Sismos de
El Salvador
del 2001
Roberto Aguiar Falconí
Centro de Investigaciones Científicas
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
A la Memoria
del
PRÓLOGO
Una de las principales líneas de investigación del Centro de Investigaciones Científicas, CEINCI de la Escuela Politécnica del Ejército, ESPE, es investigar los problemas que conducen a la mitigación de los desastres naturales en el área de la Ingeniería Sísmica. Por que los países Latinoamericanos que se encuentran al lado del Océano Pacífico, son los de mayor peligrosidad sísmica del mundo.
Por éste motivo, es que las máximas autoridades de la ESPE, no escatimaron esfuerzo alguno, para que el autor de éste libro, viaje a la república de El Salvador, luego del sismo del 13 de enero del 2001, a ayudar a los hermanos salvadoreños que estaban atravesando momentos muy duros por la pérdida de sus seres queridos, de sus viviendas y de su modo de vida.
Es en éstos momentos, cuando se hace presente la solidaridad entre países hermanos, que tienen mucho de común, como la gente, su territorio con una biodiversidad increíble y también la pobreza que sale a relucir cuando sismos como los registrados en los primeros meses del 2001 en El Salvador, acaban con lo poco que tienen los más pobres.
Lamentablemente, en la mayor parte de países Latinoamericanos que por su ubicación geográfica se encuentran en zonas muy propensas a tener sismos severos, no existe una cultura de dar mantenimiento y peor aún de reforzar sus edificaciones, de tal manera que conforme transcurre el tiempo sus viviendas se vuelven más
vulnerables a la acción de los terremotos.
Las pérdidas que se registraron en El Salvador, podrían haberse reducido a menos de la cuarta parte, si habrían reforzado sus construcciones de adobe y si habrían dado mantenimiento a sus construcciones de bahareque, que fueron las más afectadas por los sismos de enero y febrero del 2001.
Talvez no hubo quien les diga, que reforzar una construcción no es caro y no les enseñaron como deben hacerlo, por que la gente pobre no vive en las grandes ciudades, donde están desapareciendo las construcciones de adobe y bahareque. En las grandes ciudades se encuentra concentrada la ciencia y la investigación y las ciudades pequeñas son olvidadas peor aún la gente que vive en el campo.
En la presente obra, el autor del libro, se propuso enseñar con detalle como se deben reforzar las construcciones de adobe, de tal manera que los interesados puedan hacerlo ellos mismos. Enseñar como se debe construir en adobe con tecnologías mejoradas, debido a que la gente pobre seguirá construyendo con éste material pero se desea que tengan mayor resistencia sísmica.
En éste texto, se indica también como se debe dar mantenimiento a las
construcciones de bahareque, que dicho sea de paso tienen un muy buen
comportamiento sísmico siempre que sean bien concebidas, con muy buen mantenimiento y que no se las una a otros elementos que tienen mayor rigidez. Se indica además como reforzar las construcciones de bahareque y las ventajas que se obtienen con el uso de estabilizantes naturales para proteger el barro de éstas construcciones y de las de adobe.
En los sismos de enero y febrero del 2001, registrados en El Salvador, fueron muy poco afectadas las construcciones de hormigón armado pero en el sismo de 1986, tuvieron gran daño. Por ésta razón valía la pena hacer una investigación para encontrar las probables fallas que han llevado a un mal comportamiento sísmico a las construcciones de hormigón armado, para éste trabajo se analizó las fallas presentadas en estructuras que colapsaron o tuvieron un gran daño durante los sismos de Cariaco. Venezuela en 1997: Bahía de Caráquez, Ecuador en 1998; Armenia. Colombia en 1999 y las de San Salvador en 1986.
Una vez que estadísticamente se determinó las principales fallas del mal
comportamiento sísmico de las construcciones de hormigón armado, se analizó
con detenimiento cada una de ellas, para que a futuro no se las vuelva a cometer y para las construcciones existentes, que presentan las principales fallas detectadas, se indica en el libro, como se debe reforzar la estructura. Evidentemente que éste trabajo debe ser realizado por un proyectista estructural.
El deslave de Santa Tecla, es otro de los capítulos que es abordado, con el objeto
de que se respete a la naturaleza, con el objeto de que si se irrespeta al menos se construyan muros de contención que den seguridad a las construcciones que se ubican en las laderas de la Cordillera del Bálsamo. Nadie puede negar que el deslave fue producto del sismo pero las cerca de 300 viviendas que fueron enterradas por la gran masa de suelo fue producto del irrespeto a la naturaleza.
El autor del libro, no solo se ha preocupado en escribir la obra, sino también en dictar conferencias sobre el contenido del mismo, con el objeto de enseñar su contenido. Las conferencias que ha dictado hasta el mes de mayo del 2001, en El
Salvador y el Ecuador, son las siguientes:
Universidad de El Salvador, el 29 de enero del 2001.
Colegio de Ingenieros Civiles de Pichincha, el 6 de febrero del 2001.
Colegio de Ingenieros Civiles del Tungurahua, el 9 de febrero del 2001.
Colegio de Ingenieros Civiles del Guayas, el 21 de febrero del 2001.
Colegio de Ingenieros Civiles del Carchi, el 20 de marzo del 2001.
Colegio de Ingenieros Civiles de Bolívar, el 3 de abril del 2001.
En el Ecuador existen viviendas de adobe, con rajaduras verticales en las esquinas de las construcciones y en ellas la gente habita como que si nada sucediera. De igual manera, en el centro histórico de Quito y de las principales ciudades de la sierra ecuatoriana, se tienen casas muy bonitas de adobe o tapial que necesitan en forma urgente ser reforzadas, ya que no van a soportar un sismo moderado.
A cien metros de la Catedral de Guaranda, existe una construcción de adobe, que únicamente con la vibración producida por los trabajos que realizó en la vía, el Municipio de dicha ciudad, le ocasionó fisuras en sus paredes a tal punto que sus ocupantes tuvieron que desalojar la vivienda y actualmente está con puntales toda la construcción.
No debemos olvidar que toda la sierra del Ecuador, se encuentra en la zona de mayor peligrosidad sísmica, de acuerdo al nuevo Código Ecuatoriano de la Construcción CEC-2000, pero existe un gran porcentaje de viviendas informales que no van a soportar un sismo de las características que prescribe el Código. Viviendas a las cuales no se les da ningún mantenimiento; edificaciones que fueron afectadas por sismos pasados y continúan funcionando con sus paredes dañadas.
Con ésta obra se aspira a concientizar a la población en la necesidad de reforzar sus construcciones si fueron afectadas por un sismo en el pasado, en la necesidad de conferirles una mayor resistencia sísmica a las construcciones informales, en la necesidad de dar mantenimiento a las viviendas.
Por otra parte, el autor deja constancia de su agradecimiento, al Sr. Crnl. de E.M. Ing. Fabián Várela Moncayo, dignísimo Rector de la Escuela Politécnica del Ejército, por todo el apoyo que me ha brindado en la realización del presente libro y en el trabajo que desarrollo en el Centro de Investigaciones Científicas.
Uno de los objetivos de nuestra universidad es servir a nuestra población mediante la transmisión del conocimiento científico, mediante la realización de estudios que han ido en beneficio del pueblo ecuatoriano, a manera de ejemplo basta indicar que luego del sismo del 4 de agosto de 1998, que causó gran daño en el único Hospital de Bahía de Caráquez, nosotros realizamos los estudios de refor zamiento sin costo alguno para el Estado, como una labor patriótica de nuestra institución. De igual forma asesoramos en el proceso constructivo que está llegando a feliz término.
La gran vocación de servicio a la comunidad que tiene el Sr. Crnl. Fabián Várela Moncayo, nos ha impulsado a que hagamos los estudios de reforzamiento de los Hospitales José María Velasco Ibarra, de la ciudad del Tena, en 1999 y del Hospital Regional de Santo Domingo en el 2000. Las experiencias de éstos trabajos, se han
incorporado al presente texto.
El primer libro que se escribió en el Ecuador, sobre el sismo del 4 de agosto de 1998 que afectó a Bahía de Caráquez, fue publicado por la ESPE, gracias al dinamismo y capacidad del señor Rector, que en ese año se desempeñaba como Vicerrector de Investigaciones.
Todos los dibujos de éste libro han sido realizados con mucho esmero y responsabilidad por la Ing. Anita Gabriela Haro Báez, a quien presento mi agradecimiento.
