Análisis de los efectos del terremoto de Puebla-México 2017 sobre las diferentes tipologías de edificaciones en la delegación de Cuauthémoc de la ciudad de México

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(1)MPyGI. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL. PROYECTO FIN DE MÁSTER. “PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS”. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLAMÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Autor: Marcelo Silva Espada Tutor: Beatriz González Rodrigo Fecha Julio 2019.

(2) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. .. AGRADECIMIENTOS En primer lugar, agradecer a Dios por ser un pilar fundamental en mi vida, y por haberme dado fortaleza durante una experiencia que me hizo crecer profesionalmente pero principalmente como persona. Deseo expresar un agradecimiento especial a mi tutora Beatriz González, por el apoyo e ideas brindadas a este Trabajo Fin de Máster las cuales facilitaron su elaboración y condujeron a su consecución satisfactoria de acuerdo a las expectativas trazadas en un inicio. Gracias por su dirección y tiempo dedicado. Gracias a mis papás, David y María Eugenia, el otro pilar fundamental de mi vida, por haberme dado un apoyo inmensurable durante toda mi vida y principalmente en este emprendimiento. Agradecerles por el tiempo que invirtieron en mi formación llena de principios y valores que me hizo ser la persona que soy ahora. Agradecer a mi hermano Ricardo, por ser un ejemplo de voluntad y compromiso, por haberme acompañado durante esta experiencia, por el apoyo brindado para la consecución de este trabajo, pero principalmente por constituirse en una motivación y fuente de energía cuando mi voluntad quería quebrantarse. A mis compañeros de máster por haberme hecho sentir en casa y haberme hecho conocer el mundo a la vez, me llevo grandes recuerdos de todos ustedes. A todo aquel que haya ayudado a hacer esto posible, muchas gracias.. MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(3) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. .. RESUMEN Aún con los avances tecnológicos de la actualidad, todavía existe incertidumbre en cómo se comportará una estructura durante un sismo. Esta situación se suele atribuir a la altura, al sistema constructivo, y a factores estructurales y no estructurales que han mostrado en el pasado influir en un comportamiento dinámico de las edificaciones distinto al esperado. Entre estos factores se destacan el golpeteo, irregularidad en planta y en elevación, presencia de una planta baja débil, columnas cortas, y la ubicación en esquina. En el presente trabajo se realizó un análisis de la vulnerabilidad, a distintos niveles de daño, de las edificaciones que presentaban o tenían posibilidades de presentar alguna de estas características. Además, se buscó comprobar la influencia del tipo de terreno, de la resonancia, y de las aceleraciones máximas, tanto del suelo como de la estructura, sobre los daños sufridos. Se realizó el estudio sobre los daños sufridos en las edificaciones de la delegación de Cuauhtémoc de la Ciudad de México durante el sismo de Puebla del año 2017.. ABSTRACT Even with the technological advances of today, there is still uncertainty about how a structure will behave during an earthquake. This situation is usually attributed to height, construction system, and structural and non-structural factors that have shown in the past to influence a dynamic behavior of buildings different from what was expected. Among these factors stand out the pounding possibility, vertical irregularities, presence of a weak first storey, short columns, and corner configuration. In the present document, an analysis was made of the vulnerability, at different levels of damage, of the buildings that presented or were likely to present some of these characteristics. In addition, we sought to verify the influence of the type of terrain, of the resonance, and of the maximum accelerations, both of the ground and of the structure, on the damages suffered. The study was carried out on the damage suffered by the buildings in Cuauhtémoc, municipality of Mexico City, during the Puebla earthquake in 2017.. 1 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(4) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. 2 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(5) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. ÍNDICE Resumen ....................................................................................................................................... 1 Abstract ......................................................................................................................................... 1 Indice de figuras ............................................................................................................................ 5 Indice de tablas ............................................................................................................................. 8 1. Introducción ............................................................................................................................... 9 1.1. Motivación del autor ............................................................................................................ 9 1.2. Objetivos ........................................................................................................................... 10 1.2.1. Objetivo general ......................................................................................................... 10 1.2.2. Objetivo especifico ..................................................................................................... 10 1.3. Estructura y metodología de trabajo ................................................................................. 10 2. Estado del arte ........................................................................................................................ 11 2.1. Introducción al análisis de riesgos .................................................................................... 11 2.2. Riesgo sismico de la Ciudad de México ........................................................................... 11 2.2.1. Sismicidad en la Ciudad de México ........................................................................... 12 2.2.2. Principales terremotos sentidos en el valle de México .............................................. 13 2.2.3. Red acelerométrica y sismos a partir de 1985 .......................................................... 14 2.3. Movimiento observado en terreno firme ........................................................................... 15 2.3.1. Atenuación de las ondas y efecto de amplificación regional ..................................... 15 2.3.2. Efectos de sitio en terreno firme ................................................................................ 16 2.4. Amplificación en la zona lacustre ..................................................................................... 17 2.4.1. Amplificación relativa de la zona de lago con respecto al terreno firme .................... 17 2.4.2. Periodos dominantes dentro del valle ........................................................................ 19 2.5. Sismo de Puebla (19 de septiembre 2017) ...................................................................... 20 2.6. Caracteristicas sismoresistentes de las edificaciones de la Ciudad de México ............... 23 2.6.1. Efecto de golpeteo ..................................................................................................... 25 2.6.2. Planta baja débil......................................................................................................... 26 2.6.3. Irregularidad vertical................................................................................................... 26 2.6.4. Columna Corta ........................................................................................................... 27 2.6.5. Irregularidad en planta - Efecto de esquina ............................................................... 28 2.7. Descripción de los colapsos producidos en Cuauhtémoc ................................................ 