SID 678 Publicacion Arbitrada (Informe Final) - UNAM

Las Series del Instituto de Ingeniería describen los resultados de algunas de las investigaciones
más relevantes de esta institución. Con frecuencia son trabajos in extenso de artículos
que se publican en revistas especializadas, memorias de congresos, etc.
Cada número de estas Series se edita con la aprobación técnica del Comité Editorial del
Instituto, basada en la evaluación de árbitros competentes en el tema, adscritos a instituciones
del país y/o el extranjero.
Actualmente hay tres diferentes Series del Instituto de Ingeniería:
SERIE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
Incluye trabajos originales sobre investigación y/o desarrollo tecnológico. Es continuación
de la Serie Azul u Ordinaria, publicada por el Instituto de Ingeniería desde 1956, la
cual actualmente tiene nueva presentación y admite textos en español e inglés.
SERIE DOCENCIA
Está dedicada a temas especializados de cursos universitarios para facilitar a estudiantes
y profesores una mejor comprensión de ciertos temas importantes de los programas de
estudio.
SERIE MANUALES
Abarca manuales útiles para resolver problemas asociados con la práctica profesional o
textos que describen y explican el estado del arte o el estado de la práctica en ciertos
temas. Incluye normas, manuales de diseño y de laboratorio, reglamentos, comentarios
a normas y bases de datos.
Las Series del Instituto de Ingeniería pueden consultarse gratuitamente desde la dirección
electrónica del Instituto (II UNAM), http://www.ii.unam.mx (http://aplicaciones.iingen.
unam.mx/ConsultasSPII/Buscarpublicacion.aspx) y pueden grabarse o imprimirse en formato
PDF desde cualquier computadora.
El sismo de la costa del Pacífico en Tohoku, Japón, marzo 11, 2011
SID/678
Serie
Investigación y
desarrollo
Publicación arbitrada
ISBN 970-32-0196-2
El sismo de la costa del Pacífico en
Tohoku, Japón, marzo 11, 2011
ISBN 978-607-02-3970-0
GERARDO AGUILAR RAMOS
JORGE AGUIRRE GONZÁLEZ
JORGE ARTURO ÁVILA RODRÍGUEZ
EDUARDO BOTERO JARAMILLO
DAVID MURIÀ VILA
(en orden alfabético)
SID/678
DICIEMBRE 2012

Edición final y corrección idiomática
Olivia Gómez Mora
Cotejo y colaboración en corrección
Gabriel Sánchez Domínguez
Impresión
Unidad de Promoción y Comunicación
INSTITUTO DE INGENIERÍA
Unidad de Promoción y Comunicación
Universidad Nacional Autónoma de México
Ciudad Universitaria
Coyoacán, 04510, México, DF

D.R.© UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, 2012
Instituto de Ingeniería, Ciudad universitaria, CP 04360, México, DF
1ra ed, 15 diciembre, 2012
ISBN 978-607-02-3970-0
ii

El sismo de la costa del Pacífico en
Tohoku, Japón, marzo 11, 2011
*Investigador, Instituto de Ingeniería, UNAM
+ Coordinador del grupo de trabajo
GERARDO AGUILAR RAMOS*
JORGE AGUIRRE GONZÁLEZ*
JORGE ARTURO ÁVILA RODRÍGUEZ*
EDUARDO BOTERO JARAMILLO*
DAVID MURIÀ VILA* +
iii
(en orden alfabético)

ÍNDICE
RESUMEN ix
ABSTRACT x
RECONOCIMIENTOS xi
1. ASPECTOS GENERALES 1
1.1 Introducción 1
1.2 Objetivos y alcance 2
1.3 Itinerario de viaje 2
1.4 Organización del documento 5
2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS 7
2.1 Introducción 7
2.2 Sismología 7
2.2.1 Marco tectónico 7
2.2.2 Estudios previos en la zona 9
2.2.3 Sistemas de monitoreo y alerta 14
2.2.4 Registros, intensidades instrumentales y espectros de respuesta 18
2.3 Tsunami 30
2.3.1 Generalidades 30
2.3.2 Sistemas de monitoreo y alerta 33
2.4 Referencias 37
3. EFECTOS DEL TSUNAMI 39
3.1 Introducción 39
3.1.1 Grandes tsunamis y medidas de prevención 41
3.1.2 Datos generales del tsunami 45
3.2 Sendai y alrededores 55
3.3 Higashimatsushima, Ishinomaki y Onagawa 63
3.3.1 Higashimatsushima 65
3.32 Ishinomaki 70
3.3.3 Onagawa 74
3.4 Resumen y comentarios 84
3.5 Referencias 85
4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS 89
4.1 Introducción 89
4.2 Universidad de Tohoku 89
4.2.1 Edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería 90
4.2.2 Edificio anexo de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura 91
v

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
4.3 Sendai y alrededores 93
4.3.1 Edificio de oficinas en el barrio de Oroshimachihigashi 93
4.3.2 Edificio de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago 96
4.4 Yuriage 98
4.5 Higashimatsushima y alrededores 102
4.5.1 Escuela secundaria Narusedaini 102
4.5.2 Matsushima 103
4.6 Onagawa 105
4.6.1 Taludes 105
4.6.2 Edificios volcados 107
4.7 Osaki 114
4.8 Urayasu y alrededores 118
4.8.1 Estación de tren de Maihama 120
4.8.2 Barrio de Benten 121
4.8.3 Barrio de Takasu 122
4.8.4 Zona costera del cementerio municipal de Urayasu 123
4.9 Resumen y comentarios 125
4.10 Referencias 126
5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS 127
5.1 Introducción 127
5.2 Universidad de Tohoku 128
5.2.1 Edificio de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura 128
5.2.2 Edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería 132
5.2.3 Edificio anexo de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura 135
5.2.4 Edificio 1 de Investigación en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada 135
5.2.5 Edificio Norte para Conferencias en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada 136
5.2.6 Edificio para Conferencias en Química Aplicada, Ingeniería Química e Ingeniería
Biomolecular 137
5.2.7 Edificio Conmemorativo Aoba 138
5.2.8 Edificios del Proyecto Shimizu Corporation-Tohoku University 139
5.3 Sendai y alrededores 141
5.3.1 Edificios de oficinas en el barrio de Oroshimachi 141
5.3.2 Edificios de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago 146
5.3.3 Casa unifamiliar en el barrio de Rikuzentakasago 148
5.3.4 Centro cultural de Nagamachi 150
5.3.5 Edificio de departamentos en el barrio de Asutonagamachi 152
5.3.6 Edificios modernos en la ciudad de Sendai 153
vi

ÍNDICE
5.4 Urayasu y alrededores 154
5.4.1 Edificio de gobierno de la ciudad de Urayasu 155
5.4.2 Casas unifamiliares en el barrio de Benten 156
5.4.3 Estación de tren de Maihama 156
5.5 Daños estructurales de interés, no visitados 159
5.5.1 Daños en elementos de acero 160
5.5.2 Daños en elementos de concreto 163
5.5.3 Daños en vías elevadas 169
5.6 Aspectos reglamentarios 169
5.7 Resumen y comentarios 171
5.8 Referencias 172
6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES 173
6.1 Efectos sismológicos 173
6.2 Efectos del tsunami 173
6.3 Aspectos geotécnicos 175
6.4 Aspectos estructurales 175
6.5 Comentarios finales 176
APÉNDICE. INTENSIDADES JMA 181
vii

RESUMEN
RESUMEN
El 11 de marzo de 2011 ocurrió un sismo de magnitud MW 9.0 frente a la costa del Pacífico de la
región de Tohoku en Japón. Las consecuencias del sismo, en particular las del tsunami que le
siguió, fueron devastadoras. Hubo cerca de 20 000 muertos o desaparecidos, fue necesario evacuar a
más de 130 000 personas y el impacto económico del evento se estima en aproximadamente el
2.5 % del PIB de Japón.
Este sismo despertó gran interés internacional por la magnitud y altas intensidades sísmicas que
provocó, además por haber ocurrido en una nación considerada de las más preparadas para afrontar
este tipo de desastres. Sin embargo la devastación de ciertas regiones y la magnitud de los daños
fueron enormes. Considerando la relevancia de este evento para México, un país con riesgo sísmico
similar, el IIUNAM decidió visitar las zonas afectadas con el objetivo de obtener información
relevante de primera mano, adicional a la disponible en Internet, sobre el desempeño de las
estructuras e infraestructura japonesas durante el sismo, así como del proceso de recuperación
después del mismo.
Las observaciones del grupo de trabajo llevan a afirmar que, a pesar del tamaño y consecuencias
directas del sismo, Japón está en camino de una rápida recuperación. Es importante destacar las
valiosas lecciones aprendidas sobre los sistemas de alerta para sismo y tsunami, así como sobre las
estrategias de respuesta ante emergencias. El reglamento japonés para diseño de elementos
estructurales mostró ser consistente con el peligro sísmico del país. Sin embargo, los efectos
conjuntos del sismo y el tsunami evidenciaron la falta de previsiones adecuadas para algunos
elementos no estructurales en algunas edificaciones. Las demandas relativas al tsunami
sobrepasaron en mucho las especificadas en códigos y reglamentos.
ix

ABSTRACT
EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
On March 11th, 2011, a magnitude Mw 9.0 earthquake took place off the Pacific coast in the
Tohoku region to Japan. The consequences of the earthquake, in particular those due to the tsunami
that followed, were devastating. There were around 20 000 fatalities or disappeared persons, it was
necessary to evacuate more that 130 000 people and the economic impact of the event has been
estimated in 2.5 % of Japan’s GNP, approximately.
This earthquake raised great interest in the international community for its magnitude and high
intensities and also for having taken place in a country regarded as one of the best prepared to face
this type of disasters. Nevertheless, the devastation of certain regions and the scale of damage were
substantial. In consideration of the relevance of this event to Mexico, a country with similar seismic
risk, the IIUNAM decided on visiting the damaged areas with the objective of first-hand gathering
of relevant information in addition to that publicly available on the Internet with regards to the
structural performance and response of the Japanese infrastructure during the earthquake, as well as
the recovery process after the event.
The observations of the reconnaissance team lead to the affirmation that, despite the size and direct
consequences of the earthquake, Japan is on its way to a speedy recovery. It is important to point
out the valuable lessons learned from the warning systems for earthquake and tsunami, as well as
from the strategic emergency responses. The Japan code for design of structural members proved to
be consistent with the seismic risk of the country. The effects of the earthquake and the tsunami,
however, showed the lack of adequate previsions for non-structural elements in certain structures.
The demands associated with the tsunami were much larger than those specified in codes and
regulatory documents.
x

RECONOCIMIENTOS
RECONOCIMIENTOS
Los autores agradecen, a los colegas japoneses el gentil y diligente apoyo durante la misión de
reconocimiento de daños efectuada por el grupo representante del Instituto de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México (IIUNAM), y al director del propio Instituto, Adalberto
Noyola Robles, por el apoyo financiero para la realización del viaje al lugar del terremoto.
Los contactos principales en Japón fueron los doctores Hitoshi Shiohara del Instituto de
Arquitectura de Japón (AIJ por sus siglas en inglés), y Hisahiro Hiraishi de la Universidad de Meiji.
Además, se contó con la valiosa cooperación y guía de otros investigadores como los doctores
Mitsuyuki Hoshiba y Tomoaki Ozaki de la Agencia Meteorológica de Japón (JMA por sus siglas en
inglés), así como de Masato Motosaka de la Universidad de Tohoku y Shoichi Nakai de la
Universidad de Chiba, que fueron decisivas para cumplir los objetivos del viaje. Durante el viaje,
hubo reuniones de trabajo con el doctor Takashi Furumura y la doctora Hiroe Miyake del Instituto
de Investigación Sísmica (ERI por sus siglas en inglés) de la Universidad de Tokio. Los contactos
anteriores se lograron gracias a la intervención de los doctores Sergio M Alcocer Martínez de
Castro, Shunsuke Otani y el ingeniero Juan Manuel Espinosa Aranda.
xi

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
xii

1. ASPECTOS GENERALES
1. ASPECTOS GENERALES
1.1 Introducción
El 11 de marzo de 2011 ocurrió un sismo de magnitud Mw 9.0, frente a la costa del Pacífico, en la
región de Tohoku, Japón. El sismo provocó un tsunami cuya máxima altura alcanzó, en algunos
sitios, 40 m. Las consecuencias del sismo, y en particular del tsunami que le siguió, fueron
devastadoras. El reporte de la Agencia Japonesa de la Policía Nacional (NPAJ por sus siglas en
inglés) del 16 de noviembre de 2011 señala que hubo 15 839 muertos, 3 647 desaparecidos y 5 950
heridos. Fue necesario evacuar a más de 130 000 personas, y el impacto económico del suceso se ha
estimado en al menos ciento cuarenta mil millones de dólares, aproximadamente el 2.5 % del PIB
de Japón.
En cuanto a los daños en estructuras, hay que tomar en cuenta que la gran mayoría de ellos son
atribuibles al tsunami, la NPAJ tiene contabilizados 120 239 colapsos totales, 189 697 colapsos
parciales, y más de 598 212 con daños parciales. Hay registros de 281 propiedades destruidas por
incendios. Los daños en carreteras, puentes, red ferroviaria y la infraestructura de líneas vitales
como el suministro de electricidad, agua, alcantarillado y tuberías de gas se contaron por centenas.
Según el Ministerio de Agricultura y Pesca, el número de barcos pesqueros dañados fue de más de
25 000 y un total de 319 puertos de pesca sufrieron diversos grados de daño. Lo anterior implicó que
cerca de 37 % de los barcos pesqueros de las siete prefecturas afectadas se perdieron y 45 % de los
puertos pesqueros del este de Japón quedaron inutilizados. Con respecto a los daños a la industria
agrícola, el área de tierras de cultivo afectadas por el tsunami fue de 23 600 ha.
Este sismo despertó gran interés internacional no solo por la magnitud y altas intensidades sísmicas
que provocó, sino por haber ocurrido en una nación que es considerada una de las más preparadas
para afrontar este tipo de desastres. Sin embargo, la devastación de ciertas regiones y la magnitud
de los daños fueron cuantiosas. Considerando la relevancia de este hecho para México, un país con
similar riesgo sísmico, el IIUNAM decidió visitar las zonas afectadas.
1

