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Ciudad de México, Septiembre-Octubre 1988 (Redacción RG / Instituto de Geofísica-UNAM).- Después de los sismos que sufrió la ciudad de México en 1985, se han hecho innumerables estudios sobre las causas que provocaron la catástrofe. El autor de este artículo analiza los cuatros factores más relevantes que, a partir de sus investigaciones, determinaron la magnitud de la tragedia La interpretación correcta de los daños sin precedentes sufridos en la ciudad de México por el sismo del 19 de septiembre de 1985 adquiere gran importancia en estos momentos, pues de ella dependen las medidas que se adopten para prevenir una catástrofe similar en el futuro. Al conocer los factores que intervinieron en la catástrofe de 1985, y su orden de importancia para definir la prioridad de cada uno de ellos, se previene el riesgo de cometer errores en el enfoque normativo, de consecuencias tan costosas como imprevisibles para la seguridad sísmica de México. Actualmente no existe un consenso general sobre la causalidad de la catástrofe de 1985 que permita fundamentar sobre una base teórica los trabajos científicos que se realizan sobre ese temblor. Algunas de las ideas preliminares se sustentan en argumentos cuya validez conviene examinar más de cerca. Por ejemplo, la magnitud del sismo lo coloca entre los mayores que han ocurrido en México, pero ha sido igualado en numerosas ocasiones, no solamente en el periodo azteca y en la Colonia sino aun en el presente siglo. Los sismos de 1932, de 1911 y posiblemente de 1907, de 1902 y de 1899 generaron en la ciudad de México intensidades del mismo orden que el de 1985 y no ocasionaron ninguna catástrofe de proporciones comparables. También se ha hablado del efecto de amplificación de las ondas sísmicas en sedimentos del Valle de México como otra posible causa. Pero el tren de ondas superficiales acotado en las arcillas del Valle de México durante el terremoto de 1985 no podría atribuirse exclusivamente a este mecanismo. Tal como se define normalmente, amplificación implica correspondencia, fase por fase, entre la señal origen y la señal amplificada, pero en el caso del Valle de México los acelerogramas en suelo blando y duro son muy diferentes. Existe distorsión de los registros en suelo blando, no solamente en contenido espectral sino también y sobre todo en amplitud, duración y carácter. Con frecuencia se ha atribuido la catástrofe al "crecimiento explosivo" de la ciudad en los últimos 30 años. Pero este crecimiento puede calificarse como tal únicamente fuera de la zona más afectada y no en el centro de la ciudad. En otras palabras, la zona que sufrió menos cambios en los últimos 30 años fue la más afectada por el sismo. Se sabía que la zona blanda del centro de la ciudad de México era más susceptible de dañarse, y que por tal motivo requería normas más estrictas; esta mayor severidad había sido la esencia de la política normativa desde 1957. Las normas de 1976 se basaban principalmente en la experiencia del sismo de 1957, cuyas amplitudes fueron rebasadas considerablemente por el ocurrido en 1985. Por otra parte, la zona afectada por daños graves a estructuras de ingeniería fue la misma en ambos sismos. Esta zona, ocupada por arcillas lacustres, se había beneficiado de normas más estrictas; de hecho, la aceleración máxima registrada por temblores en esta zona nunca llegó a alcanzar, ni siquiera en 1985, el valor de 0.24g prescrito en 1976 para la aceleración basal de diseño. Se objetará que estamos comparando una aceleración pico en campo libre con una aceleración espectral de respuesta, pero cabe preguntarse ¿por qué existe una diferencia tan grande entre estos dos valores? En efecto, sabemos que las normas japonesas, que se cuentan entre las más estrictas del mundo, se conforman con un nivel de aceleración basal de 0.20 g. En cuanto a los métodos constructivos y de diseño usados en México, se ha dicho que son comparables a los de Estados Unidos.