29 2.7.1. Edificaciones colapsadas totalmente ......................................................................... 29 2.7.2. Edificaciones colapsadas parcialmente ..................................................................... 32 2.8. Conceptos básicos de Sistemas de Información Geográfica en analisis del riesgo sísmico ..................................................................................................................................... 35 3. Metodología ............................................................................................................................. 37. 3 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(6) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. 3.1. Obtención y almacenamiento de información de los daños producidos por el sismo de Puebla 2017 ............................................................................................................................. 37 3.2. Elaboración de estadisticas de coorelación entre las caracteristicas estructurales y el nivel del daño sufido ................................................................................................................ 40 3.3. Elaboración de estadisticas de coorelación entre las propiedades del suelo y el nivel del daño sufrido ............................................................................................................................. 43 4. Analisis de resultados y discusión........................................................................................... 44 4.1. Número de edificaciones en la delegación de cuauhtémoc y determinación de cuantas de estas son iguales o superiores a cuatro pisos.................................................................... 44 4.2. Estadisticas de coorelación entre las caracteristicas estructurales y el nivel del daño sufrido ...................................................................................................................................... 45 4.2.1. Número de pisos ........................................................................................................ 46 4.2.2. Sistema Estructural .................................................................................................... 47 4.2.3. Golpeteo ..................................................................................................................... 49 4.2.4. Planta baja débil......................................................................................................... 49 4.2.5. Irregularidad en elevación .......................................................................................... 50 4.2.6. Columna corta ............................................................................................................ 51 4.2.7. Efecto de esquina ...................................................................................................... 53 4.2.8. Resumen de agravantes de daño .............................................................................. 54 4.2.9. Aceleraciones máximas de las estructuras................................................................ 54 4.3. Elaboración de estadisticas de coorelación entre las propiedades del suelo y el nivel del daño sufrido ............................................................................................................................. 55 4.3.1. Aceleraciones máximas del suelo .............................................................................. 55 4.3.2. Resonancia ................................................................................................................ 56 4.3.3. Tipo de zona geotécnica ............................................................................................ 56 5. Conclusiones y recomendaciones .......................................................................................... 58 Referencias bibliográficas ........................................................................................................... 60 Anexo 1 – base de datos delegación de cuauhtémoc ................................................................ 62 Anexo 2 – base de datos ciudad de méxicio ............................................................................... 73. 4 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(7) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Tipos de sismos que afectan a la Ciudad de México (Reinoso Angulo, 2007)........... 13 Figura 2. Epicentros de sismos que han afectado a la Ciudad de México desde 1985 (Reinoso Angulo, 2007). ............................................................................................................................. 15 Figura 3. Aceleraciones durante el sismo del 25 de abril de 1989 componente NS (SánchezSesma, Pérez-Rocha, & Reinoso, 1993). ................................................................................... 15 Figura 4. Amplificación relativa del movimiento en sitios de terreno firme de la Ciudad de México con respecto al sitio Teacalco del sismo del 25 de abril de 1989 (Sánchez-Sesma et al., 1993). .......................................................................................................................................... 16 Figura 5. Espectros de Fourier en terreno firme para el sismo del 14 de septiembre de 1995: (a) Espectros NS y (b) Espectros EW, donde ASW es el espectro promedio de la zona sudoeste, AN es el espectro promedio de la zona noreste, y CU el espectro correspondiente a la estación de Ciudad Universitaria (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). ............................................. 17 Figura 6. Cocientes espectrales para algunas estaciones de la Ciudad de México; de fondo las zonas geotécnicas de la Ciudad de México, zona de lago en blanco, zona firme en color oscuro, y en medio la zona intermedia (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). ........................................ 18 Figura 7. Mapas de igual amplificación para diferentes periodos dominantes de suelo (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). ....................................................................................................................... 19 Figura 8. Sistema de información geográfica con curvas de igual amplificación (claros representan más amplificación) para 2.2 y 2.7 segundos (izquierda y derecha respectivamente) y las manzanas de la delegación Cuauhtémoc. Se muestran las est. acelerométricas (Reinoso Angulo, 2007). ............................................................................................................................. 19 Figura 9. Mapa de curvas de igual periodo para el centro de la ciudad de México; de fondo las zonas geotécnicas de la Ciudad de México, zona de lago en blanco, zona firme con relleno de líneas, y zona intermedia con relleno de puntos (Reinoso, E. & Lermo, 1991). ......................... 20 Figura 10. Epicentro del Sismo del 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017). .......................................................................................... 21 Figura 11. Mecanismo focal del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017). ...................................................................... 21 Figura 12. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017). .......................................................... 22 Figura 13. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (United states geological service-USGS, 2017). ................................................................................................ 22 Figura 14. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (United states geological service-USGS, 2017). ................................................................................................ 23 Figura 15. Estadísticas de características estructurales de la delegación de Cuauhtémoc (a) sistema estructural, (b) número de pisos, (c) posibilidad de golpeteo, (d) planta baja débil, (e) irregularidad vertical, (f) columnas cortas, (g) Ubicación en esquina (configuración asimétrica) (Reinoso, Eduardo et al., 2016). ................................................................................................. 