De igual manera deseo expresar mi gratitud, a quienes oportunamente enviaron recomendaciones, comentarios y palabras de felicitación por la presente obra. Entre ellas, debo mencionar a Christel Rose, del International Strategy for Disarter Reduction, ISDR de Naciones Unidas, al Ing. Alberto Giesecke Matto, Director Ejecutivo del Centro Regional de Sismología para América del Sur, CERESIS, al Ing. Bernardo Creamer Guillen, de la Fundación para la Ciencia y la Tecnología,
FUNDACYT, al Ing. Julio Bravo Segovia, de la Fundación Ecuatoriana de Ingeniería
Sísmica, FUNECIS, al Ing. Nelson Alvarez Sánchez, Presidente del Colegio de Ingenieros Civiles de Pichincha, CICP, al Ing. Luis Rodolfo Nosiglia, Director de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de El Salvador, al Ing. Ricardo Castellanos, de la Universidad Centro Americana, de El Salvador y al Dr. Marcial Blondet de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
A mi querida familia, con quienes comparto los mejores momentos de mi vida, a mi esposa Alice y a mis hijos Roberto, quien acaba de egresar de Ingeniería Civil de la ESPE, Alice Paola, María José, Nicolás. Gabriel y Felipe.
Finalmente y como siempre en primer lugar, deseo agradecer a Dios, por la salud, alegría y paz que me da para escribir mis libros con la misma ilusión que escribí mi primer libro en 1982.
Roberto Aguiar Falconí Mayo del 2001
ÍNDICE GENERAL
1 SISMICIDAD DE EL SALVADOR 1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA ... 1 1.1.1 Testimonio heroico ... 2 1.1.2 Regiones de El Salvador ... 3 1.2 TECTÓNICAS DE PLACAS ... 4 1.3 TIPOS DE SISMOS ... 51.3.1 Resumen de las fuentes sísmicas ... 6
1.3.2 Sismos registrados en el último siglo... 6
1.4 SISMICIDAD HISTÓRICA... 7
1.5 CORDILLERA DEL BÁLSAMO Y LA SISMICIDAD ... 8
2 ACELEROGRAMAS Y ESPECTROS
2.1 INFORMACIÓN SISMOLÓGICA ... 12
2.2 ACELERACIONES MÁXIMAS ... 12
2.3 PERÍODO DE RETORNO DEL SISMO ... 15
2.3.1 Determinación de a* y 𝛾 ... 16
2.3.2 Cálculo del Período de retorno ... 17
2.4 ATENUACIÓN DEL MOVIMIENTO ... .17
2.5 ESPECTROS DE RESPUESTA ... 19
2.6 ESPECTROS DE LOS SISMOS DE 1986 Y 2001 ... 21
AGRADECIMIENTOS ... 22
REFERENCIAS ... 23
3 CONSTRUCCIONES DE ADOBE 3.1 LOS SISMOS DE EL SALVADOR ... 26
3.2 SISMOS SIMILARES ... 26
3.3 VIVIENDAS DESTRUIDAS ... 28
3.4 COMPORTAMIENTO DE LAS EDIFICACIONES DE ADOBE ... 29
3.5 REFORZAMIENTO SÍSMICO DE LAS CONSTRUCCIONES ... 31
3.5.1 Reforzamiento con mallas ... 32
3.5.2 Reforzamiento del tímpano ... 35
3.5.3 Muros confinados ... 36
3.5.4 Muros con fisuras ... 37
3.5.5 Bases de los muros ... 38
3.5.6 Reforzamiento adicional... 38
3.6 NUEVAS CONSTRUCCIONES DE ADOBE ... 39
3.6.1 Normas para construcciones de adobe ... 39
3.6.2 Elaboración de los adobes... 40
3.6.3 Estructuración do las viviendas ... 41
3.6.4 Problemas antrópicos y de amplificación de ondas ... 42
3.6.5 Tecnología mejorada... 42
AGRADECIMIENTOS ... 44
REFERENCIAS ... 45
4 SANTA TECLA ABSTRACT ... 48
4.1 COLONIA LAS COLINAS ... 49
3.6.1 Visión sobrenatural ... 50
4.2 DESCRIPCIÓN DEL DESLAVE ... 50
4.2.1 Estado Natural ... 51
4.2.2 Vulnerabilidad Natural ... 51
4.2.3 Modelo del deslave ... 52
4.3 PROBLEMAS ANTRÓPICOS ... 53 4.3.1 Bosque Tropical ... 54 4.4 PROTECCIÓN DE LA ZONA ... 55 4.5 CIUDAD FANTASMA ... 56 REFERENCIAS ... 57 5 CONSTRUCCIONES DE BAHAREQUE 5.1 SISMICIDAD EN EL 2001 ... 60
5.3 CONSTRUCCIONES DE BAHAREQUE ... 63
5.4 COMPORTAMIENTO DURANTE LOS SISMOS DEL 2001 ... 64
5.5 MANTENIMIENTO DE LAS CONSTRUCCIONES... 65
5.6 CONSTRUCCIONES MIXTAS ... 66
5.7 CONSTRUCCIONES EN BAHAREQUE ... 67
5.8 ADITIVOS NATURALES... 70
5.8.1 Estabilizante de Tuna ... 71
5.8.2 Enlucido de construcciones de adobe o de bahareque ... 71
AGRADECIMIENTOS ... 72 REFERENCIAS ... 72 6 NORMA TÉCNICA 6.1 PÉRDIDAS ECONÓMICAS ... 74 6.2 COMPORTAMIENTO DE LA COMUNIDAD ... 74 6.3 RIESGO DE LA POBREZA ... 75 6.4 ZONIFICACIÓN SÍSMICA... 76 6.5 FACTOR DE IMPORTANCIA ... 77 6.6 ESPECTRO ELÁSTICO ... 78 6.7 COMPORTAMIENTO INELÁSTICO ... 79 6.8 ESTRUCTURAS IRREGUALES ... 80
6.9 MANUAL DE USO DE LA NORMA TÉCNICA ... 81
AGRADECIMIENTOS ... 81
7 FALLAS FRECUENTES
7.1 SISMO DE CARIACO DE 1997 ... 84
7.1.1 Edificios con gran daño en Cumaná ... 84
7.1.2 Edificaciones con gran daño en Cariaco ... 86
7.2 EL SISMO DE BAHÍA DE 1998 ... 87
7.2.1 Edificios con gran daño en Bahía de Caráquez ... 87
7.2.2 Edificios con daño estructural en Bahía de Caráquez ... 90
7.2.3 Edificios con menor daño estructural en Bahía de Caráquez ... 91
7.3 EL SISMO DEL EJE CAFETERO DE 1999 ... 92
7.3.1 Edificios que colapsaron en Armenia ... 91
7.4 EL SISMO DE EL SALVADOR DE 1986 ... 93
7.5 COLAPSO TOTAL ... 94
7.6 DERROCAMIENTO POSTERIOR ... 94
7.7 EDIFICACIONES AFECTADAS CON MENOR DAÑO ... 95
7.8 FALLAS FRECUENTES ... 96
7.9 FALTA DE REFUERZO TRANSVERSAL ... 97
7.9.1 Refuerzo transversal en vigas ... 98
7.9.2 Refuerzo transversal en columnas ... 100
7.9.3 Encamisado de elementos estructurales ... 101
7.10 FALLA DE NUDOS ... 103
7.10.1 Control del Cortante Horizontal ... 103
7.10.2 Refuerzo transversal en el nudo ... 104
7.10.3 Control del deterioro de adherencia ... 105
7.10.4 Anclaje en nudos exteriores ... 106
7.11 POCAS LÍNEAS RESISTENTES ... 106
7.11.1 Sobrerresistencia de la estructura ... 107
7.11.2 Ductilidad Global D ... 107
7.11.3 Reserva de energía sísmica ... 108
Sismos de El Salvador
del 2001
CAPITULO 1
SISMICIDAD DE EL SALVADOR
Se presentan datos generales de la República de El Salvador, en lo concerniente a su geografía y su tectónica. Por otra parte, se indican las características de los de sismos que se registran y la sismicidad histórica; los mismos que van a permitir entender los efectos del sismo del 13 de enero y del 13 de febrero del 2001 que serán analizados en los capítulos subsiguientes.
En base a los daños registrados en los dos últimos siglos se presenta una zona que en varias ocasiones ha sido afectada, por sismos de fallamiento local, la misma que se encuentra en la región central de El Salvador.
1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA
El Salvador es el país más pequeño de Centroamérica, como se aprecia en la figura 1.1, con un área de 20742 Km2f pero es un país rico en biodiversidad con unos paisajes naturales encantadores, con un cielo muy transparente y una gente muy amable.
Entre 1978 y 1980 llegó a tener un gran desarrollo económico, a tal punto que a la República de El Salvador se la llamó, el Japón de Centro América. Lamentablemente en 1980 se enfrascó en una guerra fraticida que terminó en 1992, dejando al país sumido en la pobreza, pero con una gente que no se deja doblegar por las adversidades y ha salido y saldrá adelante, no por algo el nombre de su país nos recuerda al
redentor del mundo.
Muy aproximadamente se puede decir, que El Salvador tiene la forma de un paralelograma de 200 Km, de largo, por unos 90 a 100 Km. de ancho, y, en él se encuentran unos 25 volcanes, que le proporcionan un gran atractivo al lugar pero a la vez se convierten en sitios de peligro cuando se habita muy cerca de ellos.