(1) Aun suponiendo que ese no fuera el caso, es significativo que las nuevas normas de 1987 se limiten a cubrir el 40% del pico espectral de 19 registrado en la estación acelerométrica de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). A la luz de la experiencia de 1985, el comportamiento inelástico de las estructuras ofrece garantías suficientes para soportar las solicitaciones sísmicas previsibles en el futuro. Es razonable preguntarse entonces ¿por qué no bastaron los valores de diseño prescritos por las normas de 1976, tal como ocurrió con las construcciones edificadas sobre terreno duro? En otras palabras, ¿hasta qué punto la aceleración basal fue efectivamente la causa determinante de la catástrofe? Si lo fue, ¿por qué los daños más graves se circunscribieron nuevamente a un área de 25 km2sobre arcillas, en lugar de extenderse a todo el Distrito Federal, zona de vigencia de las normas de 1976 y de los anteriores sistemas y métodos de construcción? No linealidad Hay una circunstancia que vuelve insistentemente en toda esta discusión y que es fundamental. La enorme concentración de daños en la zona del centro de la ciudad corresponde clara e indiscutiblemente a la presencia de arcillas lacustres. Conviene detenemos en este hecho y examinar con toda imparcialidad qué significa la correlación de los daños con las arcillas. Es totalmente evidente y está fuera de toda discusión que existió tal correlación. Proponemos, por consiguiente, que se acepte como primera causa de la catástrofe la presencia de arcillas lacustres en el centro de la ciudad de México. Ahora bien, la no linealidad del comportamiento elástico de estas arcillas está documentada por numerosos ensayos de laboratorio. En la figura 1 se resumen los datos existentes hasta 1987.(2) El módulo de cortante G ( que sería constante en el caso de un sólido lineal) decae rápidamente con la deformación aplicada . La arcilla se reblandece a medida que se deforma, y eventualmente su rigidez puede tornarse insignificante. Estamos en presencia de un material que es, en cierto sentido, intermedio entre un sólido y un líquido. Ello puede ser importante cuando se trata de estudiar las ondas superficiales que se propagan en este material. Desde un punto de vista geofísico, un líquido es un material cuyo módulo de cortante es menos de 1% de su módulo de incompresibilidad. (3) En arcillas saturadas del Valle de México la incompresibilidad es muy elevada, del orden de 109 N/m2, como la del agua; su módulo de Poisson es del orden de 0.499, como el del agua.
En la figura 1 se observa que el efecto de no linealidad se acentúa cuando la deformación rebasa cierto umbral, del orden de > 0.1%. Ahora bien, en el sismo de 1985 la deformación en superficie alcanzó valores más de diez veces superiores a este umbral. En efecto, durante el sismo del 19 de septiembre de 1985 la estación SCT1, situada en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, registró una amplitud máxima de µ = 30 cm con un periodo de 2s. La velocidad promedio de las ondas de cortante en una capa superficial de 30 m, que incluye el relleno de suelo arenoso y las arcillas saturadas subyacentes, es del orden de 75 m/s en condiciones normales, es decir, cuando no hay sismo. Esto significa que una onda de superficie ordinaria del tipo Rayleigh tiene una longitud de = 2 x 75 = 150m. Según Gilbert (4) 1a deformación angular en una onda de Rayleigh de amplitud µ es = 2 µ / = 2 X 0.30/150 = 0.0125, (1) o sea, una deformación de 1.2%. Esto corresponde a una disminución de cerca de 50% del módulo de cortante G, lo que equivale a un decremento de 70% del módulo secante de rigidez µ. En el relleno arenoso que cubre las arcillas el decremento de la rigidez fue aún mayor, ya que las arenas son más degradables que las arcillas (véase figura 1). Actualmente no sabemos si un sedimento es capaz de propagar ondas de cortante u ondas de Rayleigh de baja frecuencia en tales condiciones. Así, las deformaciones en el sismo de 1985 rebasaron el umbral de la no linealidad. Ahora bien, cuando se reduce el módulo de cortante G, la velocidad de las ondas de cortante baja también, en proporción a la raíz cuadrada de µ. El periodo