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¿Qué tan grande puede ser un sismo en la región donde actualmente se está presentando el enjambre sísmico del suroeste de Cartago?

En esta sección se describe muy brevemente los aspectos relacionados con los sismos históricos más importantes. Se utiliza como base la publicación de Fernández & Montero (2002) para aproximar la ubicación de los sismos...continuar

Para tratar de responder esa pregunta, es necesario tomar en cuenta el comportamiento que ha tenido esa zona.

En esta sección se describe muy brevemente los aspectos relacionados con los sismos históricos más importantes. Se utiliza como base la publicación de Fernández & Montero (2002) para aproximar la ubicación de los sismos sobre la figura 1. Las fallas que se muestran en aquí, no son las mismas de esa publicación, sino que son más generales.

  1. En 1842 sucedió el sismo de Alajuelita, el cual tuvo una magnitud que osciló entre Ms 5.0 y 5.5.
  2. En 1910 ocurrieron dos sismos muy importantes a lo largo de la falla de Agua Caliente. El primero fue el 13 de abril y el segundo el 04 de mayo. Este último fue el que destruyó la ciudad de Cartago y que se llamó Terremoto de Santa Mónica.
  3. La intensidad del sismo del 13 de abril fue de VII en la escala de Mercalli, el del 04 de mayo de VIII en la misma escala. (Fernández & Montero, 2002; Montero &Miyamura, 1981).
  4. El sismo del 13 de abril se ubicó al este, cerca de San José, el sismo del 04 de mayo se ubicó al oeste, al sur de Cartago.
  5. En el año 1951 sucede otro temblor, esta vez cerca de Paraíso.
  6. En la década de 1980 se presentaron varios sismos que tuvieron magnitudes de alrededor de 3.0 grados . Los sismos ocurrieron al suroeste de Cartago y fueron atribuidos a la Falla Navarro. (Salazar et al., 1992; Fernández & Pacheco, 1998).
  7. En 1994 en junio se presenta un enjambre que la Red Sismológica Nacional ubica entre las fallas de Jaris, Agua Caliente y Río Azul con máximos de 3.0 grados.(Fernández& Montero, 2002)
  8. En octubre de 1994 se presente otro enjambre en la misma zona con máximos de 4.2 grados (RSN, informe de 1994). Fernández & Montero (2002) sugieren que la actividad fue provocada por la falla Agua Caliente.
  9. En 1997 se presenta nuevamente otro enjambre sísmico con magnitud máxima de 3.7 grados en la intersección de las fallas Jericó y Agua Caliente (Fernández & Montero, 2002).
  10. En el año 2004, Montero et al. (2006) indica que un nuevo enjambre sísmico ocurrió entre Aserrí y Desamparados y que en esa ocasión, el máximo de magnitud fue de Mc 3.7 (Mc = magnitud de coda)

Sismos importante según Fernández & Montero (2002)
Figura 1. Principales sismos fuertes en el pasado en la zona del sureste de San José y suroeste de Cartago.

Montero (1986) en el artículo "Período de recurrencia y secuencias sísmicas de los temblores interplaca e intraplaca en la región de Costa Rica" dice que los eventos del Tablazo de 1910, Santa Mónica de 1910 y Tres Ríos de 1912, junto con otros sismos fuera de nuestra área de interés, fueron parte de una secuencia sísmica.

Posterior al evento de Tres Ríos, hubo un período de tranquilidad sísmica que duró 39 años. Ese período de tranquilidad se interrumpió con la ocurrencia del temblor de Paraíso de 1951 que, junto con la ocurrencia de otros sismos, finaliza en 1955. A partir de ese año, un nuevo período de tranquilidad sísmica incia hasta el año 1985.

Ese autor señala que los períodos de tranquilidad sísmicas parecen ser variables con valores mínimos de 20 años y máximos de 39 años. En las conclusiones se indica que el período medio estimado para el Valle Central es de 29.9 más-menos 9.9 años.

En otro estudio por Montero et al. (2005) se indica que el lado oeste de la falla Agua Caliente es una región donde han ocurrido muchos eventos sísmicos, particularmente entre 1984 y 2005. Según los autores, esto puede ser debido a que en esa región existe un cambio de rumbo en la geometría de la falla que facilitaría la acumulación de esfuerzos. Ellos sugieren que este cambio de geometría puede haber influido incluso en la propagación de la ruptura del terremoto de abril de 1910.

