Necesidades de Investigaciónen Ingeniería Sísmica en ColombiaA raíz de los temblores ocurridos recientemente en el país se ha desperta-do un interés cada vez mayor en los temas de la Ingeniería Sísmica. El pre-sente artículo resume las necesidades nacionales de investigación en el áreay por lo tanto, es una valiosa guía para quienes estén dedicados a investi-gaciones complementarias.

LUIS ENRIQUE GARCIA REYESPresidente, Asociación Colombianade Ingeniería SísmicaProfesor de Ingeniería Civil,Universidad de los Andes, Bogotá

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La Ingeniería Sísmica cobra cadadía una mayor importancia dentrodel ámbito nacional, pues es innega-ble que el país se encuentra locali-zado en una de las zonas más sísmi-cas del mundo, como es el AnilloSísmico Circumpacífico. Además elgran aumento demográfico del paísen los últimos años, ha hecho quelas catástrofes sísmicas que se hanpresentado recientemente afecten aun mayor número de personas.

Tradicionalmente se ha pensado entérminos de proveer seguridad sís-mica a las edificaciones en altura,dándole una importancia muy me-nor a todos los efectos colateralesde un sismo. Por lo tanto, es muyimportante hacer una reevaluaciónreal ista de las prioridades de inves-tigación nacional en el área de In-geniería Sísmica, con el fin de sub-sanar aquellos vacíos que se handejado desde tiempo atrás y quepresentan una fuente potencial depeligro a las vidas y a la comuni-dad en futuros temblores.

A continuación se discuten cadauno de estos aspectos mencionan-do qué se ha hecho a nivel nacio-nal, qué se está haciendo y qué sepuede hacer con los recursos de in-vestigación de que dispone el paísen la actualidad.

Riesgo sísmico

La evaluación científica y realistadel riesgo sísmico para las diferen-

tes regiones y ciudades del país, estal vez una de las prioridades másapremiantes. Tan sólo a partir delaño Geofísico Internacional, en1960, se empezó a entender el fe-nómeno tectónico al punto que enla actualidad es posible realizar unaevaluación del riesgo sísmico de unlugar determinado, expresando esteriesgo como una probabilidad anualde excedencia de un valor dado deaceleración máxima horizontal ge-nerada por el sismo; o bien, del in-verso de esta probabilidad o sea delper íoda de retorno. Para llegar a ungráfico como el presentado en la Fi-gura-1, que corresponde a ésta eva-luación del riesgo sísmico hecha pa-ra la ciudad de Bogotá en 1977, esnecesario llevar a cabo una serie depasos entre los cuales están: Evalua-ción tectónica de la zona identifi-cando las fallas geológicas sísmica-mente activas; recopilación de lahistoria sísmica de la zona, con es-pecial énfasis en la parte históricae instrumental; asignación de loseventos sísmicos, históricos e instru-mentales a cada una de las fuentessísmicas, ya sean fallas o grupos deellas; determinación de las tasas deactividad de cada una de ellas conbase en la información anterior ydefinición de la máxima magnitudque pueda ser generada por un sis-mo que ocurra en ella; evaluaciónde la probabil idad anual de exce-dencia para cada nivel de acelera-ción horizontal del terreno, toman-do en cuenta la distancia de la fuen-te sísmica al lugar de interés y la

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Fig. 1: Aceleración máxima horizontal del terreno (en roca) para Bogotá.

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atenuación que pueda tener la ondasísmica con la distancia.

Como se puede ver, es necesario dis-poner de una gran cantidad de in-formación de la más variada índolepara poder real izar un estud io deriesgo sísmico de un lugar determi-nado. En general, la información so-bre la geolog ía de la zona es muydeficiente a nivel nacional. Este esdefinitivamente uno de los puntosque debe llenarse inicialmente. Enla actualidad es posible que se dis-ponga de muy buena informaciónpero desafortunadamente es demuy difícil acceso, pues está dise-minada en diferentes estudios de lasmás variadas entidades públicas yprivadas.