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Por su presencia en los medios, el sismo de Tohoku se ha relacionado fuertemente con la
emergencia en la planta nuclear de Fukushima I. En este informe se hacen únicamente algunas
observaciones al respecto, ya que por razones de seguridad dicha planta no fue visitada.
1.2 Objetivos y alcance
El principal objetivo de la visita de reconocimiento de daño fue obtener información relevante de
primera mano sobre el desempeño de estructuras y de la infraestructura japonesa durante el sismo,
así como del proceso de recuperación después del mismo.
En este documento se presenta un panorama general del daño observado durante la visita. En
casos excepcionales y con objeto de situar al lector en el contexto, se incluye información
reportada por otros hasta diciembre de 2011.
1.3 Itinerario de viaje
A partir de abril de 2011, se establecieron contactos con investigadores en Japón para desarrollar un
itinerario y un plan de trabajo que permitiera obtener el mayor provecho durante el viaje de
reconocimiento de daños. Se llevaron a cabo reuniones de trabajo semanales en el IIUNAM en las
que participó personal académico de las coordinaciones de Estructuras y Materiales y de ingeniería
Sismológica. Hacia mediados de junio de 2011 se confirmaron los detalles del viaje y se definió el
itinerario. Así mismo, se definió el personal del grupo de trabajo perteneciente a las coordinaciones
de Estructuras y Materiales, Geotecnia e Ingeniería Sismológica. Las personas que integraron el
equipo fueron: Gerardo Aguilar Ramos, Jorge Aguirre González, Jorge Arturo Ávila Rodríguez,
Eduardo Botero Jaramillo y David Murià Vila.
El viaje de reconocimiento de daño abarcó del 21 al 29 de junio de 2011 e incluyó estancias en las
ciudades de Tokio y Sendai. La inspección de daños se realizó en las prefecturas de Miyagi y Chiba.
En la prefectura de Miyagi se hicieron recorridos por la ciudad de Sendai, en particular en el
campus de la Universidad de Tohoku, así como en los barrios de Oroshimachi y Nagamachi. En la
misma prefectura, se observaron los efectos del tsunami en la planicie de Sendai incluyendo el
puerto de Sendai, en Tagajo, y las ciudades de Arahama, Yuriage y Natori. También se recorrió la
zona costera de la prefectura de Miyagi, con daños por el tsunami, en particular las ciudades de
Higashimatsushima, Ishinomaki y Onagawa. Así mismo, se visitaron las estaciones sismológicas
que contaban con registros de grandes aceleraciones en las ciudades de Kurihara y Ohsaki. Por
último, en la Prefectura de Chiba, se recorrieron zonas con daños por licuación de arenas en la
ciudad de Urayasu.
2

1. ASPECTOS GENERALES
Durante la estancia en Tokio hubo reuniones con personal del Instituto de Arquitectura de Japón (AIJ
por sus siglas en inglés, en todos los casos), del Instituto de Investigación sobre Edificios (BRI), del
Instituto de Investigación Sísmica (ERI) y de la Agencia Meteorológica de Japón (JMA), en las que se
discutieron los esfuerzos de reconocimiento de daño llevados a cabo por el AIJ y el BRI, así como el
desarrollo y manejo de los sistemas de alerta temprana para terremotos y tsunamis de la JMA. En la
reunión con personal del ERI se discutieron diversos aspectos del sismo y el tsunami. Durante la
estancia en Sendai hubo reuniones con personal de la Universidad de Tohoku sobre daños en la
prefectura de Miyagi, y durante la visita a la ciudad de Urayasu hubo una reunión con personal del
gobierno local y de la Universidad de Chiba.
La tabla 1.1 presenta los detalles del itinerario del equipo de reconocimiento de daño del IIUNAM,
y la fig 1.1, un mapa con la ruta seguida y las dos regiones donde fue posible recabar información.
Día Fecha Actividad
TABLA 1.1 ITINERARIO DE VIAJE
1 Miércoles 22 de junio Llegada al aeropuerto de Narita. Reunión en la AIJ con personal tanto de
AIJ como del BRI. Reunión con académicos del ERI.
2 Jueves 23 de junio Visita a la JMA y traslado a ciudad de Sendai para reunión en la
Universidad de Tohoku.
3 Viernes 24 de junio Recorrido para observación de daños en la ciudad de Sendai y sus
alrededores, incluyendo el campus de la Universidad de Tohoku y el barrio
de Oroshimachi. Recorrido por la planicie costera de Sendai, incluyendo las
zonas inundadas por el tsunami en el puerto de Sendai y las ciudades de
Takasago, Arahama y Natori.
4 Sábado 25 de junio Reconocimiento de daños en la región de Tohoku, incluyendo las ciudades
de Onagawa e Ishinomaki.
5 Domingo 26 de junio Reconocimiento de daños por tsunami y visita a estaciones acelerográficas
de las ciudades de Kurihara, Furukawa, Ohsaki, Higashimatsushima y
Shiogama.
6 Lunes 27 de junio Recorrido para observar daños en auditorios de la ciudad de Sendai, reunión
en la Universidad de Tohoku y traslado a Tokio.
7 Martes 28 de junio Recorrido por la prefectura de Chiba, particularmente en la ciudad de
Urayasu, para observar daños por licuación. Reunión con autoridades
locales y académicos de la Universidad de Chiba, y reunión final en la AIJ.
8 Miércoles 29 de junio Partida del aeropuerto de Tokio con destino a México.
3

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 1.1 Ruta seguida durante el viaje de reconocimiento de daño (modificado de
Google Maps, 2011)
Fig 1.2 Localidades visitadas en la prefectura de Chiba durante el viaje de reconocimiento de daño
(modificado de Google Maps, 2011)
Las figs 1.2 y 1.3 son acercamientos de las regiones destacadas en la fig 1.1. Las localidades
visitadas y sus alrededores se indican mediante círculos, y el número de cada círculo corresponde al
orden en que se visitó cada localidad.
4

1. ASPECTOS GENERALES
Fig 1.3 Localidades visitadas en la prefectura de Miyagi durante el viaje de reconocimiento de daño (modificado de
Google Maps, 2011)
1.4 Organización del documento
Este documento se divide en seis capítulos. El primero presenta una introducción, los objetivos y el
alcance del reporte. El cap 2 cubre los aspectos sismológicos del evento, desde la descripción de la
sismicidad de la región, las redes acelerográficas instaladas, hasta los sistemas de alertamiento tanto
de tsunamis como de sismos.
El cap 3 describe los efectos de tsunami. Se inicia con una descripción general del fenómeno y
continúa con detalles del daño observado en los diferentes puntos visitados. El capítulo concluye
con algunas observaciones del proceso de recuperación registrado durante la visita.
El cap 4 presenta los aspectos geotécnicos del sismo, describiendo los daños observados en
estructuras y suelos en la ciudad de Sendai y sus alrededores, en Onagawa, y Urayasu. También, se
describen algunos casos de desempeño exitoso de taludes durante el sismo.
El cap 5 se concentra en los efectos del sismo en las estructuras. Presenta una breve descripción de
la filosofía de diseño del reglamento japonés y describe los daños observados en la ciudad de
Sendai y sus alrededores, incluyendo el campus de la Universidad de Tohoku, y las ciudades de
5

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Urayasu y Furukawa. Además, describe el daño en estructuras de concreto reforzado, estructuras de
acero, y estructuras especiales.
Finalmente, el cap 6 presenta un resumen del trabajo, los comentarios finales, las lecciones
aprendidas y las recomendaciones del equipo de reconocimiento de daño del IIUNAM.
En el apéndice se aporta información sobre la metodología utilizada por la JMA para determinar la
intensidad de un sismo.
6

2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS
2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS
2.1 Introducción
El 11 de marzo de 2011 a las 14:46 h, tiempo local, ocurrió un evento sísmico frente a las costas de
Japón, cuya magnitud de momento sísmico MW fue 9.0, de acuerdo con JMA y la Inspección
Geológica de los Estados Unidos (USGS, en todos los casos las siglas son en inglés). Este terremoto
ha sido denominado sismo de la costa del Pacífico en Tohoku, por su ubicación con respecto a la
principal isla de Japón.
En este capítulo se presenta un estudio sobre la evaluación del peligro sísmico en Japón que discute
si este sismo corresponde a un escenario que podía haberse previsto. Se describe la extensa
instrumentación sísmica que existe en Japón, los registros obtenidos por la misma, y los estudios de
la fuente sísmica que se realizaron a partir de los registros de aceleración y de alturas de ola del
tsunami. Así mismo, se explica la operación del centro de monitoreo de JMA y se presentan los
sistemas de alerta tanto para tsunamis como para sismos de dicha agencia.
2.2 Sismología
2.2.1 Marco tectónico
Las islas que componen Japón se encuentran situadas en la parte noroccidental del océano Pacífico
y forman parte del llamado Cinturón de Fuego, la región donde se localiza la mayor actividad
sísmica en nuestro planeta. El archipiélago japonés está situado en la frontera de tres placas
tectónicas, la Norteamericana, la del Pacífico y la Filipina. No es de extrañar que exista una gran
actividad sísmica en la zona ya que los sismos se deben a cambios súbitos de la posición relativa
entre placas tectónicas. La frontera donde se generó el sismo de Tohoku es convergente. Otros tipos
de fronteras entre placas tectónicas son las divergentes y las transcurrentes. Sin embargo, en las de
tipo convergente es donde se producen los sismos de mayor magnitud ya que son las más
susceptibles de acumular grandes deformaciones. Las placas involucradas en este evento fueron la
7

EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
del Pacífico o y la Norte eamericana. La primera subduce a lla
segunda ccon
un ánguulo
de 13º y una
velocidad de e convergencia
de 9 cm por año, apr roximadamennte.
En general, el deslizam miento súbito
que ocurr re entre las placas y daa
origen a llos
sismos nno
es
uniforme en n toda el área
de ruptura a. Mediante observacionnes
y registroos
sísmicos se puede deeducir
dicha distrib bución sobre e el plano de falla. La fig g 2.1 muestraa
la distribucción
del desllizamiento
qque
se
obtuvo analizando
los datos d telesísm micos y de movimientos
m s fuertes. Loos
colores cáálidos
representan
las zonas de e mayor desl lizamiento. En E dicha fig gura se incluuye
el mecannismo
focal, , que indica tanto
la dirección n de la falla como c el desl lizamiento. La L falla tuvoo
un azimut t de 195º y uun
echado dee
13º.
La fig 2.1 también pre esenta la va ariación del momento ssísmico
conn
respecto al
tiempo, loo
que
permite esta ablecer la du uración del deslizamient
d to en unos 1180
s. El áreea
de rupturra
fue de 550
por
260 km, apr roximadamen nte.
Además de las inversio ones present tadas en la fig 2.1, se han realizaddo
muchas otras basadaas
en
diferentes colecciones c de d datos. Po or ejemplo, la fig 2.2 mmuestra
tress
modelos ddel
deslizammiento
calculados por p la USGS S usando dife erentes fuent tes de informmación.
(a)
(b)
Fig 2.1 a) Inversiones I de d la distribu ución del deslizamiento
deel
sismo de Tohoku con datos telesísmicos
(http p://www.geol.ts sukuba.ac.jp/~y yagi-y/EQ/Toh hoku, 2011) y b) con datos de movimienntos
fuertes (NNIED,
2011)
8
1, 2011

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
(a)
La fig 2. .2a se obtuv vo a partir de
la localiza ación hipoceentral
determminada
por eel
NEIC, la fig 2.2b
mediante e la localiza ación hipoce entral de JM MA y la fiig
2.2c utiliizando
las ondas de ccuerpo
y
superficiales
realineadas
con la a réplica de e MW 7.3 ddel
9 de maarzo
de 2011.
A pesarr
de las
diferenci ias, los tres modelos m coin nciden en señ ñalar la conccentración
ddel
deslizamiiento
en la parte
más
superficial
del plano de falla, ubicado
al este e de la prefeectura
de Miyagi,
muy cerca
de la ciiudad
de
Sendai. Con C base en datos de GP PS en el mar r y tsunamímmetros
únicoos
en el munndo,
se han eestimado
en esta misma m zona deslizamient
d tos de hasta 55 5 m (para mmás
detalle vvéase
la seccción
3.1.2).
2.2.2 Es studios previ ios en la zon na
(b)
Fig 2.2 Mod delos de falla finita f del sismoo
de Tohoku (UUSGS,
2011)
La comu unidad de sis smólogos e ingenieros de d Japón haa
realizado mmúltiples
esffuerzos
con miras a
establece er consensos s que permit tan prever, hasta h donde sea posiblee,
los efectoss
de los sismmos.
Un
ejemplo del d resultado o de dichos esfuerzos e es la fig 2.3, qque
muestra uuna
evaluaciión
a largo pplazo
del
riesgo sí ísmico de la a zona de subducción s de Japón. DDicha
evaluuación
partióó
de diversoos
datos
recabado os en los últim mos 400 año os y permitió ó establecer, , para cada ssegmento
esttudiado,
la mmagnitud
y la probabilidad
de ocurrencia o de d un evento para los sigu guientes 30 aaños.
Es intere esante que en
la fig 2.3 no está con nsiderada la existencia dde
un segmeento
que commprenda
toda la zona z de Toh hoku. Es evid dente que lo os miembross
del Comité
para la Innvestigación
Sísmica
(ERC), quienes q elabo oraron el ma apa de la fig 2.3, consideeraron
que loos
sismos quue
podrían occurrir
en
la región n de Tohok ku se prese entarían únicamente
poor
causa deel
deslizamiiento
de seggmentos
independ dientes.
9
(c)

