Riesgo Urbano Tsunami

Comportamiento Materiales

[RIESGO URBANO TSUNAMI]

Introducción

El día 27 de febrero del año 2010, se registró un sismo de gran envergadura, a 63 km SO de la ciudad de cauquenes, al centro sur de Chile de una magnitud de 8,8° en la escala de Richter. Como consecuencia de este sismo, se produjeron ondas de tsunami que impactaron con gran Intensidad aproximadamente 550 kilómetros a lo largo de la costa continental, desde San Antonio (33º35’S, 71º37’W) a Tirúa (38º20’S; 73º29’W) y territorio insular como la Isla de Juan Fernández (33º39’S; 78º52’W), ubicada a 600 [km] de la costa. Esto demostró lo devastador que puede ser un evento natural de este tipo, y lo importante que es que nuestro país cuento con ciudades adecuadas y preparadas para este tipo de fenómenos naturales, debido a que la actividad sísmica de nuestro país es una de la más importante dentro del mundo y es por esto que cada cierto tiempo nos vemos enfrentado a situaciones de esta índole. La preparación se basa desde la ubicación de las ciudades, los tipos de construcción, y los medios de mitigación de la energía que provocan las masas de agua de un tsunami.

Resumen Ejecutivo

Riesgo Urbano y Tsunami

Antes de hablar de estructuras, de áreas urbanas, y su relación con el fenómeno natural se debe ahondar en términos de interés y de importancia para el pleno entendimiento de este informe

Tsunamis

Los tsunamis corresponden a ondas de período relativamente largo y baja probabilidad de ocurrencia, cuyos efectos a nivel costero son altamente dependientes del mecanismo que los genera y de las condiciones locales del emplazamiento. Los mecanismos de generación de tsunamis más comunes son los siguientes: terremotos submarinos, actividad volcánica, resonancias de las masas de agua, avalanchas submarinas, explosiones nucleares y tsunamis de origen atmosférico. Desde 1562 a la fecha, en Chile se han registrado 28 tsunamis de diferentes magnitudes, lo que sugiere una recurrencia de un tsunami cada 16 años. De ellos, los tsunamis más destructivos han sido generados por terremotos en los años 1730, 1835, 1868, 1877, 1922, 1960 y 2010, lo que sugiere una recurrencia cercana a los 50 años si se considera el borde costero nacional en su integridad.

Generación de Tsunami producto de movimientos de masas de tierra

Estas ondas pueden acumular suficiente energía para atravesar océanos. Se propagan como ondas gravitacionales, presentando un rango de períodos que varía entre 5 y 60 minutos y alturas menores a 1 [m] en mar abierto. Al aproximarse a la costa, los tsunamis incrementan su altura y pueden causar un impacto importante en las comunidades costeras. El daño puede manifestarse en muertes, destrucción de la infraestructura portuaria, en la inundación de grandes extensiones de terreno y en daño a los sistemas de transporte, redes de energía y de agua potable. El arrastre de objetos y substancias puede provocar contaminación ambiental y provocar enfermedades epidémicas en sectores poblados.

El perfil de ondas resultante de un tsunami generado en océano abierto depende de los parámetros de su fuente, de las características de la región de propagación y del tiempo o distancia transcurridos desde el inicio de esa propagación. Su velocidad de propagación depende básicamente de la profundidad del agua por la cual atraviesa. Esto determina que durante su trayectoria, el tsunami se vea sujeto a fenómenos de refracción y dispersión de energía. Se sabe que la gran longitud de onda que presentan los tsunamis de origen sismotectónico (100 a 300 km), provoca que su propagación en océano abierto se realice casi sin pérdida de energía por fricción de fondo y con una amplitud de onda de unos cuantos centímetros, por lo que resultan imperceptibles para las embarcaciones.