T permanece prácticamente constante a partir del momento en que las ondas superficiales empiezan a dominar, es decir, cuando aparecen las amplitudes máximas en la arcilla. Por lo tanto, la longitud de onda A tiene que acortarse, ya que se verifica = T. Esta reducción de la longitud de onda constituye el punto crucial de nuestra argumentación. Si examinamos la ecuación (1), vemos que la deformación difícilmente puede quedarse en 1.2%. Tiene que aumentar sustancialmente debido al acortamiento de y debe seguir aumentando después de cada ciclo de carga, aunque la amplitud u no crezca. En realidad, u aumentó durante todo el primer minuto del temblor . Así, para cada incremento de se registra otro nuevo decremento de G. Este fenómeno, observado en el laboratorio, se conoce con el nombre de "degradación del módulo de cortante".(5) La rapidez de la degradación depende de ; es decir, se acelera cuando > 0.1 % . En conclusión, podemos afirmar que durante el sismo de 1985 la superficie de la arcilla pudo haber alcanzado deformaciones sumamente altas, mucho mayores que el valor " = 0.4% que comúnmente se supone. (6) A medida que la impedancia elástica del material se reduce más allá de cierto umbral, una proporción creciente de la energía se vuelca hacia otra forma de energía: la gravitacional.(4) Al principio la energía gravitacional es muy pequeña, puesto que vale gu2 por m2, mientras que la energía elástica vale 2 µ u2 / , y g << 2 µ / . Pero cuando µ -> 0 la velocidad decrece, la onda se acorta y sus características se asemejan cada vez más a las de una ola hidrodinármica, tal como predijo Gilbert.(4) "
Los métodos lineales de análisis no son necesariamente los más adecuadospara detectar estos cambios, sobre todo cuando se desarrollan en el dominio de la frecuencia y no de la longitud de onda. Singh y otros autores6 comparan los espectros de Fourier de los sismos del 19 y 21 de septiembre de 1985 para tres estaciones: CDAO y CDAF, ubicadas en la Central de Abasto, en suelo blando, y CUIP, en Ciudad Universitaria, en suelo duro (véase figuras 2 y 3). Debido a la cercanía de estas estaciones, puede suponerse que el movimiento de la roca dura debajo de CDAO y CDAF fue idéntico al movimiento registrado en CUIP . Para el caso de una amplificación lineal, los tres registros no solamente deberían ser similares sino que los de CDAO y CDAF deberían poder derivarse del CUIP mediante una operación de amplificación y filtrado.
El acelerograma de CDAF para el 19 de septiembre de 1985 alcanzó accidentalmente una duración de solamente un minuto debido a un problema operacional en CDAF. El resultado fue una fuerte reducción del pico espectral (véase figura 2), correctamente atribuida por Singh y otros autores a la amputación de la coda del sismograma.6 Esta coda faltante se inició y desarrolló lo hasta dos minutos después de terminar la señal en CUIP: no pudo entonces haber sido generada por la señal de CUIP . Por lo tanto, las comparaciones espectrales parecen carecer de validez, puesto que miden el efecto de ondas superficiales que estaban presentes en los registros en suelo blando y ausentes en los de suelo duro, debido a la breve duración de estos últimos. Esto se aprecia más claramente a través de las envolventes del espectro de respuesta en CDAO (véase figura 4). Obsérvese el máximo espectral característico, que se inicia después de terminado el primer minuto de registro y que se prolonga hasta el final del registro con una duración total de 3 minutos. Esta fase posee un contenido espectral casi monocromático de aproximadamente 4 s de periodo. No existe fase similar en los acelerogramas en suelo duro. Velázquez de León constató, con reloj en mano, que la duración de las oscilaciones armónicas sensibles al hombre en el sismo de 1768 fue de más de 6 minutos, 7 confirmando observaciones similares hechas durante el sismo de 1985. Difícilmente puede suponerse que una onda superficial sensible al hombre durante 6 minutos pudiera resultar de la amplificación de una onda de cuerpo cuya duración máxima fue , de apenas una fracción de minuto.
