Por qué algunos edificios se derrumbaron y otros sobrevivieron al terremoto de la Ciudad de México: Una lección para California

Los videos que emergen del terremoto de magnitud 7,1 que devastó parte de la Ciudad de México el martes son sombríos. Algunos muestran edificios muy altos balanceándose peligrosamente. Otros muestran que las estructuras de más baja altura se derrumban repentinamente. Mientras que las paredes de ladrillo caen sobre las aceras formando montañas de escombros.

Durante décadas, los sismólogos y los ingenieros estructurales han adquirido un amplio conocimiento acerca de las razones por las que algunos edificios se derrumban mientras que otros permanecen en pie durante un terremoto. Parte de la respuesta reside en la construcción: edificios de hormigón sin suficiente refuerzo de acero pueden llegar a ser desastrosamente frágiles durante la sacudida.

Pero los edificios pueden sobrevivir o fracasar en base a los caprichos de la geología, la geografía y la física.

En el terremoto del martes en México, informes preliminares indican que los edificios más bajos fueron especialmente susceptibles al colapso, incluyendo estructuras más antiguas que habían sobrevivido al terremoto de magnitud 8 de 1985 que mató a unas 10.000 personas. Mientras tanto, a diferencia del terremoto de 1985, los edificios más altos de la Ciudad de México parecían atravesar el último temblor sin ningún problema.

Los expertos en sismología e ingeniería dicen que debido a que la calamidad del martes se acercó mucho más a la capital de México, a 80 millas de distancia en comparación con 250 millas en el terremoto de 1985, los edificios más cortos fueron mucho más vulnerables que durante el terremoto de hace una generación.

 Los informes ilustran un hecho de sismología: Los edificios bajos están especialmente en riesgo cuando un gran terremoto tiene su epicentro muy cerca. En realidad se pueden evitar grandes daños si las estructuras están más lejos del origen de los terremotos.

Los edificios más altos, por su parte, están especialmente amenazados por los grandes terremotos, incluso si los temblores se originan a una distancia significativa.

 Los expertos dicen que las lecciones son claras para California y subrayan una advertencia: El hecho de que su hogar o lugar de trabajo sobrevivió a un terremoto anterior no significa que vaya a soportar el siguiente.

"UN FALSO SIGNO DE SEGURIDAD"

Que un edificio sobreviva a un terremoto no significa que es seguro

"Escucho muy a menudo, 'oye, si hemos pasado el terremoto de Northridge de 1994 podemos resistir otro. Bueno, eso es una falsa sensación de seguridad ", dijo Kit Miyamoto, miembro de la Comisión de Seguridad Sísmica de California y director ejecutivo de Miyamoto International, una firma global de ingeniería estructural. "Este terremoto lo demostró: Que un edificio o estructura haya sobrevivido bien un temblor, no significa que tendrá la misma suerte en el siguiente - porque cada terremoto es diferente, y cada edificio responde de manera diferente".

 

En ciertos aspectos, Los Ángeles aún tiene que enfrentar lo que la Ciudad de México ha soportado.

 A pesar de varios terremotos devastadores -en 1933 en Long Beach, 1971 en Sylmar y 1994 en Northridge- muchos edificios vulnerables construidos durante la época de rápida expansión del sur de California en el siglo XX, simplemente no han tenido que enfrentar el intenso temblor que los científicos saben que puede ocurrir en cualquier momento.

 El último sismo de magnitud 7,8 que golpeó el sur de California ocurrió en 1857, mucho antes de la era moderna de Los Ángeles.

 "Estamos mucho más cerca de la Falla de San Andrés que la Ciudad de México de su zona de temblores (la región más cercana a la capital capaz de producir terremotos de magnitud 8)", dijo la sismóloga Lucy Jones.

En su punto más cercano, la Falla de San Andrés está a sólo 30 millas de distancia del centro de la ciudad. Esta cercanía significa que los rascacielos más altos de la segunda ciudad más grande del país podrían ser muy vulnerables durante un mega-terremoto.

 

Una simulación de la US Geological Survey, coautorizada por Jones y publicada en 2008, dijo que era probable que cinco edificios de acero de gran altura en todo el sur de California -en el centro de LA, en el Condado de Orange y/o San Bernardino- podrían caer si un terremoto de magnitud 7,8 se produjera en la Falla de San Andrés.