Figura 1.1 Ubicación geográfica de El Salvador.
Los volcanes de El Salvador no tienen una altura muy pronunciada como los del Ecuador, pero son muy activos. A manera de ejemplo se destaca que el volcán de Santa Ana que tiene 2382 m.s.n.m, tuvo su última erupción en 1904: El volcán Izalco de 1965 m.s.n.m. erupcionó en 1966. El volcán de San Miguel de 2130 m.s.n.m, erupcionó en 1976.
En su capital, se encuentra el volcán de San Salvador, que tiene una elevación de 1850 m.s.n.m. y su última erupción se registró en 1917. Por lo tanto, obligatoriamente la población tiene que aprender a convivir con los peligros de su naturaleza.
1.1.1 Testimonio heroico
Mediante una estrella se han señalado los epicentros de los sismos del 13 de enero y del 13 de febrero del 2001, en las figuras 1.2 y 1.3.
Al hablar de estrella viene a la mente, la acción heroica que realizó el niño Cristian Alfonso Flores, de 8 años, quien durante el sismo del 13 de febrero del 2001, se encontraba vendiendo sandías frente a su antigua escuela el C.B.I. de Molinero de Verapaz, Departamento de San Vicente. El sismo no lo asustó, más le preocupaba la suerte de 7 niños de entre 3 y 5 años que se encontraban dentro del C.B.I. y entró a rescatarlos, debido a que la escuela se venía abajo, logró sacar a tres, quienes le deben la vida a Cristian. La escuela colapso murió una pequeña niña y los restantes resultaron
heridos.
Figura 1.2 Principales ciudades de El Salvador y zona epicentral, indicado con una estrella, del sismo del 13 de enero del 2001.
Que la acción heroica de Cristian sirva de ejemplo para pensar en los demás, para pensar en reforzar las escuelas y colegios existentes, de tal forma que sean lugares seguros.
1.1.2 Regiones de El Salvador
El Salvador, está dividido en tres regiones, con catorce departamentos, los mismos que se indican en la figura 1.3.
1) Zona Oeste, constituida por los departamentos de Santa Ana, Sonsonate y Ahuachapan.
2) Zona Central, conformada por los departamentos de San Salvador, La Libertad, La Paz, Cuscatlán, Chalatenango, Cabanas y San Vicente.
3) Zona Este, compuesta por los departamentos de Usulután, San Miguel, Morazán y La Unión.
Figura 1.3 Zonas y Departamentos de El Salvador
1.2 TECTÓNICA DE PLACAS
Una de las regiones tectónicas más complejas del mundo, es Centroamérica, por la interacción de cinco placas, como se observa en la figura 1.4. Estas son las placas de Norte América, El Caribe, Cocos, Nazca y la Placa de Sur América.
De acuerdo a Kellogg y Vega la placa de Cocos se mueve 7.1 cm/año; por la incertidumbre que esto conlleva, se puede decir que la tasa de movimiento de la placa de Cocos, está entre 6 y 8 cm. al año. Para la región de estudio, la placa de Nazca, se mueve en la dirección indicada en la figura 1.4, a una tasa que varía entre 6 a 7 cm. al año, con respecto a la placa de Sur América.
La placa del Caribe se desplaza a una velocidad de 1 a 2 cm/año en dirección E-SE con respecto a la placa de Sur América, este rango varía en sus límites. La placa de Sur América, ligeramente tiene una velocidad mayor a la placa del Caribe y se desplaza en dirección oriente a occidente.
A más de ello, dentro de la Placa del Caribe, que de paso sea dicho, no se conoce con exactitud los límites de esta placa, existen microplacas, como el Bloque de Panamá.
Por otra parte dentro de la placa de Cocos, existe el dorsal de Cocos, de reciente formación a través de un proceso volcánico que permanece activo.
Figura 1.4 Placas Tectónicas que afectan a la actividad sísmica de Centro América
1.3 TIPOS DE SISMOS
El movimiento de las placas tectónicas, son la causa de la actividad sísmica en El Salvador. En la figura 1.4, se aprecia que la placa de Cocos, se desliza por debajo de la placa del Caribe, con diferente velocidad, a lo largo de la zona de subducción. Esta es la principal fuente generadora de sismos.
A más de los sismos de subducción, existe otra fuente que es muy característica de El Salvador, Guatemala y Nicaragua, debida a la depresión tectónica que liga entre sí a la serie de volcanes que atraviesan el centro del país. A estos últimos se los va a denominar como sismos de fallamiento local de la cadena volcánica.
El Salvador se encuentra atravesado por una serie de fallas geológicas, con una dirección predominante Noreste- Sureste, que también es generadora de sismos de fallamiento local.
Los sismos de subducción liberan una mayor cantidad de energía. Por lo tanto, tienen una mayor magnitud, se registran a profundidades que varía de acuerdo a la subducción. Ventajosamente la distancia epicentral de estos sismos a las ciudades es considerable por esta razón han causado menor daño en las poblaciones, en comparación con la gran magnitud de estos sismos.
Los sismos de fallamiento local son de magnitud moderada, que se registran muy cerca de la cadena volcánica, son muy superficiales, con una profundidad focal menor a los 10 Km. lo que les convierte en muy destructivos, al estar muy cerca de las ciudades. Evidentemente el radio de acción de estos eventos es muy limitado, lo que no sucede con los de subducción que afectan a una mayor región.
Otra característica de los sismos de fallamiento local, es que no ocurren como un solo evento, sino como una serie de dos o tres sismos, como ha sucedido en 1917, que afectó a San Salvador, en 1951 en Jucuapa y Chinameca y los nuevos sismos registrados el 13 y 17 de febrero del 2001, que han afectado a la región central de El Salvador.
1.3.1 Resumen de las fuentes sísmicas
En referencia, la actividad sísmica de El Salvador, se la agrupa en dos fuentes a, saber:
Sismos Locales.
Sismos Regionales.
Como se indicó los Sismos Locales, están asociados a:
La cadena volcánica, y
Las fallas geológicas que se encuentran en el territorio salvadoreño. En cambio los Sismos Regionales, están relacionados con:
El proceso de subducción entre las placas tectónicas de Cocos y del Caribe.
Un sistema de fallas en Guatemala, que determinan la frontera entre la Placa de Norteamérica y la Placa del Caribe (10).
Un sistema de fallas geológicas con dirección Norte - Sur, en la depresión de Honduras.
Además de los sismos de Jucuapa-Chinarneca del 6 de mayo de 1951, son sismos locales, los sismos del 3 de Mayo de 1965 y del 10 de octubre de 1986, que afectaron a San Salvador, fundamentalmente y los sismos registrados en febrero del 2001.
Por otra parte, el sismo del 19 de junio de 1982, al igual que el sismo del 13 de enero del 2001, ubicados en el Océano Pacífico, son sismos regionales.
1.3.1 Sismos registrados en el último siglo
Los sismos del 3 de mayo de 1965 cuya magnitud fue de 6.3, del 10 de octubre de 1986 de magnitud 5.4 y del 13 de febrero del 2001 de 6.6 de magnitud, indicados en la figura 1.5; han sido los sismos más destructivos de los últimos 40 años en El Salvador, de fallamiento local. Únicamente al observar los años se detecta que estos eventos se registran entre 15 y 21 años.
Por otra parte, en la figura 1.5, se aprecian los epicentros de los sismos del 19 de junio de 1982, de magnitud 7.2 y del 13 de enero del 2001, de magnitud 7.6. Los dos
son de subducción. El sismo de 1982 no produjo mucho daño pero el del 2001, causó gran daño y grandes deslizamientos de tierra en doce de los catorce departamentos de El Salvador. En la figura 1.5, se aprecia que el sismo del 13 de enero del 2001, es el de mayor magnitud.
Figura 1.5 Sismos registrados en El Salvador en el último siglo.
1.4 SISMICIDAD HISTÓRICA
Desde 1520 hasta 1980, San Salvador, se ha visto afectado por 36 eventos destructivos, a este número se debe añadir los sismos de 1986 y los dos del 2001. Es muy probable que esta cifra sea mayor debido a que hay eventos que han afectado a la capital que no constan en el trabajo de Cortina pero que están indicados en el artículo de Harlow et al.
Como se indicó en el apartado anterior, los sismos superficiales, son los que han causado mayor daño en El Salvador y su radio de acción ha, sido muy reducido, como se aprecia en la figura 1.6, adaptada de referencia. En la parte superior de la figura 1.6, se indica los eventos destructivos registrados entre 1800 y 1899, además se indica el área en la cual se obtuvo una Intensidad en la escala de Mercalli Modificada mayor que VIL En la parte intermedia de la figura 1.6, se indica lo mismo para el período
1900-1990, y finalmente en parte inferior de la figura se indica el área afectada de los eventos registrados entre 1800-1990.
