Suelos flexibles y colapsos sísmicos en Puerto Rico

Osiris de León

La hermosa isla del encanto, golpeada en septiembre de 2017 por el huracán María, de cuyos terribles daños aún no se repone esa laboriosa población, acaba de ser impactada en su extremo suroeste por sismos de magnitud M5.8, M6.4 y M5.9, todos con epicentros marinos al suroeste de Ponce, y profundidad hypocentral de 10 km, los cuales, aunque son sismos de mediana magnitud que no debían producir daños, han provocado el colapso de más de un centenar de estructuras, incluyendo la escuela Agripina Seda, ubicada en Guánica, y la iglesia Inmaculada Concepción, ubicada en Guayanilla, comunidades que han crecido sobre valles aluviales caracterizados por gruesos depósitos de gravas, arenas y arcillas transportadas por las corrientes fluviales del río Loco y del río Guayanilla, respectivamente.

Todo especialista en geología, geofísica, geotecnia, y sismicidad, sabe bien que las ondas sísmicas de corte (Vs) viajan a través de las rocas rígidas con alta velocidad y con alta frecuencia, y como toda su energía se consume en velocidad entonces no queda suficiente energía para producir alta amplitud, por lo que en rocas rígidas las ondas sísmicas de corte viajan con muy baja amplitud que genera bajas aceleraciones y bajas fuerzas cortantes, durante corto tiempo, y esa es la razón por la cual las estructuras levantadas sobre rocas tienen un excelente comportamiento sísmico en todas partes del mundo; sin embargo, en los suelos flexibles, integrados por gravas, arenas, limos y arcillas, las ondas sísmicas de corte viajan con muy baja velocidad y con muy baja frecuencia, por lo que gran parte de la energía que antes se consumía en velocidad ahora se consume en amplificación de las ondas, por lo que en los suelos flexibles las ondas sísmicas de corte viajan con muy alta amplitud que genera altas aceleraciones y altas fuerzas cortantes, durante más largo tiempo, siendo capaces de romper columnas esbeltas aisladas (sin muros articulados), columnas cortas, muros débiles y pisos suaves, siendo esa la razón por la cual estructuras mal concebidas, levantadas sobre suelos flexibles, tienen un pésimo comportamiento sísmico en diferentes partes del mundo, y lo acabamos de ver en Puerto Rico.

Lamentablemente, algo que está muy claro para geólogos, geofísicos y geotecnistas bien entendidos en geofísica sísmica y en sismicidad, todavía no está muy claro para muchos profesionales de la construcción que entienden que lo único que tumba una mala estructura es la magnitud del sismo, sin importar el tipo de sitio, y por tal razón en cada región sísmicamente activa se repite el mismo error de levantar, sobre suelos flexibles, estructuras vulnerables que responden mal al momento de un sismo moderado, porque erróneamente entienden que la sismorresistencia debe concentrarse del suelo para arriba, y olvidarse de lo que ocurriría del suelo para abajo durante un evento sísmico, y peor aún, creer que una misma estructura se puede levantar igual sobre suelo o sobre roca, sin conocer la aceleración basal y la respuesta sísmica de ese suelo o de esa roca, por creer que lo que se va a caer durante un sismo, igual se cae sobre suelo o igual se cae sobre roca, aunque los geólogos entendíamos que el terremoto de México, de septiembre 1985, y el terremoto de Haití, de enero 2010, habían enseñado bastante sobre malas respuestas sísmicas en suelos flexibles, y sobre excelentes respuestas sísmicas en rocas rígidas, porque en Haití colapsaron 400 mil edificaciones y todas estaban sobre arcillas y arenas, pero no colapsó ninguna mala estructura sobre la roca caliza vecina al epicentro.

De ahí que en la escuela Agripina Seda, ubicada en Guánica, comunidad que ha crecido sobre la llanura fluvial del río Loco, donde las gravas, arenas y arcillas tienen espesores de hasta 40 metros, es decir, que la roca caliza llega a estar a 40 metros de profundidad, era de esperarse que durante un evento sísmico moderado (M6.4), de corta distancia epicentral (10km) y de baja profundidad hipocentral (10km), las ondas sísmicas de corte se amplificaran y generaran grandes aceleraciones y grandes fuerzas cortantes capaces de destruir elementos estructurales verticales y hacer colapsar la escuela, tal y como ocurrió este pasado martes en horas de la madrugada, afortunadamente sin niños.

Pero el debate no debe girar en torno a que la escuela resistió el primer sismo de magnitud M5.8, tal y como lo evidenció una posterior revisión hecha por un ingeniero estructuralista, pero que no resistió el siguiente sismo de magnitud M6.4 por ser mayor, sino que el debate debe girar en torno a que la escuela colapsó con un sismo inferior a M8.0 por estar levantada sobre un suelo aluvial que amplificó las fuerzas sísmicas, y que eso pudo evitarse revisando el suelo, revisando la estructura, y corrigiendo las vulnerabilidades sísmicas en cumplimiento de la Orden Ejecutiva firmada en febrero de 2016 por el entonces presidente estadounidense Barack Obama, la cual ordena revisar todas las estructuras públicas para identificar vulnerabilidades sísmicas, y corregirlas para que puedan resistir terremotos de gran magnitud.

Nueva vez los suelos flexibles han sido responsables de colapsos sísmicos de importantes estructuras que fueron construidas sin considerar las malas respuestas sísmicas de los suelos flexibles, y mientras eso no se entienda bien, seguiremos teniendo desastres sísmicos.

Por Osiris de León

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