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09 may 27F

El terremoto del 27F del año pasado va a quedar para siempre en nuestra memoria. El nivel de daño que causo el sismo y posterior tsunami es un dolor que queda impreso en la población por muchos años, pero como especialistas nos interesa que la gente también aprenda y conozca más acerca de estos fenómenos que Chile sufre y sufrirá siempre.

Hay mucho que decir, que explicar y también simplemente que contar… Pero para no alargar mucho este post y que sea algo “digerible” trataré de centrarlo en explicar conceptos básicos que se manejan a nivel de ingeniería estructural y que cobran protagonismo en las tantas preguntas que recibí esos días.terremoto_chile

1.  ¿Este edificio resiste un sismo de qué magnitud?

Eso nos lleva a la norma chilena NCh 433, la cual dice que está orientada a lograr estructuras que:

  • Resistan sin daño movimientos sísmicos de intensidad moderada.
  • Limiten los daños en elementos no estructurales (tabiques, ventanas, puertas, etc.) durante sismos de mediana intensidad
  • Aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa.

Y agrega “la conformidad con las disposiciones de esta norma no asegura, en todos los casos, el cumplimiento de los objetivos anteriormente mencionados”.

Se observa que no hay una mención explícita a alguna magnitud Richter.

¿Por qué la norma parece ser tan “ambigua”?… primero hay que entender las siguientes dos preguntas:

2.  ¿Qué es la magnitud Richter?

La magnitud Richter es un valor cuantitativo que mide la cantidad de energía liberada en un sismo, la que se calcula a través de la aceleración máxima del movimiento. No confundir con la escala de Mercalli, la cual mide cualitativamente el nivel de daños de I a XII, donde XII es el nivel máximo (el 27F en la región del Bío Bío fue IX).

3.  Espectro de diseño NCh 433… ¿qué es?

Un espectro de diseño es la respuesta máxima en aceleración (puede ser en otra cantidad como velocidad o desplazamiento, pero se trabaja generalmente con aceleraciones horizontales) para todos los sistemas de un grado de libertad (definido por un periodo de vibración y un amortiguamiento) durante un movimiento sísmico. El espectro de la norma nace entonces recopilando estas respuestas máximas para una familia de terremotos que caractericen de la mejor manera la realidad del país, además el espectro toma diferentes formas o escalas dependiendo del tipo de suelo y de la distancia a la costa (donde los sismos son más intensos). Es importante entonces recalcar que la respuesta frente a un sismo (aceleración horizontal) depende de la propia naturaleza del sistema (periodo de vibración y amortiguamiento).

Luego juntando las dos respuestas… la magnitud Richter no entrega toda la información necesaria para obtener la respuesta de un sistema y por lo tanto garantizar tal o cual comportamiento.

Como la pregunta 1. es un poco “capciosa” quedémonos con las siguientes frases:

  • Frente a un mismo sismo diferentes estructuras responden distinto.
  • Frente a sismos de igual magnitud Richter  la misma estructura puede responder muy distinto.
  • Siempre puede existir la excitación (sismo) tal que colapse una estructura aunque ésta cumpla todos los códigos y normas de diseño, ya que la respuesta a una excitación depende de la propia estructura. En el siguiente link se puede observar la respuesta dinámica de una estructura frente a fuerzas de viento, las cuáles si bien no eran significativamente fuertes provocaron el colapso: Efecto de Resonancia en Puente.

4.  Otros comentarios que recibí fueron… “fue mucho menor pasar el terremoto en el edificio que las replicas en la casa, ahí se caía todo”

Es un hecho que al recibir un movimiento sísmico en una casa (digamos baja) las aceleraciones y desplazamientos experimentados serán los mismos que los del suelo, en general, altas y pequeños respectivamente: los objetos sentirán mayores fuerzas laterales y puede que todo quede en el suelo. En un edificio alto, al ser más flexible, las aceleraciones disminuyen en contraposición a los desplazamientos, por lo que puede ocurrir que sólo se sienta un movimiento pendular… de todas formas si los desplazamientos son muy importantes todo puede terminar también en el suelo. Pero creo se entiende que la naturaleza de las dos situaciones es ligeramente distinta.

5.  “Yo estaba despierto y supe que venía algo raro porque se sintió un sonido muy particular… claro unos segundos más tarde vino el terremoto…”

La onda sísmica, que se origina en el hipocentro, tiene dos componentes: una paralela a la dirección de propagación (onda P) y otra perpendicular (onda S). La onda P se propaga más rápido que la S por lo que llega antes y además el sentido de su oscilación ocasiona un “golpeteo” del suelo contra el aire produciendo un sonido muy particular. Segundos después llegan las ondas S que traen el movimiento en el otro sentido y el suelo comienza a sacudirse.

Este fenómeno es lo que utilizan los japoneses en su sistema de Alerta Temprana y que en valiosos segundos se puede marcar la diferencia.

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6.  Como este edificio ya resistió el terremoto, ¿va a resistir las réplicas?

Claramente la respuesta depende del nivel de daño, por esto según norma un proyecto de recuperación estructural debe contener un catastro de los daños y agruparlos en niveles (leve, moderado ó severo) y en base a eso y a la intensidad del sismo definir las medidas a tomar (es muy distinto tener daño severo con un sismo menor, que con un terremoto como el del 27F).

Es natural tener daño porque es el mecanismo que tienen las estructuras clásicas para disipar la energía del sismo, pero hay que hacer un catastro para determinar si hay algún peligro para los habitantes.  Fisuras de espesor pequeño (0.3 mm… como un pelo) son del comportamiento típico del hormigón armado y podríamos hablar de daños menores. Esa estructura se comportó según lo esperado. Habrá que sellar las fisuras, pero hay seguridad para los habitantes frente a las réplicas.

Por otro lado hormigón desprendido, armaduras a la vista, armaduras dobladas o cortadas, requieren una atención especial: revisar el diseño del elemento, cómo se comportó la estructuración, y las solicitaciones que provocaron el daño, luego entonces se procederá a reparar o reforzar para que la estructura alcance niveles de seguridad igual o mayor que los originales.

Si bien este post es más de un año después del terremoto al cual hace referencia, nunca es tarde para hablar estos temas, la población debe estar siempre más educada y esperamos haber aportado de una forma simple y clara.