Figura 1.6 Sismos destructores, con foco superficial que han afectado al Salvador entre 1800 y 1990, cuya Intensidad MM es mayor a VII. Adaptada de referencia.
1.5 CORDILLERA DEL BÁLSAMO Y LA SISMICIDAD
En la figura 1.7, se indica en forma esquemática la Cordillera del Bálsamo, mediante líneas paralelas continuas, es una cordillera típica de zonas costeras, de pequeña altura, compuesta de depósitos cuaternarios volcánicos cólicos, conformada por cenizas compactas, cenizas arenosas menos compactas, pómez pequeño y arenas volcánicas.
Por otra parte, en la figura 1.7 se presenta la envolvente de la figura inferior de 1.5, que corresponde a las áreas con Intensidad Sísmica mayor a VII en la escala Mercalli Modificada, registradas entre 1800 y 1990.
En la figura 1.7, se aprecia que el mayor daño está concentrado en la región central de la República de El Salvador y la Cordillera de el Bálsamo se ha visto afectada. La fuerza generada por los sismos superficiales han ocasionado desprendimientos y deslizamientos de grandes masas de tierra de la Cordillera del Bálsamo.
Figura 1.7 La Cordillera del Bálsamo y las áreas con intensidades MM mayor a VII, registradas entre 1800 y 1990.
REFERENCIAS
1. J. N. Kellogg y V. Vega, "Tectonic Development of Panamá. Costa Rica, and the Colombia Andes: Constraints from global positioning system geodetic studies and gravity", Geological Soc. Am. Spec, Paper 295, 1995.
2. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, "Estudio General de la Amenaza Sísmica de Colombia". Comité AIS 300 - Amenaza Sísmica. Segunda Edición INGEOMINAS, 252 pp, Bogotá, Colombia, 1998.
3. E. Rosenblueth y J. Prince. "El temblor de San Salvador, 3 de mayo de 1965: Ingeniería Sísmica''. INGENIERÍA. Órgano oficial de la Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional Autónoma de México. XXXVI (1), 31-58, México, 1966. 4. J. de Cortina, "Consideraciones y criterios para un código de diseño sísmico en El
Salvador", Seminario Latinoamericano de Ingeniería Sísmica. Instituto de Materiales y Modelos Estructurales IMME, UCV., 20-42, Caracas, 1979.
October 1986 and its Historical Context", Bulletin of the Seismological Society of America, Vol 83 (4), 1143-1154, 1993.
6. P. Basabe y C. Egger. "Informe Preliminar sobre el Deslizamiento de Santa Tecla'', UNDAC y COSUDE. Cuerpo Suizo de Socorro, 3 p, San Salvador, 17 de enero del 2001.
7. USGS, “Internet”, http://neic.usgs.gov/neis/bulletin.
8. N. Ambraseys, J. Bommer, E. Buforn and A. Udías, “The earthquakes sequence of May 1951 at Jacuapa, El Salvador”, Journal of Seismology, 1-17,2000.
9. M. Orantes y D. Escobar, “Principales volcanes activos de El Salvador”, Internet http://www.geotecnico.com.
10. CIG, “Cronología de sismos destructivos en El Salvador”, Departamento de Investigaciones Sismológicas. Centro de Investigaciones Geotécnicas, Internet, http://www.geotecnico.com.
CAPITULO 2
ACELEROGRAMAS Y ESPECTROS
Se presenta los datos sismológicos, aceleraciones máximas registradas y espectros del sismo del 13 de enero del 2001. En base a la aceleración máxima en suelo duro y a la aceleración establecida por la Normativa Sísmica de El Salvador, se encuentra el período de retorno de este evento.
Por otra parte, se obtiene la aceleración neta del suelo y se analiza la atenuación de la aceleración en función de la distancia hipocentral. Los valores registrados del sismo del 13 de enero del 2001, son comparados con la Ley de Atenuación obtenida para Zonas de Subducción en Colombia. Se compara con esta ley en virtud de que el trabajo es reciente. 1999 e interesa conocer las variaciones de las aceleraciones de un sismo de Subducción entre las placas de Cocos y del Caribe, con los sismos de Subducción de las placas de Nazca y Sur América.
Posteriormente, se analizan las formas espectrales, obtenidas en Santa Tecla, San Salvador, Panchimalco. Puerto La Libertad y Armenia, en base a la forma del espectro se indica las edificaciones que fueron más afectadas por el sismo del .13 de enero del 2001- Por otro lado, se comparan los Espectros de Respuesta con el Espectro de Diseño Elástico de la Normativa Sismo Resistente de El Salvador.
Finalmente, en base a los Espectros Elásticos de los sismos de 1986 y 2001, registrados en San Salvador, se determina porque el sismo del 10 de octubre de 1986, tuvo una Intensidad Sísmica más alta que el sismo del 13 de enero del 2001, en San Salvador.
2.1 INFORMACIÓN SISMOLÓGICA
En la tabla 2.1, se presenta la información sismológica del sismo del 13 de enero del 2001, reportada por el National Earthquake Information Center NEIC. El sismo tuvo una duración de 45 segundos, de los cuales la fase más intensa, la que causa daño en las estructuras fue de 15 segundos.
Es importante destacar que el evento tiene una profundidad focal de 39 Km. de acuerdo a la NEIC, la misma que difiere de la reportada por el Centro de Investigaciones Geotécnicas del Salvador, que es de 32.1 Km.
Tabla 2.1 Información sismológica del sismo de El Salvador del 13 de enero del 2001 PARÁMETRO VALOR
HORA LOCAL 11:34
FECHA 13 de enero del 2001 EPICENTRO 12835 Latitud Norte 88.794 Longitud Oeste
PROFUNDIDAD FOCAL 39 Km MAGNITUD Mw 7.6
MAGNITUD Ms 7.8
MAGNITUD Mb 6.7
Si bien es cierto, la magnitud de este sismo fue muy alta, no es menos cierto que la distancia epicentral a las zonas pobladas más cercanas supera los 50 Km. y en promedio la distancia epicentral a las ciudades que fueron afectadas por el sismo está alrededor de los 70 Km., a esta distancia la atenuación del movimiento del suelo es muy considerable. Para corroborar lo expuesto basta indicar que a 74 Km. del
epicentro la aceleración máxima del suelo en roca, registrada durante el sismo fue del 15% de la aceleración de la gravedad, cantidad que está muy distante de la
aceleración estipulada en la Normativa Sísmica de El Salvador que es de 40% de la aceleración de la gravedad.
2.2 ACELERACIONES MÁXIMAS
En la figura 2.1, se indica las aceleraciones horizontales máximas, registradas para la componente Norte - Sur, del sismo del 13 de enero del 2001, las mismas que fueron obtenidas por la red sismográfica de la Universidad Centroamericana "José Simeón Cañas", de San Salvador, UCA. Por otro lado, en la figura 2.2, se presenta algo similar pero para la componente Este – Oeste.
Figura 2.1 Aceleraciones máximas registradas para la componente horizontal, Norte - Sur, del sismo del 13 de enero del 2001
El menor registro fue obtenido en la Unidad de Salud de Panchimalco (Código UPAN en la tabla 2.2), que está en un valle, sobre un suelo que puede ser considerado como tipo SI de las normativas sísmicas, es decir roca. Este registro se encuentra ubicado a 74 Km. de la zona epicentral.
Por otra parte, las mayores aceleraciones se registraron en la Unidad de Salud, de Puerto La Libertad (ULLB en tabla 2.2). Es importante destacar que él daño registrado en Puerto La Libertad, no está en concordancia con las altas aceleraciones registradas. Otro de los registros, fue obtenido en la Unidad de Salud de San Pedro de Nonualco (USPN), sobre una colina. En este registro existe amplificación por efecto de suelo y por efecto de topografía.
En el Hospital San Rafael, de Santa Tecla o Nueva San Salvador (HSRF), se tienen registros acelerográficos que son los más cercanos a la Colonia La Colina, donde se registró el deslizamiento de una gran masa de tierra, que destruyó una gran cantidad de viviendas que se encontraban en las faldas de la montaña. El Hospital de San Rafael se encuentra aproximadamente a 500 m. de la zona del deslizamiento.
En la Capital, San Salvador (ESJO), el registro se obtuvo en el Colegio Externado San José. Es de interés éste registro para analizar las formas espectrales, con las que se obtuvieron en el sismo de 1986, en el Hotel Camino Real, que se encuentra a menos de 1 Km. de distancia. Estos espectros se indican en la figura 2.7.
Figura 2.2 Aceleraciones máximas registradas para la componente horizontal, Este-Oeste, del sismo del 13 de enero del 2001
Sean AN-S Y AO-E, las aceleraciones máximas registradas para las componentes Norte-Sur y Oeste-Este. Se define la Aceleración Neta ANETA, como la raíz cuadrada de la suma de las componentes horizontales al cuadrado dividido para dos.