Después del terremoto de Northridge de 1994, se descubrió un defecto en un tipo común de edificio de acero que mostraba cómo el marco puede fracturarse en un terremoto; Los Angeles y la mayoría de otras ciudades de California no han aprobado leyes que requieran reformas para reparar este defecto de diseño. (Santa Mónica y West Hollywood recientemente adoptaron medidas para el reforzamiento de dichos edificios) “No sabemos realmente qué va a pasar a esos edificios realmente altos. Nunca han pasado por un terremoto realmente fuerte", dijo Jones. Por el contrario, la Ciudad de México está tan lejos de una zona de fallas capaz de generar terremotos de magnitud 8, que sus edificios más altos son relativamente seguros, dijo Jones.

En el terremoto de 1985  los edificios de cinco a 20 pisos de altura sufrieron graves daños, dijo Jones, mientras que los edificios más bajos generalmente se desempeñaban mejor. Los edificios más bajos del centro de la ciudad tampoco han sido probados con sacudidas extremas, dijo Jones.

En ningún momento de la historia moderna el centro de Los Ángeles ha soportado el tipo de agitación intensa que el Valle de San Fernando sufrió durante el terremoto de Northridge de 1994.

"Un terremoto semejante al de Northridge es muy grave para edificios pequeños como para casas unifamiliares o complejos pequeños de apartamentos", dijo Jones. Pero mientras que lugares como Northridge y Chatsworth han soportado sacudidas muy serias, los lugares un poco más alejados - como Pasadena, Hollywood y el centro de L.A. - no lo han hecho. "Incluso Santa Mónica" no lo ha vivido, dijo, a pesar de la intensidad de los daños en esa ciudad costera durante el terremoto de 1994, dijo Jones.

"La razón por la que hubo tanto daño fue debido a la antiguedad de los edificios".

Una cuestión de la geología y la física

 ¿Por qué edificios más bajos y más altos pueden reaccionar de manera diferente durante el mismo terremoto? Todo es una cuestión de geología y física - similar a cómo una copa de vino puede sobrevivir algunas notas musicales, pero puede ser que otras notas provoquen su ruptura.

Los mega terremotos, como el magnitud 8 de 1985 en México, son causados ​​por fallas extremadamente largas y producen frecuencias de sacudidas bajas que pueden viajar grandes distancias.

También producen la sensación de un movimiento ondulatorio, como el que se siente cuando se viaja en un barco. Los objetos largos, como los edificios altos, son particularmente vulnerables a este tipo de movimiento de balanceo.

Peor aún, la Ciudad de México está asentada en el lecho de un lago con suelos suaves que amplifican en 100 veces las sacudidas de un terremoto, dijo Jones. Se cree que el lecho del lago tiene una frecuencia de resonancia natural que hace que los edificios de cinco a 20 pisos sean particularmente vulnerables, y es por eso que esos edificios sufrieron la mayor destrucción en el terremoto de 1985, dijo Jones.

Algo parecido ocurrió en el terremoto de 2015, de magnitud 7,8 en Nepal, en el que Katmandú, que también se encuentra en el lecho de un lago, vio sus edificios altos dañados mientras que sus estructuras más bajas resistieron mucho mejor, dijo Miyamoto.

Por el contrario, los edificios bajos son más vulnerables cuando están cerca de la fuente de la sacudida - donde el movimiento es intensamente trepidatorio, hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado.

Sin embargo, tal agitación de alta frecuencia se siente sólo cerca de la fuente de un terremoto. Debido a que el terremoto de 1985 se produjo a 250 millas de la ciudad de México, este movimiento de alta frecuencia se desvaneció cuando llegaron las ondas del temblor a la capital. Consecuentemente, los edificios bajos escaparon sin daño importantes y pudieron sobrevivir hasta que un terremoto más cercano golpeó, como hizo el martes.