(a)
EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
Fig 2.3 a) Predicciones P de e magnitud y probabilidad p de e eventos sísmiico
para los 300
años siguienttes
en las zonass
de
subd ducción de Jap pón (ERC, 200 05) y b) segmen ntos de la regióón
de ruptura
El segmento o más releva ante de la fig g 2.3 en rela ación con el sismo del 111
de marzo de 2011 es el de
Miyagi. En 2005, el ER RC asignó a dicho segmento
una magnitud de
7.5 y unaa
probabilidaad
de
ocurrencia en e los siguie entes 30 año os del 99 %. Estos valorres
no debenn
sorprenderr
ya que en dicha
región se ha abían registr rado sismos con una per riodicidad ap aproximada dde
37 años y el más recciente
había sido el e sismo de Miyagi M de 19 978 (MS 7.7 7). Para el ERRC
era altammente
probaable
que un ssismo
de magnitud d 7.5 se presentara
en la región. Lo que q dicho coomité
nunca contempló ffue
la posibiilidad
de que, med diante la mo ovilización de d más de un n segmento, , se produjerra
un sismo de magnituud
9.0
frente a las costas de Se endai. El sis smo de Toho oku abarcó uuna
gran reggión
que inccluyó,
ademáás
del
de Miyagi, otros o tres seg gmentos aled daños.
El mapa gen nerado a par rtir del análisis
a largo plazo p de la zona
de subdducción
y dee
la evaluacióón
de
las 93 falla as activas que q se tenía an identifica adas permitiió,
mediantee
la aplicacción
de leyees
de
atenuación y la consideración
de am mplificacion nes locales, oobtener
el mmapa
probabiilístico
de peeligro
sísmico de la l fig 2.4. Esta E figura en nseña, medi iante una esccala
de coloor,
la probabbilidad
de quue
los
movimiento os de tierra te engan una in ntensidad sís smica no mennor
de 6L enn
la escala dde
intensidaddes
de
JMA para lo os siguientes s 30 años. En n el apéndice e se describee
esta escala de intensidaades.
10
(b)
1, 2011

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.4
Mapa probab bilista para una a intensidad síísmica
no menoor
de 6L en loss
siguientes 30 0 años (modific cado de Irikuraa
y Kurahashi, 2010)
Fig 2.5 Mapa pro obabilista de peligro
sísmico con la ubicaciión
del epicenttro
de los sismoos
más
devastado ores de Japón en los últimos siete años (moodificado
de Iriikura
y Kurahaashi,
2010)
11

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Las regiones de Japón con más altas probabilidades de sufrir un sismo de intensidad no menor de
6L en los siguientes 30 años (señaladas con rojo en la fig 2.4) están en las zonas costeras de las
regiones de Chubu, Kansai y Shikoku. Sin embargo, algunos puntos específicos de la costa este de
las regiones de Tohoku y Kanto también presentan valores de probabilidad superiores a 26 %. La
fig 2.5 muestra una superposición del mapa probabilístico de la fig 2.4 con la ubicación,
identificada mediante círculos, del epicentro de los sismos más devastadores que se han registrado
en el archipiélago japonés durante los últimos siete años. El diámetro de los círculos es una medida
de la magnitud de cada sismo. La fig 2.5 indica que hay sismos que ocurrieron en sitios donde el
peligro sísmico en términos probabilísticos no era alto. Más aún, en gran parte de la zona afectada
por el sismo de Tohoku, la probabilidad de experimentar intensidades de por lo menos 6L para los
siguientes 30 años era más bien baja.
Cabe señalar que, aunque la evaluación a largo plazo hecha por el ERC (2005) estuvo basada en
análisis estadísticos del registro de sismos históricos de Japón ocurridos en los últimos 400 años, la
información no fue suficiente para prever el sismo de Tohoku. Este sismo evidencia que 400 años
puede ser un periodo demasiado corto para evaluar la actividad sísmica de una región.
En efecto, las investigaciones de los miembros de la Oficina de Inspección Geológica de Japón
(GSJ) durante los últimos cinco años han concluido que, en el año 869, el llamado tsunami de Jogan
inundó las costas del área de Sendai (Minoura et al, 2001) y fue comparable al generado por el
sismo de Tohoku. Desafortunadamente, dichas conclusiones llegaron demasiado tarde para ser
consideradas en la implementación de medidas de prevención contra tsunamis de gran magnitud
(Sagiya, 2011).
Ruff y Kanamori (1980) proponen la siguiente expresión para estimar la magnitud más grande que
se puede esperar en la frontera entre placas tectónicas:
MW = − 0.00953T + 0.143V + 8.01 (2.1)
donde T corresponde a la edad de la placa en millones de años y V a la velocidad de convergencia
de la placa en centímetros por año. Para el sismo de Tohoku, la edad de la placa es de cerca de 130
millones de años y la velocidad de convergencia es de 10 cm por año, aproximadamente. La
magnitud máxima calculada con la ec 2.1 sería 8.2. La diferencia entre la magnitud calculada de
acuerdo con Ruff y Kanamori (1980) y la del sismo de Tohoku permite argumentar el porqué no se
esperaba un sismo de magnitud MW 9.0.
12

2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS
Fig 2.6 Sección transversal de la corteza que muestra la placa del Pacífico subduciendo la placa de
Norteamérica (modificado de Sagiya, 2011)
La fig 2.6 muestra un corte transversal de la corteza terrestre donde aparece la placa del Pacífico
subduciendo la placa Norteamericana en la costa este de Japón. En la figura se indica la frontera
somera entre placas donde ocurrió el mayor deslizamiento y esta frontera corresponde a una zona de
la trinchera donde la deformación se había acumulado.
Hasta antes del sismo de Tohoku, la comunidad sismológica había estudiado diferentes sismos de
subducción en el mundo y había concluido que no era posible desarrollar grandes desplazamientos
en la frontera somera de la placa, ya que se creía que ésta no era capaz de acumular la deformación
necesaria para generar dichos desplazamientos. Este sismo demostró que la conclusión anterior no
es correcta. Una de sus lecciones más importantes es que sí es posible la acumulación de grandes
deformaciones en la frontera somera de la placa (Kanamori, 2011). Actualmente, el interés de la
comunidad se ha concentrado en encontrar una explicación para este fenómeno y una de las líneas
de investigación abordadas ha sido el estudio de la superficie de la placa con objeto de conocer si
tiene alguna peculiaridad que le permite la acumulación de grandes deformaciones.
Si se considera la velocidad de convergencia entre las placas, la energía liberada por el sismo de
Tohoku corresponde a la acumulación de deformaciones por alrededor de mil años. A pesar de la
13

extensa red de sensores s de posicio onamiento gl lobal (GPS) ) distribuidoos
en el terriitorio
japonéés,
la
concentració ón de dichas s deformacio ones no logr ró ser detecttada
ya que el área en laa
que se preesentó
se ubica a un nos 200 km de la costa de d Japón.
2.2.3 Sistem mas de moni itoreo y alert ta
EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
La Agencia Meteorológ gica de Japón n (JMA) es la entidad enncargada
dee
los sistemaas
de monitooreo
y
alerta tanto para sismo como para tsunami. t Al ocurrir un ssismo,
los inntegrantes
dde
la JMA innician
varias acciones
encaden nadas entre sí s que pueden n ser descrittas
con una sserie
de tiemmpo
como la de la
fig 2.7, que muestra la secuencia s de e generación n de la informmación
para emitir alertaas
sobre sismmos
y
tsunamis de la JMA.
La primera acción gen nerada despu ués de la detección d de un sismo en el territoorio
japonéss
que
produce inte ensidades JM MA de 3 o mayores, m es la emisión dde
la alerta sísmica temmprana.
Unoss
90 s
después de esta alerta, se emite inf formación so obre la intennsidad
sísmiica
en los siitios
próximmos
al
epicentro. A dos o tres minutos de e registrado el sismo, see
emite la prrimera
alertaa
de tsunammi
que
incluye la es stimación tan nto de altura as como de ti iempos de lleegada.
Fig 2.7 7 Secuencia de d la generació ón de informa ación para la aalerta
de sismmos
y tsunamiss
(modificado de
JMA, 2011)
14
1, 2011

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.8 2 Red sísmi ica para el sist tema de monit toreo y alerta sísmica de JMMA
(modificadda
de JMA, 20011)
Al mism mo tiempo, se e produce in nformación sobre s la locaalización
hippocentral
y mmagnitud
deel
sismo.
A los cin nco minutos se tiene más s información
sobre el siismo
y, con eella,
se geneera
la distribuución
de
intensida ades sísmica as por region nes y, poco después, paara
cada sitio
de registrro.
Algunos minutos
después se emite la información n correspond diente a las aalturas
del ttsunami
y loos
tiempos dde
arribo
del mism mo que han sido registra ados en las estaciones. e EEl
hecho dee
que las olaas
producidaas
por el
tsunami tengan una velocidad de transmis sión menor que las onddas
sísmicass
permite qque
haya
tiempo para
emitir, confirmar
y ajustar a las alertas
por tsuunami
que emmite
la JMAA.
La red sísmica
que provee
la info ormación ne ecesaria paraa
el sistema dde
monitoreoo
y alerta dee
la JMA
consta de e 4 316 estac ciones. De el llas, 622 son n operadas por
la propia JMA, 2 9199
son mantennidas
por
los gobiernos
locale es y 775 pertenecen
al a Instituto NNacional
paara
Investiggación
de DDesastres
Sísmicos s (NIED). La a fig 2.8 mue estra dos ma apas con la uubicación
dee
las estacionnes
de la redd
sísmica
que prov vee informac ción al JMA. . El mapa de e la izquierdda
correspondde
a las estaaciones
operaadas
por
JMA e in ncluye los se ensores sísm micos de fond do oceánico y un arregloo
de estaciones,
mientraas
que el
de la der recha incluye e todas las estaciones e de el país en laas
que se callcula
la intennsidad
sísmiica
en la
escala JM MA.
15

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Además, la fig 2.8 muestra otros aspectos relevantes de la red sísmica: en la parte superior
izquierda se incluye una fotografía de la estación tipo JMA y de los instrumentos que contiene, y
en la parte inferior derecha se presenta un medidor de intensidad sísmica. Dicho instrumento
cuenta con un acelerómetro triaxial y una microcomputadora que utiliza el algoritmo propuesto
por el ERC para transformar las aceleraciones registradas en el valor correspondiente de
intensidad sísmica instrumental en la escala JMA.
La operación del sistema de alerta y la determinación de la distribución de intensidades sísmicas
son controladas desde dos centros de operación, uno en la ciudad de Osaka y otro en la ciudad de
Tokio. Estos centros albergan la infraestructura necesaria para el sistema de procesamiento de
datos sísmicos en tiempo real y juntos constituyen el Sistema de Observaciones del Fenómeno
Sísmico (EPOS). Ambos operan permanentemente con objeto de recabar, procesar, analizar y
almacenar los datos sísmicos necesarios para la emisión de avisos y alertas sobre sismos y
tsunamis al público y las autoridades. Los centros trabajan en paralelo, alternando la función de
líder y respaldo, y manteniendo una comunicación directa y continua. Durante la visita de
reconocimiento de daños, se pudo recorrer el centro de operación de la ciudad de Tokio (fig 2.9).
La sala de control cuenta con grandes pantallas que permiten el monitoreo constante de la
información que se recibe desde el centro de operación en Osaka y de las diferentes estaciones de
la red sísmica. Así mismo, la sala tiene grandes relojes electrónicos que despliegan la fecha y
tiempo tanto local como UTC (tiempo universal). A la derecha de dichos relojes hay dos letreros
con las leyendas “Osaka” y “Tokio”; debajo de ellos, un tercer letrero que indica cuál de los
centros está operando como líder y cuál como respaldo. Los centros de operación se organizan a
través de jerarquías claramente establecidas entre su personal y mediante la asignación de
funciones bien definidas.
Los operadores se encuentran bajo supervisión constante del jefe del área, cuyas
responsabilidades incluyen que los datos sean procesados correcta y oportunamente, que se
realicen las estimaciones de intensidades cumpliendo con el protocolo establecido, que se difunda
información veraz y concisa sobre los sismos y que, en su caso, se emitan las alertas
correspondientes.
16

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.9 2 Centro de e monitoreo y alerta a para sismmos
y tsunamiss
de JMA en Tookio
Fig 2.10
Distribución de d intensidades es sísmicas insttrumentales
reportadas po or JMA (modifi ficado de JMA, 2011)
17