La figura 4 muestra otro acelerograma, correspondiente al sismo de Mar del Japón de 1983. Pese a la gran diferencia entre las distancias hipocentrales (100 km contra 404 km) la similitud entre estos sismogramas es notable, mucho mayor que con el de CUIP, estación situada apenas a 10 km de CDAO. Pero la única semejanza entre CDAO y OGV (la estación japonesa) consistió en que ambas estaciones estaban localizadas en arcillas lacustres. En la figura 3, notamos que la razón de amplitudes entre los dos sismos (19 de septiembre a 21 de septiembre) es muy diferente para estaciones en suelo blando y duro: 4: 1 para CUIP, contra 2: 1 para CDAO. Esta diferencia resulta especialmente visible para el caso del tren de ondas superficiales. La diferencia de magnitudes es: M19 - M21 = 8.1- 7.5 = 0.6 (2) lo que concuerda bien con la razón de amplitudes en CUIP, puesto que 0.6 es el logaritmo de 4. En otras palabras, la estación CUIP parece comportarse en forma lineal, de acuerdo con la definición de la magnitud como proporcional al logaritmo de la amplitud. En cambio, la estación CDAO acusa una discrepancia del orden de 100 % con respecto a la razón de amplitudes esperadas. Si las amplitudes en suelo blando no siguen la escala de magnitudes, ya que una diferencia de magnitudes relativamente moderada ( M = 0.6) produce una discrepancia de un factor de dos, que puede medirse directamente en el sismograma sin la ayuda de espectros de Fourier, y si esta discrepancia se traduce además en una reducción de 40% en el pico espectral, 6 tal discrepancia sugiere no linealidad. Pese a los esfuerzos y al ingenio invertidos, nadie ha logrado duplicar el tren de ondas característico del sismograma de CDAO con base en una transformación lineal del sismograma de CUIP . Un mejor resultado se obtiene cuando se utilizan las ondas de Rayleigh en la estación TACY para generar la coda del registro de SCTl (M.P. Romo, comunicación personal). Evidentemente, no se trata de ondas engendradas por amplificación de ondas de cuerpo provenientes del basamento, sino de ondas superficiales generadas en la capa sedimentaria a través de algún tipo de acoplamiento con ondas de Rayleigh. En este caso, la comparación de los picos espectrales entre estaciones en suelo blando y duro no es directamente interpretable en términos de amplificación, sea lineal o no lineal. Lo propio puede decirse de las funciones de transferencia, si es que podemos hablar de transferencia entre ondas de cuerpo y de superficie. Todo indica que el comportamiento de las arcillas fue altamente no lineal. Efectos de ondas no lineales La relevancia de la sección anterior para el problema de la causalidad de la catástrofe es evidente. En efecto, las solicitaciones críticas ya no serán solamente las aceleraciones basales generadas por ondas de cuerpo, sino también las deformaciones del terreno producidas por ondas superficiales. Si el efecto principal de la no linealidad
fue acortar la longitud de onda Tales longitudes de onda concuerdan con las descripciones de ondas "visibles" por testigos oculares en grandes terremotos.(9,lO) La existencia de ondas superficiales de corta longitud y de baja velocidad de propagación es cada vez más difícil de negar o de ignorar. Son fenómenos que han sido descritos demasiadas veces y con demasiada precisión y consistencia. ¿Cómo podemos explicar estas ondas? Jeffreys 1l hace notar que la rigidez de la glicerina es 3 X 106 cgs, valor apenas 10 veces menor que la rigidez de la arcilla del Valle de México en estado de reposo. Se requiere muy poca pérdida de rigidez para que este material se comporte como un fluido a bajas frecuencias. En cambio, para pequeñas amplitudes y altas frecuencias se observa que los materiales saturados de baja rigidez se comportan como un sólido elástico. Este hecho ha sido conocido por los
geofísicos durante muchos años. Después del
gran sismo de Tokio, Matuzawa 12 analizó las condiciones
de existencia de ondas gravitacionales en los suelos arcillosos
partiendo de la suposición de que el material se comportaba
como un líquido. Hoy sabemos que se trata de una simplificación
extrema, pero las observaciones en que se sustenta no han sido
rebatidas. Mooney y Bolt 13 calcularon las curvas de dispersión
de ondas de Rayleigh en una capa sedimentaria de 100 m de espesor
y una velocidad de cortante de Gilbert4 concluyó que el cambio del movimiento orbital de retrógrado a prógrado, y de predominantemente vertical a predominantemente horizontal, puede interpretarse indicando un comportamiento transicional entre una onda elástica y una onda de gravedad como existiría en una capa fluida. Debe notarse que los efectos mencionados, ocasionados por la baja rigidez de la capa sedimentaria, todavía no contemplan el efecto de la no linealidad. Supongamos ahora un edificio de ancho
En cambio, supongamos la existencia
de ondas no lineales de longitud Consideremos ahora el efecto de la
longitud de onda sobre el edificio en planta. La sección
caída del edificio tenía un largo L = 100 m. Si
la longitud de onda fuera A = 150 m la torsión en planta.