 En la zona de Los Ángeles, un terremoto de gran magnitud 7 en una falla urbana que atraviese la región metropolitana - como la de Newport-Inglewood , las fallas de Whittier o de Sierra Madre - pondrían a prueba los edificios bajos como ningún otro terremoto en la era moderna, dijo Jones. Mientras tanto, un sismo de magnitud 8 en la falla de San Andrés, probablemente dejaría relativamente a salvo a la mayoría de las casas unifamiliares en los lugares más alejados de la falla, incluyendo la cuenca L.A. Pero el mismo mega temblor, podría dar lugar a "colapsos a distancias relativamente lejanas de la falla", dijo Jones.

Los Ángeles tiene una ventaja sobre la ciudad de México en términos de riesgo de terremoto: Mientras que la Cuenca de Los Ángeles también está hecha de suelos suaves que amplifican el temblor de un terremoto, lo hace sólo a un factor de 5, comparado con el factor de 100 de la Ciudad de México, dijo Jones.

Miyamoto dijo que los tipos de edificios que se han derrumbado en la Ciudad de México son lo que los ingenieros estructurales esperaban que se cayeran: estructuras de ladrillos, así como edificios de hormigón quebradizos, especialmente aquellos con pisos débiles.

Fotos de muchas de las estructuras colapsadas muestran el concreto quebradizo, dijo Miyamoto. Un dramático video amateur, que circuló ampliamente en los medios de comunicación y se mostró en Telemundo y NBC, muestra un edificio de hormigón de cinco pisos que inicialmente se tambalea por el terremoto. Sin embargo, las columnas de la planta baja de la construcción en posición vertical parece estresada, y trozos de concreto comienzan a caer de los bordes de las columnas, debilitando los soportes críticos del edificio.

Momentos más tarde, las columnas de hormigón parecen doblarse como una rodilla. El edificio se derrumba repentinamente, y los pisos superiores se pueden ver cayendo en una nube de polvo cuando los espectadores comienzan a correr. "¡Dios mio! ¡Dios mío !, se oye decir a una mujer. "¡Dios mío!

Miyamoto dijo que el colapso es un ejemplo claro de lo que los ingenieros esperan de un edificio de hormigón quebradizo, en el que una falla en el uso de barras de acero en las columnas permite que el hormigón explote hacia fuera durante un terremoto, provocando una desintegración de la columna y el colapso del edificio.

Esta falla de diseño es común en edificios antiguos de todo el mundo, incluso en los Estados Unidos. El defecto recibió considerable atención después de que el terremoto de Sylmar de 1971 causó el colapso del recién construido Centro Médico Olive View. Las columnas de hormigón que apoyaban las escaleras del Centro Médico colapsaron porque había muy poco refuerzo de acero.

Los edificios de concreto frágiles también se derrumbaron en el terremoto de Northridge de 1994, incluyendo un almacén grande de Bullock y la oficina médica de Kaiser Permanente.

La destrucción de dos de estos edificios de hormigón en un terremoto en Nueva Zelanda en 2011 causó la muerte de 133 personas.

Se calcula que hay 1.500 edificios de hormigón frágiles en Los Ángeles.

Después de un informe de Los Angeles Times sobre el problema de dichas estructuras en 2013, los funcionarios electos de LA en 2015 decidieron exigir a los propietarios que reforzaran esos edificios, fijando un plazo de 25 años para fortalecer dichas estructuras una vez que reciban una orden para evaluar sísmicamente su propiedad.

La mayoría de las otras ciudades en California no requieren la adaptación de esos tipos de estructuras; Sin embargo, Santa Mónica y West Hollywood han adoptado recientemente nuevas leyes para exigir el fortalecimiento de este tipo de construcción. Miyamoto dijo que Los Ángeles debería acelerar el plazo para modernizar sus edificios de hormigón. "Debemos ir más rápido", dijo. "El terremoto no nos esperará".

En la Ciudad de México, había un sentimiento común de que si un edificio había sobrevivido al terremoto de 1985, no serían vulnerables al siguiente terremoto, dijo Guillermo Lozano, director de asuntos humanitarios y de emergencia de Visión Mundial México , una organización humanitaria cristiana. "Los nuevos edificios-la mayoría de los nuevos edificios, no se vieron afectados. Tenían buenos protocolos", dijo Lozano. "Hemos aprendido mucho desde 1985, eso es cierto. Hicimos cambios muy importantes en las reglas de construcción. -Pero ¿qué pasa con los edificios antiguos?

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