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
2.2.4 Registros, intensidades instrumentales y espectros de respuesta
Apenas ocurrido el sismo de Tohoku, la JMA difundió el mapa de la fig 2.10 que muestra la
distribución de las intensidades sísmicas en escala JMA, la cual va de 0 a 7 en orden creciente. La
intensidad JMA 7 corresponde a la intensidad 12 de la escala de Mercalli modificada. La equivalencia
entre ambas escalas de intensidad se presenta en el apéndice. La subdivisión de las intensidades 5 y 6 de
la escala JMA en 5 inferior (5L), 5 superior (5U), 6 inferior (6L) y 6 superior (6U) se hizo después del
sismo de Hyogoken Nanbu de 1995.
En el mapa de la fig 2.10 se destaca una casilla de color violeta ubicada en un sitio cercano al
epicentro, la cual presenta un valor de 7, que es la intensidad máxima en la escala JMA. La
ubicación corresponde a la ciudad de Kurihara, en la Prefectura de Miyagi. Es interesante destacar
el número y el área que ocupan los sitios en los que se reportaron intensidades 6L o mayores, lo
cual es indicativo de la extensión de la falla. Este mapa de intensidades contrasta con el mapa
probabilista de peligro sísmico mostrado en la fig 2.4.
Otra forma de presentar la intensidad del movimiento sísmico es por medio de mapas que muestran
la distribución de aceleraciones y velocidades máximas registradas e interpoladas en la superficie,
como aparecen en la fig 2.11.
(a) (b)
Fig 2.11 a) Distribución de aceleraciones máximas, Amáx y b) velocidades máximas, Vmáx (modificado de NIED,
2011)
18

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
(a) a)
Fig 2.1 12 a) Ubicaci ión de estacion nes K-Net selec ccionadas y b) registros de acceleración
corrrespondientes
(modificad do de Noguchi y Furumura, 2011) 2
La distrib bución de ac celeraciones máximas muestra m una a
Tohoku, al oeste del epicentro, donde d los val lores están p
puntos de d dicha re egión la ace eleración máxima m regi
aceleraciones
mayor res que la gravedad (9 981 cm/s
fig 2.11b b muestra un na distribuci ión similar
importan nte de la cost ta este de To ohoku registr
2 amplia zonaa
de la costa
por encima dde
500 cm/s
istrada reba
). El mapa d
al de acelerraciones
de
ró velocidaddes
superiore
2
este de la re
2
. Incluso en
asa 1 000 cmm/s
de velocidad
la fig 2.11a
es a 50 cm/s.
2 egión de
algunos
, es deecir
hay
des máximaas
de la
a, donde unaa
región
La fig 2.12 2 muestra a los registr ros de acele eración de aalgunas
estaaciones
de la red K-NNet,
cuya
distribución
geográfi ica se acerca a a una línea a paralela al plano de fallla
del sismoo.
Los registrros
de la
fig 2.12b b han sido alineados a us sando el mis smo tiempoo
de referenccia
y, por eello,
la estacción
que
primero detecta d el arr ribo de las ondas o es la más m cercana aal
epicentro (MYG012).
19
(b)

(a)
EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
Fig 2.13
a) Ubicació ón de estacione es K-Net selecc cionadas y b) rregistros
de veelocidad
integrrados
a partir de las
aceleracion nes registradas s (modificado de d Noguchi y FFurumura,
20111)
En la fig 2. 12b se reco onocen con claridad c las fases identiificadas
conn
los númeroos
1, 2 y 3, cuyo
inicio en los
registros está e marcado o con líneas de color viioleta,
azul y rosa, respectivamentee.
Los
triángulos de d dichos colores
indican n el primer arribo de caada
fase y, ppor
tanto, loos
sitios donnde
se
produjo una a ruptura ma ayor. Destaca a el registro de la estaciión
MYG0044
que, durannte
el arribo de la
segunda fase,
registró la a aceleración n más grande e de este sismmo.
La fig 2.13 muestra, de manera sim milar a la fig 2.12, los reggistros
de veelocidad
obteenidos
a parrtir
de
la integraci ión de los registros de e aceleración
corresponndientes,
y en ella tammbién
es poosible
reconocer tr res fases, ide entificadas de d la misma manera que en la fig 2. 12. Las mayyores
velociddades
se presentar ron en la esta ación MYG0 013.
20
(b)
1, 2011

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
(a)
Fig 2.14 a) a Variación de e aceleraciones s máximas y b) ) velocidades mmáximas
con reespecto
a la diistancia
a la falla
(modificado ( de e Shi y Midorik kawa, 1999a y b, b y NIED, 20111)
Una form ma de analiz zar los regis stros de acel leración obttenidos
en laas
estaciones
es comparrándolos
con las aceleracione es calculada as en dichos
sitios a ppartir
de leyyes
de atenuuación
paraa
sismos
interplaca
de la regió ón, como las propuestas por p Shi y Miidorikawa
(11999a
y b).
La fig 2.14 2 muestr ra, mediante e círculos de d color neegro,
la varriación
de llas
aceleracciones
y
velocidad des registrad das con resp pecto a la distancia d enttre
la estaciión
de regisstro
y el puunto
más
cercano de d la falla. En esa figur ra se han in ncorporado, mediante línneas
de coloor
rojo, las leyes de
atenuació ón propuesta as por Shi y Midorikawa a (1999a y bb)
para un siismo
de maggnitud
MW 99.0,
cuyo
hipocentr ro se encue entra a 24 km
de profu undidad. Adeemás,
se inncluyen
dos líneas discontinuas
paralelas a la continu ua que corres sponden a un na desviacióón
estándar.
Un núme ero importan nte de los da atos de acele eración regisstrados
en la
de 200 km m de la falla a presentan valores v infer riores a los qque
se obtien
Sin emba argo, las esta aciones con aceleracione es mayores dde
1000 m/s
atenuació ón. Entre est tas estacione es está la MYG004, M que
de toda la l red sísmic ca. En el ca aso de las ve elocidades m
2
as estacioness
que están a menos
nen usando lla
ley de atennuación.
2
son subestimadas
por lla
ley de
e registró laa
máxima acceleración
hoorizontal
máximas, la mayoría de las estacionnes
tiene
21
(b)

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
valores inferiores de los calculados con la ley de atenuación. Hay, sin embargo, un limitado número
de casos en que la ley de Shi y Midorikawa (1999a y b) subestima las velocidades máximas
calculadas. Debe hacerse notar que las leyes de atenuación de Shi y Midorikawa (1999a y b) fueron
desarrolladas a partir de datos de sismos de magnitudes menores, por lo que emplearlas para el
sismo de Tohoku puede ser cuestionable.
La tabla 2.1 muestra una lista de las estaciones que registraron las diez aceleraciones máximas,
Amáx, del sismo de Tohoku. Las Amáx se obtienen a partir de la suma vectorial de los tres
componentes de aceleración en cada instante del registro. De la lista de estaciones reportadas por
JMA, 25 estaciones tuvieron valores de Amáx mayores de 1000 cm/s 2 (JMA, 2011).
La fig 2.15 muestra la variación en el tiempo de los tres componentes del registro de aceleraciones
de la estación MYG004, que tuvo las lecturas más grandes de todos los equipos que registraron el
evento. Se observa que el componente norte-sur registró la mayor aceleración de las tres direcciones
(2 699.1 cm/s 2 ). Los máximos del componente este-oeste y del vertical fueron 1 268.9 y
1 879.7 cm/s 2 , respectivamente.
La suma vectorial de los componentes de dicha estación fue de 2933 cm/s 2 , como se indica en la
tabla 2.1.
TABLA 2.1 Amáx DEL TERRENO E INTENSIDADES INSTRUMENTALES JMA
Nombre de la estación Amáx, en cm/s 2 Intensidad, en escala JMA
MYG004 2 933 7
MYG012 2 019 6U
IBR003 1 845 6U
MYG013 1 808 6U
IBR013 1 762 6U
FKSH10 1 335 6U
TCGH16 1 305 6U
TCG014 1 291 6U
IBRH11 1 224 6U
MYGH10 1 137 6U
22

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.15
Registros de aceleración de e la estación MMYG004
(modifficada
de NIEDD,
2011)
Fig 2. .16 Ubicación n de la estación n MYG004 (moodificada
de GGoogle
Maps, 22011)
23

EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
Fig 2. 17 Alrededor res de la estaciión
MYG004
Por las gran ndes acelerac ciones regist tradas en la estación MMYG004,
resuultó
de grann
interés visiitarla.
Esta estación,
también llamada
Tsuk kidate por el l barrio dondde
se encuenntra,
pertenecce
a la red KK-Net
operada por NIED y está á en la ciuda ad de Kuriha ara, en la preefectura
de MMiyagi.
La fiig
2.16 muesstra
la
ubicación de d la estación
MYG004 mientras qu ue la fig 2.117
muestra sus alrededoores.
La esttación
MYG004 se e localiza en un pequeño o bosque det trás del estaccionamiento
del Centro CCultural
Kurrihara
(Bunka-Kaik kan). Debido o a la abund dante vegeta ación en tiemmpo
de lluvvia,
la estacióón
no era vvisible
desde dicho estacionami iento. Las fle echas de la fi ig 2.17 indiccan
la ubicaciión
de la estaación
sísmicca
con
respecto al estacionamie
e ento y, en la a misma figu ura, se incluuye
una commposición
fottográfica
conn
una
vista panorá ámica de los alrededores, tomada de espaldas e a la estación.
Al fondo de d la vista panorámica p de la fig 2. .17, se obseervan
las eddificaciones
de la ciudaad
de
Kurihara, mismas m que tu uvieron un comportamie
c ento satisfacttorio
ante laas
solicitacioones
del sismmo.
El
acceso a la a estación MYG004 M co onsiste en una u vereda que parte de la esquina
noroestee
del
estacionami iento de la fig
2.17, rodeándolo.
La fig 2.18 muestra dos
vistas del camino de acceso a la estación. Laa
vivienda qque
aparece
figura se en ncuentra a unos u 25 m al a oeste de la
estación yy,
durante laa
visita, no se observó
estructural visible v en ell la.
24
1, 2011
en la
daño

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.18
Vistas del cam mino de accesoo
a la estación MYG004
Fig 2.19 2 Vistas de e la protección y del mástil dee
antenas de laa
estación MYGG004
La estaci ión MYG00 04, como todas
las de la l red K-Neet,
tiene unaa
configuracción
y equippamiento
estándar, , que consis ste en una base b monolítica
de conccreto
reforzzado
sobre lla
que se innstala
un
acelerógr rafo, que después
es pro otegido med diante una caaseta
de fibrra
de vidrio.
El perímettro
de la
estación se protege con c una cerc ca metálica, que encierrra
el mástil que da sopoorte
a las anntenas
de
comunica ación y sincr ronización ( fig 2.19). Du urante la vissita,
se inspeccionó
el terrreno
circundante
de
la estació ón MYG004,
y no se enc contró evidencia
alguna de movimieentos
relativoos
entre la baase
de la
misma y el suelo.
25

EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
Fig 2.20 Dañ ño ligero en un na construcción n de mamposteería
cercana a la estación MYYG004
Fig 2.21 1 Construccio ones sin daño en los alrededdores
de la estaación
MYG0044
26
1, 2011

2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS
En una construcción cercana a la estación MYG004 se observaron algunos daños en un muro de
mampostería de concreto (fig 2.20), aunque no había daños visibles en las construcciones aledañas
(fig 2.21).
El daño observado en los alrededores de la estación MYG004 no concuerda con la intensidad
relacionada con ese lugar, ya que atendiendo a la descripción de los dos valores más altos de la
escala de intensidades sísmicas de la JMA, las especificaciones para casas de madera son:
6U: Se colapsan muchas casas con resistencia menor a los sismos. En muchos casos, incluso
los muros y columnas de algunas casas altamente resistentes a los sismos se ven dañados.
7: Ocasionalmente, incluso las casas sismorresistentes se ven severamente dañadas.
De acuerdo con las descripciones anteriores, el daño e incluso destrucción en los alrededores de un
sitio con intensidades JMA mayores de 6U debería ser evidente y similar al mostrado en la fig. A.2
del apéndice. La discrepancia entre el daño esperado según la escala de intensidades JMA y el
observado durante la visita merece investigación.
La segunda estación de la red sísmica K-Net visitada fue la MYG013, que obtuvo el registro
de velocidad más alto del conjunto presentado en la fig 2.13. Está ubicada en el barrio de
Nigatake, en la ciudad de Sendai, en los terrenos de una estación de bomberos (fig 2.22).
Fig 2.22 Localización de la estación MYG013
27