aunque considerable. cambiaría de signo una sola vez. Pero.
si la onda no fuera lineal, con una longitud de onda de Las consideraciones anteriores se aplican a la deformación del suelo. Un largo de 100 m era excepcional puesto que la mayoría de los edificios en México medían menos de una cuadra de largo. Para una estructura provista de cimientos rígidos. los valores correspondientes se promediarían sobre todo el largo y el ancho de la cimentación; por lo tanto. las solicitaciones efectivas del temblor serían bastante menores que las calculadas arriba. No cabe duda que es posible diseñar edificios para que resistan este tipo de solicitaciones. Las estructuras marinas, por ejemplo, se diseñan generalmente para resistir olas de longitud igualo menor que el largo de la nave. Sin ir más lejos, nuestros edificios coloniales han de. mostrado una sorprendente capacidad para resistir altas deformaciones e inclinaciones. Pero el hecho de tener que considerar la rotación y distorsión de la base ("cabeceo" y "balanceo", para hablar en términos náuticos), introduce inevitablemente ciertas limitaciones, sobre todo de altura ( como en el caso de los barcos), además de nuevas exigencias de redundancia y de flexibilidad. En tal caso, ¿cómo
se explica que haya sobrevivido la mayoría de los edificios
altos en el centro de la ciudad? Una respuesta posible es la siguiente.
Toda onda superficial es, por definición, una onda cuya
amplitud decae en la dirección vertical. A una profundidad
de Esto corresponde bastante bien a las experiencias recogidas en el sismo de 1985. En efecto, de los edificios de seis o más pisos, aquellos que poseían sótanos profundos para estacionamientos fueron los menos afectados. Ello se esperaría igualmente con base en la teoría lineal. Sin embargo, los túneles del Metro fueron poco afectados, y las estructuras de acceso a ese medio de transporte sí sufrieron daños. Las tuberías del Drenaje Profundo quedaron intactas; en cambio, las de distribución del agua potable fueron gravemente afectadas. En resumen, la no linealidad del Comportamiento elástico del material sedimentario saturado bien pudo haber desempeñado un papel relevante en la distribución, índole y gravedad de los daños observados en el terremoto del 19 de septiembre de 1985. Otras causas Si revisamos la historia sísmica de nuestro país, nos percatamos de que el Valle de México ha sufrido daños con todos y cada uno de los grandes sismos que se originaron en la zona de subducción. Ya sea lineal o no lineal el mecanismo de excitación en la arcilla del Valle de México, el hecho es que se generan grandes amplitudes con sismos provenientes de cualquier epicentro en la Zona de subducción con la posible excepción del segmento de Chiapas-Guatemala, que resulta muy lejano. La zona de subducción representa con mucho la estructura sismogénica más activa del país. Puede afirmarse, por lo tanto, que el Valle de México es la zona más expuesta y de mayor riesgo sísmico en la República. En efecto, por muy elevado que sea el riesgo sísmico en alguna zona de la costa mexicana del Pacífico, el de la ciudad de México siempre lo excederá puesto que incluye, adicionalmente, el riesgo proveniente de las demás zonas.
