vigas de concreto, no se observó ningún daño en estos nuevos elementos. Esta podría ser una de las razones del porque en el sismo del 20 de Marzo del 2012 no se presentaron daños extendidos tanto en los pueblos como en las ciudades en o cercano a la zona epicentral.

En general, las viviendas y edificios comerciales están construidos con esta técnica, muchas de ellas con redundancia en los



elementos de concreto de confinamiento, dalas y castillos, lo que ha sido una consecuencia, ya sea por intuición o experiencia, de lo que se ha vivido en el pasado para terremotos de moderada magnitud.

Dado que el área Sureste del estado de Guerrero es húmeda y con clima caluroso, las alturas de entrepisos pueden variar entre 3 y 5m, por tanto, los constructores locales han reforzado dichos muros con elementos de concreto a cada 1.5m o menos.

Estructuras de Concreto. En general, todas las estructuras de concreto se comportaron satisfactoriamente durante el sismo, sin embargo, algunas estructuras, consideradas como casos especiales, sufrieron daños de ligeros a moderados.

8 CASOS ESPECIALES

Ometepec y zona epicentral

Hospital Regional en Ometepec. Este edificio relativamente nuevo, de dos niveles y con refuerzo de marcos de concreto, sufrió daños ligeros a moderados solamente en elementos no estructurales, como muros divisorios de tabla-roca y fachadas. La tabla-roca que cubre a las columnas principales se agrietó, debido a la diferencia en rigideces entre ambos elementos, pero no hubo daño tanto en las vigas como en las columnas.

Edificio de hotel en Ometepec. Este edificio es de dos pisos y está resuelto mediante mampostería y concreto y con configuración estructural irregular, teniendo una relación alta de densidad de muros e inadecuadas juntas constructivas, por lo que presentó agrietamientos importantes en varios muros de mampostería de relleno y en las juntas constructivas.

Instituto Tecnológico Superior de la Costa Chica (ITSCC), Ometepec. Este complejo educativo está conformado por 10 edificios de concreto reforzado, de uno o dos niveles, que son empleados para salones de clases, laboratorios, librerías y oficinas administrativas y de operación. Tres edificios de este complejo sufrieron daños.

Se observó daño ligero en elementos no estructurales en dos edificios de este instituto, y en solo un edificio se presentó daño ligero en elementos estructurales.

La fachada lateral del edificio C, de dos pisos de altura (10m aprox.), se separó del edificio.

Chilpancingo, Guerrero

La ciudad de Chilpancingo se localiza en un valle donde las condiciones geológicas amplifican de manera importante las ondas sísmicas (Gómez-Bernal et al, 1999), por lo que los sismos provenientes de la zona de Guerrero han provocado daños importantes en los edificios de infraestructura.

El terremoto del 10 de diciembre del 2011, con epicentro a menos de 100km de distancia y magnitud de Mw = 6.5, ocasionó daño a edificios importantes como la Catedral ubicada en el centro de Chilpancingo, que es considerada como un edificio con valor histórico. Por su parte, el sismo del 20 de Marzo del 2012, que ocurrió unos meses después, y con un epicentro localizado a una distancia mayor del sismo de noviembre del 2011, causó acumulación de daño en algunas estructuras.

El edificio de gobierno se localizan a unos metros de distancia de la catedral, también sufrió daño moderado en elementos no estructurales y ligero en las columnas de concreto. Esta construcción es irregular, con cuatro niveles, y resuelta con marcos de concreto y muros de mampostería de relleno.

Los edificios de la escuela preparatoria, que son de tres pisos de altura y 50mx15m de planta, se construyeron en los años cincuenta, empleando la solución estructural basada en marcos de concreto y muros de mampostería de relleno. Estos edificios fueron los que sufrieron el mayor daño en el terremoto de Ometepec del 2012.

Estas construcciones tienen problemas estructurales serios: el movimiento de oscilación del edificio fue restringido en la planta baja, donde se ubica la entrada de las escaleras, en la dirección corta, al colocar dos muros paralelos en el centro del edificio. Esta restricción ha causó daño estructural severo en la planta baja y primer piso.

Ciudad de México



Varios edificios en la ciudad de México sufrieron daño de ligero a moderado. El daño más significativo se localizó en los sistemas de líneas de vida.

9 LÍNEAS DE VIDA

Ometepec y área epicentral

En general, los sistemas de vida se comportaron bien durante el terremoto, sin embargo, en las pueblos rurales ubicados en o cerca el área epicentral los servicios de agua, teléfono móvil y fijo fueron suspendidos o limitados, a pesar de ser escasos en estas zonas. En el caso de Ometepec, los servicios de electricidad, teléfonos fijos y móviles se recuperaron después de algunas horas.