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 2.23 Alrededores de la estación MYG013
La fig 2.23 muestra diferentes aspectos de los alrededores de la estación. Debe destacarse la presencia
de cisternas de gran capacidad en el patio de maniobras de la estación de bomberos, a escasos metros
de la estación MYG013. Dicho patio presentó daño en forma de grietas en el perímetro de todas las
estructuras subterráneas del lugar y se encontraron evidencias de la expulsión de arena por el
fenómeno de licuación. De manera similar a lo descrito para la estación MYG004, la estación
MYG013 contaba con la instalación estándar requerida por JMA. Tomando en cuenta la distorsión del
suelo en la vecindad de la estación y el daño a la carpeta asfáltica del patio de maniobras de la
estación de bomberos, se puede especular que el registro de dicha estación podría estar afectado por la
licuación de arenas que se registró en el lugar a causa del movimiento sísmico.
Con objeto de comparar el sismo de Tohoku con otro fuerte sismo ocurrido en Japón recientemente,
la fig 2.24 presenta los registros de velocidad del sismo de Tohoku y del sismo de Hyogo-ken
Nanbu o sismo de Kobe de 1995 medidos en diferentes estaciones. Los registros correspondientes al
del sismo de Tohoku son de las estaciones MYG004, MYG012 e IBR003, que fueron las estaciones
que tuvieron las aceleraciones más altas. Los registros correspondientes al sismo de Kobe son de las
estaciones TKT y ASY, que se localizan dentro de la zona de mayor daño de dicho sismo y a las
cuales se les asignó intensidad JMA de 7. El sismo de Kobe fue un evento superficial con magnitud
de 7.2 y las estaciones TKT y ASY se ubican dentro del cinturón de daños, muy cercanas a la falla
sísmica. En el caso del sismo de Tohoku, las estaciones MYG004, MYG012 e IBR003 se ubican a
174.3, 162.3 y 258.1 km del epicentro, respectivamente.
Además, el lado derecho de la fig 2.24 presenta los espectros de respuesta de velocidad calculados
para los registros de ambos sismos, donde se observa que, para el sismo de Kobe, los máximos
están en el intervalo de periodos de 1 a 2 s, aproximadamente. En contraste, los máximos del sismo
de Tohoku están en el intervalo de 0.2 a 0.5 s.
28

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.24
Comparación
de registros y espectros de e respuesta del
sismo de Tohhoku,
2011 y ddel
sismo de KKobe,
1995
(modificado de Furumura, 2011)
Fig F 2.25 Regis stros de aceler ración del sis smo de Iwate-Miyagi
Nairikku
del 14 de jjunio
de 20088
(modi ificada de Aoi et al, 2008)
Aún más s, de la com mparación dir recta de las amplitudes del espectroo
de respuesta
de veloccidad,
se
puede co oncluir que las l del sismo o de Kobe son s mayoress
que las del
sismo de TTohoku.
Lo anterior
29

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
podría interpretarse como que el sismo de Kobe tuvo mayor impacto en las estructuras típicas de
Japón, mientras que las características dinámicas del sismo de Tohoku lo hicieron poco agresivo en
términos de las demandas que impuso a las estructuras.
En términos de las aceleraciones medidas durante el sismo, el registro de la estación MYG004 del
sismo de Tohoku ocupa, hasta ahora, el segundo lugar de las Amáx más grandes registradas en la
historia de las redes acelerográficas de Japón (2 933 cm/s 2 ). La aceleración horizontal más grande
de este sismo fue en el componente NS de la estación MYG004 (fig 2.15).
El primer lugar histórico corresponde a la aceleración calculada a partir de los registros del sismo de
Iwate-Miyagi Nairiku, del 14 de junio de 2008, con magnitud MJMA de 7.2. Aquel sismo, de
mecanismo inverso, produjo una Amáx de 4 022 cm/s 2 en la estación IWTH25. La máxima amplitud
se produjo en el componente vertical y fue de 3 866 cm/s 2 (fig 2.25). La estación se encontraba a
3 km del epicentro. La ordenada máxima de aceleración ha sido explicada como un efecto de
trampolín, que es consistente con la asimetría del registro del componente vertical (Aoi et al, 2008).
2.3 Tsunami
2.3.1 Generalidades
No todos los sismos generan tsunamis, para ello es necesario que ocurran cambios de volumen
importantes en el fondo marino. El proceso de formación de un tsunami puede entenderse mejor
siguiendo las ilustraciones de la fig 2.26. En la figura superior izquierda se muestra el ambiente
tectónico típico de una frontera entre placas de subducción, donde la placa de la izquierda está
subduciendo la placa de la derecha. Este corresponde a un estado de compresión donde las dos
placas empujan la una hacia la otra generando la acumulación de energía elástica debido a que se
encuentran atoradas en alguna región que impide el deslizamiento relativo de una respecto a la otra.
La acumulación de energía se manifiesta en una deformación de la placa superior. Cuando la
energía acumulada supera los límites de resistencia se produce el deslizamiento súbito de la placa,
que desencadena un cambio de volumen en el fondo marino que, a su vez desplaza, un volumen
importante de agua a la superficie que genera la ola del tsunami. Esta ola se desplaza en todas
direcciones. Cuando la ola del tsunami alcanza la costa, el espacio del fondo marino se reduce y con
ello el espacio disponible para que circule el agua que está viajando con el tsunami, por lo que se
generan olas de gran altura.
30

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig g 2.26 Princip pio generador de d un tsunami (modificado de Geology, 20005)
Fig 2.2 27 Relación en ntre el desplaz zamiento en el fondo f marino y el levantamieento
de las olas
del tsunami een
la
superficie del d mar durant te el sismo de Tohoku T (comunnicación
persoonal
de Furumuura,
2011)
La fig 2.27
expone la distribución
de la dislocaciónn
y desplazaamiento
perrmanente
deel
suelo
marino y el reflejo en la super rficie de la formación de la ola ddel
tsunami. La fig 2.288
exhibe
instantán neas de la animación a sobre s la gen neración de este tsunammi
(comuniicación
perssonal
de
Furumur ra, 2011) en n una sección.
Finalmen nte, la fig 2. .29 presentaa
instantáneas
de la aniimación,
desde un na perspectiv va aérea, de la propagación
del tsunami.
31

Fig 2.2 28 Instantánea as de la simu ulación del tsu unami generaddo
por el sismmo
de Tohokuu
(comunicaciión
personal de e Furumura, 2011)
Fig 2.2 29 Vistas insta antáneas aérea as de la simul lación del tsunnami
generadoo
durante el siismo
de Tohokku
(Furumura, , 2011)
EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
32
1, 2011

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.3 30 Sistema de monitoreo de la alerta de tsuunamis
(modifi ficado de JMA, 2011)
2.3.2 Sis stemas de monitoreo m y alerta a
La red de
monitoreo de tsunamis
en Japón está e integradda
por tres ddiferentes
tippos
de instruumentos:
mareógra afos, boyas equipadas e co on GPS y tsu unamímetros.
De los 1722
mareógrafoos
instalados sobre la
costa, JM MA opera 77,
y otras inst tituciones, 95.
Se cuentaa
con la inforrmación
de 12 boyas conn
GPS y
12 tsunam mímetros. Es stos últimos son sensores s de presión del fondo mmarino,
seis dde
ellos operados
por
JMA, do os por el ER RI y cuatro más por la a Agencia dde
Ciencias Terrestres y Marinas dde
Japón
(JAMSTE EC).
En total, , la red de monitoreo y alerta de tsunamis esstá
constituida
por 196 instrumentoos,
cuya
distribución
se ilustr ra en la fig 2.30, la cua al claramentte
tiene mayyor
densidadd
hacia la ccosta
del
Pacífico y menor den nsidad en las s costas del mar m de Japónn,
según datoos
del 12 de mayo de 20011.
Las alerta as de tsunam mi tienen tres s niveles, como
se descrribe
en la tabbla
2.1. El prrimero
de elllos
es un
aviso cua ando la altur ra de las ola as esperada es de alredeedor
de 0.5 m (color ammarillo).
El segundo
nivel cor rresponde a una alerta en la que la as alturas dee
olas esperradas
son enntre
1 y 3 m (color
anaranjad do). El terce ero correspon nde a la alert ta de un tsunnami
mayor,
con olas dee
alturas mayyores
de
3 m (colo or rojo).
33

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Las alertas se emiten para cada uno de los 66 bloques regionales en que se ha dividido la costa de
Japón (fig 2.31). El nivel de alarma correspondiente se asignará según la altura de la ola estimada
del tsunami. La primera estimación de la altura de las olas se basa en simulaciones con base en las
características del sismo.
Una vez que el tsunami avanza y es captado por alguno de los instrumentos instalados, se ajustan
los valores estimados y, en su caso, se cambia el tipo de aviso/alerta emitido en cada bloque
regional.
TABLA 2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS NIVELES DE ALERTA DE LOS TSUNAMIS
Tipo de Tsunami Indicador Acciones por ejecutar
Alerta
tsunami
Tsunami
mayor
Tsunami 1 m, 2 m
Aviso tsunami 0.5 m
3 m, 4 m, 6 m, 8 m,
superior a 10 m Alejarse de las áreas costeras
inmediatamente y evacuarse a un lugar
seguro
34
Alejarse de las áreas costeras y no
realizar labores de pesca o nado
La fig 2.32 ejemplifica cómo evolucionó la alerta de tsunami en 3 min, 28 min y 12 h 34 min
después de iniciado el sismo. Aunque en las regiones más cercanas al epicentro la alerta emitida a
los 3 min de iniciado el sismo fue acertada, no consideró que la región de afectación sería más
extensa debido a que el tamaño del sismo que tenían previsto era menor que el tamaño del sismo
ocurrido. Con las observaciones en los sitios más próximos al epicentro, la alerta fue de nivel 3;
después de 28 min, fue extendida hacia el norte y el sur, y finalmente mostró 12 h 34 min, después
de iniciado el sismo, una región de afectación nivel 3 que incluye prácticamente toda la costa del
Pacífico de Japón.
Debido a las réplicas subsecuentes después del sismo principal y a la naturaleza misma de la
propagación del tsunami, las alarmas/alertas de tsunami siguieron activas pero disminuyendo su
nivel (fig 2.32), hasta que la alerta fue cancelada después de transcurridos 2 días, 3 h y 12 min.

2. ASPECTO OS SISMOLÓGIC COS
Fig 2.31 Bloques B regionales en que se divide Japón para la emisión de alertas (JMA, 2011)
35

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 2.32 Evolución de la alerta de tsunami después del sismo de Tohoku del 11 de marzo de 2011 (JMA, 2011)
Durante la visita se observó en funcionamiento el sistema de alerta de tsunamis. Estando en la
ciudad de Tokio, el 23 de junio ocurrió un sismo en el noreste de Tohoku, a las 6:51 h (tiempo
local). La televisión japonesa emitió un aviso de tsunami (nivel 1) que afectaría la parte noroeste de
Tohoku. En la fig 2.33 aparecen dos fotografías de la pantalla de televisión que muestran el aviso,
en un mapa de color verde en la parte inferior derecha y en amarillo la región afectada, color que
corresponde a un aviso de tsunami (nivel 1). En la foto de la izquierda aparecen en la parte superior
los nombres de las prefecturas y la altura esperada de las olas (50 cm). En la esquina inferior
derecha de cada foto se indica la hora local (6:56 a m y 7:13 a m).
36

2. ASPECTOS SISMOLÓGICOS
Fig 2.33 Ejemplo de la transmisión de aviso de tsunamis en la televisión abierta japonesa ante el sismo de junio 23 de
2011
Nótese la diferencia de solo cinco minutos entre el inicio del sismo y la difusión de la alerta. El 23
de junio coincidió con la visita del grupo a las oficinas de JMA en Tokio, y en la reunión nos
mostraron el boletín correspondiente a dicho evento. Su magnitud fue de 6.7 con intensidades
máximas de 5L en lugares de la prefectura de Iwate, cercanos al epicentro que se ubicó en 39.9 de
latitud norte, 142.5 de longitud este y profundidad de 20 km.
2.4 Referencias
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37

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
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velocity considering effects of fault type and site condition, J of Struct Constr Eng, Architectural
Institute of Japan, 523, 63-70.
38

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
3. EFECTOS DEL TSUNAMI
3.1 Introducción
Antes de presentar los efectos del tsunami generado por el sismo de Tohoku, se revisan algunos
conceptos sobre tsunamis (UNESCO, 2006) para facilitar su comprensión.
Los tsunamis se generan por varios fenómenos naturales, el más común es por sismos que ocurren
en las regiones de subducción bajo el mar. El desplazamiento súbito de las placas en dichas regiones
de la corteza terrestre induce que una de ellas se mueva hacia abajo y la otra hacia arriba,
desplazando verticalmente una masa de agua que modifica repentinamente el nivel del mar de la
región afectada. La masa de agua movilizada verticalmente se desplaza radialmente a gran
velocidad en forma de ondas de gravedad con un periodo que puede ir de 10 a 60 min. Las olas de
los tsunamis se mueven rápidamente como un flujo que contiene una gran energía potencial, y son
distintas de las olas normales provocadas por las mareas y el viento (fig 3.1).
Las olas normales van y viene sin inundar las zonas altas
Los tsunamis se desplazan rápidamente como un flujo de agua
Fig 3.1 Diferencia de las olas de un tsunami y las provocadas por las
mareas (modificado de NSTA, 2007)
39

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.2 Frentes de olas de tsunamis
Fig 3.3 Altura de tsunami, altura de penetración máxima y distancia de penetración
Por otro lado, el frente de la ola de un tsunami puede adoptar diversas formas como las que se
ilustran en la fig 3.2. Cuando estas ondas se acercan a la costa, amplifican e incrementan su altura
inundando áreas bajas, y si la topografía submarina en la vecindad de la playa causa amplificación
extrema, las olas pueden romper y causar mucho daño (fig 3.3). Por ello, los tsunamis pueden ser
muy peligrosos, sobre todo si son generados por sismos de gran magnitud que generan grandes
desplazamientos en extensas regiones de subducción.
Como muestra la fig 3.3, la velocidad de onda de un tsunami depende de la topografía del fondo
marino.
40