24 Figura 16. Aspectos agravantes de daños producidos por un sismo (a) Planta baja débil, (b) irregularidad vertical, (c) columnas cortas, (d) Ubicación en esquina (configuración asimétrica) (Reinoso, Eduardo et al., 2016). ................................................................................................. 25 Figura 17. Separación entre edificios adyacentes para evitar choques (Requisitos de las Normas del RCDF) (Bazán Zurita, 1999). ................................................................................... 26 Figura 18. Reducciones bruscas indeseables de las dimensiones de la planta en pisos superiores de edificios (Bazán Zurita, 1999). .............................................................................. 27 Figura 19. Columna restringida en su libre desplazamiento lateral (Guevara, T., García,L., 2013) ........................................................................................................................................... 27 Figura 20. Columna corta causada por el descanso de la escalera (Guevara, T., García,L., 2013). .......................................................................................................................................... 28. 5 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(8) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 21. Edificio sobre terreno inclinado donde se presentan columnas cortas (Guevara, T., García,L., 2013)........................................................................................................................... 28 Figura 22. Ubicación asimétrica de elementos rígidos (Bazán Zurita, 1999). ........................... 28 Figura 23. Asimetría de los elementos rígidos en edificios ubicados en esquina (Orozco, 2007). ..................................................................................................................................................... 29 Figura 24. Edificaciones de la delegación de Cuauhtémoc que colapsaron a causa del Sismo de Puebla 2017 (Elaboración propia). ......................................................................................... 29 Figura 25. Edificio-CT1 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 30 Figura 26. Edificio-CT2 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 30 Figura 27. Edificio-CT3 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 30 Figura 28. Edificio-CT4 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 31 Figura 29. Edificio-CT5 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 31 Figura 30. Edificio-CT7 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 31 Figura 31. Edificio-CT8 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 32 Figura 32. Vivienda unifamiliar-CT9 antes y después del colapso (ERN, 2018). ...................... 32 Figura 33. Edificio-CP2 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 32 Figura 34. Centro Quiropráctico Montaño-CP3 antes y después del colapso (ERN, 2018). ..... 33 Figura 35. Hospital Issste Unidad de Crédito No.3-CP4 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................................................................................................................... 33 Figura 36. Escuela Instituto Renacimiento-CP5 antes y después del colapso (ERN, 2018). .... 33 Figura 37. Edificio-CP6 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 34 Figura 38. Edificio-CP7 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 34 Figura 39. Edificio-CP8 después del colapso (ERN, 2018). ...................................................... 34 Figura 40. Edificio-CP9 antes y después del colapso (ERN, 2018). .......................................... 35 Figura 41. Edificio-CP10 después del colapso (ERN, 2018). .................................................... 35 Figura 42. Representación de un mapa digital de un SIG formado por diferentes capas cada una de ellas con información asociada específica. ..................................................................... 36 Figura 43. Información del Visualizador de daños de la empresa ERN (ERN, 2018). .............. 37 Figura 44. Edificaciones dañadas por delegación (Elaboración propia con base con base a datos de (ERN, 2018)). ............................................................................................................... 38 Figura 45. Simplificación de la clasificación por sistema estructural de las edificaciones dañadas (Elaboración propia). .................................................................................................... 42 Figura 46. Muestra de edificaciones aleatorias para determinar el porcentaje de edificios iguales o superiores a cuatro pisos (Elaboración propia). .......................................................... 44 Figura 47. Porcentaje de edificaciones de cuatro o más pisos en la delegación de Cuauhtémoc (Elaboración propia). ................................................................................................................... 45 Figura 48. Edificaciones dañadas de la delegación de Cuauhtémoc durante el sismo de Puebla del 2017 (Elaboración propia). .................................................................................................... 45 Figura 49. Vulnerabilidad de las edificaciones de acuerdo al número de pisos (Elaboración propia). ........................................................................................................................................ 47 Figura 50. Histograma de cocientes Te/Ts para estructuras mayores o iguales a 7 pisos, la barra sombreada indica las edificaciones que probablemente entraron en resonancia (Elaboración propia). ................................................................................................................... 47 Figura 51. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos de acuerdo al sistema estructural (Elaboración Propia). ................................................................................................. 48 Figura 52. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos con posibilidad de presentar golpeteo (Elaboración propia). .................................................................................... 49 Figura 53. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos con posibilidad de presentar planta baja débil (Elaboración propia). ....................................................................... 50 Figura 54. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos que presentan irregularidad en elevación (Elaboración propia). ......................................................................... 51 6 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(9) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 55. Posibles remedios a la reducción en elevación (Bazán Zurita, 1999). ..................... 51 Figura 56. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos que tienen posibilidades de presentar columnas cortas (Elaboración propia). .................................................................. 52 Figura 57. Procedimiento para evitar la falla de columna corta (Guevara, T., García,L., 2013). ..................................................................................................................................................... 52 Figura 58. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos ubicadas en esquinas (Elaboración propia). ................................................................................................................... 53 Figura 59. Configuración estructural con posible problema de torsión en comportamiento no lineal (Bazán Zurita, 1999). ......................................................................................................... 54 Figura 60. Vulnerabilidad de las estructuras de acuerdo al agravante de daño (Elaboración propia). ........................................................................................................................................ 54 Figura 61. Aceleración máxima de la estructura vs. nivel de daño (Elaboración propia). ......... 55 Figura 62. Aceleración máxima del suelo vs. nivel de daño (Elaboración propia). .................... 