Según se desprende de esos trabajos de investigación se puede decir que:

  1. En la zona del sureste de San José y souroeste de Cartago es común que sucedan enjambres sísmicos.
  2. Las magnitudes más grandes de dichos enjambres pueden ser de hasta 4.0 grados si no se presenta un evento mayor.
  3. En caso de que ocurriera un evento fuerte, muy probablemente su magnitud podría rondar los 5.0 a 6.0 grados.  Históricamente, los sismos importantes que han ocurrido en el Valle Central han rondado esos valores.
  4. Es muy importante tener presente que si el foco o hipocentro de un sismo es somero (menos de 5 km), aunque sea de magnitud moderada, podría generar daños importantes a estructuras que no cuenten con los lineamientos de construcción recomendados por el Código Sísmico.
  5. Finalmente, es difícil saber si el presente enjambre puede desencadenar en un evento mayor o puede no hacerlo como ha sucedido en el pasado.
  6. Es necesario tomar consciencia que vivimos en un país altamente sísmico y que la mejor forma de afrontar una emergencia es estando siempre preparados y siguiendo las recomendaciones de instituciones tales como la Comisión Nacional de Emergencias.

Referencias:

  • Denyer, P. et al, 2003: Atlas tectónico de Costa Rica. Editorial de la Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
  • Montero, W. & Miyamura, S., (1981). Distribución de intensidades y estimación de los parámetros focales de los terremotos de Cartago de 1910, Costa Rica, América Central. Revista Inst. Geográfico Nacional, Julio-Diciembre: 9-34.
  • Montero, W. (1986). Período de recurrencia y secuencias sísmicas de los temblores interplaca e intraplaca en la región de Costa Rica. Rev. Geol. Amér. Central, 5: 35-72.
  • Montero, W., Barahona, M., Rojas, W. & Taylor, M. (2005) Los sistemas de falla Agua Caliente y Río Azul y relevos compresivos asociados Valle Cental de Costa Rica. Rev. Geol. Amér. Central 33:7-27
  • Salazar, G., Obando, G. & Mora, R. (1992) Acueducto Metropolitano, tramo embalse el Llano-Río Navarro (Costa Rica): Un sitio bajo amenaza,. Rev. Geol. Amér. Central., 14: 85 - 96.
  • Fernández, M. & Pacheco, J., 1998: Sismotectónica: Región Central de Costa Rica. Rev. Geol. Amér . Central., 21: 8 -20.
  • Fernández, M. & Montero, W., (2002) Fallamiento y sismicidad del área entre Cartago y San José, valle Central de Costa Rica.- Rev. Geol. Amér. Central, 26: 25-37

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Evolución de la sismicidad en la región comprendida entre Cartago y San José durante el 2011

Laboratorio de Ingeniería Sísmica INII-UCR
http://www.lis.ucr.ac.cr

Evolución de la sismicidad en la región comprendida entre Cartago y San José durante el 01 de mayo del 2011 al 06 de enero del 2012 para sismos de Mw > 2.0. 

Según la localización revisada, parececiera que los sismos se concentran en tres puntos principales que nosotros denominamos A, B y C. La razón para este agrupamiento es simplemente por su distribución espacial.  A cuál falla pertenece cada grupo? Eso es difícil de decir sin observar el comportamiento de los sismos a profundidad, y más importante aún, el tipo de movimiento que los generó. Se puede ver que  los sismos del gruo C están cerca de la traza de la falla de Agua Caliente al sur de San José y que los del grupo A están más cerca de la falla Navarro o de la falla Cangreja.


Los eventos del grupo B son los que ocurrieron en su mayoría a partir del 22 de diciembre. En ese mismo sitio, sin embargo, ya el 09 de diciembre se habían registrados dos sismos de Mw 3.1 y 2.9 a las 05:50 am y 10:46 am respectivamente. El 22 de diciembre fue más bien cuando la actividad se incrementó luego de las 2:22 pm con un sismo de magnitud 3.1.

Los datos de profundidad se muestran en la siguiente figura. El perfil que se muestra es un corte de dirección NW-SE aproximadamente (letras A-A'). Los sismos del grupo B nuevamente se distinguen por poseer menor profundidad que el resto de los temblores.

Las magnitudes se muestran en el gráfico siguiente. El sismo más fuerte de este período de análisis ha sido el del 25 de diciembre a las 08:51 pm con Mw 3.5.Ese sismo ocurrió dentro de los eventos del grupo B.

El historial de aceleraciones máximas se muestra en la siguiente figura. La aceleración depende de la distancia a la que se encuentra una estación del epicentro. Si el evento es cercano, la aceleración es grande, si es lejano es pequeña.

Lo que podemos decir es que el valor máximo de aceleración en la zona de interés ha producido hasta el momento intensidades de IV en la escala de Mercalli, no más. Ese máximo ocurrió el 09 de diciembre con el sismo de las 05:50 am que tuvo una magnitud Mw de 3.1 grados en la estación SGTS en Guatuso.