𝑨𝑵𝑬𝑻𝑨=
𝑨𝑵−𝑺 𝟐 + 𝑨𝑬−𝑾𝟐
𝟐
(2.1)
En la tabla 2.2, se indican las aceleraciones máximas registradas, en las diferentes estaciones de la red de la UCA, la aceleración neta y la distarle epicentral a las estaciones, para el sismo del 13 de enero del 2001.
En la figura 2.3, se indica las aceleraciones máximas registradas para la componente vertical del sismo, 𝑨𝑽𝑬𝑹𝑻. Es interesante destacar que el registro del
Hospital Santa Teresa de Zacatecoluca, para la componente vertical, tiene un valor máximo de 0.2461 g. muy similar a la componente Norte Sur, que fue de 0.2501 g, y mayor a la componente Oeste Este de 0.2000 g. En los registro del Hospital Nacional de San Bartolo, que se encuentra muy cerca de un lago, sucedió algo similar, la componente vertical máxima del sismo del 13 de enero del 2001, fue 0.1648 g. y las componentes Norte Sur y Este Oeste registraron 0,1557 g. y 0.1906 g., respectivamente.
Tabla 2.2 Aceleraciones máximas del sismo del 13 de enero del 200
CIUDAD-ESTACIÓN GEOLOGÍA AN-S AE-W AVERT ANETA R g g g g Km.
SANTA TECLA – HSRF Suelo 0.458 0.468 0.2455 0.463 86 SAN PEDRO NONUALCO-
USPN Suelo 0.5552 0.4804 0.4367 0.519 62 ZACATECOLUCA-HSTR Suelo 0.2501 0.2 0.2461 0.226 51 SAN SALVADOR-ESJO Suelo 0.2978 0.2722 1360 0.285 85 PANCHIMALCO-UPAN Suelo 0.1528 0.115 0.0863 0.135 74 PUERTO LA LIBERTAD-ULLB Suelo 0.8935 0.5416 0.3731 0.738 75 SAN BARTOLO-CSBR Suelo 0.1557 0.1906 0.1648 0.174 79 ARMENIA-UARM Suelo 0.5922 0.4529 0.219 0.527 108 TONACATEPEQUE - UTON Suelo 0.2767 0.2294 0.2001 0.254 87
Figura 2.3 Aceleraciones máximas verticales, registradas del sismo del 13 de enero del 2001.
2.3 PERÍODO DE RETORNO DEL SISMO
En base, a las aceleraciones máximas registradas del sismo, y en base a la peligrosidad sísmica definida en la Normativa Sismo resistente de El Salvador1-4^, se estima el período de retorno del sismo del 13 de enero del 2001.
Los registros fueron obtenidos en la Zona I, caracterizada por una aceleración máxima del suelo de 0.40 g., de acuerdo a la Normativa de El Salvador.
Este valor fue obtenido para una vida útil de las estructuras de 50 años y con una probabilidad de excedencia del 10% y tiene un período de retorno de 475 años. Por lo tanto, cada 475 años, se espera en la Zona I, de El Salvador un sismo, cuya aceleración máxima del suelo en roca o en suelo firme, sea de 0.40 g. A este sismo el SEAOC 1995, lo denomina sismo raro.
Por otra parte, se considera (hipótesis de cálculo), que el sismo frecuente, tiene una aceleración máxima del suelo en roca de 0.10 g. De acuerdo al SEAOC 1995 y al ATC-33, se calcula el sismo frecuente para una vida útil de la estructura de 30 años y con una probabilidad de excedencia del 50%. El período de retomo del sismo frecuente es de 43 años.
2.3.1 Determinación de a* y 𝜸
Para encontrar la aceleración máxima del suelo en roca o suelo duro, A0-para cualquier probabilidad de excedencia P* y vida útil de la estructura t, se tiene la ecuación (2.2) que se utiliza en el diseño sismorresistente de instalaciones industriales de Venezuela.
𝑨𝟎= 𝒂 ∗ {[−𝒍𝒏(𝟏 − 𝑷 ∗)]
𝒕 }
−𝟏𝜸
(2.2)
Donde a* y γ se obtienen de estudios de peligrosidad sísmica. En el presente estudio, estas variables se van a obtener a partir de los datos indicados en la tabla 2.3.
Tabla 2.3 Datos con los cuales se obtiene el período de retorno para el sismo del 13
de enero del 2001 SISMO ACELERACIÓN PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA VIDA UTIL Raro 0.40 g 0.10 50 años Frecuente 0.10 0.50 30 años
Al reemplazar los datos de la tabla 2.3., en la ecuación (2.2), se obtiene: 𝑎∗ = 11.12 𝑔𝑎𝑙𝑠 𝛾 = 1.73
2.3.2 Cálculo del Período de Retorno
Se considera que la peligrosidad sísmica, a 74 Km. del epicentro donde se obtuvo que la aceleración máxima en suelo duro, de 0.15 g. está definida por a∗ = 11.12 gals y γ = 1.73. Al sustituir los valores indicados en la ecuación (2.2), para una vida útil de la estructura de 50 años, se obtiene:
𝟎. 𝟏𝟓𝒙𝟗𝟖𝟎 = 𝟏𝟏. 𝟏𝟐 {[−𝒍𝒏(𝟏 − 𝑷 ∗)]
𝟓𝟎 }
−𝟏.𝟕𝟑𝟏
de donde, la probabilidad de excedencia P*=0.437. Por otra parte, el período de retorno T, puede evaluarse en forma aproximada con la ecuación (2.3).
𝑻~ 𝟏
𝟏 − (𝟏 − 𝑷∗)𝟏𝒕
(2.3)
Al reemplazar P* = 0.437 y t = 50 años, en (2.3). Se encuentra que el período de retorno es 87.536 años. Por lo tanto, se puede indicar que en función de la aceleración máxima del suelo en roca o suelo firme, el período de retorno del sismo del 13 de enero del 2001 es de 88 años.
2.4 ATENUACIÓN DEL MOVIMIENTO
Uno de los últimos trabajos para definir leyes de atenuación en América Latina, es el desarrollado en 1999, por Gallego y Ordaz para Colombia, donde se utilizan modelos sismológicos del espectro de amplitudes de Fourier radiado, que contienen parámetros libres, los cuales han sido ajustados con las aceleraciones "máximas registradas en Colombia. Tiene un fundamento teórico y empírico.
Normalmente, en América Latina, por falta de datos, se importan leyes de atenuación, las mismas que han sido obtenidas de datos sísmicos de otras regiones del mundo. De ahí la importancia del trabajo desarrollado por Gallego y Ordaz, ya que al menos responden a la información sismológica de Colombia, que consta de más de 120 registros.
Con la información sísmica, en Colombia, obtuvieron tres leyes de atenuación, una para los sismos de subducción, otra para las fallas activas en el territorio y otra general con todos los datos, denominada nacional.
De las tres leyes, interesa analizar las aceleraciones máximas registradas durante el sismo del 13 de enero del 2001, en El Salvador, con relación a la Ley de Atenuación para subducción obtenida en Colombia. Esto se presenta en la figura 2.4.
Figura 2.4 Aceleraciones Netas del sismo del 13-01-2001, en relación con la ley de atenuación de subducción para Colombia.
Interesa la comparación debido a que el sismo del 13 de enero del 2001, es un sismo de subducción entre las Placas de Cocos y del Caribe. En cambio, en Colombia la subducción se presenta entre las Placas de Nazca y de Sur América.
En la figura 2.4, se han representado las aceleraciones netas del sismo del 13-01-2001, y se aprecia que todos los valores se encuentran por encima de las leyes de atenuación para magnitudes 7 y 8.
Por lo tanto, la ley de atenuación para zona de subducción, de Colombia subestima, la aceleración neta del suelo, para el sismo en estudio. En otras palabras, se puede indicar que el sismo del 13 de enero del 2001 registró aceleraciones mayores a las que se esperan en Colombia.
Con relación a las aceleraciones netas del sismo del 13-01-2001, es importante destacar lo siguiente:
El registro de Armenia, de la estación UARM. que se encuentra a 108 Km. del epicentro tiene efectos de sitio, toda vez que a dicha distancia epicentral, la aceleración neta es 0.527 g, cantidad que se considera muy alta.
Por otra parte, se aprecia en la figura 2.4, que a distancias epicentrales muy cercanas, que varían entre 74 Km. y 79 Km., la aceleración neta del suelo varía entre 0.135 g. y 0.738 g. Esta es una de las mayores incertidumbres que se tienen con las leyes de atenuación de que a distancias parecidas el rango de variación es muy grande, de ahí, la necesidad de incluir en la ley de atenuación, un ± 𝜎, desviación estándar del 1n A.