55 Figura 63. Periodo natural de la estructura vs. Periodo dominante del suelo (línea verde tendencia esperada). ................................................................................................................... 56 Figura 64. Mapa de relación entre daños sufridos y tipo zona geotécnica (Ciudad de México) (Elaboración propia). ................................................................................................................... 57 Figura 65. Concentración de daños en la zona geotécnica de lago (Cuauhtémoc) (Elaboración propia). ........................................................................................................................................ 57. 7 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(10) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Aceleraciones máximas registradas en algunos sitios del Valle de México, del temblor del 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017) ........................................................................................................................................... 22 Tabla 2. Valores de Zα de acuerdo al nivel de confianza determinado (Krejcie & Morgan, 1970) ..................................................................................................................................................... 41 Tabla 3. Edificaciones dañadas de la delegación de Cuauhtémoc durante el sismo de Puebla del 2017 (Elaboración propia). .................................................................................................... 46 Tabla 4. Vulnerabilidad de las edificaciones de acuerdo al número de pisos (Elaboración propia). ........................................................................................................................................ 47 Tabla 5. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos de acuerdo al sistema estructural (Elaboración propia). ................................................................................................. 48 Tabla 6. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos con posibilidad de presentar golpeteo (Elaboración propia). .................................................................................................... 49 Tabla 7. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos con posibilidad de presentar planta baja débil (Elaboración propia). ........................................................................................ 50 Tabla 8. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos que presentan irregularidad en elevación (Elaboración propia). .............................................................................................. 51 Tabla 9. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos que tienen posibilidades de presentar columnas cortas (Elaboración propia). ....................................................................... 52 Tabla 10. Vulnerabilidad de las edificaciones de cuatro o más pisos ubicadas en esquinas (Elaboración propia). ................................................................................................................... 53. 8 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(11) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. 1. INTRODUCCIÓN Durante las dos últimas décadas, semejante a lo ocurrido antes, alrededor del mundo (India, Pakistán, Haití, Chile, China, Indonesia, Japón, Turquía, México, etc.) han sucedido sismos que tuvieron resultados catastróficos causando cantidades exorbitantes de pérdidas humanas y económicas concentradas en periodos cortos de tiempo, pasando entonces a denominarse desastres. Es evidente el gran poder destructivo de un terremoto y el riesgo que implican para la sociedad. Se hace claro que se debe trabajar en la reducción cada vez mayor del riesgo sísmico. El riesgo sísmico, como cualquier otro, está compuesto de tres factores, peligrosidad, exposición y vulnerabilidad. En cuanto a la peligrosidad (probabilidad de que un sismo capaz de generar daños ocurra) poco o nada se puede hacer pues es un fenómeno natural que esta fuera de nuestras manos. Si se quisiera disminuir la exposición no quedaría más que trasladar poblaciones, situación poco deseable y/o viable. Se hace evidente entonces que se debe trabajar sobre la vulnerabilidad. En la actualidad las normas y numerosas investigaciones permiten realizar estructuras cuyas respuestas dinámicas puedan ser conocidas y controladas, brindando así mayor seguridad a sus usuarios. Sin embargo, pese a los avances tecnológicos aún se tiene incertidumbre del comportamiento de las estructuras durante un sismo, pues muchas veces la respuesta de la estructura es distinta a la esperada, lo cual ha ocasionado más de un hecho catastrófico. Se atribuye esta situación muchas veces a características estructurales y no estructurales que agravan los daños sufridos en los edificios durante los sismos como el golpeteo, irregularidad en planta y en elevación, presencia de columnas cortas, entre otros, las cuales han mostrado su influencia durante sismos pasados y que han merecido varios estudios. En este sentido el presente trabajo pretende determinar qué tan vulnerables fueron las estructuras que presentaban o tenían posibilidades de presentar alguna de estas características durante el Sismo de Puebla-México ocurrido el 19 de septiembre del 2019 en la delegación de Cuauhtémoc de la Ciudad de México para así tener una visión actual del problema. Cabe tener en cuenta que muchas veces la ocurrencia de estas puede estar sujeta al tipo de suelo, normativa de construcción, calidad de los materiales, y técnicas de construcción, las cuales pueden diferir en las distintas partes del mundo. 1.1. MOTIVACIÓN DEL AUTOR Desde la elección de mi profesión como Ingeniero Civil, me di cuenta de que lo que más me llenaba era realizar estudios y trabajos con vocación social. Pues poder apoyar a la construcción de un entorno en el cual la gente puede satisfacer sus necesidades básicas de manera segura me hacía sentir útil. Es así que decidí realizar el Máster en Planificación y Gestión de Infraestructuras en la Universidad Politécnica de Madrid una vez concluido el grado. En dicho máster hubo un tema que llamo especialmente mi atención, la gestión de riesgos. El análisis de riesgos sin duda es un tema muy delicado, pues no darle una importancia apropiada puede conducir a grandes pérdidas. Poder evaluar la vulnerabilidad de los edificios en un terremoto resulta bastante enriquecedor, pues permite identificar las áreas en las que se realizó un trabajo adecuado y las áreas en las que no fue así. Un trabajo así realizado proporcionara un cumulo de lecciones aprendidas, aplicables no solamente en el país de estudio. Poder realizar este trabajo acerca de un país puntero en el tema ingeniería sísmica como lo es México y sobre el último sismo fuerte que este sufrió, del cual no hay mucho escrito, resulta particularmente interesante.. 9 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(12) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Es por todo lo mencionado que me sentí motivado a elegir este tema, el cual se enmarca perfectamente en todo este contexto. Por otra parte, también me resulto motivador poder utilizar mis conocimientos sobre Sistemas de Información Geográfica en mi Trabajo Fin de Máster. 1.2. OBJETIVOS 1.2.1. Objetivo general Proponer una metodología para el análisis de la vulnerabilidad de las edificaciones en zonas de alta peligrosidad sísmica. 1.2.2. Objetivo especifico Analizar los daños ocasionados por los terremotos de Puebla (19 de septiembre del 2017) en las edificaciones de la delegación de Cuauhtémoc de la Ciudad de México confrontándolos con la altura de la edificación, sistema constructivo, zona geotécnica sobre la cual se encuentra ubicada, y presencia de efectos agravantes de daños (golpeteo, planta baja débil, irregularidad en elevación, columna corta, efecto de esquina, efecto de esquina) para la obtención de recomendaciones para futuras actuaciones que tengan el fin de disminuir la vulnerabilidad sísmica. 