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Altura de tsunami
Nivel normal del mar
Estación
mareográfica
Fig 3.4 Altura de tsunami, altura de penetración máxima y distancia de penetración
Dicha velocidad puede estimarse aproximadamente mediante:
= ℎ
donde V es la velocidad de la onda, g es la aceleración de gravedad y h es la profundidad del fondo
marino. La ec 3.1 es aplicable para el cálculo de la velocidad de una onda superficial cuya longitud
de onda () es igual o mayor de 25 veces la profundidad del fondo marino. Para aguas cuyas
profundidades estén entre /2 y /25 se emplea:
=
2 tanℎ2ℎ
La fig 3.4 ilustra los conceptos de altura de un tsunami, profundidad de inundación, altura o
elevación de penetración máxima y distancia de penetración. Como puede verse en dicha figura,
todas estas variables se miden con respecto al nivel medio del mar.
3.1.1 Grandes tsunamis y medidas de prevención
Japón es un país que ha sufrido el efecto de muchos sismos, los más fatales han sido los que
aparecen en la tabla 3.1, donde se aprecia que la mayoría de ellos generaron tsunamis. Destaca el
del sismo de Kanto de 1923 que provocó 143 000 víctimas mortales. Este sismo también es
conocido como el Gran Incendio de Tokio por el número de estructuras que se incendiaron en la
capital del país. Existen diversos documentos y dibujos que dan cuenta de los devastadores efectos
de los tsunamis en la historia de Japón, como se ilustra en la fig 3.5 (Imamura, 2007).
41
Profundidad
de inundación
Distancia de penetración
Elevación de
penetración máxima
(3.1)
(3.2)

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
TABLA 3.1 SISMOS Y TSUNAMIS FATALES EN JAPÓN (NOAA, 2011a Y USGS, 2011)
Año Nombre del sismo Tsunami generado Víctimas mortales
1293 Kamakura No 23 024
1498 Meio Nankaido o Enshunada Sí 31 000
1586 Tensho o Bahía de Ise Sí 8 000
1707 Hoei o Nankaido Sí 30 000
1771 Yaeyama o Islas Ryukyu Sí 13 000
1847 Zenkoji No 12 000
1855 Ansei Edo o Tokyo No 6 757
1891 Mino-Owari No 7 273
1896 Meiji-Sanriku Sí 27 000
1923 Kanto Sí 143 000
1995 Hanshin o Kobe No 5 502
A pesar de los datos históricos (Patterson Edward, 2006, NOAA, 2011a y USGS, 2011), algunos
mostrados en la tabla 3.1, las autoridades japonesas saben que mucha gente no está plenamente
consciente del riesgo de un tsunami de gran magnitud, sobre todo porque estos ocurren solo una vez
en varias generaciones. Por tanto, es fundamental la constante divulgación de información clara y
objetiva que motive a la población a tener presentes las acciones que deben tomarse ante eventos
inesperados como son los tsunamis. Las medidas tomadas por el gobierno japonés para mitigar el
daño causado por tsunamis se reconocen como de las más avanzadas, por la comunidad
internacional. Estas medidas se han establecido con base en las experiencias de desastres
provocados por tsunamis y se revaloran permanentemente a la luz de nuevos eventos, no solo
ocurridos en Japón, sino en otras partes del mundo.
Para minimizar los efectos de los tsunamis es necesario identificar los sitios vulnerables e
implementar medidas de seguridad permanentes que tengan una visión global y que combinen
medidas tanto estructurales como no estructurales que deben ejecutarse antes del fenómeno, durante
él y después que ha pasado. El objetivo principal de estas medidas es reducir al mínimo las pérdidas
humanas y, como meta a mediano y largo plazo, minimizar el sufrimiento humano y los daños
materiales (Takata, 2009; MLIT, 2005).
La fig 3.6 presenta algunos ejemplos de la infraestructura que se puede utilizar para atenuar o
contener un tsunami. Esta infraestructura ha funcionado bien en algunos eventos pero ha resultado
insuficiente para la contención de grandes tsunamis (Takata, 2009).
42

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.5 Dibujo que representa los efectos del tsunami provocado por el sismo de Sanriku en 1896
(Imamura, 2007)
Incremento del
nivel del mar
Terraplenes
43
Muros
Barreras de
árboles
Fig 3.6 Tipos de infraestructura empleada para atenuar o contener un tsunami (modificada de
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fivepolicies.svg)
En la fig 3.7 se ilustran esquemáticamente las medidas previstas, en Japón, al ocurrir un sismo y
detectarse la generación de un tsunami.

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.7 Ilustración de las medidas previstas al detectarse un tsunami (Takata, 2009)
El Instituto de Investigación de Puertos y Aeropuertos de Japón considera que, a fin de prepararse
para el peor escenario, la infraestructura de protección costera debe diseñarse usando criterios por
desempeño. La tabla 3.2, traducida de Takahashi (2011), muestra la filosofía seguida en Japón en
relación con el diseño por desempeño de infraestructura de protección contra tsunamis.
Nivel I
Nivel II
TABLA 3.2 PREPARACIÓN PARA EL PEOR ESCENARIO (TAKAHASHI, 2011)
Tsunami de diseño Desempeño requerido
Mayor tsunami en tiempos modernos
(periodo de retorno: cerca de 100 años)
Uno de los mayores tsunamis de la
historia (periodo de retorno: alrededor
de 1000 años)
44
Proteger las vidas humanas
Proteger las propiedades
Proteger las actividades económicas
Proteger las vidas humanas
Reducir las pérdidas económicas, sobre todo
mediante la prevención de la aparición de
severos desastres secundarios y permitiendo
una pronta recuperación

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Como se puede ver en la tabla, el desempeño requerido para un tsunami de diseño normal (nivel I)
incluye salvaguardar todas las vidas y proteger tanto las propiedades como la actividad económica.
Para un tsunami extraordinario (nivel II) se debe, al menos, salvaguardar todas las vidas, minimizar
las pérdidas económicas, evitar el desencadenamiento de desastres secundarios y permitir una
pronta recuperación. Ante los daños causados por el tsunami desencadenado por el sismo de
Tohoku, correspondiente a un evento de nivel II, se hace necesaria una revisión de la suficiencia de
las medidas tomadas por la comunidad y el gobierno japoneses para lograr el desempeño
especificado en la tabla 3.2.
A partir de diversos estudios y de las observaciones de los efectos y daños producidos por tsunamis,
el Ministerio de Tierra, Infraestructura y Transporte de Japón (MLIT, por sus siglas en inglés)
publicó un manual con el propósito de promover la elaboración de mapas de peligro por tsunamis y
tormentas que sirvieran de guía para el personal responsable de los preparativos ante estos eventos
(MLIT, 2004). En este manual se proporciona información sobre conceptos técnicos y logísticos
básicos, la organización y adjudicación de roles para las distintas dependencias de gobierno, y sobre
los métodos de preparación de mapas de riesgo, incluida la identificación de áreas de inundación. El
manual aclara que los métodos descritos son un resumen del conocimiento técnico vigente en el
momento de su publicación, es decir 2004. Así mismo, destaca que dichos métodos deben revisarse
en función del desarrollo tecnológico y que los nuevos procedimientos deberán incorporarse al
manual de acuerdo con los propósitos del mismo. El manual hace referencia a una clasificación de
daño por tsunami en función de la altura máxima de penetración del mar (tabla 3.3) y de la altura
del tsunami (tabla 3.4). Estas tablas reflejan, de forma muy concreta, los aspectos aprendidos de
eventos previos y los efectos que pueden esperarse ante diferentes escenarios.
3.1.2 Datos generales del tsunami
El sismo de Tohoku de marzo 11 de 2011 generó un tsunami cuyos efectos se aprecian en la fig 3.8
en términos de la altura máxima del nivel de mar que se registró en diversas estaciones de la costa
del Pacífico. La excepcionalidad de este tsunami puede inferirse por el hecho de que la altura
máxima del nivel del mar superó los 10 m en numerosos sitios de la costa este de Japón.
45

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
TABLA 3.3 ALTURA DE TSUNAMI Y GRADO DE DAÑO (MLIT, 2004)
Intensidad del tsunami 0 1 2 3 4 5
Altura máxima de
penetración, en m
Tipo de
tsunami
Pendiente
suave
Pendiente
pronunciada
Sonido
1 2 4 8 16 32
Aumenta en la costa
Velocidad rápida del
flujo
Pared de agua mar
adentro y segunda
ola con capacidad de
aplastamiento
Velocidad rápida del
flujo
46
Rompimiento de la
ola
Incluso la primera ola produce
revolcamiento
Sonidos continuos por rompimiento del frente de ola (ruido del mar,
sonidos de tormenta)
Casas de madera Destrucción parcial Destrucción total
Gran sonido por rompimiento de olas adicionales en las
playas (truenos, no se escucha a distancia)
Gran sonido de olas que chocan contra
acantilados (truenos , explosiones, se
escucha a distancia)
Casas de piedra Resiste Sin datos Destrucción total
Edificios de concreto
reforzado
Resiste Sin datos Destrucción total
Barcos pesqueros Ocurren daños 50 % afectados 100 % afectados
Daño a barreras de
árboles
Logros por barreras de
árboles
Reducción de daños
Daños leves
Detención de madera
flotante
Parcialmente
afectados
Detención de madera
flotante
Balsas de maricultura Afectadas
Totalmente afectados
Ningún efecto
Poblados costeros Ocurren daños 50 % afectados 100 % afectados
TABLA 3.4 RELACIÓN ENTRE LA MAGNITUD DEL TSUNAMI Y EL DAÑO EN BARCOS
(MLIT, 2004)
Magnitud del tsunami Tamaño del barco Tipo de daño
Pequeña
(altura del tsunami mayor de 2 a 3 m)
Grande
(altura del tsunami mayor de 5 a 6 m)
Barcos pequeños
Barcos pequeños
Barcos grandes
A la deriva
Colisión con muelle de atraque
Vuelco o hundimiento
Lanzamiento a la costa
Lanzamiento a la costa
Colisión con edificios
A la deriva
Colisión con muelle de atraque
Lanzamiento a la costa
Colisión con edificios

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.8 Altura máxima del mar observada y tiempos calculados de
viaje del tsunami (modificada de NOAA, 2011a)
(a) (b)
Fig 3.9 a) Comparación del nivel de mar registrado mediante boyas equipadas con GPS de alta mar y b) ubicación de
algunas estaciones mareográficas en la costa este de Japón (modificada de Ozaki, 2011)
47

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Se debe reconocer el esfuerzo del gobierno, las instituciones educativas y la sociedad japonesa que,
mediante una extensa infraestructura de detección de tsunamis, permitió contar con información
registrada no solo por estaciones mareográficas, sino también con los registros obtenidos de boyas
equipadas con GPS y los llamados tsunamímetros.
La fig 3.9 presenta algunos de los registros obtenidos por la red de instrumentos para medir la altura
del nivel de la marea en alta mar mediante boyas equipadas con GPS y la ubicación de algunas
estaciones mareográficas en la costa este de Japón. Las boyas se encuentran a una distancia que va
de 10 a 20 km de la costa, lo que las ubica a unos 130 o 150 km de la zona de ruptura. En la fig 3.9,
se indican tanto el inicio de sismo a las 14:46 h, con una línea vertical continua, como el tiempo
aproximado de llegada de la primera ola significativa del tsunami a la estación Miyako, con una
línea vertical discontinua. El tiempo entre dichos eventos fue de 40 min, aproximadamente. Los
registros de esta figura también permiten apreciar que trascurren de 28 a 33 min entre el inicio del
sismo y la llegada de la primera ola significativa a las boyas. La altura máxima del nivel del mar,
registrada hasta antes de que las estaciones dejaran de funcionar por efecto del tsunami, fue de
8.5 m en Miyako, 8.0 m en Ofunato, ambas en la prefectura de Iwate. Nótese que los registros de las
estaciones costeras de Kamaishi y Ofunato se interrumpen alrededor de las 15:20 h, debido a que
los instrumentos fueron dañados por el tsunami y no pudieron registrar la máxima elevación del
nivel del mar.
Considerando las marcas de tiempo del inicio del sismo, del registro de la máxima altura del nivel
del mar en la boya de Miyako y del registro en la estación costera correspondiente, se estima que las
velocidades medias de propagación del tsunami del punto de ruptura a la boya y de ésta a la costa
fueron de 300 y 75 km/h, respectivamente.
En la fig 3.10a se presenta el registro obtenido en la boya con GPS del Sistema de Reporte de
Tsunamis y de Estudio del Fondo Marino (Deep-ocean Assesment and Reporting of Tsunamis o
DART) que se encuentra a 18 km del pueblo costero de Kamaishi. La gráfica muestra una altura
máxima de alrededor de 6.7 m. Se aprecian siete olas del tsunami en un lapso de cerca de 6 h. Por
tanto, el periodo medio de dichas olas es de alrededor de 50 min. El registro de la boya mostrado
en la fig 3.10a indica que la mayor altura del mar, de 6.7 m, se presentó con la llegada de la
primera ola. Esta ola se identifica mediante un recuadro en la fig 3.10a y se presenta en detalle en
la fig 3.10b. Hay una interrupción del registro entre las 14:47 y 14:50 h aproximadamente.
48