Con estudios detallados de algunaszonas del pa ís que se han rea Iizadopara algunas obras de importancia,tales como centrales hidroeléctricas,es posible dar los primeros pasos enla formulación del modelo tectóni-co del país, que es tal vez uno delos más complicados del mundo,pues Colombia está localizada en unpunto de toque de tres placas tec-tónicas.

Respecto a la recopilación de la in-formación sísmica, histórica e ins-trumental, es loable la labor querealizó Interconexión Eléctrica S.A.por medio de una investigación rea-lizada por la Firma ITEC Ltda. ypor el Instituto Geofísico de losAndes Colombianos, adscrito a la

Universidad Javeriana. En este estu-dio se relocalizaron a partir de lossismogramas todos los epicentrosinstrumentales de que se dispon íahasta Abril de 1979. El catálogocuenta en la actualidad con 3886registros, lo cual hace que sea posi-ble asignar eventos a las respectivasfuentes sísmicas con mayor facili-dad y con la misma confianza. Esde fundamental importancia mante-ner al día este catálogo, asunto queno se está llevando a cabo en la ac-tualidad. En la Figura 2 se puede verla localización de los epicentros enel territorio nacional.

Es importante anotar, como se verámás adelante, que la red de sismó-grafos del pa ís es muy deficiente yque por lo tanto, debe mejorarse.Lo anterior llevaría a superar otrade las lagunas que se tiene nacional-mente, como es la falta de ecuacio-nes de atenuación del efecto sísmi-co con la distancia. Estas ecuacio-nes dependen de una gran cantidadde características locales, lo cual ha-ce, que trabajar con fórmu las deter-minadas en otras regiones no sea lomás adecuado. Desafortunadamenteno se dispone en el país de la infor-mación que permita obtener unasecuaciones para el territorio nacio-nal y tan sólo mejorando la red ins-trumental se podr ían obtener, losprimeros valores, pues se necesitanregistros de acelerógrafos de movi-miento fuerte tomados a diferentesdistancias del epicentro o de la fa Ilageológica que causó el sismo, peropara un mismo sismo. Recientemen-te se han hecho intentos de tratarde obtener unas ecuaciones aproxi-madas utilizando sismogramas (Ref.3).

Si se dispusiera de la informaciónanotada anteriormente, sería posi-ble elaborar mapas de riesgo sísmi-co para diferentes períodos de re-torno para todo el pa ís. La normadesarrollada por la Asociación Co-lombiana de Ingeniería Sísmica,Norma AC IS 100-81, "Requ isitosSísmicos para Edificios", (Ref. 4),utiliza el mapa de la Figura 3, en elcual se dan las Aceleraciones Hori-zontales Pico que se deben usar pa-ra el diseño de estructuras, las cua-les tienen una probabilidad de exce- t>

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Localización de epicentros de los temblores históricos e instrumentales registrados en laRepública de Colombia hasta Abril 30 de 1979 (Ref. 3.2.)

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<1 dencia de diez por ciento en cin-cuenta años. Este mapa se elaboróutilizando la información de que sedispon ía de actividad sísmica epi-central y los valores de Aa se fijaronutilizando los estudios de riesgo sís-mico de que se dispón ía en el mo-mento de su elaboración. Este mapadebe ser reemplazado tan prontose disponga de mejor informaciónque permita la obtención de pará-metros de diseño sísmico bajo unmismo patrón para todo el pa ís.

M icrozon ificación

Al pasar del aspecto macro al aspec-to micro, se encuentra que es mu-cho lo que hay por hacer en el pa ísy muy poco lo que se ha hecho. Lamicrozonificación es una ciencia to-davía en desarro..o, aspecto que porningún motivo le resta importancia.Básicamente trata de identificar zo-nas potencialmente peligrosas desdeel punto de vista sísmico debido aalgún accidente local. Existen grancantidad de fuentes locales de pe-ligro, pero entre las más estudiadasestan: La ampl ificación de las ondassísmicas al pasar desde la roca sub-yacente hasta la superficie a travésde estratos de suelo blando; la iden-tificación de zonas potenciales delicuefacción de arenas debido a lavibración del temblor, la posibilidadde falla de taludes debido al movi-miento sísmico, la identificación delas fallas geológicas activas para evi-tar colocar estructuras u obras deimportancia muy cerca de ellas.