1.3. ESTRUCTURA Y METODOLOGÍA DE TRABAJO El primer capítulo contempla: una breve introducción al trabajo; la motivación personal que llevo a su realización; los objetivos, tanto general como específicos; y la estructuras y metodología del trabajo en la cual se explica cómo esta ordeno el documento. El segundo capítulo engloba el estado del arte, en el cual se tocan todos los temas que se consideraron pertinentes al trabajo y que podían ayudar a la obtención de conclusiones. En una primera instancia del capítulo se toca da una breve introducción al análisis de riesgos, principalmente para introducir técnicamente los términos Riesgo, Peligrosidad, Exposición y Vulnerabilidad. A continuación, se habla del riesgo sísmico de la Ciudad de México, donde se introduce el tema de las distintas zonas geotécnicas de la ciudad, se habla de los tipos de sismo que la afectan, los principales sismos históricos, y de la red acelerométrica. Seguidamente, se desarrolla más a detalle las peculiaridades de la zona de lago y la zona firme (zonas geotécnicas de la ciudad). Posteriormente, se toca en específico el tema de las características que tuvo el sismo de Puebla del 19 de septiembre del 2017. Hasta aquí, se habla de las características del terreno de la Ciudad de México y como han influido en los sismos. A continuación, se habla de las características de las estructuras de la Ciudad de México, en específico las del municipio de Cuauhtémoc y se describen los agravantes de daño estructurales que se estudiaran en este trabajo. Seguidamente se presenta una descripción de los colapsos ocurridos en la delegación de Cuauhtémoc. Para concluir, se incorpora como un apartado extra una breve introducción a los Sistemas de Información Geográfica en la gestión del riesgo sísmico. El tercer capítulo describe la metodología que se siguió para: la obtención de los datos; la determinación de las vulnerabilidades con respecto a la altura del edificio, su sistema constructivo, la presencia de agravantes (golpeteo, planta baja débil, irregularidad vertical, columna corta, efecto de esquina); la verificación de la vulnerabilidad en la zona de lago; y para la realización de análisis adicionales sobre la influencia de la resonancia en los daños producidos y la relación de los daños con la aceleración máxima tanto del suelo como de la estructura. El cuarto capítulo expone y analiza las gráficas, mapas y resultados en general obtenidos mediante la metodología. Además, señala posibles soluciones estructurales como no estructurales dependiendo el caso. El capítulo quinto se dedica a las conclusiones obtenidas con la realización de este trabajo.. 10 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(13) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. 2. ESTADO DEL ARTE 2.1. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE RIESGOS Antes de comenzar a hablar de temas específicos concernientes a este trabajo se hace necesario definir algunos conceptos claves de Análisis de Riesgos para la mejor comprensión del documento. Cuando se habla de la posibilidad de que una situación no deseada se presente se habla de la existencia de un riesgo. Se define al riesgo como la pérdida o daño anual esperado. La ecuación general de riesgo es: 𝑅 = ∫ ∫ ∫ 𝑃 ∙ 𝐸 ∙ 𝑉 ∙ 𝑑𝑃 ∙ 𝑑𝐸 ∙ 𝑑𝑉    . (1). R: Riesgo (víctimas/año; euros/año): Perdida esperada P: Probabilidad E: Exposición (personas; euros) V: Vulnerabilidad (tanto por uno de pérdida). De esta definición se desprenden el riesgo unitario o específico (R s = P ∙ V) y el Riesgo asociado a un suceso (Re = E ∙ V, donde P =1). El análisis de riesgos se puede definir como “aquella disciplina que identifica y analiza los riesgos con vistas a su reducción racional”. Por otra parte, esta “es una disciplina integradora y sintética, intrínsecamente pluridisciplinar”. (Ayala Carcedo & Olcina Cantos, 2002) Los resultados obtenidos del análisis de riesgos se emplean para dar contenidos y métodos a la Gestión o Gerencia de Riesgos la cual explota esta información a través de las Ciencias y técnicas de Gestión. El enfoque principal del análisis de riesgos es la identificación y mitigación de posibles desastres, entendiendo un desastre como un suceso que ocasiona de manera concentrada en el tiempo una cantidad de daños superior a un umbral. Solo existirá un riesgo cuando se den todos sus factores (Peligrosidad, Vulnerabilidad y Exposición). La peligrosidad, puede definirse como el conjunto de los aspectos naturales, no sociales, de un fenómeno que tienen incidencia en el Riesgo. Tiene dos componentes, estrechamente relacionados, la Severidad, a menudo caracterizada como Intensidad a través de algún parámetro o índice, y la Probabilidad. (Ayala Carcedo & Olcina Cantos, 2002) La exposición, puede definirse como el conjunto de personas, bienes, servicios y procesos expuestos a la acción de un peligro. (Ayala Carcedo & Olcina Cantos, 2002) La vulnerabilidad es el tanto por uno de la Exposición, que puede ser dañado por la acción de un peligro con una determinada Severidad. (Ayala Carcedo & Olcina Cantos, 2002) Habiendo dejado claros estos conceptos se proseguirá con la exposición de los siguientes apartados. 2.2. RIESGO SISMICO DE LA CIUDAD DE MÉXICO Desde su ocupación por parte de los españoles la Ciudad de México, esta ha crecido sobre el lago que la vio nacer. Se tuvo que buscar soluciones para aprovechar su agua y para deshacerse. 11 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(14) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. de ella. Las acciones llevadas a cabo para este fin se realizaron de manera desordenada y las estrategias utilizadas no consideraron el respeto por el entorno y atentaron contra el equilibrio ecológico. De acuerdo con (Reinoso Angulo, 2007) “por razones históricas, políticas, sociales, religiosas y económicas, la ciudad convirtió un lago en un suelo blando y comprensible, poco apto para sostener eficazmente las estructuras que ha creado”. La Ciudad de México se encuentra en un valle el cual es a su vez una cuenca endorreica de 110 km de largo y 80 km de ancho. Tiene una altitud de 2236 msnm en su parte más baja y 5230 msnm en la más alta (la punta del Iztaccíhuatl). Desde principios del cuaternario hasta hace aproximadamente 500 años la cuenca había recogido las grandes lluvias de verano y las había almaceno en los lagos Zumpango, Xaltocan, Texcoco, Xochimilco y Chalco. Sin embargo, desde el siglo XVI, se han realizado obras para el drenaje de estas aguas: el Tajo de Nochistongo en la época de la colonia, el Gran Canal y los Túneles de Tequisquiac a principios del siglo XX y el drenaje profundo en 1975. Si bien estas obras han conseguido aminorar e inclusive eliminar el problema inundaciones en algunas zonas lograron también secar la gran parte de estos lagos. Sobre estas últimas zonas se construyeron edificaciones ligeras y flexibles diseñadas para no tener asentamientos importantes, sin embargo, vulnerables ante sismos. Sumado a este problema, la explotación de los acuíferos ha provocado hundimientos regionales y locales que muchas veces han afectado de manera alarmante a las cimentaciones aumentando aún más la vulnerabilidad de estas edificaciones. De acuerdo con (Reinoso Angulo, 2007), desde el punto de vista de la ingeniería sísmica, los 150 m superficiales son los más relevantes ya que determinan los efectos más importantes de amplificación. Los primeros estudios de exploración y laboratorio que se realizaron para conocer las propiedades del subsuelo de la Ciudad de México, desarrollados para comprobar la teoría del hundimiento de Nabor Carrillo de 1948, dieron lugar a la primera microzonificación de la ciudad. En esta se divide a la ciudad en tres zonas: de lomas (firme), de transición y de lago. Estando esta última conformada por el territorio ocupado por los lagos 500 años atrás y que consiste en depósitos lacustres muy blandos y compresibles con contenidos de agua entre 50% y 500% con profundidades que van desde 60 hasta 100 m aproximadamente. 2.2.1. Sismicidad en la Ciudad de México La ciudad de México ha sido afectada por sismos de diferentes tipos e intensidades. De acuerdo con las fuentes sísmicas pueden clasificarse en cuatro tipos (Rosenblueth, Sánchez-Sesma, Ordaz, & Singh, 1987): (1) Temblores locales (M≤5.5), originados dentro o cerca de la cuenca; (2) Temblores tipo Acambay (M≤7.0), que se originan en el resto de la placa de Norteamérica; (3) Temblores de profundidad intermedia de falla normal, causados por rompimientos de la placa de Cocos ya subducida, llegando hasta M=6.5 debajo del valle de México; y (4) Temblores de subducción (M≤8.2). Esta clasificación se encuentra ilustrada en la Figura 1.. 