Propagación de un Tsunami

Propagación de la ola (27/02/2010 Constitución)

En la costa, en cambio, la disminución de la profundidad y su configuración, genera la concentración de la energía cinética de las ondas; disminuye su longitud y crece su altura, alcanzando un gran poder destructivo con alturas que pueden llegar hasta los 20 o 30 [m]. Las mayores alturas han sido observadas en bahías angostas o semicerradas (por amplificación resonante), en desembocaduras de ríos y en bahías con presencia de islas. La altura alcanzada por un tsunami al arribar a la costa se debe a la interacción de varios factores físicos y morfológicos; éstos son: características de las ondas en mar abierto, batimetría (arte de medir las profundidades del mar y estudio de la distribución de plantas y animales en sus diversas capas) del fondo, configuración de la costa, de los fenómenos de difracción, refracción y reflexión de las ondas en las distintas formaciones costeras, etc. Estos factores determinan que el arribo del tsunami a la línea costera sea un proceso complejo, lo cual genera diferencias notables de altura máxima (run-up), aún a cortas distancias a lo largo de ella.

Ejemplo de estudio de batimetría

Cabe mencionar que el factor batimétrico es relevante en la determinación de la intensidad y por ende de la cota máxima que puede alcanzar un tsunami en la costa. De esta forma, un relieve de gran irregularidad, puede redundar en cotas de inundación variables a lo largo de la costa, en tanto que una batimetría regular generará variaciones menores en la inundación.

El gran impacto de las ondas en la costa es atribuible a las fuerzas hidrodinámicas sobre las estructuras, causadas por la velocidad de las corrientes y contracorrientes inducidas por el arribo de las olas. La altura y período de éstas, determinan la cantidad de inundación en términos del run-up, fuerzas de elevación y de flotabilidad. Esencialmente hay dos tipos de fuerzas hidrodinámicas que afectan a las estructuras: una proviene del impacto directo de las olas al inundar el borde costero y la otra es debido a las fuerzas erosivas producidas durante el proceso de elevación y descenso del nivel del agua, originado por el flujo alrededor de las estructuras.

Los efectos secundarios sobre las estructuras son causados principalmente por las fuerzas erosivas del agua al interactuar con el medio. Ejemplos son la pérdida de soporte del suelo producto de la erosión del terreno o cuando las fuerzas de elevación crean momentos de giro, donde una estructura puede ser levantada de sus cimientos o una embarcación soltada de sus amarras. En esta situación, las estructuras son transportadas en la dirección de las corrientes y el daño es causado por objetos o despojos flotantes de embarcaciones, autos, construcciones, etc., al impactar éstos sobre otras estructuras. El impacto de objetos flotantes contra tanques de combustible y terminales o redes eléctricas suelen dar inicio a incendios.

Daños por un Tsunami

* Pérdidas humanas y de animales por ahogamiento

* Socavación y fallas de fundaciones:

Daños en fundaciones de viviendas livianas que permitieron la flotación de las mismas y fallos en fundaciones de estructuras mayores. Las fuertes corrientes generadas por un tsunami pueden alcanzar hasta 10 [m/s] y como consecuencia provocar la socavación de las instalaciones portuarias -como muelles sobre pilotes, escolleras, muros de defensa costera, tablestacados, gaviones- y costeras como estribos de puentes .El efecto erosivo es generalmente crítico durante la retirada del tsunami, cuando el flujo se ve potenciado por el arrastre de escombros. Los suelos cohesivos son particularmente susceptibles al avance de la inundación debido a que una vez saturado, disminuyen su capacidad de soporte.

* Fallas de tipo estructural

Daños debidos al impacto de las primeras olas, cuyo efecto se suma al de la inundación más lenta asociada a las ondas secundarias del tsunami. El efecto sobre las viviendas fue variable, siendo en general de fallo total en instalaciones de madera, parcial en aquellas de abobe o albañilería y menor en las aquellas de hormigón armado.

* Inundación en sectores bajos

En lugares donde las viviendas o estructuras se encuentren bajo la cota de inundación, lo que provoca el deterioro de estas, de los enceres, y a su vez el desplazamiento de viviendas sobre pilotes o “pollos”

* Arrastre de embarcaciones y elementos flotante

Es probable que los postes del tendido eléctrico y/o el suelo de fundación de las instalaciones terrestres

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