En la actualidad existe materialhumano para llevar a cabo investi-gaciones tendientes a permitir unamicrozonificación, al menos de lasciudades más importantes del pa ís yde otra parte se dispone en algunasde las un iversidades del pa ís de lastecnolog ías, ya sean de laboratorioo numéricas, para llevar a cabo mu-chos de los estudios que requeriríanestas microzonificaciones.

Por otro lado, no sobra resaltar laimportancia que tiene en el planea-miento urbano de las ciudades delpa ís, la identificación de zonaseventuales. de problema sísmico,con el fin de no incentivar el desa-rrollo de las mismas.

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Construcción sismo resistente deed ificaciones

La falta de un Código Nacional deConstrucción es algo que es inadmi-sible para el nivel de desarrollo delpa ís. Es de esperarse que esta defi-ciencia sea subsanada por la autori-dad a quien corresponda en unfuturo cercano. Desafortunadamen-te, la anarqu ía que se presenta alcoexistir un sin número de normassimultáneamente, tan sólo conducea una situación de mayor pel igrosi-dad desde el punto de vista sísmi-co. Esto fue resaltado por los tem-blores de finales de 1979, en loscuales se presentaron un sinnúmerode fallas que habrían podido evitar-se si se dispusiera de un Código deConstrucción.

Preocupados por esta situacion deanarqu ía, los miembros de la Aso-ciación Colombiana de IngenieríaSísmica, ACIS, nombraron un co-mité de su seno para que elaborarauna propuesta de norma sísmica,que eventualmente pudiera ser invo-lucrada al Código Nacional de Cons-trucción. El resultado fue la NormaACIS 100-81 "Requisitos Sísmicospara Edificaciones" (Ref-4), la cualfue sometida a discusion entre losmiembros de la Asociacion en Octu-bre de 1980 y su version definitivaapareció en Mayo de 1981.

La Norma ACIS 100-81 utilizó co-mo guía el Codigo ATC-3, (Ref. 5),que es el documento mas modernode que se dispone en la actualidaden el campo de la normalización sismoresistente y que a la vez, tiene lacaracterística de permitir que se in-volucren parámetros locales, lo cualera imposible con las normas masantiguas como el SEAOC (Ref. 6).Además en ta elaboracion de lanorma nacional se utilizó toda la in-formación proven iente de investiga-ciones llevadas a cabo en el pa ís,que permitieran diseñar estructurasmás seguras sfsrnicernenteen el me-dio colombiano.

No obstante el hecho de que existaun documento completo de reco-medaciones de diseño sísmico paraedificios, hay una gran cantidad devacíos que la investigación nacional

debe ir llenando poco a poco, paraser involucrados a la norma. Entrelos aspectos que merecen investiga-ciones serias y profundas están: Lacapacidad de disipación de energ íabajo solicitaciones sísmicas de losmateriales nacionales; los niveles deductilidad real a que pueden llegarlos elementos de concreto reforza-do, tal como se diseñan y constru-yen en el pa ís; la bondad de las fór-mulas de acero de confinamientopara columnas; la obtención de pe-ríodos de vibración de edificios co-lombianos, bajo solicitaciones en elrango inelástico; la efectividad delas losas de entrepiso, tal como seconstruyen en el pa ís como d iafrag-mas que distribuyen las fuerzas sís-micas a los elementos de resistencia;la interacción de los muros diviso-rios y de fachada con los elementosestructurales y, las maneras de solu-cionar que éstos no se dañen y pre-senten un pel igro para las vidas araíz de un temblor.

Otro aspecto muy importante y quetiene que ver mucho con la norma,es la manera de proveer sistemas deevaluación de nuevas alternativas deconstrucción, las cuales en razón dela propia innovación no caen dentrodel rango de aplicación de una nor-ma preexistente. Si se desea que lanorma sea efectiva como un meca-nismo de seguridad, todo sistemaestructural innovativo debe homo-logarse a la norma. Este aspecto nodebe descuidarse pues la industria-lización de la construcción a travésde sistemas novedosos, irá apare-ciendo día a día como una de lasalternativas más importantes para lasolución del déficit de vivienda delpaís.