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.10 a) Nivel del mar registrado en la boya con GPS del sistema DART a 18 km de Kamaishi y b) ventana
del registro de la primera ola (modificado de PARI, www.pari.go.jp, 2011)
(a)
(b)
Entre las 14:52 y 15:01 h, aproximadamente, el registro muestra una disminución en el nivel del
mar cuyo máximo valor absoluto es alrededor de 0.5 m, la cual podría ser interpretada como la
retracción del mar que se observó antes de la llegada de la primera ola del tsunami. La ola de
mayor altura se registró 15 min después del inicio del sismo. Primero hubo un crecimiento
gradual del nivel del mar hasta alcanzar 1.8 m en alrededor de 4 min. Después, se presentó un
ligero aumento del nivel de 0.2 m en 2 min, que fue seguido de un rápido incremento que hizo
llegar el nivel a 6.7 m y que solo tomó 4 min. Este hecho desconcertó a algunas personas que
supusieron que la altura máxima del nivel del mar se había alcanzado 6 min después del inicio del
sismo. El comportamiento mostrado en la fig 3.10b refleja la distribución de los desplazamientos
relativos entre las placas ocurrido en el fondo oceánico.
49

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Las alturas máximas observadas a lo largo de la costa este de Japón variaron considerablemente
ya que dependen de la topografía de la costa y la variación de la profundidad del fondo marino
frente a la misma. Por ejemplo, la costa en la bahía de Sendai forma parte de una gran planicie y
la batimetría muestra una pendiente suave. La topografía costera al noreste de dicha bahía, donde
se localizan la ciudad de Onagawa y el poblado de Miyako, en cambio, se caracteriza por cuestas
empinadas y un perfil batimétrico con pendientes acentuadas.
La fig 3.11 presenta un mapa batimétrico de la costa noreste de Japón que ilustra lo anterior. Fue
en esta última localidad donde la altura máxima de penetración del mar rondó los 39 m (fig 3.12).
La fig 3.12 muestra la altura de ola registrada en las estaciones mareográficas de la costa este de
Japón. Como lo indica la escala gráfica incluida en dicha figura, las barras de color amarillo
representan alturas de ola menores de 0.2 m, las de color naranja representan alturas de ola entre
0.2 y 0.7 m y, finalmente, las de color rojo representan alturas mayores de 2.5 m. Las barras cuyo
extremo superior es una flecha indican que la altura registrada fue mayor que la indicada en la
escala numérica que se encuentra a la izquierda de la fig 3.12. Las máximas alturas de ola, que
fueron de 8.5, 8.0 y 9.3 m, se registraron en las estaciones de Miyako, Ofunato y Soma,
respectivamente. Las primeras dos se ubican en la prefectura de Iwate, mientras que la tercera se
localiza en la prefectura de Fukushima. Las mayores alturas de ola se registraron en lugares
próximos al epicentro, representado por una estrella de color negro en la fig 3.12. En el caso del
sismo de Tohoku es importante hacer notar que la zona de mayores desplazamientos relativos
entre placas se concentró en la vecindad del epicentro hacia donde la placa es más somera.
La información registrada por las boyas equipadas con GPS es de gran relevancia para estimar las
alturas máximas que se pueden presentar en la costa (Takahashi et al, 2011). La altura máxima del
tsunami en la costa, η, se evalúa mediante
η=ℎ η 4 0.2
donde, hG es la profundidad del fondo marino donde se encuentra la boya y ηG es la altura del
tsunami registrada por la boya equipada con GPS. De acuerdo con esta ecuación, la altura del
tsunami en la costa sería entre dos y tres veces la altura registrada en las boyas equipadas con GPS.
50
(3.3)

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.11 Mapa batimétrico de la costa noreste de Japón, valores
en m (modificado de Kodansha International, 2010)
Fig 3.12 Alturas máximas del nivel del mar en la costa este de Japón
(modificado de comunicación personal de Ozaki, 2011)
El Grupo Jag Kokusai Kogyo desarrolló un modelo para estimar la altura máxima de las olas del
tsunami frente a la costa noreste de Japón a partir de las características de sismo (Kokusai Kogyo,
2011). La fig 3.13 presenta los resultados de dicho modelo, los cuales concuerdan con las alturas de
ola registradas por las estaciones mareográficas.
51
200
500
1000 2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.13 Estimación de las alturas de ola del tsunami en la costa
noreste de Japón (Kokusai Kogyo, 2011)
Por otro lado y mediante el uso de dos modelos diferentes, Maeda et al (2011) realizaron
simulaciones con el objetivo de reproducir los registros obtenidos en las boyas. El primer modelo
empleado consideró un desplazamiento de 20 m en la parte más profunda de la placa. El segundo
modelo consideró un desplazamiento de la misma magnitud en la zona somera de la placa y,
además, incluyó una zona con un desplazamiento de 55 m. Los resultados de estas simulaciones
muestran que el valor máximo del registro de la boya del sistema DART, ubicada a 18 km de
Kamaishi, se puede representar únicamente mediante el modelo que incluye una zona de
deslizamiento de 55 m (fig 3.14). El modelo propuesto por Maeda et al (2011) no solo permite
explicar el gran pulso registrado en la boya, sino que aporta evidencia analítica de la existencia de
una zona de gran deslizamiento que los modelos de las figs 2.1 y 2.2 no podrían explicar.
Adicionalmente, Maeda et al (2011) desarrollaron un modelo simplificado del deslizamiento de la
falla mediante el uso de los registros de dos medidores de presión en el fondo marino o
tsunamímetros, que se encontraban instalados a 45 y 74 km de la costa, aproximadamente.
52

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Modelo 1: (20 m)
Modelo 2: (20 m) + (55 m)
Fig 3.14 Simulación del registro del tsunami en la boya con GPS del
sistema DART a 18 km de Kamaishi usando dos modelos
diferentes (modificado de Furumura et al, 2011)
Fig 3.15 Modelo propuesto por Maeda et al (2011) que explica
los registros de los tsunamímetros y de la boya
Este modelo simplificado también contempla un deslizamiento de 55 m en la parte superficial de la
placa, justo en la bahía de Sendai. El modelo se muestra en la fig 3.15. Los números en cada bloque
del modelo indican el deslizamiento considerado para cada uno.
Como se afirmó en el capítulo anterior, el sistema de alerta de tsunamis en Japón utiliza la
información proporcionada por la red de estaciones mareográficas, boyas con GPS y tsunamímetros
para emitir avisos, advertencias y alarmas. En la tabla 3.5 se listan las alertas emitidas del 11 al 13
de marzo, como consecuencia del sismo de Tohoku.
53

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
TABLA 3.5 ALERTAS DE TSUNAMI EMITIDAS A PARTIR DE MARZO 11 DE 2011
(MODIFICADO DE JMA)
Fecha y hora Acción
54
Número de bloques regionales (total: 66)
Alerta
(3 m o más)
Alerta
(hasta 2 m)
Aviso
(más de 0.5 m)
11 marzo 2011 14:49 JST (05:49 UTC) Inicio 3 5 15
11 marzo 2011 15:14 JST (06:14 UTC) Aumento 6 7 23
11 marzo 2011 15:33 JST (06:33 UTC) Aumento 10 24 11
11 marzo 2011 16:08 JST (07:08 UTC) Aumento 17 19 17
11 marzo 2011 18:47 JST (09:47 UTC) Aumento 17 19 18
11 marzo 2011 21:35 JST (12:35 UTC) Aumento 17 22 19
11 marzo 2011 22:53 JST (13:53 UTC) Aumento 18 21 19
12 marzo 2011 03:20 JST (18:20 UTC) Aumento 18 21 27
12 marzo 2011 13:50 JST (04:50 UTC) Reducción 4 11 26
12 marzo 2011 20:20 JST (11:20 UTC) Reducción 0 4 21
13 marzo 2011 07:30 JST (22:30 UTC) Reducción 0 0 15
13 marzo 2011 17:58 JST (08:58 UTC) Fin 0 0 0
La primera alerta de tsunami mayor se dio a las 14:49, hora local, para tres bloques regionales de la
costa. A esta alerta de tsunami mayor siguieron otras siete y, para cada alerta, el número de bloques se
incrementó hasta alcanzar 18. Fue hasta el día siguiente que disminuyó el número de bloques con
alerta y solo hasta la mañana del 13 de marzo finalizaron las alertas o avisos relacionados con este
tsunami.
El tsunami generado por el sismo de Tohoku afectó muchos puntos de las costas del Pacífico. De
acuerdo con la NOAA (2011b), se cuenta con los registros de cinco estaciones ubicadas en las
costas de México. Las alturas máximas registradas fueron 1.05 y 1.70 m en Acapulco y Manzanillo,
respectivamente (fig 3.8). Estos valores son inferiores a los registrados a causa de otros tsunamis
que han afectado a México. Por ejemplo, los sismos de marzo 28 de 1787, noviembre 16 de 1925 y
junio 22 de 1932, eventos cuya magnitud fue de 7 o más, que ocurrieron en las costas del Pacífico
entre Oaxaca y Jalisco, y generaron alturas de máximas de penetración del mar entre 3 y 11 m
(Suárez, 2011; Farreras y Sánchez, 1991; Sánchez y Farreras, 1993; PIANC, 2009).
Los efectos del tsunami se inspeccionaron en las planicies costeras y áreas montañosas con
acantilados de la región de Tohoku. A continuación, se presentan las observaciones hechas durante
los recorridos por los alrededores de las ciudades de Sendai, Higashimatsushima, Onagawa e
Ishinomaki.

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.16 Fotografía aérea de la región de Sendai, indicando los lugares visitados (modificada de
3.2 Sendai y alrededores
http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards, 2011)
Los lugares visitados a lo largo de la costa de Sendai fueron el puerto (Tagajo), las poblaciones
de Arahama y Yuriage, y el Aeropuerto en Natori (fig 3.16). En esta región viven aproximadamente
1.2 millones de personas, de las cuales un poco más de un millón corresponden a la ciudad
de Sendai.
La zona mostrada en la fig 3.16 fue muy afectada. Por ser una planicie, el mar penetró y cubrió
una extensa área. La franja costera inundada alcanzó los 5 km, e incluyó el aeropuerto de
Sendai, como se aprecia en la fotografía aérea de la fig 3.17. La zona inundada se indica con
color azul. De acuerdo con los datos de PARI (2011) y IOC/UNESCO (2011), la altura máxima
de inundación en las costas de Sendai fue de 7 a 8 m en el puerto (Tagajo), de 9.7 m en el
poblado de Arahama y de 12.2 m en Natori. En el aeropuerto de Natori, ubicado a 1.5 km de la
costa, el nivel del agua alcanzó 5.7 m. En la población de Yuriage, ubicada entre Arahama y
dicho aeropuerto, el nivel del agua superó 9 m.
55

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.17 Fotografía aérea de la planicie de Sendai (modificada de Center for Satellite
Based Crisis Information, 2011)
En el área costera de Sendai hubo un gran número de víctimas fatales y daños severos en la
infraestructura, lo cual es evidente en las fotografías tomadas el 11 y 12 de marzo y publicadas en
diversos medios (fig 3.18). En el puerto de Sendai, por ejemplo, un gran número de automóviles,
camiones y contenedores flotaron y fueron desplazados a gran distancia del lugar en que se
encontraban antes del tsunami; barcos de todos los tamaños quedaron varados en tierra al concluir el
evento.
En el lugar se inspeccionó el Centro de Convenciones Yume Messe Miyagi severamente dañado en
sus elementos no estructurales de planta baja, cuyas astas banderas se encontraron deformadas por
efecto del empuje hidráulico del tsunami (fig 3.19).
A decenas de metros, en la periferia del centro de convenciones, se observaron barcos encallados
sobre patios de maniobras de las fábricas vecinas, y estructuras portuarias y grúas dañadas por el
impacto de diversos objetos desplazados por el tsunami (fig 3.20).
56

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.18 Imágenes de los daños de tsunami en la planicie de Sendai de marzo 12 (REUTERS/Yomiuri)
Fig 3.19 Centro de Convenciones Yume Messe Miyagi en el puerto de
Sendai en Tagajo
Fig 3.20 Puerto de Sendai en Tagajo
57

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Arahama, Sendai 2008. © 2011 Google, DigitalGlo be Arahama, Arahama, Sendai Sendai después 2008. © del 2011 tsunami. Google, © 2011 DigitalGlo Google
be
(a) (b)
Fig 3.21 a) Arahama antes y b) después del tsunami (modificado de Google Maps, 2011)
(a) (b)
Fig 3.22 a) Vista de la escuela primaria de Arahama y b) daños en el gimnasio
Arahama, una pequeña población cerca del puerto de Sendai, quedó prácticamente destruida por el
tsunami como muestra la fig 3.21b. En este poblado, la mayoría de las construcciones eran de
madera y fueron arrasadas por el tsunami. Sin embargo, las pocas estructuras de concreto reforzado
del poblado lograron sobrevivir; tal es el caso de la Escuela Primaria de Arahama (fig 3.22a), cuya
ubicación se identifica mediante un círculo en la fig 3.21b. En el recorrido realizado por esta
escuela se observaron daños leves en los elementos estructurales; sin embargo, los elementos no
estructurales evidenciaron daño severo (fig 3.22b).
En esta población había una intensa actividad de remoción de escombros (fig 3.23).
58