12 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(15) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 1. Tipos de sismos que afectan a la Ciudad de México (Reinoso Angulo, 2007). Pese a que la distancia de los epicentros de los sismos de subducción está bastante alejada (280 a 600 km), la Ciudad de México es especialmente vulnerable a estos pues presentan ondas ricas en periodos largos las cuales sufren menos atenuaciones y grandes amplificaciones al atravesar la zona del lago. Es así que cualquier sismo que suceda en la zona de subducción representara un peligro para las edificaciones de la zona lacustre de la Ciudad de México. 2.2.2. Principales terremotos sentidos en el valle de México Las Ciudad de México ha atravesado por bastantes sismos durante su historia. A continuación, se hace una breve recopilación de estos (Bravo, Ponce, Suárez, & Zúniga, 1988; Fundación-ICA, 1992). Solamente se consideraron aquellos considerados como severos, teniendo en cuenta que por cada uno de ellos sucedieron cinco sismos fuertes, diez moderados y 50 severos. En la época prehispánica, la principal fuente de información la constituyen los códices. En esa época el sismo reportado más relevante sucedió en 1475, aparentemente de origen local. En la época de la colonia las fuentes de información se incrementan con las crónicas y los periódicos. Se cuenta con evidencias históricas de fuertes sismos ocurridos en Jalisco y Colima (1611), Oaxaca (1768) y Guerrero (1776 y 1787). Ya para el siglo XIX se cuenta con más información y más detallada lo que ha permitido la determinación de los epicentros y los orígenes de por lo menos 23 sismos de M≥7.0. Entre estos se puede citar a los ocurridos en Oaxaca en 1800, en el norte de Michoacán en 1858 (Falla normal, M=7.5) y en Guerrero en 1845 (Subducción, M=7.9). Con la utilización del sismógrafo, a partir del siglo XX, se pudo calcular de manera más precisa los epicentros. Durante este siglo ocurrieron 40 sismos de 7.0≥M≥7.9 y seis con M≥8.0 (Singh & Suárez, 1987) estos sucedieron principalmente en las costas del pacifico y afectaron de alguna manera a la Ciudad de México. En la primera década se registraron sismos de subducción, destacándose los de Guerrero de 1907 (M=7.9) y 1909 (M=7.5) que produjeron daños en la Ciudad de México. Pasada la primera década, en 1912, se produjo el sismo de Acambay (M=7.0) el cual si bien no ocasionó daños dejo un precedente de sismos fuertes con epicentros cercanos a la Ciudad de México (80 km). El sismo más grande del siglo sucedió en las costas de Jalisco en 1932 (M=8.2), sin embargo, no produjo grandes daños en la capital mexicana. Las edificaciones resistieron adecuadamente al gran temblor de 1932, sin embargo, en ese entonces se contaba únicamente con inmuebles conservadoras de menos de cuatro pisos. Es en 1942 cuando se incluye en el reglamento el diseño sísmico de estructuras, esto a consecuencia de los daños ocasionados por el sismo de Michoacán de 1941 (M=7.7). Es así que las estructuras surgidas a partir del sismo de 1941 requerirían, además de mejores diseños, un conocimiento sobre las propiedades de los materiales y de los suelos. Sin embargo, 13 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(16) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. fueron los daños provocados por el sismo de Guerrero de 1957 (M=7.5) los que impulsaron el estudio del comportamiento sísmico del valle. Es así que el nuevo reglamento incluyó una microzonificación de las características del subsuelo de la Ciudad de México, al observarse la estrecha relación entre composición del subsuelo y daño estructural. El año 1979 se produce otro sismo en las costas de Guerrero (M=7.6) el cual ocasiona daños en la colonia de Roma y produce el colapso de la Universidad Iberoamericana. Este último colapso había sido atribuido en un principio a problemas en el diseño y en la construcción, no se imaginaba que las fuerzas provocadas por el efecto de sitio hubieran sobrepasado a las de diseño. Más allá de lo mencionado, fue el sismo de 1985 el que ocasiono la mayor destrucción. Murieron más de 5000 personas y se dañaron más de 2000 edificios. Todos estos sismos dejaron lecciones para el diseño de cimentaciones y edificios, y sobre los efectos de amplificación de las ondas sísmica de los depósitos lacustres. 2.2.3. Red acelerométrica y sismos a partir de 1985 A partir de los daños ocasionados por sismo de 1957, se hizo necesario contar con información acerca de los movimientos sísmicos en las distintas zonas de la Ciudad de México. Es así que se instalaron dos acelerómetros, uno en la zona lacustre y otro en el terreno firme (en la Ciudad Universitaria, CU). Desde 1965 ya se contó con datos consistentes y confiables de aceleración sísmica de gran cantidad de sismos en CU. Para el sismo de 1985 el Instituto de Ingeniería de México ya contaba con una red acelerométrica de 11 estaciones distribuidas por las tres zonas geotécnicas. Es así que se pudo evidenciar la gran amplitud de la respuesta para periodos largos (T=2s) en el registro de aceleración en la estación SCT (considerada a nivel mundial como la estación más representativa de amplificación dinámica en valles aluviales). Desde 1985 la red de acelerógrafos ha crecido de manera considerable. A la fecha se cuentan con 200 acelerógrafos digitales distribuidos por todo el valle (57% en campo abierto, 14% en pozos y 29% en estructuras). Estos se concentran en el centro de la ciudad y en los lugares que han presentado daños durante los últimos sismos. La Figura 2 muestra los epicentros de los sismos que han afectado a la Ciudad de México a partir de 1986. De acuerdo con su intensidad se destacan el sismo del 25 de abril de 1989 (M=6.9), el del 14 de septiembre de 1995 (M=7.3) y el del 9 de octubre de 1995 (M=8.0). Este último sismo pese a su intensidad, debido a su lejanía a la Ciudad de México (590 km), no ocasiono problemas. Vale la pena mencionar el sismo del 23 de mayo de 1994 (M=6.0) que pese a no tener gran intensidad corresponde a un sismo de falla normal, sirviendo para la predicción de las características de este tipo de sismos.. 14 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(17) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 2. Epicentros de sismos que han afectado a la Ciudad de México desde 1985 (Reinoso Angulo, 2007). 2.3. MOVIMIENTO OBSERVADO EN TERRENO FIRME Se hablará principalmente de sismos de subducción y de falla normal, debido a que se cuenta con más información acerca de estos. Los datos referentes a estos tipos de sismos son una suma de los efectos de atenuación, amplificación, efectos de sitio y efectos de fuente (magnitud, contenido de frecuencias, etc). 2.3.1. Atenuación de las ondas y efecto de amplificación regional La Figura 3, correspondiente al sismo del 25 de abril 1989, ilustra el trayecto de las ondas desde su origen hasta su llegada al valle de México. Se observa en la estación de vigas ondas de periodos cortos, de grandes amplitudes y de corta duración. A partir de esta estación al este, al oeste y al norte se observa el efecto de atenuación que estas ondas sufren. De manera particular por pertenecer a la Ciudad de México, se hace referencia a las estaciones de la zona de loma las cuales sufren este fenómeno. Por otra parte, se destaca la gran amplificación dinámica que sufren las ondas en la zona de lago de la Ciudad de México. Las ondas de esta zona presentan también periodos dominantes largos y duraciones especialmente largas.. Figura 3. Aceleraciones durante el sismo del 25 de abril de 1989 componente NS (SánchezSesma, Pérez-Rocha, & Reinoso, 1993).. 