Pero el enorme vacío que debe lle-nar la investigación nacional, no pa-ra en los puntos enumerados ante-riormente pues la normalización talcomo la plantea la Norma ACIS100-81, se refiere únicamente a edi-ficios de altura y por lo tanto, hadejado de lado todos los otros tiposde edificaciones que, aunque de me-nor importancia individual, son mu-cho más numerosos y aún más gra-ve, albergan personas que disponende menos recu rsos para poder afron-tar un deterioro importante de su

vivienda a causade un temblor.

La solución de este problema no essencilla e implica un esfuerzo en elcual deben intervenir profesionalesde un gran número de disciplinas,pues se está hablando de materialesde construcción de las másvariadascaracter ísticas producidos, en gene-ral, sin ningún control de calidad.Este tipo de construcción, general-mente, no está supervisado por nin-gún profesional idóneo especial-mente cuando se está hablando deauto-construcción. Tal vez un pri-mer paso en la solución de éste pro-blema, esté en el desarrollo de carti-llas muy simples que estén al alcan-ce inclusive del obrero de la cons-trucción. En este aspecto esmuy in-teresante la solución que han dadootros países al mismo problema co-mo lo muestra la publ icación hechapor la Asociación Internacional deIngeniería Sísmica (InternationalAsociation for Earthquake Enginee-ring - IAEE), la cual fue reciente-mente republ icada por la AC IS co-mo su Bolet ín Técnico No. 11.

Instru mentación

El país dispone en la actualidad deuna red sismológica muy exiguaconsistente en seisestaciones local i-zadas en Bogotá, Bucaramanga,Chinchiná, Fúquene, Galerazambay Pasto. La ubicación de lasestacio-nes no es la óptima y esto hace quela localización de epicentros se veaafectada por ello. Estas estacionesson indispensables para poder mejo-rar el entendimiento de la tectóni-ca nacional, ya que una buena re-gionalización sísmica usando estu-dios serios de riesgo sísmico, tieneque estar basada en informaciónproveniente de las estaciones sismo-lógicas.

Es necesario que el país mejore estared con la adquisición de nuevases-taciones y que modernice el equipode algunas de las existentes. Sin estepaso fundamental es muy probableque los esfuerzos que se inviertanen campos colaterales, se vean dis-minuidos en su efectividad. Asimis-mo, es fundamental disponer deuna red sismográfica móvil que per-mita instrumentar inmediatamente

después de la ocurrencia de un tem-blor de importancia la zona aledañacon el fin de localizar con la mayorprecisión posible las réplicas que sepresentan con posterioridad al pri-mer temblor. De esta manera, es po-sible determinar las fallas geológicasque entraron en actividad y formar-se una mejor idea del proceso tectó-nico que está ocurriendo.

Otro aspecto donde la instrumente-ción del pars esmuy pobre, esen laparte correspondiente a acelerógra-fos de movimiento fuerte. Con estos instrumentos es posible registrarlas aceleraciones que se presentanen lugares muy cercanos a la fallay de otra parte, permiten al ser co-locados en diferentes partes de unedificio conocer el comportamientodel mismo durante el temblor y deésta manera sacar conclusiones im-posibles de lograr en el laboratorio.

Es importante anotar cómo, ciuda-des como Los Angeles, ex igen la co-locación de por lo menos tres de es-tos instrumentos en edificios demás de 5500 m2 o de más de diezpisos. Si en el país fuera posible almenos lograr la instrumentación delos edificios más importantes, se da-ría un inmenso paso adelante. Esimperdonable que los temblores definales de 1979 no dejaran un sóloregistro tomado a menos de 100 kmdel epicentro. Por lo tanto, para poder hablar de parámetros sísmicosverdaderamente locales, se debe lo-grar una red de instrumentos lo másdensa posible que permita registrarlos acelerogramas de los tembloresque con seguridad se van a presen-tar en los años venideros.