Interesantemente, el sismo de mayor magnitud, Mw 3.5, del 25 de diciembre a las 08:51 pm, produjo una aceleración menor en el mismo sitio. Una de las razones para esta discrepancia debe ser que el evento del 25 de diciembre fuera más profundo o que tuviera un tipo de movimiento distinto al evento del 09 de diciembre que enfocara su energía en otra dirección.


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¿Qué es el daño sísmico no estructural?

El daño sísmico no estructural es el que sufren los elementos no estructurales (paredes livianas, vidrios, muebles, lámparas, etc.) por el efecto de un sismo continuar

El daño sísmico no estructural es el que sufren los elementos no estructurales (paredes livianas, vidrios, muebles, lámparas, etc.) por el efecto de un sismo. Es el deterioro físico de los componentes que no forman parte integral del sistema resistente o estructura de la edificación y que pueden ser arquitectónicos y electromecánicos, que cumplen funciones importantes dentro de las instalaciones, pero que igualmente se pueden ver afectados.

Los componentes no estructurales pueden incidir o propiciar la ocurrencia de fallas estructurales o pueden modificar la respuesta de movimiento esperada según el diseño. Por ejemplo, si se adicionan  escaleras, bloques o revestimientos pesados, se pueden introducir excentricidades y otros efectos de movimientos no deseados en el edificio.

Existen tres grandes efectos primarios de los elementos no estructurales en edificios:

1. Efectos inerciales.

Cuando un edificio es movido durante un sismo, la base del mismo se desplaza de la misma forma que el terreno, pero el resto del edificio y su contenido sobre la base experimentarán fuerzas inerciales, de oposición al movimiento. Es decir, mientras que la estructura se mueve hacia un lado, todo lo que son muebles, lámparas, estantes, etc., van a oponerse a ese movimiento.

El principio básico de las fuerzas inerciales sísmicas es la segunda Ley de Newton donde la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Estas son mayores si la masa es mayor o si la aceleración o la severidad del movimiento es mayor.  

Consecuentemente, los elementos no estructurales que pueden ser dañados o causar daño por las fuerzas inerciales son, entre otros: archivadores, equipo generador de energía, estantes de libros sin adosar o muebles.  Por ejemplo, en la siguiente figura se pude ver la caída de objetos dentro de una casa que se encontraba sobre la falla que originó el terremtoo de Kobe, Japón, en 1995.  La casa se mantuvo en pie, a pesar de que la falla pasaba a unos metros cerca de esta. Sin embargo, observen la forma en que quedó el interior de la cocina.

 

Figura 1. Traza de la falla cerca de una vivienda en la isla Awaji durante el terremoto de Kobe de 1995. Como puede verse, la estructura se mantuvo en pie a pesar de la cercanía de la falla que si causó daños en la ciudad. (Más información en http://home.hiroshima-u.ac.jp/kojiok/nojimaeq.htm). A la derecha se ve el daño causado dentro de la cocina de la misma casa producto de objetos sueltos. (Foto de Internet)

Cuando elementos sin sujeción (o sueltos, como en la figura anterior) son movidos por un terremoto, las fuerzas inerciales pueden causar deslizamiento, oscilaciones y golpes con otros objetos o volcamiento, obstaculizándose el paso para el desalojo del edificio. Este es quizás el principal problema de estos elementos, que pueden llegar a bloquear las salidas de emergencia.

Un error común es pensar que los objetos grandes y pesados son estables y no tan vulnerables a los daños por sismos fuertes como los objetos livianos. De hecho, muchos tipos de objetos pueden ser vulnerables al daño por sismo causado por fuerzas inerciales, debido a que estas son proporcionales a la masa o peso de un objeto.

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Figura 2. Efecto de las fuerzas inerciales.

Figura 3. Ejemplo de caída de estantes con libros pesados en la parte superior durante el terremoto del 22 de abril de 1991.

Figura 4. Ejemplo de objetos pesados o sueltos que puedenvolcarse obstaculizando las salidas de emergencia.

2. Deformación del edificio

Durante un sismo, la estructura del edificio se deforma como respuesta a las fuerzas de sismo. Por ejemplo, el extremo superior de un edificio de oficinas se puede inclinar unos pocos centímetros en cada dirección durante un sismo. La deformación relativa entre pisos, ocasiona que las ventanas de vidrio, particiones livianas y otros elementos que han sido fijados a la estructura sufran también deformación. Esto provoca por ejemplo que, materiales frágiles como el vidrio que no pueden tolerar deformación, se agrieten cuando el perímetro donde están confinados se cierre y el edificio ejerza esfuerzos directamente sobre ellos.