15 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(18) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Pese a lo mencionado anteriormente, en la zona firme del valle de México, las ondas pueden experimentar amplificaciones importantes. Esta situación no es observable en la Figura 3 pues se da únicamente para un cierto rango de frecuencias. De acuerdo con (Ordaz & Singh, 1992), en el terreno firme se pueden esperar amplificaciones de hasta diez veces las esperadas en periodos especialmente dañinos para la ciudad (de 0.1 a 10.0 s). Otro investigación paralela (Sánchez-Sesma et al., 1993), realizada sobre el sismo del 25 de abril de 1989, señala que se produjeron amplificaciones promedio de 8 en Teacalco, lugar ubicado en el Municipio de Morelos (fuera de la valle de México), para periodos comprendidos entre dos y tres segundos (Figura 4).. Figura 4. Amplificación relativa del movimiento en sitios de terreno firme de la Ciudad de México con respecto al sitio Teacalco del sismo del 25 de abril de 1989 (Sánchez-Sesma et al., 1993). 2.3.2. Efectos de sitio en terreno firme Se ha podido observar en los sismos de Italia (1976 y 1980) y Chile (1985) que los movimientos sufren importantes amplificaciones en las cimas de los cerros y deamplificaciones en las bases de estos. Así también, información obtenida de temblores y resultados de modelos matemáticos muestran que las ondas se amplifican en las superficies convexas y deamplifican en las cóncavas. Debido a que estos efectos provocados por la topografía superficial no están lo suficientemente cuantificados no son incluidos en los reglamentos. Previamente a contar con varios registros para un mismo temblor, se creía que las diferencias de movimientos en la zona de loma eran despreciables, sin embargo, esto no respondía a la realidad. Esto situación se hizo evidente en el sismo de 25 de abril de 1989 y fue medida de manera confiable durante el sismo del 14 de abril de 1995. Las diferencias entre las aceleraciones máximas fueron importantes, variando entre 0.05 m/s 2 y 0.25 m/s2 en los distintos sitios (un factor de cinco). Así también la forma y tamaño de los espectros difirieron de manera notable. Esto se atribuye a la compleja estructura profunda del valle y al efecto de topografía superficial mencionado anteriormente. Observando los registros desde el dominio de la frecuencia, de acuerdo con la amplitud de los espectros de Fourier, se puede observar que existen dos grupos con comportamientos similares (Figura 5). El grupo de la zona suroeste de la Ciudad de México presenta mayores amplitudes que el grupo noreste. Esta situación puede explicarse por la presencia de formaciones geológicas resientes en el suroeste, las cuales contribuyen sensiblemente a la amplificación de las ondas, a diferencia de la zona noreste la cual se encuentra sobre depósitos más antiguos. Las líneas gruesas muestran los espectros promedio de cada zona. Se observa también registros intermedios que no pertenecen ninguna de estas zonas. Es importante resaltar que para frecuencias bajas se presentan mayores amplitudes que para frecuencias altas.. 16 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(19) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 5. Espectros de Fourier en terreno firme para el sismo del 14 de septiembre de 1995: (a) Espectros NS y (b) Espectros EW, donde ASW es el espectro promedio de la zona sudoeste, AN es el espectro promedio de la zona noreste, y CU el espectro correspondiente a la estación de Ciudad Universitaria (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). 2.4. AMPLIFICACIÓN EN LA ZONA LACUSTRE En la zona de lago del Ciudad de México los efectos de amplificación dinámica se presentan de manera dramática. Esto se debe al contraste existente entre las características dinámicas de los depósitos lacustres superficiales, con espesores inferiores a 150 m y las de la roca basal. En el dominio de la frecuencia la forma y la amplitud de la amplificación están dadas por el contraste entre impedancias elásticas, amortiguamiento del suelo, geometría del valle y demás características del campo incidente. Para determinar las amplificaciones de manera teórica se recurre a modelos de propagación de onda. Por otra parte, se pueden determinar de manera empírica mediante la técnica de cocientes espectrales o funciones de transferencia empíricas. En cuanto al dominio del tiempo la respuesta se presenta con movimientos más armónicos, mayores amplitudes y duración más largas. En cuanto a los desplazamientos en la zona de lago, presentan incrementos en la duración excepcionales y variaciones espaciales importantes. 2.4.1. Amplificación relativa de la zona de lago con respecto al terreno firme Mediante la utilización de la técnica de cocientes espectrales, con los datos obtenidos de la red acelerométrica, se han podido obtener las amplificaciones relativas de sitios ubicados en la zona lacustre y de la zona de transición con respecto a la zona de loma (Singh et al., 1988). Los cocientes representan las amplificaciones en el dominio de la frecuencia y reflejan características del comportamiento sísmico del terreno (frecuencias y periodos dominantes). Ya en los primeros cálculos se pudo evidenciar que, para un mismo sitio, los cocientes en ambos componentes horizontales eran muy similares. Además (Reinoso, E. & Ordaz, 1999) comprobaron que los cocientes calculados de un sismo a otro son muy similares si se toma como referencia el movimiento promedio de las estaciones de terreno firme ubicadas al suroeste de la ciudad. Es así que no hay una evidencia clara de que la magnitud, la distancia epicentral o el azimut del sismo influyan de manera preponderante en la amplificación. Con el objetivo de obtener cocientes representativos de la amplificación en la Ciudad de México, tomando en cuenta la mayor parte de los datos con los que se cuenta, se han calculado cocientes. 17 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(20) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. en distintos sitios para los distintos sismos y para cada componente horizontal, con respecto al movimiento promedio del terreno firme. Dada la similitud entre estos cocientes se procedió al cálculo de un cociente promedio, por componente, para cada estación. Cocientes en (función del periodo) así determinados se presentan en la Figura 6. Para zonas de transición se observó amplitudes y periodos dominantes pequeños (3-5 y 0.5 s respectivamente), por otra parte, para partes profundas de la zona de lago estas incrementan hasta llegar a 60 y 5.0 segundos respectivamente. Se observa que en los bordes y las zonas profundas de la zona de lago el comportamiento es bastante irregular. Esto último se atribuye al efecto de la geometría del valle, que contribuye de manera importante e irregular a la amplificación.. Figura 6. Cocientes espectrales para algunas estaciones de la Ciudad de México; de fondo las zonas geotécnicas de la Ciudad de México, zona de lago en blanco, zona firme en color oscuro, y en medio la zona intermedia (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). En la Figura 7 se presentan cuatro mapas de amplificación relativa elaborados con estos cocientes. En esta se presentan con tonos más intensos los sectores en los que se presentan mayores amplificaciones en función del periodo dominante del suelo. El mapa superior izquierdo correspondiente al periodo de 1.5 segundos es el que mayor concordancia presenta con los daños ocasionados por sismos intensos (Reinoso, E. & Ordaz, 1999). La Figura 8 muestra mapas como los mostrados en la Figura 7 con la cartografía de la delegación de Cuauhtémoc sobrepuesta. Se puede observar, al igual que en la Figura 7, que las curvas de amplificación no son constantes para el mismo periodo. Esto explica el hecho de que los daños se concentren en ciertas colonias o zonas.. 18 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(21) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 7. Mapas de igual amplificación para diferentes periodos dominantes de suelo (Reinoso, E. & Ordaz, 1999).. Figura 8. Sistema de información geográfica con curvas de igual amplificación (claros representan más amplificación) para 2.2 y 2.7 segundos (izquierda y derecha respectivamente) y las manzanas de la delegación Cuauhtémoc. Se muestran las est. acelerométricas (Reinoso Angulo, 2007). 