En la figura 6 vemos la situación general del Valle de México en relación con las fuentes sismogénicas del Pacífico. La hemos presentado bajo la forma de un mapa de isosistas combinado para resaltar la distribución probable de intensidades; sin embargo, dicho mapa no refleja la incidencia temporal relativa, que debe ser mucho más alta para el Distrito Federal. Proponemos, entonces, como segunda causa de la catástrofe la situación excepcionalmente riesgosa y vulnerable a la acción de sismos del Valle de México. Esta situación apenas está siendo reconocida en el medio científico; aún falta mucho para que se traduzca en una política urbanística efectiva. Los daños catastróficos provocados por el sismo de 1985 afectaron predominantemente edificios de 6 a 15 pisos, construidos bajo la vigencia de una norma sísmica considerada como una de las más avanzadas de su época. Sabemos que ello no fue suficiente. Pero ninguna norma sísmica del mundo parece considerar rotaciones de la base por efectos de ondas no lineales de corta longitud. Si estas ondas desempeñan un papel importante en el origen de los daños, tal omisión debe ciertamente incluirse entre las causas de la catástrofe de 1985. Los efectos de rotación y torsión de la base serían especialmente relevantes en edificios altos y cimentados a escasa profundidad; en edificios largos y poco redundantes en su diseño estructural, y en edificios frágiles o poco dúctiles. Por ejemplo, cuando un edificio alto y frágil es sometido a inclinaciones cíclicas repetidas, la estructura tiende a sacrificar sus pisos superiores con tal de bajar su centro de gravedad. Esto representa un dilema para el ingeniero, ya que al asignar coeficientes sísmicos más elevados a los pisos superiores se incrementa la rigidez del edificio y se requiere un empotramiento basal más profundo para prevenir el volcamiento. y como los pilotes confieren escasa rigidez lateral, ello podría implicar una limitación a la altura de los edificios en suelo blando. No quisiéramos concluir esta sección sin mencionar un tema doloroso, que no se ha destacado suficientemente en los trabajos técnicos sobre el terremoto de 1985: el de las víctimas. Es difícil discutirlo sin parecer melodramático; sin embargo, es necesario. La vivienda cuesta dinero; la seguridad también. Ambas son deseables. Por lo tanto, podría considerarse que un cálculo de tipo de costo-beneficio será eminentemente aplicable en este caso. Las normas sísmicas deben incorporar precisamente esta clase de cálculo. Esto significa que el costo de una catástrofe como la de 1985 debe ser evaluada; dejar de hacerlo equivale a adoptar una actitud evasiva ante la realidad. Pero, ¿cómo calcular el costo de las vidas humanas? Ninguna de las 20 000 víctimas en la tragedia del 19 de septiembre de 1985 quería morir; ninguna estaba preparada para este terrible desenlace. Al adquirir su departamento, a veces a costa de grandes sacrificios, ciertamente nadie pensó que se exponía a esta clase de riesgos; más bien, suponía que un edificio moderno representaba una vivienda más segura para él y su familia. Nadie sospechaba la posibilidad de la muerte de sus hijos, atrapados en los escombros de un cuarto vecino y sufriendo una lenta y atroz agonía en la oscuridad, sin poder socorrerlos. Estos miles de niños martirizados, a cuya memoria está dedicado este artículo, son las víctimas inocentes de un proceso que desgraciadamente está en peligro de repetirse . Más de dos años después de la tragedia, México sigue careciendo de un programa efectivo de prevención en el ámbito de la comunidad en general. Parece evidente que ésta debe contarse entre las causas de la catástrofe. Las vidas de millares de ciudadanos representan necesariamente una pérdida más catastrófica e irreparable que los valores materiales de centenares de edificios destruidos. El proceso normativo no solamente debe encarar estos hechos sin parpadear; también debe institucionalizar un proceso que permita la incorporación de nuevas tecnologías constructivas y de diseño en forma rápida y expedita. Nos referimos a un proceso como el que existe actualmente en la aviación civil, donde cada accidente se investiga en forma exhaustiva y, en lo posible, en forma accesible al público usuario. Una vez determinadas las causas, se introducen modificaciones inmediatas en las normas a escala mundial, y estos cambios son acatados por la industria en forma voluntaria y en un plano de cooperación mutua y buena voluntad, aun cuando eso signifique suspender los vuelos para cierto modelo de avión hasta subsanar el defecto. Necesitamos el mismo tipo de proceso normativo en ingeniería sísmica. Por ejemplo, existe cierta incongruencia en