Recuperación Post-sísmica

Es evidente que toda comunidadtiene algunas edificaciones que sonescenciales para la recuperación conposterioridad a la ocurrencia de untemblor de importancia. Dentro deestasedificaciones escencialesse tie-nen: hospitales, estaciones de bom-beros, estaciones de policía, centrosde salud, etc. Es muy debatible quétan seguras son estas edificacionesen la mayoría de las ciudades delpaís, pero lo que si es cierto, es queno ex iste una conciencia generaliza-

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da de lo importante que es su fu n-cionam iento con posterioridad a unsísmo, que puede presentarse encualquier momento.

Otro tipo de instalaciones que posi-blemente no tienen el mismo nivelde importancia, pero pueden trau-matizar la vida de una ciudad a ni-veles insospechados, como pudo ha-ber sido el caso de Pereira duranteel temblor del 23 de Noviembre de1979, en donde la gran mayor ía delas columnas del primer piso deledificio de las Empresas Públicasde la ciudad, fallaron llevando aledificio al borde del colapso, locual hubiera destruido la centraltelefónica de la ciudad.

Los daños a las redes de acueductoo a las plantas de tratamiento deagua pueden conducir a contami-naciones con los consiguientes pro-blemas de salubridad. De la mismamanera se pueden producir corto-circuitos que conduzcan a incendiosgraves. Por lo tanto, se debe desa- t>

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<l rrollar una serie de gu ías para eva-luar la peligrosidad del fenómenosísmico en cualquier ciudad del paíspara, de esta manera, preparar pIa-nes de recuperación post-sísmicaque coordinen lasdiferentes entida-des que intervienen y les den pautasclaras para actuar.

Problemas socio-económicos

Los problemas socio económicoscolaterales de un desastre sísmicoson insospechados. Por esta razónes de fundamental importancia rea-lizar investigaciones que, por un la-do, estudien los casos ocurridos re-cientemente y, por otro, traten deidentificar problemas potenciales,para evitar su ocurrencia en eventosfuturos.

tiguo departamento de Caldas, lareacción de los propietarios a losdaños, fue la de tratar de ocultarlospara no disminuir el valor de su pro-piedad, en contraposición a la acti-tud de solicitar ayuda para llevar acabo las reparaciones necesarias. Es-to puede distorsionar totalmente lacuantificación del daño real y ade-más, dejar daños graves sin repara-ción, lo cual es una fuente de peli-gro en futuros temblores.

En la parte de distribución del ries-go económico del temblor es inte-resante anotar lo poco generalizadoque se encuentra el uso del segurocontra terremoto. Por otra parte,

Un fenómeno que es de primordialimportancia desde el punto de vistasocio-económico es el descenso delvalor real de las propiedades afecta-das por el temblor. Con posteriori-dad al temblor del 23 de Noviembrede 1979, que afectó la zona del an-

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BIBLlOGRAFIA

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3. Sarria, A. y Vargas, F., "ATENUA- 5. Applied Technology Council, "DISPO-

la ley de propiedad horizontal sóloexige el seguro contra incendio ylo mismo ocurre por parte de las en-tidades que dan crédito para vivien-da. Esmuy probable que en algunasregiones del país y para ciertos ti-pos de construcción el riesgo dedestrucción por terremoto sea másalto que por incendio. Este tema dacampo a un sinnúmero de investiga-ciones que permitirán disminuir elriesgo real para la propiedad de vi-vienda.

Es innumerable el tipo de proble-mas que se presentan en el aspectosocio-económico con un temblor yla cantidad de investigaciones quese podrían realizar para entender-los, pero desafortunadamente elpaís debe destinar susescasosrecur-sos de acuerdo con prioridades queno es del caso discutir aqu í. Lo quesi debe tenerse en perspectiva, esque el hecho de que los sismos seanfenómenos de ocurrencia no muyfrecuente hace imperdonable queno se trate de obtener la máxima in-formación en todos los aspectos, ca-da vez que se presenta uno de ellos+

SICIONES TENTATIVAS PARA DE-SARROLLAR CODIGOS SISMICOSPARA EDIFICIOS, ATC-3-06", Tra-ducción realizada por la ACIS, Bogotá,1979

6. Structural Engineers Association ofCalifornia, SEAOC, "RECOMENDA-CIONES PARA REQUISITOS DECARGAS HORIZONTALES", Traduc-ción realizada por la ACIS, Bogotá,1976

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