2.5 ESPECTROS DE RESPUESTA
En la figura 2.5, se presentan varios espectros elásticos, obtenidos por la UCA en cinco ciudades, los mismos que se comentan a continuación.
El espectro de Santa Tecla, tiene su interés toda vez que fue registrado muy cerca de la Colonia la Colina. En el espectro se aprecian dos picos con aceleraciones máximas del orden de 1.6 g a 1.7 g. Asociadas a períodos que varían entre 0.2 s. y 0.4 s. Por lo tanto, las construcciones menores a tres pisos fueron muy afectadas en Santa Tecla.
El espectro de San Salvador, tiene un solo pico predominante, con una aceleración que está alrededor de 1.05 g y un período de 0.4 s. En consecuencia, sobre las edificaciones de 3 y 4 pisos actuó una gran fuerza sísmica.
El espectro de Puerto La Libertad, corresponde al registro más cercano a la traza del sismo, la aceleración máxima tiene un valor de aproximadamente 4.0 g, valor sumamente alto asociado a un período de 0.2 s. Luego las edificaciones de menos de dos pisos estuvieron sujetas a fuerzas sísmicas muy altas.
Como se indicó anteriormente, el registro de Armenia, tiene condiciones "especiales". En el espectro de la figura 2.5 se aprecia que el máximo pico está muy desplazado a la derecha, con respecto a los otros espectros, da la impresión que corresponde a un espectro para suelo tipo S3 o S4. El período asociado a la máxima ordenada espectral está alrededor de los 0.9 s.
El espectro de Panchimalco, corresponde a un registro en suelo tipo Si, la mayor aceleración espectral está asociada a un período de 0.1 s. Por consiguiente las estructuras de un piso fueron muy afectadas por el sismo.
Por otra parte, en la figura 2.6 en la parte superior, se presenta el espectro de diseño elástico de la Normativa Sísmica de El Salvador, en él se aprecia que la rama de aceleración máxima tiene un valor de: 𝐼 𝐴𝑜 𝐶𝑜, para un coeficiente de importancia I=1
y para Ao = 0.4 g. Se tiene que la zona de aceleración máxima elástica tiene un valor de 0.4 g Co. En el capítulo 6, se analiza con detenimiento la Normativa indicada.
El valor del coeficiente de sitio Co para suelo tipo Si es 2.5. Por lo tanto, para ese suelo la aceleración máxima del espectro de diseño es 1.0 g. Este valor es mayor al que se obtuvo en el espectro de respuesta de Panchimalco.
Para el suelo tipo S2, el coeficiente Co = 2.75 y para los suelos S3 y S4 el valor de Co= 3.0. Al considerar este último valor la máxima aceleración del espectro de diseño elástico es 1.2 g. Los espectros de Santa Tecla y Armenia, tienen valores ligeramente superiores a 1.2 g. El espectro de San Salvador tiene un valor menor al estipulado en la norma. En Puerto La Libertad, la aceleración máxima del espectro de respuesta es superior a la del espectro de diseño.
Figura 2.5 Espectros en Santa Tecla, San Salvador. Puerto la Libertad, Armenia y Panchimalco, del sismo del 13 de enero del 2001.
Figura 2.6. Espectro Elástico e Inelástico de la Normativa de El Salvador
En forma general, se puede indicar que la forma de los espectros de respuesta
elásticos del sismo del 13-01-2001, se encuentran cubiertos por el espectro de diseño elástico de la Normativa de Diseño Sísmico de El Salvador.
Claro está que el diseño se realiza con un espectro inelástico y que las estructuras deben ser capaces de disipar la mayor cantidad de energía pero en el presente apartado se analizó los espectros de respuesta elásticos del sismo.
2.6 ESPECTROS DE LOS SISMOS DE 1986 Y 2001
El 10 de octubre de 1986, a las 11:49 hora local, un sismo de magnitud moderada Ms=5.4 pero con una, profundidad focal de 10 Km y cuyo epicentro estuvo muy cercano a San Salvador, dejó más muertos y heridos que el sismo del 13 de enero del 2001.
En la Capital, los daños producidos por el sismo de 1986 fueron muy grandes en comparación con el sismo del 2001. Pero a nivel de País, el sismo del 13 de enero causó más daño.
En la Tabla 2.4, se comparan los datos sismológicos de estos dos eventos, se comparan también el número de víctimas, el tipo de edificaciones que más fueron afectadas y el número de damnificados.
Tabla 2.4 Datos sismológicos y comparación de las pérdidas de los sismos de 1986 y 2001
PARÁMETRO SISMO DE 1986 10-10-86 SISMO DEL 2001 13-01-01 HORA 11:49 11:34 13º40`N 12.835 N 89º11`W 88.794 W PROFUNDIDAD FOCAL 10 km. 39km MAGNITUD MS 5.4 7.8
TIPO SISMO LOCAL SUBDUCCIÓN
MUERTOS 1500 (11) 827(12)
HERIDOS 10000(11) 4440(12)
TIPOLOGÍA AFECTADA Hormigón Armado
Adobe y Bahareque Adobe y Bahareque
SAN SALVADOR RESTOS DEL PAÍS
Mayor daño Menor daño
Menor daño Menor daño
DAMNIFICADOS 100000(11) 11140011(12)
La energía liberada por el sismo del 13 de enero del 2001 fue 76 veces más que la energía liberada por el sismo del 10 de octubre de 1986, sin embargo de ello en San Salvador, el daño en las estructuras fue mayor durante el sismo de 1986. La razón se obtiene al analizar los espectros de respuesta elástica, indicados en la figura 2.7
Figura 2.7 Espectros de Respuesta Elásticos de los sismos de 1986 y 2001, en San Salvador
Las aceleraciones espectrales, en San Salvador, del sismo de 1986, son mayores a las del sismo del 2001, para períodos menores a 1.0 s. Por otra parte,
el pico de mayor aceleración espectral del sismo de 19S6, está asociado a un período de 0.5 s. En consecuencia, las edificaciones entre 4 y 6 pisos estuvieron sujetas a mayore s fuerzas sísmicas en el sismo de 1986.
AGRADECIMIENTOS
La enseñanza de la Ingeniería Civil en la Universidad Centroamericana "José Simeón Cañas", de San. Salvador, se remonta a 1974 y la red sismográfica empezó a funcionar en 1996. Por lo tanto, tienen muy pocos años de vida, sin embargo lo que han realizado para elevar el nivel de conocimientos sismo resistente en El Salvador, es enorme, lo que merece la felicitación de toda la comunidad.
Como en toda institución, existen profesionales que con su entrega, dedicación y entusiasmo se convierten en el motor que impulsa la investigación científica. Entre ellos se destacan el Ing. Ricardo Castellanos la Ing. Patricia de Hasbun, Ing. José Cepeda e Ing. Walter Salazar. A quienes conocí durante mi estadía en San Salvador. A todos ellos deseo dejar constancia de mi agradecimiento por los acelerogramas y
espectros que me proporcionaron.
No tuve la oportunidad de conocer personalmente al Dr. Julián Bommer, pero por medio de sus publicaciones sé que se trata de un investigador de alto nivel y que quiere mucho a la República de El Salvador. Sus artículos son fuente consulta para entender la sismicidad en El Salvador.
El 15 de febrero del 2001. terminé de escribir el presente capítulo y en esta fecha, la prensa de Ecuador, informa que 12000 casas fueron destruidas por un sismo de Magnitud 6.1, registrado el 13 de febrero del 2001, el mismo que afectó a la región central de El Salvador, dejando 274 muertos y 2400 heridos. Es muy lamentable todo esto y nos compromete a seguir trabajando para tener edificaciones más seguras y en un futuro cercano no tengamos víctimas con un sismo de magnitud moderada.
El, National Earthquake Information Center NEIC, determinó que la Magnitud del nuevo sismo del 13 de febrero del 2001 es 6.6, valor alto para un sismo de fallamiento local. En cambio el CIG, de El Salvador indica que la magnitud de éste evento es de 6.1 y la profundidad focal de 8.0 Km. Por lo tanto, es un sismo muy superficial.
REFERENCIAS
1. National Earthquake Information Center, "2001 Earthquakes, Magnitudes 7 and Greater", Internet, 2001.
2. Centro de Investigaciones Geotécnicas. "Monitoreo del Terremoto y sus Réplicas", COEN Comité de Emergencias Nacionales, 4 p. San Salvador, 2001.
3. J. Cepeda y W. Salazar, "Análisis preliminar de registros del terremoto del 13 de enero de 2001", Universidad Centroamericana José Simeón Cañas. Departamento de Mecánica Estructural www.uca.edu.sv. San Salvador. 2001.
4. Ministerio de Obras Públicas, "Norma Técnica para diseño por sismo". Reglamento para la Seguridad Estructural de las Construcciones. 54 p, El Salvador, 1994.