establecer reglas rigurosas y detalladas de cálculo para edificios cuyo estricto cumplimiento incumbe al proyectista, y al mismo tiempo dejar a su plena discreción la única decisión que verdaderamente importa, a saber: dónde pueden construirse edificios de determinadas características y dónde no. Planear edificios sin salidas de emergencia accesibles y funcionales en caso de derrumbe equivale en cierto modo a diseñar un reactor nuclear sin circuitos secundarios. Una vez que se ha producido un colapso real, con víctimas reales, incumbe al proceso normativo estudiar todas las estructuras desde el punto de vista de lo que sucedería con los usuarios en caso de emergencia. No es nuestra intención criticar lo mucho que se ha avanzado en materia de normas sísmicas desde la Ley Field en California (1933), pasando por el Código Unificado de Construcciones y sus equivalentes en México y en otros países. Pero es preciso reconocer que la catástrofe mexicana de 1985, precisamente por el tipo de construcciones afectadas y por el número de víctimas que tuvo, puede y debe significar un hito en el proceso normativo mundial en materia de protección sísmica. Etica y causalidad No sólo es difícil sino imposible dar una respuesta éticamente neutra a la pregunta sobre las causas de la catástrofe sísmica de 1985. Ya hemos identificado cuatro causas principales: la presencia de arcillas lacustres, el desconocimiento de los efectos de la no linealidad en suelos durante los grandes sismos, la posición geográfica vulnerable de la ciudad de México, y las carencias en materia de prevención de catástrofes. ¿En qué orden corresponde jerarquizar estos cuatro factores? Sin la presencia de arcillas lacustres no hay catástrofe. Si no se considera la presencia de las arcillas, sus propiedades físicas y su distribución en los suelos de la ciudad de México no existe posibilidad de una zonificación efectiva. Hasta que se reconozca la primacía de este factor causal, se reglamentará el tipo de estructuras que pueda permitirse en dicha zona. Por tal motivo, proponemos citarlo en primer lugar . La segunda prioridad corresponde necesariamente al factor conocimiento. Se desconocía y de hecho sigue desconociéndose- el efecto de la no linealidad en los suelos durante los grandes sismos. Es posible que este efecto sea menor de lo que aquí suponemos pero todo indica que el efecto existe y que es importante. Es preciso averiguarlo. Los últimos dos factores son de tipo político. La ciudad de México está situada en un foco de convergencia del riesgo sísmico desde las zonas activas del Océano Pacífico: ¿qué estamos haciendo al respecto? ¿Qué medidas de protección civil se están llevando a cabo en el ámbito de la comunidad? ¿Cuáles han sido los efectos de la política de descentralización? Es necesario proponer e impulsar alternativas urbanísticas imaginativas; por ejemplo, podría reservarse la zona baja de la ciudad para edificar el futuro centro administrativo, legislativo, jurídico y cultural de la nación. La priorización de las causas de una catástrofe revela en ocasiones lagunas insospechadas en nuestros conocimientos y limitaciones en el seno de la propia sociedad. Supongamos, a título de ejemplo, una teoría causal que citara tres factores de la catástrofe: la gran magnitud del sismo, la amplificación del suelo y el crecimiento de la ciudad de México. Ninguna podría calificarse de desconocida o de imprevisible. Esto equivale a decir que la catástrofe fue resultado de la fatalidad: todo estaba previsto pero la desgracia sucedió a pesar de todo. Equivale, en cierto modo, a declinar toda responsabilidad. Si partimos, por el contrario, de un punto de vista humanista (en oposición al fatalista), tenemos que comenzar por reconocer que toda catástrofe es, ante todo, evitable. La naturaleza no es nuestra enemiga, sino la necedad y la codicia del hombre. La civilización consiste en erigir normas para combatir estas tendencias. Guando existe responsabilidad social ( dice una antigua fuente china) ni la muerte puede ser una calamidad. Discusión El presente trabajo plantea más preguntas de las que resuelve. No hemos discutido el problema del mecanismo mediante el cual se generarían las ondas no lineales. No hemos tratado la cuestión de la transición entre ondas elásticas y olas seudo-gravitacionales, relacionada con la siguiente pregunta: ¿debe conceptualizarse a la arcilla como un sólido elástico, un cuerpo viscoelástico o elastoplástico, o un líquido viscoso? Finalmente, no hemos hablado de los experimentos cruciales que tendrán que realizarse en el laboratorio y en el campo para resolver todas estas preguntas. Supongamos que el sismo genera una onda estacionaria en el centro