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Figura 5. Efecto de la deformación del edificio que produce rompimientos de vidrios.

Figura 6. Ejemplo de rompimiento de ventanas durante el terremoto de Christchurh en Nueva Zelanda en febrero del 2011. (Fogo tomada de periódico de Internet)

Figura 7. Ejemplo de daño no estructural en una pared en Alajuela durante el terremoto del 22 de diciembre de 1990.

Figura 8. Ejemplo de caída de ladrillos que se desprenden de una pared en un piso superior y causan daños durante el terremoto de Lorca, en España del 11 de mayo del 2011 (Fogo tomada de periódico de Internet).

Figura. Caída de cieloraso durante el movimiento del sismo del 13 de mayo del 2011 en Turrúcares de Alajuela. Debido a la falta de uniones, el marco falla y produce caída de varias láminas e incluso de las lámparas..

3. Separación entre edificios

Otra fuente que puede provocar daño no estructural, corresponde al choque entre edificios adyacentes por estar adecuadamente separados o al choque de diferentes partes de un edificio que se golpean una a la otra, debido a la diferencia en sus modos de vibración.

Este choque puede aumentar al incrementarse la altura de uno de los edificios, si estos no coinciden en la ubicación de sus pisos, por lo que el piso del edificio más corto puede golpear las columnas del edificio adyacente más alto, agregando con ello una fuerza extra que la columna del otro no está diseñada para soportar.

Esta separación y choque entre edificios afecta los elementos no estructurales debido que el martilleo provocará el rompimiento de tuberías o ductos, ventanas, fachadas, desacople de estructuras de cielos suspendidos,  entre otros.

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Figura 9. Efecto del choque entre edificios.

Figura 10. Edificios de diferentes niveles y demasiado cerca uno del otro puede provocar que estos se golpeen durante un terremoto (Tomado de  http://ingcivil.org/separacion-entre-edificios-su-importancia/)

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Comentarios sobre posibles daños estructurales debidos a la ocurrencia de un terremoto en la ciudad de Cartago

Tomando en cuenta la reciente actividad sísmica que se ha presentado en el sur y suroeste de Cartago, el Laboratorio de Ingeniería Sísmica (INII-UCR) considera que es importante reflexionar sobre los posibles efectos que un sismo grande pueda provocar.continuar

Tomando en cuenta la reciente actividad sísmica que se ha presentado en el sur y suroeste de Cartago, el Laboratorio de Ingeniería Sísmica (INII-UCR) considera que es importante reflexionar sobre los posibles efectos que un sismo grande pueda provocar.

Los efectos destructivos documentados más importantes ocurridos en esa ciudad datan del año 1910, debidos al terremoto llamado de “Santa Mónica”, ocurrido el 4 de mayo de ese año. Se estiman en más de 300 muertos (Montero & Miyamura, 1981).

Este sismo tuvo varias características particulares, como el hecho de que fue precedido por una gran cantidad de sismos sentidos, que ocurrieron desde meses antes de producirse el evento principal. El epicentro se ubicó a pocos kilómetros de la ciudad y se le estimó una profundidad de menos de 10 km (Montero & Miyamura, 1981), lo que implica que es un sismo muy superficial y cercano a la ciudad de Cartago, por lo tanto peligroso.

Desde el punto de vista estructural, predominaban sistemas como el adobe y bahareque o bien, estructuras masivas de ladrillo sin refuerzo (paredes de gran espesor como en el caso de edificios importantes y altos campanarios en las iglesias), ya que era la forma tradicional de construir en esa época. Eran estructuras muy masivas y frágiles, con techos pesados, lo que provoco que las fuerzas sísmicas que actúan sobre ellas fueran grandes y literalmente resultaran “pulverizadas” al ocurrir el sismo, tal y como lo muestran las fotografías adjuntas.



http://www.cartagovirtual.com/historia/cartagodelayer.php

Figura 1. Fotografías de la destrucción de Cartago por el terremoto del 4 de mayo de 1910.

La experiencia a través de los años, ha evidenciado que los sistemas constructivos antes descritos son altamente vulnerables a sufrir daños al ser sometidos a acciones sísmicas moderadas y grandes. De hecho, desde inicios del siglo pasado, políticos con una singular visión de prevención, prohibieron la construcción con adobe y bahareque.