5. SEAOC, "Vision 2000 Report on performance based seismic engineering of buildings", Structural Engineers Association of California, Sacramento. 1995. 6. ATC 33-03, "Guidelines for Seismic Rehabilitación of Buildings", 75% Submittal,
Third Draft, 3 Volúmenes, Redwood City, 1995.
7. 7. PDVSA JA-221, ''Diseño sismorresistente de instalaciones industriales", PDVSA. Manual de Ingeniería de. Diseño, 18, 03 pp, Caracas, 1999.
8. J. Grases, "Concreto armado en zonas sísmicas", DIVISIDER, División Siderúrgica de Empresas SIVENSA, Caracas, 1987.
9. M. Gallego y M. Ordaz, "Construcción de leyes de atenuación para Colombia a partir de espectros fuentes y teoría de vibraciones aleatorias", Revista Internacional de Estructuras. Escuela Politécnica del Ejército, 4 (1), 45-66, Quito. Ecuador 1999. 10. R. Aguiar, "Cuantificación de la Amenaza Sísmica del Ecuador en términos
probabilísticos y mapa de zonificación”, Tesis de Master en Ciencias. Universidad Central de Venezuela, 187 p, Caracas, 1982.
11. J. Bommer, “Terremotos, urbanización y riesgo sísmico en San Salvador”, PRISMA. Programa Salvadoreño de Investigación sobre Desarrollo y Medio Ambiente, 18, 1-11, San Salvador, 1996.
12. COEN, “Consolidado de datos del sismo registrado el día 13 de enero del 2001. Actualizado hasta las 19:00 del 27 de enero del 2001”, Comité de Emergencia Nacional , San Salvador 2001.
CAPITULO 3
LOS SISMOS DE LA POBREZA DE EL SALVADOR
El 13 de enero y el 13 de febrero del 2001, dos sismos, el uno de subducción y el otro de fallamiento local, llevaron al colapso a cerca de 100000 viviendas de adobe, causando la muerte de aproximadamente 1000 personas, en éste tipo de construcción. El número de muertos pudo ser mayor si los sismos se registraban en la noche, debido a la poca resistencia y rigidez que tienen las construcciones de adobe sin refuerzo.
En el área rural y en las ciudades pequeñas de El Salvador y de varios países en vías de desarrollo existe una gran cantidad de viviendas de adobe, que necesitan ser reforzadas en forma urgente, caso contrario ante un sismo moderado van a colapsar.
En el presente artículo, se indica la forma como deben ser reforzadas las edificaciones de adobe, para que soporten un sismo moderado y ante un sismo severo sus ocupantes tengan tiempo para abandonar sus viviendas y salvar sus vidas.
Pensar que en el futuro, no se van a construir viviendas de adobe, no es verdad. Se seguirán construyendo, por su bajo costo, porque permiten la autoconstrucción y además porque tienen un buen aislamiento térmico. Por lo tanto, es necesario que la comunidad conozca las normas mínimas para construcciones de adobe, como se debe estructurar una vivienda, en qué tipo de suelos no se deben construir, como se deben elaborar los adobes y sobre todo que apliquen tecnologías mejoradas que contemplen la incorporación de refuerzo vertical y horizontal dentro de los muros de adobe. Toda
ésta temática se indica en el presente artículo.
La Pontificia Universidad Católica del Perú, desde hace más de dos décadas, viene trabajando en el reforzamiento, a bajo costo, de construcciones existentes de adobe y en la construcción de nuevas viviendas con tecnología mejorada. Los resultados de esta investigación son los que se aplican en el presente artículo con el objeto de que puedan ser utilizados por una mayor cantidad de gente, que necesita tener una vivienda segura ante la acción de los sismos.
3.1 LOS SISMOS DE EL SALVADOR
El 13 de enero del 2001, la comunidad internacional se vio estremecida por el sismo de mayor magnitud que se ha registrado en los últimos 100 años en El Salvador, cuando un terremoto de Magnitud 7.6, causó gran daño en doce de los catorce departamentos de El Salvador. Este sismo está asociado a la zona de subducción, que es debido al deslizamiento de la Placa de Cocos por debajo de la Placa del Caribe.
Un mes después, el 13 de febrero del 2001, un nuevo sismo afecta a la República de El Salvador. No se trata de una réplica del sismo del 13 de enero. Es un nuevo evento que está asociado a la segunda fuente de la actividad sísmica del país centroamericano, cual es, los sismos locales, cuyo epicentro está en el continente y tienen una característica singular, la profundidad focal es menor a los 10 Km.
Por lo tanto, en treinta y un días, en El Salvador se han presentado los dos tipos de sismos que ellos esperan. El de subducción, que corresponde al del 13 de enero y el de fallamiento local que corresponde al del 13 de febrero, que dicho sea de paso tuvo una Magnitud de 6.6. de acuerdo al USGS y de 6.1 de acuerdo al Centro de Investigaciones Geotécnicas CIG de El Salvador.
El sismo, del 13 de enero, tuvo su epicentro en el Océano Pacífico, a una profundidad de 39 Km. En cambio el sismo del 13 de febrero, tuvo su epicentro en el Continente a una profundidad de 8.8 Km., de acuerdo al CIG.
En la tabla 1, se indica la información sismológica de los dos sismos, reportada por el National Earthquake Information Center NEIC(1) y en la figura 1, se indica en la parte superior, los epicentros de los sismos del 13 de enero y del 13 de febrero del 2001. En la parte inferior, se muestra la profundidad focal de estos eventos. Como se aprecia, los dos sismos se encuentran separados por una distancia horizontal de 90 Km. y una distancia vertical de 30.2 Km.
3.2 SISMOS SIMILARES
durante uno o dos meses, hasta que la corteza que fue afectada por el sismo vuelva a tener una posición de equilibrio. No es común lo que sucedió en El Salvador, que después de un mes se tenga otro sismo, de fuente diferente.
Tabla 3.1 Datos sismológicos de los sismos del 13 de enero y 13 de febrero del 2001
PARÁMETRO SISMO DEL 13 DE
ENERO SISMO DEL 13 DE FEBRERO HORA LOCAL EPICENTRO PROFUNDIDAD FOCAL MAGNITUD MW TIPO SISMO 11:34 12.835 N 88.794 W 39 Km. 7.6 SUBDUCCIÓN 8:22 13.64 N 88.94 W 8.8(2) Km. 6.1(2) LOCAL
Figura 3.1 Ubicación de los sismos del 13 de enero y 13 de febrero del 2001.
No es común pero si se han presentado casos similares, en el mundo. Uno de ellos se registró en Taiwán, en 1999. En efecto, la madrugada del 20 de septiembre de 1999, un sismo de magnitud 7.6 y con una profundidad focal de 33 Km., causó gran daño en
la Isla de Taiwán, la ciudad de Chichi fue destruida en un 98%, de ahí que a este sismo se le conoce con el nombre del sismo de Chichi(3).
Treinta y dos días después, el viernes 22 de octubre de 1999, Taiwán de nuevo fue estremecida por el sismo de Chiayi. Este evento tuvo una magnitud de 6.4 y una profundidad focal de 12.1 Km. La ciudad de Chiayi se halla ubicada a 2.5 Km. del epicentro y fue muy afectada por el sismo(3).
El Servicio Geológico de los Estados Unidos, calificó al sismo del 22 de octubre de 1999, como una réplica del sismo del 20 de septiembre de 1999 pero el Profesor Shin, Director del Central Weather Bureau CWB(4) informó que no se trata de una réplica sino que es un nuevo evento sísmico a pesar de que los dos epicentros se encuentran a menos de 50 Km.
Con la ocurrencia de un sismo de gran magnitud, como fueron los sismos del 20 de septiembre de 1999 y del 13 de enero del 2001, registrados en Taiwán y El Salvador, ambos de 7.6, la probabilidad de que se reactiven zonas de fallamiento local o de
que aparezcan nuevas fallas, es alta.
Por otra parte, una de las características de los sismos de fallamiento local, en El Salvador, es de que no ocurren como eventos aislados, sino que se registran en series de dos o tres como sucedió con los sismos de 1917 y 1951.
En efecto, el 6 de mayo de 1951 se registró un sismo de Magnitud Ms = 5.9 a las 23:03 (UTC) y cinco minutos después otro sismo de Ms = 6.0, de acuerdo al International Seismological Summary ISS. Posteriormente el 7 de mayo de 1951, otro evento de Magnitud Ms = 5.5 fue registrado a las 20:22. La profundidad focal de estos eventos fue reportada, en los años cincuenta, entre 70 y 100 Km. Pero Ambraseys et al(5) han redefinido la profundidad focal e indican que fueron sismos superficiales(5).