de la laguna. Las olas se propagarían lentamente en dirección a las orillas. Al adelgazarse la capa de arcilla, los frentes de olas se orientarían en forma paralela a la orilla y las amplitudes crecerían como en el caso de una rompiente. Esto explicaría los efectos extraordinarios observados en la orilla del lago (en la colonia Roma, por ejemplo). En el caso del edificio Nuevo León, su orientación paralela a la orilla, haciendo frente a una amplia zona lacustre de edificación baja, debió ser especialmente desfavorable, ya que hizo que la construcción absorbiera toda la energía de la ola en su costado. La arcilla del Valle de México es un material singular, cuyas propiedades siguen siendo muy poco estudiadas. Su contenido de agua es muy alto ( casi 400%), y su consistencia sólida se debe a enlaces químicos entre granos minerales; estos enlaces pueden perturbarse o romperse debido a la acción de las ondas sísmicas de cortante. Matuzawa (12) y Gilbert(4) han desarrollado teorías acerca del tipo de ondas que puede existir en un suelo cuando la energía gravitacional empieza a predominar sobre la energía elástica. Pero ninguno de estos autores ha considerado el efecto de una eventual transición no lineal entre elasticidad e hidrodinámica. Es importante saber si esta transición puede ser gradual, como parece pensar Gilbert , o si es más bien similar a un cambio de fase. En este último caso, la onda se "congelaría" produciendo ondulaciones residuales del suelo como las que se han observado en los terremotos japoneses. (12) Urge realizar experimentos críticos para definir los fenómenos dinámicos que ocurren en la región de transición. Conclusiones En conclusión, podemos decir que las causas principales de la catástrofe sísmica del 19 de septiembre fueron las siguientes: 1. La presencia de arcillas blandas en una zona bien delimitada del Valle de México. 2. El desconocimiento de los efectos que pueden tener sobre las estructuras las ondas no lineales de corta longitud. 3. La situación excepcionalmente riesgosa, y vulnerable a la acción de los sismos distantes, del Valle de México. 4. La falta de instrumentación de un programa efectivo de defensa civil y de prevención contra catástrofes en el ámbito nacional y local. Otras causas pueden haber desempeñado un papel relativamente secundario. Así, el sismo fue de elevada magnitud, aunque no mayor que otros que han afectado la ciudad en los últimos 100 años. Hubo amplificación de ondas de cuerpo, aunque ello no pueda explicar la aparición del tren de ondas superficiales que fue el causante de la catástrofe. También hubo crecimiento demográfico, aunque no tanto en la zona que sufrió los daños más graves. Podría decirse, sin exagerar, que el 185 cambio más significativo entre 1932 y 1985 consistió en la proliferación de un tipo de construcción más vulnerable la acción de las ondas no lineales. Los daños en edificios coloniales no fueron esencialmente mayores en 1985 que en los sismos de 1911 y de 1932. Hubo edificios que adolecieron de graves defectos de construcción y diseño. Sin embargo, estas fallas no estaban circunscritas a una zona específica de la ciudad y no pudieron ser factores determinantes de una catástrofe de esta magnitud. Es importante investigar todas las causas y no solamente las que concuerdan con una determinada teoría de su origen. El estudio de una catástrofe requiere de la interacción de muchas disciplinas científicas y tecnológicas y no puede soslayarse la presencia de puntos de vista políticos, éticos y humanos que influyen en la selección de las causas y su categorización. Agradecimientos Agradezco la crítica oral y escrita del profesor Emilio Rosenblueth y de otros colegas, especialmente de Servando de la Cruz, Luis &teva, Alberto jaime, Jorge Lomnitz Adler, Miguel P. Romo y Gerardo Suárez. La investigación básica para este trabajo fue apoyada por la Universidad Federal de Bahía, Brasil y la Universidad de Kyoto, Japón. Agradezco a los profesores T. Mikumo de Kyoto, y E.E.S. Sampaio, de Bahía, su generosa hospitalidad. REFERENCIAS 1. 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septiembre/octubre 1988 Vol. XIV Núm 82, CONACYT) (Con Información del Servicio Sismológico Nacional - UNAM / Artículo escrito por Cinna Lomnitz) |
,
este acortamiento debe ser detectable instrumentalmente. Para
ello basta disponer de estaciones espaciadas a distancias menores
que 
=
200 m / s; encontraron que a periodos mayores de 1 s el movimiento
d e las partículas era prógrado y predominantemente
horizontal, como en el caso de las ondas superficiales registradas
en el sismo mexicano de 1985. Existe una prominente fase de Airy
a un periodo de cerca de 1 segundo. 
= 2
uz / 