Caminos locales sufrieron algún daño, pero fue principalmente por falta de mantenimiento. Las carreteras y puentes no presentaron daños y estuvieron trabajando sin suspensión de actividad. Al comparar con lo sucedido en el sismo de 1995, el panorama fue totalmente opuesto y favorable. Por ejemplo, el puente de Marquelia se daño en el sismo de 1995, pero en este sismo no se presentó daño, principalmente por su buen mantenimiento. Es importante mencionar que las carreteras locales y principales han mejorado sus condiciones estructurales desde 1995, al contar con más carriles y puentes (Fig 9) y esto ha impactado positivamente en el comportamiento sísmico de las estructuras.

Figura 9. Caminos principales y locales en el área epicentral.

Ciudad de México

El principal daño, tanto estructural como no estructural, reportado en la ciudad de México fue en el sistema de transporte. La línea A del metro sufrió daño en el sistema de vías (Fig 7, derecha); asimismo, en algunos tramos se generaron asentamientos que provocaron daños en las plataformas de aproximación en los puentes (Fig 10, izquierda). También se presentaron colapsos parciales de los muros de protección de puentes en calles principales del Norte de la ciudad de México (Fig 10, derecha).

Figura10. Asentamiento en puentes vehiculares (izq) y colapso de los pasamanos de puentes peatonales.

Estructuras subterráneas.

Actualmente está en construcción el nuevo sistema de drenaje profundo de la ciudad de México, llamado Túnel Emisor Oriente (TEO) y la línea 12 del metro. El TEO es un túnel circular de 62km de longitud y 7m de diámetro interior, que cruza todo tipo de suelos, desde suelos blandos, como arcillas muy compresibles, hasta suelos duros como tobas volcánicas, debajo del nivel freático y en ocasiones con presiones de poro muy altas, hasta de 80kN/m2. Asimismo, el proyecto contempla la construcción de 24 lumbreras con profundidades variables entre 30 y 150m, y diámetros internos de 16 a 20m. Por su parte, la línea 12 del metro es un túnel circular de gran diámetro, 10.5m de diámetro interno y de 2.5km de longitud, y se cruzan los depósitos arcillosos típicos del valle de México.

Todas las estructuras de ambos proyectos tuvieron un comportamiento bueno durante el sismo de Ometepec, y en general se podría mencionar que las deformaciones inducidas durante el sismo se ubicaron en el intervalo elástico. Este aspecto es importante porque en algunas estructuras el efecto del sismo fue parámetro de diseño más importante.

Hospitales.

Algunos hospitales públicos reportaron daño, tanto estructural como no estructural.

10 CONCLUSIONES

El terremoto del 20 de Marzo del 2012 y las subsecuentes réplicas puede considerarse como un doble evento, como el que ocurrió en 1982, lo cual indica que estos dobles eventos pueden ocurrir cada 30 años.

El terremoto de Ometepec demostró que es importante considerar una buena estructuración de los edificios y su adecuado mantenimiento. El daño estructural estuvo fuertemente



correlacionado con la situación económica. La falta de ayuda experta sobre cómo mejorar la estructura empleando los materiales de la región y una optimización de los costos condujo al daños de muchas de las casas en la zona epicentral; sin embargo, en algunas poblaciones se observó que la práctica constructiva ha mejorado. Por ejemplo, la solución de algunas edificaciones en la zona epicentral fueron mejoradas con muros de mamposteria confinada.

No se observaron daños en las obras subterráneas (túneles y lumbreras). El comportamiento registrado en el TEO fue de naturaleza elástica.

Existen comunidades rurales en la zona epicentral que no han mejorado sus condiciones de vida, y por tanto sus viviendas presentaron daños severos. Los servicios básicos también forman parte del problema, por ejemplo la falta de agua potable, electricidad y sistemas de comunicación. Fondos gubernamentales han sido liberados para soportar las comunidades afectadas, por lo que es de esperar que sus condiciones de vida mejoren en los años próximos.

Las agencias de emergencia han mejorado sus procedimientos de evacuación en las grandes ciudades, sin embargo aún se observan detalles que hay que prestar atención, como el agrupar personas en las calles y avenidas, obstruyendo las rutas de acceso y salida de los servicios de emergencia.

Una observación importante es que existen diferentes estaciones acelerográficas instaladas en México, pero pocas de ellas están funcionando al 100%, como la red de CIRES. Es necesario llevar a cabo un esfuerzo institucional para actualizar y hacer funcional las diferentes redes que actualmente están obsoletas o sin funcionar, además de incrementar dichas redes. Uno de los problemas que se observaron es que dada la poca experiencia técnica y deficientes recursos humanos y económicos, la operación de las estaciones ha llegado a ser un problema serio. Asimismo, se ha observado que hay poco interés en compartir la información de las diferentes redes.

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