3.3 VIVIENDAS DESTRUIDAS
Los sismos del 13 de enero y del 13 de febrero del 2001, tuvieron un denominador común, destruyeron fundamentalmente las Edificaciones de Adobe, de la gente más necesitada, que por falta de recursos económicos y sobre todo
por falta de una orientación técnica no supieron reforzar sus construcciones, de tal forma que les permita por lo menos salir de sus viviendas antes de que colapsen, de ésta manera habrían salvado muchas vidas. La mayor parte de las viviendas que colapsaron se vieron afectadas en menor o mayor grado por los sismos de 1965 y 1986 que son de fallamiento local. También se han visto afectadas por los sismos de 1982 y enero del 2001 que son de subducción.
En la tabla 2, se indica el número de muertos, heridos y de las construcciones que literalmente colapsaron durante los sismos de enero y febrero del 2001. No son solo las víctimas de las construcciones de adobe, son cantidades totales pero de éste gran total un 90% corresponden a las viviendas de adobe que lamentablemente no tenían ningún
refuerzo.
El número de viviendas que tuvieron algún tipo de daño es mucho más alto, al indicado en la tabla 2. Los datos son los reportados por el COEN, por medio del Internet al 27 de febrero del 2001. En consecuencia, es muy probable que el número de víctimas y construcciones destruidas se incrementen, todo esto con relación al sismo del 13 de febrero del 2001.
Tabla 3.2 Número de muertos, heridos y construcciones destruidas durante los sismos
de enero y febrero del 2001.
IDENTIFICACIÓN SISMO DEL 13 DE ENERO SISMO DEL 13 DE FEBRERO MUERTOS HERIDOS VIVIENDAS DESTRUIDAS DAMNIFICADOS 844 4723 79979 1329806 283 2937 32148 173356
Si una construcción es afectada por un sismo y no se le restaura en forma adecuada, en un próximo movimiento telúrico, ante un sismo de las mismas características sufrirá un daño mayor. De ahí la necesidad de que cada vez que se
daña una construcción hay que reparar y reforzar, la edificación para incrementar su resistencia sísmica.
Antes de los terremotos, del 2001, El Salvador tenía un déficit habitacional de 540 mil casas(7), el mismo que se ha visto incrementado en por lo menos un 20%. A pesar de que el gobierno va a iniciar la reconstrucción de viviendas con otra tipología estructural, un gran porcentaje de los que perdieron sus casas de adobe, volverán a edificarlas con el mismo material por su bajo costo, porque pueden hacerlo ellos mismos y porque tienen buen aislamiento térmico. Por esta razón, en el apartado 6, de este artículo se indica cómo deben construir sus viviendas utilizando tecnología mejorada y algunos aspectos relacionados a tener construcciones más seguras con adobe. Pero antes de ello, en el apartado 5, se indicará como se deben reforzar las edificaciones existentes de adobe para que sean capaces de resistir un sismo de magnitud moderada y ante un sismo severo la gente tenga tiempo de abandonar sus viviendas.
3.4 COMPORTAMIENTO DE LAS EDIFICACIONES DE ADOBE
Se denomina, Tecnología Tradicional, a las viviendas de adobe que han sido construidas sin refuerzo. En estas construcciones, durante un sismo de magnitud moderada, aparecen las siguientes fallas:
Grietas verticales en las esquinas de los muros.
Grieta vertical en la parte superior de la mitad del vano de un muro.
Grietas de corte, al lado de las ventanas y puerta.
Grieta horizontal a nivel de la línea base de la zona triangular que conforma la cubierta de la edificación, que conducen al volcamiento del tímpano, ver figuras 7 y 8.
Los primeros tres tipos de fallas se indican en la figura 2.
El sismo genera fuerzas horizontales que actúan en forma perpendicular al plano del muro de adobe, las mismas que producen tracciones en las esquinas, que no son absorbidas por los muros perpendiculares, debido a que es deficiente la conexión entre los muros de adobe, a pesar de que en el proceso constructivo se hayan colocado los adobes, en la unión, en forma alternada. Luego al estar suelto el muro es muy probable la caída masiva del mismo, causando muerte y destrucción.
Por otra parte, las fuerzas sísmicas producen en el muro perpendicular, a la dirección de análisis, flexión que no es soportada por el adobe, produciéndose la falla en el centro de luz del vano, como se aprecia en la figura 2. Por cierto, en esta figura no se ha colocado la cubierta para ilustrar mejor las fallas anotadas.
Figura 3.2 Fallas en una estructura de adobe, con tecnología tradicional.
Las construcciones de adobe que colapsaron, durante los sismos de enero y febrero del 2001, en El Salvador, fueron construcciones con tecnología tradicional, con un agravante adicional de que en varias viviendas las paredes tenían 20 cm. de espesor
y muchas de ellas no tenían vigas superiores de amarre por lo que la cubierta se asentaba directamente sobre el muro de adobe. En estas condiciones el colapso era inminente.
El Diario de Hoy, del 29 de enero del 2001, de San Salvador(8), muestra dos construcciones de adobe que presentaron gran daño durante el sismo del 13 de enero del 2001. En la primera, se aprecia que los adobes tenían muchas fisuras verticales antes del sismo, con lo cual se disminuye la rigidez y resistencia notablem ente. En la segunda fotografía se observa otra construcción con paredes de 30 cm. de ancho, con tecnología tradicional, con luces de 4.0 m, cuando se sabe que no es recomendable
tener muros de adobe de más de 3.0 m. de longitud. Si se desea tener una
construcción de adobe con una longitud grande, es recomendable que cada 3.0 m. existan paredes transversales para que trabajen como contrafuertes.
Las fisuras del adobe, se deben a que el barro utilizado tiene demasiada arcilla. En este caso lo más recomendable es agregar paja y construir unos dos adobes de prueba. Si las fisuras persisten se debe añadir arena gruesa. Pero en ningún caso se debe admitir que los adobes o el mortero tengan fisuras.
3.5 REFORZAMIENTO SÍSMICO DE LAS CONSTRUCCIONES DE ADOBE
Si bien es cierto un gran porcentaje de las construcciones de adobe, de El Salvador, colapsaron o se vieron muy afectadas durante los sismos de enero y febrero del 2001, no es menos cierto que todavía existe una gran cantidad de viviendas de
adobe en El Salvador y en los países de Latino América, que pueden colapsar con
un sismo moderado. Por lo tanto, es importante que en estas viviendas se incremente la resistencia de las mismas en forma urgente para que se retarde el colapso ante un sismo severo, para que sus ocupantes tengan la oportunidad de salir de sus casas y salvar sus vidas.
En el Ecuador existen viviendas de adobe, que han sido afectadas por sismos pasados, viviendas en las cuales se aprecia, rajaduras verticales en las esquinas y en ellas la gente habita como que si no pasara nada. En Pujili, existe una escuela de
adobe que fue dañada por el sismo del 28 de marzo de 1996, la misma que no ha sido reparada y en ella los alumnos reciben su desayuno escolar. Es importante que
las autoridades de educación, hagan algo para evitar desgracias que se van a dar con un pequeño temblor.
La Pontificia Universidad Católica del Perú PUCP, ha venido trabajando desde hace más de veinte años en esta temática y es importante que la comunidad conozca los resultados obtenidos. Por ello, en el presente apartado y en el próximo se indica en forma práctica alguno de los resultados alcanzados para mejorar la resistencia sísmica de las construcciones de adobe.
La PUCP, conjuntamente con el Centro Regional de Sismología para América del Sur CERESIS(9,10) realizaron un proyecto de investigación titulado "Estabilización de las construcciones de Adobe Existentes en los Países Andinos'', cuyo objetivo fundamental era elevar la resistencia sísmica de las construcciones de adobe, invirtiendo una pequeña cantidad de dinero, la misma que esté al alcance de los dueños de las viviendas. La intención no es emplear sistemas costosos, como los que se utilizan en la restauración de Monumentos Históricos y Templos(9).
Figura 3. Reforzamiento de una construcción de Adobe con malla tipo gallinero(9,10)
. Adaptadas a las dimensiones comerciales que se venden en el Ecuador y con un mayor refuerzo vertical.
3.5.1. Reforzamiento con mallas
En base a la forma de falla de las construcciones de adobe, durante los sismos, la PUCP, realizó varias alternativas de reforzamiento de las edificaciones para elevar la capacidad sísmica de las mismas. En la figura 3.3, se indica una de ellas, que consiste en la colocación de una malla tipo gallinero en las esquinas de los muros a manera de que trabajen como vigas y columnas, de confinamiento. Las dimensiones del refuerzo han sido cambiadas de acuerdo al tamaño de las mallas que se venden en el Ecuador.
En efecto, en el Ecuador las mallas tipo gallinero se venden en rollos de 50 cm. de ancho por 100 m. de longitud. Por lo tanto, se debe trabajar con franjas de 50 cm. de ancho. La intersección de dos muros de adobe es la parte más crítica, por la falla vertical que se indicó en el apartado 3.4, razón por la cual en ese sector se recomienda la colocación de 3 mallas, como se indica en el recuadro de la figura 3. 3.