Desde el punto de vista de infraestructura, el panorama actual es muy distinto al existente en 1910 y si bien pueden haber zonas de peligro (áreas susceptibles a deslizamientos o precarios ubicados en zonas de alto riesgo, como los márgenes de ríos o laderas), en términos generales, la ciudad de Cartago es mucho menos vulnerable a los terremotos debido a las siguientes razones:

  1. La mayoría de la infraestructura existente (casas, bodegas, edificios comerciales, carreteras, etc.) ha sido diseñana con el uso de algún Código Sísmico, principalmente el de 1974 (CSCR-74) o 1986 (CSCR-1986); en este último ya se presenta una zonificación sísmica más realista y que al menos en lo referente a solicitaciones sísmicas, no difiere mucho del código vigente actual (CSCR-2010) en la zona de interés.

  2. La mayoría de viviendas existentes de uno y dos pisos están construidas con sistemas constructivos modernos y bien estructurados, tales como mampostería (bloques de concreto y varillas de acero debidamente dispuestas), sistemas prefabricados (baldosas y paneles adecuadamente sujetos a una estructura capaz de transmitir las cargas al suelo o bien, con la capacidad suportar cargas horizontales por si mismos), también de madera. Todos estos sistemas, siempre y cuando hayan sido diseñados y construidos adecuadamente por profesionales responsables, con los materiales y la mano de obra calificada, se comportan adecuadamente ante sismos ya que al estar todos sus elementos debidamente “amarrados”, se logra un comportamiento semejante al de un bloque rígido o compacto pero liviano. El caso de la madera tiene un comportamiento más flexible (se deforma más) pero igualmente adecuado.

  3. No predominan edificios altos, y los que superan 4 pisos están diseñados como sistemas de marcos (vigas y columnas) y en algunos casos interactuando con muros, ya sea de carga o de cerramiento, lo que obedece a criterios de diseño actuales. Existen bodegas de gran tamaño, sobre todo hacia el Parque Industrial, hechas de elementos prefabricados o de acero, que a simple vista parecen estar diseñadas en forma adecuada desde el punto de vista sismo resistente.

Consideraciones importantes para la actualidad:

Es importante indicar que, a pesar de que en la actualidad se diseña y se construye en forma más adecuada que antes debido a que se han aprendido muchas lecciones que los terremotos han enseñado, siempre es responsabilidad de los propietarios el velar por el buen estado y funcionamiento de su estructura (vivienda, edificio, bodega, etc.), sobre todo si esta es antigua o bien, presenta algún deterioro importante en el repello de paredes o algún otro elemento esencial, lo que puede evidenciar un problema estructural mayor. En este sentido, se recomienda contratar a un profesional en el área de ingeniería civil para que realice una inspección detallada y se tomen las medidas pertinentes.

Mención aparte merecen algunos centros de educación, algunas iglesias y el hospital de la ciudad de Cartago, sobretodo porque algunas partes de estas estructuras son bastante antiguas y esto siempre demanda una revisión detallada por parte de profesionales. También se mencionan estos edificios debido a que albergan una gran cantidad de personas durante el día y porque es vital que su funcionamiento sea el adecuado en caso de una emergencia.

También debe tomarse en cuenta que el colapso los elementos no estructurales muchas veces puede ser la causa de importantes pérdidas humanas y materiales y en muchos casos, con la prevención adecuada, esto puede evitarse. Más información puede encontrarse en www.lis.ucr.ac.cr/index.php?id=26.

Recalcamos una vez más que en caso de terremotos, la palabra clave es la prevención, que corresponde a todas aquellas medidas que se puedan tomar antes de la ocurrencia del sismo (contar con un diseño sismoresistente adecuado, utilizar buenos materiales de construcción y la supervición correspondientes, velar por el buen estado de los edificios que habitamos, apoyarnos en profesionales que puedan solucionar posibles problemas estructurales, elaboración de planes de evacuación, identificación de zonas de seguridad y de refugio, etc.), tanto a nivel personal como grupal, de manera que siempre estemos preparados de la mejor manera para enfrentar a este fenómeno natural.

Referencias

  • Breve historia del Código Sísmico de Costa Rica: http://www.codigosismico.or.cr/historia.htm
  • Montero, W & Miyamura, S., 1981: Distribución de intensidades y estimación de los parámetros focales de los terremotos de Cartago de 1910, Costa Rica, América Central.- Rev.a Inst. Georg, Nac. Julio-Diciembre:9-34.

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Enjambre sísmico Diciembre 2011, Google Maps.



Sismos registrados por el Laboratorio de Ingeniería Sísmica, en región comprendida entre San José y Cartago de diciembre 2011 al 4 enero 2012.

: Sismo registrado.

: Estación acelerográfica más cercana a los epicentros.


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Simulación de aceleraciones de un terremoto hipotético al sur de San José.


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