2.4.2. Periodos dominantes dentro del valle Mediante los cocientes espectrales determinados se han obtenido los periodos dominantes para los distintos sitios del valle de México, entendiendo por periodo dominante aquel periodo asociado a la amplitud máxima del cociente. Por lo general, para un mismo lugar los periodos difieren muy poco en sus componentes horizontales y de un sismo a otro. Es de esta manera que se han determinado más de 90 periodos dominantes dentro de la Ciudad de México. De manera paralela se han determinado también periodos dominantes para la zona lacustre utilizando la técnica de microtemblores. Esta técnica consiste en la medición y registro continuo durante horas de oscilaciones naturales del terreno en campo libre (microsismos, tráfico vehicular, etc.). Así, el periodo dominante del sitio será el correspondiente a la amplitud máxima del espectro de velocidad.. 19 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(22) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Las dos técnicas mencionadas fueron comparadas y los resultados se combinaron para la generación de mapas de periodos dominantes (Reinoso, E. & Lermo, 1991). La Figura 9 muestra un mapa con curvas de periodos dominantes iguales obtenidas a través de datos de sismos y de microtemblores.. Figura 9. Mapa de curvas de igual periodo para el centro de la ciudad de México; de fondo las zonas geotécnicas de la Ciudad de México, zona de lago en blanco, zona firme con relleno de líneas, y zona intermedia con relleno de puntos (Reinoso, E. & Lermo, 1991). Es importante poder conocer los periodos dominantes de suelo en los distintos sitios para poder evitar la construcción de edificaciones y estructuras con periodos naturales similares a estos. De esta manera se disminuiría la probabilidad de que las estructuras entren en resonancia con el suelo ante una excitación sísmica. Después del sismo de 1957 en la ciudad de México se indicó que bastantes de los daños se pudieron haber debido a la resonancia, postulado que se mantiene hasta el momento (Orozco, 2007). Estos estudios han permitido el desarrollo de modelos de computo que consiguen estimar confiablemente la peligrosidad sísmica y las pérdidas que un sismo podría ocasionar, tanto en edificios individuales como a carteras de estos, en la Ciudad de México. 2.5. SISMO DE PUEBLA (19 DE SEPTIEMBRE 2017) El día 19 de septiembre del año 2017 a las 18:14:40 UTC (13:14:40 hora en el centro de México) el Servicio Sismológico Nacional (SSN) registro un sismo de magnitud Mw=7.1 con epicentro en el límite estatal entre Puebla y Morelos (Latitud: 18.4oN, Longitud: -98.72oE). El epicentro se encuentra a 12 km de distancia de Axochiapan, Morelos y a 120 km de la Ciudad de México (Figura 10). El sismo se produjo a una profundidad de 57 km. Para las 18:00 horas del mismo día se habían registrado 6 réplicas. De acuerdo con el (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017), el mecanismo focal del sismo muestra una falla de tipo normal (rumbo=112, echado=46, desplazamiento=-93) como se observa en la Figura 11 la cual es característica de un sismo intraplaca. En esta zona la placa de Cocos subduce por debajo de la placa Norteamericana. En la Figura 12 se presentan las intensidades estimadas por el Instituto de Ingeniería de la UNAM. En esta se puede observar que las intensidades máximas se presentaron en la zona del epicentro, entre los Estados de Puebla, Morelos y Guerrero. Por otra parte, EL Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) generó el mapa mostrado en la Figura 13 en el cual se puede observar que la intensidad instrumental fue de VIII correspondiendo a las máximas aceleraciones. 20 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(23) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. registradas. En la Tabla 1 se puede observar las aceleraciones máximas registradas por algunas estaciones sísmicas ubicadas en la Ciudad de México. En la Figura 14 se presentan mapas de las aceleraciones espectrales promedio en las azoteas de edificios con distinto número de niveles para la Ciudad de México (Figura 10). Estos fueron elaborados por Instituto de Ingeniería de la UNAM.. Figura 10. Epicentro del Sismo del 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017).. Figura 11. Mecanismo focal del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017).. 21 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(24) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 12. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017).. Figura 13. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (United states geological service-USGS, 2017). Tabla 1. Aceleraciones máximas registradas en algunos sitios del Valle de México, del temblor del 19 de septiembre de 2017 (Grupo de trabajo del Servicio Sismológico Nacional-UNAM, 2017). 22 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(25) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 14. Mapa de intensidades del temblor del día 19 de septiembre de 2017 (United states geological service-USGS, 2017). 2.6. CARACTERISTICAS SISMORESISTENTES DE LAS EDIFICACIONES DE LA CIUDAD DE MÉXICO A continuación, se presentan las estadísticas del estudio de (Reinoso, Eduardo, Jaimes, & Torres, 2016) (Figura 15) con las cuales se caracteriza las edificaciones de la delegación de Cuauhtémoc de Ciudad de México (una de las más afectadas en el sismo de Puebla del 2017, y que es objeto de estudio del presente trabajo) en cuanto al número de pisos, al sistema estructural, y a una serie de aspectos agravantes (Figura 16). Estos aspectos han mostrado históricamente ser causantes de muchas fallas estructurales alrededor del mundo (Esteva, 1988; Esteva, 1992; Guevara, L. T. & García, 2005; Rosenblueth & Meli, 1986; Searer & Fierro, 2004) y se hablara de ellos en los siguientes apartados. Cabe destacar que el estudio de (Reinoso, Eduardo et al., 2016) se realizó mediante una muestra de 150 edificios y para edificios iguales a. 23 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(26) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. superiores a cuatro plantas, pues según menciona edificaciones más bajas han mostrado un adecuado comportamiento durante eventos sísmicos pasados en la Ciudad de México.. Figura 15. Estadísticas de características estructurales de la delegación de Cuauhtémoc (a) sistema estructural, (b) número de pisos, (c) posibilidad de golpeteo, (d) planta baja débil, (e) irregularidad vertical, (f) columnas cortas, (g) Ubicación en esquina (configuración asimétrica) (Reinoso, Eduardo et al., 2016).. 24 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(27) MPyGI. ANÁLISIS DE LOS EFECTOS DEL TERREMOTO DE PUEBLA-MÉXICO 2017 SOBRE LAS DIFERENTES TIPOLOGIAS DE EDIFICACIONES EN LA DELEGACIÓN DE CUAUHTÉMOC DE LA CIUDAD DE MÉXICO. Figura 16. Aspectos agravantes de daños producidos por un sismo (a) Planta baja débil, (b) irregularidad vertical, (c) columnas cortas, (d) Ubicación en esquina (configuración asimétrica) (Reinoso, Eduardo et al., 2016). 2.6.1. Efecto de golpeteo Cuando se ubica un edificio se debe disponer una distancia suficiente con los edificios adyacentes para evitar que estos cuerpos impacten al vibrar fuera de fase durante un sismo. Fue a través de los daños producidos en 1985 que se puso en evidencia la importancia de este problema, especialmente en las edificaciones situadas en terreno blando. Los daños producidos por este efecto pueden ser agravados considerablemente cuando las alturas de los pisos de los edificios adyacentes difieren pudiendo ocasionar un choque entre losas de piso de un edificio con las columnas del otro durante la vibración. Por otra parte, las diferencias de rigidez entre estructuras adyacentes también pueden agravar los daños producidos. (Bazán Zurita, 1999) Se encuentra en diversas recomendaciones una separación mínima de un centésimo de la altura máxima de posible contacto. Sin embargo, las normas del Reglamento de Construcción para el Distrito Federal (RCDF) (Gobierno del Distrito Federal, 2004) son más estrictas, penalizando la separación entre edificaciones cuando estas se ubiquen sobre terreno blando, ya que en estas se pueden presentar rotaciones en la base que pueden incrementar considerablemente el desplazamiento de la punta (Figura 17).. 25 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.