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.23 Trabajos de remoción de escombros en Arahama
Fig 3.24 Vista aérea de la población costera de Yuriage en la localidad de Natori
(Google Maps, 2011)
Recorriendo la zona costera de Sendai se visitó Yuriage, en la margen sur de la desembocadura del
río Natori, otro poblado con construcciones principalmente de madera y una población de alrededor
de 7 000 habitantes, que forma parte de la localidad industrial, agrícola y pesquera del mismo
nombre. De manera similar a Arahama, Yuriage quedó prácticamente destruido por el tsunami. En
la fotografía aérea de la fig 3.24 se puede ver la extensión y magnitud de la devastación. Las pocas
construcciones distinguibles en la fig 3.24 son estructuras de acero o concreto reforzado.
En Yuriage, sobre una pequeña colina llamada Hiyori Yama, de aproximadamente 6 m sobre el
nivel del mar, existe un sitio conmemorativo de las consecuencias de los tsunamis previos que han
impactado la localidad, el cual había servido de refugio durante los tsunamis.
59
Yuriage, Natori
después del tsunami.
© 2011 Google

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.25 Colina conmemorativa de la población de Yuriage y vista desde ahí hacia el sur, donde hay algunas
construcciones de concreto reforzado
Fig 3.26 Edificios de vivienda de concreto reforzado
En esta ocasión, sin embargo, la colina fue cubierta por el mar y tres de las cuatro estelas que se
ubicaban en la cima quedaron en la falda de la colina (fig 3.25).
Las figs 3.26, 3.27 y 3.28 muestran tres tipos de estructuras que quedaron en pie. Como puede verse
en ellas, los principales daños ocurrieron en elementos no estructurales. La fig 3.26, por ejemplo,
expone dos vistas de los pocos edificios de vivienda de concreto reforzado que quedaron en pie a
pesar de sufrir daños severos en sus elementos no estructurales.
La fig 3.27 por su parte, ilustra dos casos de estructuras metálicas que sobrevivieron al empuje del
tsunami.
60

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.27 Vistas de algunas construcciones con estructura metálica
Fig 3.28 Casas estructuradas con diferentes materiales que se mantuvieron en pie con daños severos en elementos no
estructurales
Finalmente, la fig 3.28, muestra dos casas unifamiliares cuya estructuración fue resuelta
mediante un sistema mixto de elementos resistentes de madera y bastidores del mismo material
recubiertos mediante placas fabricadas con concreto celular o a base de resinas para formar los
muros perimetrales. Estas construcciones fueron más resistentes que las casas tradicionales de
madera recubiertas con estuco, las cuales fueron completamente destruidas por el tsunami
(fig 3.29).
En el poblado de Yuriage, los escombros generados por el tsunami fueron concentrados en áreas
específicas donde se clasificaban de acuerdo con el tipo de material para que fueran posteriormente
reciclados y reusados (fig 3.30). Durante la visita, se constató la intensidad de los trabajos de
recuperación en el área de la costa de Sendai afectada por el tsunami.
61

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.29 Vista de los cimientos de casas tradicionales de madera destruidas por el tsunami
Fig 3.30 Vistas de la devastación desde el memorial de Yuriage y de los trabajos de remoción y clasificación de
escombros
62

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
(a) (b)
Fig 3.31 a) Vistas aéreas del aeropuerto de Sendai el 11 de marzo de 2011, 10:45 am (Alan Taylor, The Atlantic) y
b) el 12 de marzo de 2011 (Jo Yong-Hak, REUTERS)
Fig 3.32 Vista parcial del aeropuerto de Sendai en operación (22 de
junio de 2011)
Otro punto visitado en la bahía de Sendai fue el aeropuerto de Sendai. Esta estructura sufrió una
inundación de 5.7 m a causa del tsunami (fig 3.31), de la que resultó una severa afectación de sus
instalaciones y el cierre temporal del mismo. Sin embargo, el aeropuerto reanudó operaciones en
mayo, aproximadamente un mes después del sismo (fig 3.32).
3.3 Higashimatsushima, Ishinomaki y Onagawa
En el norte de la bahía de Sendai se visitaron dos importantes ciudades industriales y comerciales,
Higashimatsushima e Ishinomaki, conurbadas entre sí, que cuentan con 43 000 y 164 000 habitantes,
respectivamente (fig 3.33).
63

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.33 Fotografía aérea de las bahías de Matsushima e Ishinomaki (modificada de
http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards, 2011)
Fig 3.34 Fotografía aérea de las ciudades de Higashimatsushima e Ishinomaki
(modificada de Center for Satellite Based Crisis Information, 2011)
Ishinomaki es una prospera ciudad situada en la desembocadura del río Kitakami-gawa, al este de la
península de Oshika, la cual aloja varios de los puertos comerciales y pesqueros más importantes
del este de Japón, entre los que destaca el puerto ballenero en Ayukawa. Por su parte, la ciudad de
64

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Higashimatsushima se encuentra en la bahía de Matsushima, famosa por sus bellos paisajes
costeros, al este de la desembocadura del río Naruse.
También se visitó la localidad portuaria de Onagawa con una población de cerca de 11 000
habitantes. Este poblado se localiza en la costa norte de la península de Oshika, precisamente en la
bahía de Onagawa. Las elipses de la fig 3.33 indican los puntos visitados en la región.
Las ciudades costeras de Higashimatsushima e Ishinomaki se asientan en una zona plana y, por ello,
a lo largo de sus costas se cuenta con terraplenes de 3 a 4 m de altura y barreras de árboles que
sirven como protección contra tsunamis. A pesar de contar con estas barreras, ambas poblaciones
sufrieron severos daños a causa del tsunami. Más de la mitad de las zonas urbanizadas se inundó y
el mar penetró unos 5 km, como se aprecia en la fotografía aérea de la fig 3.34.
En dicha figura, las zonas inundadas se indican en tonos azules y rosados. La altura máxima de
inundación en estas costas fue de 5 m. Sin embargo, unos 10 km al sureste, en la zona de Ayukawa
de la península de Oshika, donde hay colinas y acantilados, las alturas de inundación superaron los
8.5 m (PARI, 2011 y IOC/UNESCO, 2011).
Las olas del tsunami penetraron con facilidad a través de las desembocaduras de los ríos y de las
instalaciones portuarias tanto de Higashimatsushima como de Ishinomaki. En los puntos en que
existían barreras de protección contra tsunami, éstas fueron insuficientes y rebasadas por éste. Sin
embargo, las estructuras arbóreas contribuyeron a atenuar los efectos del fenómeno.
Las alturas máximas de inundación observadas en la península de Oshika fueron en el poblado de
Onagawa. En dicho punto, las olas del tsunami alcanzaron 14.8 m y la máxima altura de penetración
del mar fue de 18.4 m. Las alturas de ola máximas registradas durante el tsunami alcanzaron 39 m y
ocurrieron en el poblado de Miyako de la prefectura de Iwate, en la costa noreste de Japón, a unos
160 km al norte de la península de Oshika (PARI, 2011 y IOC/UNESCO, 2011).
3.3.1 Higashimatsushima
Los daños observados en la ciudad de Higashimatsushima corresponden a las zonas identificadas
como A, B y C en la fig 3.33. El sitio A indica la ubicación de la estación de tren Rikuzenakai de la
línea Senseki, que une la ciudad de Sendai con la de Ishinomaki, que está a unos 2 km de la costa.
Los daños observados alrededor de la estación incluyen casas de madera que fueron inundadas por
el tsunami hasta una altura de alrededor de 2 m.
65

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.35 Daños en instalaciones y elementos no estructurales de casas de madera
Fig 3.36 Conjunto de casas con daño por efectos del sismo y del tsunami
En la mayoría de estas estructuras, los daños fueron de moderados a severos, y afectaron tanto
instalaciones como elementos no estructurales (fig 3.35).
En algunas estructuras de la zona es posible atribuir el daño estructural a la combinación de los
efectos del sismo con el empuje del frente del tsunami. Uno de estos casos es un conjunto de cuatro
casas habitación de dos niveles con estructura de madera recubierta con placas de concreto celular
(fig 3.36). El colapso de la primera planta se puede atribuir al movimiento sísmico y el daño en los
elementos no estructurales, a las fuerzas de empuje del tsunami.
66

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.37 Daños en un muro de colindancia de mampostería reforzada
Fig 3.38 Malla ciclónica dañada por el tsunami
La fig 3.37 muestra el daño en un muro de colindancia de mampostería reforzada interiormente
que contaba con seis hiladas de altura. Este muro difería de otros en el vecindario porque tenía
una hilada adicional. Es interesante que ninguno de los muros del vecindario con cinco hiladas
tuvo daños.
En la fig 3.38, por otra parte, se aprecia el daño que produjo el empuje del tsunami en la malla
ciclónica que cubría el perímetro de una edificación. Nótese que todos los postes cimentados en
zapatas pequeñas de unos 30 cm de lado tuvieron fallas, mientras que los postes desplantados en
zapatas de unos 50 cm de lado, mostrados al frente de la fotografía, tuvieron buen desempeño.
67

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.39 Reparación de daños en un tramo próximo a la estación Rikusenakai de la línea Senseki
(a) (b)
Fig 3.40 Daños: a) en la vía de ferrocarril de la estación Rikuzenono (punto B de la fig 3.33) y b) en la
estación Tona (punto C de la fig 3.33)
Las vías del tren en los alrededores de la estación Rikuzenakai se encontraban en proceso de
reparación en el momento del recorrido (fig 3.39). En los puntos identificados con las letras B y C
de la fig 3.33, se visitaron las estaciones de tren Rikuzenono y Tona de la línea Senseki,
respectivamente (fig 3.40), donde los tramos de las vías dañadas habían sido retirados.
68

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.41 Vista aérea de los efectos del tsunami en el punto C de la
fig 3.33 (modificado de Asia Air Survey, marzo 12, 2011)
Fig 3.42 Daños del tsunami en la escuela secundaria Naruse Daini
También se inspeccionó la escuela secundaria Naruse Daini (zona marcada con la letra C en la
fig 3.33) localizada a unos 500 m de la costa y un kilómetro al suroeste de la desembocadura del río
Naruse. Esta zona de la bahía de Ishinomaki tiene protección contra tsunamis mediante un terraplén
de 3 a 4 m de altura y una barrera de árboles.
69

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.43 Escombros dejados por el tsunami en un tramo del terraplén del puerto de Ishinomaki
Fig 3.44 Compuerta del tramo de terraplén junto al puerto de Ishinomaki dañado por el tsunami
En la fotografía aérea de la fig 3.41 (letra C en la fig 3.33), se identifica la escuela secundaria Naruse
Daini con un círculo. En el momento de la visita, la escuela y sus alrededores estaban prácticamente
en el mismo estado en que los había dejado el tsunami (fig 3.42).
3.3.2 Ishinomaki
En la costa norte de esta ciudad portuaria hay un terraplén de protección contra tsunamis que se
interrumpe al llegar al puerto de Ishinomaki, la fig 3.43 muestra los escombros retenidos en él.
70

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.45 Casas de madera cercanas al puerto de Ishinomaki, con daños estructurales y no estructurales
Fig 3.46 Casas de concreto cercanas al puerto de Ishinomaki, con daños estructurales y no estructurales
Durante el recorrido por la ciudad, se constató que buena parte de estos escombros, producto del
daño a casas de madera, habían sido recolectados y concentrados cerca del terraplén, cuya
compuerta fue dañada por el tsunami (fig 3.44).
En los alrededores del puerto, se observaron algunas casas de madera que presentaban daños
estructurales y no estructurales severos (fig 3.45). El daño característico en estas estructuras fue el
colapso parcial a consecuencia de la falla local de uno o varios elementos verticales. Así mismo, se
observó el desprendimiento parcial del recubrimiento exterior de numerosas casas de madera en las
que se excedió la capacidad de los elementos de sujeción del recubrimiento de la estructura.
En las edificaciones de concreto reforzado también hubo colapsos parciales por falla de una o varias
de sus columnas (fig 3.46). Es posible que la falla de los elementos verticales se haya debido no
sólo a las demandas impuestas por el sismo sino también al impacto de objetos y materiales que
flotaron a la deriva durante el tsunami.
71

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.47 Daños estructurales y no estructurales en edificaciones de acero cercanas al puerto de Ishinomaki
Los muros de mampostería, de concreto celular o de otros materiales que constituían el
recubrimiento exterior de las edificaciones de concreto reforzado fallaron cuando su capacidad para
resistir las fuerzas normales a su plano fue rebasada por el empuje del tsunami.
El daño observado en las estructuras de acero de la zona se caracterizó por problemas en las
conexiones entre elementos resistentes que condujeron a la reducción de la capacidad de carga de
los diafragmas de piso que, a su vez, fueron severamente dañados (fig 3.47). De manera similar a
las estructuras de madera y concreto, grandes porciones del recubrimiento de las estructuras de
acero se desprendieron de los elementos estructurales que las sujetaban.
Las instalaciones del puerto de Ishinomaki sufrieron daños severos, como dan cuenta las fotografías
de la fig 3.48. Los daños observados fueron desde la desaparición completa de algunas estructuras
de madera, la pérdida de recubrimientos y protecciones metálicas en zonas de maniobras, e
impactos de embarcaciones y otros materiales a la deriva, hasta el desplazamiento fuera de la
cimentación y el daño por pandeo local y aplastamiento de tanques de almacenamiento.
Igualmente, la infraestructura ubicada sobre las márgenes de los ríos que desembocan en la bahía de
Ishinomaki resultó muy vulnerable al embate del tsunami.
72

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.48 Daños en las instalaciones del puerto de Ishinomaki
La fig 3.49 muestra un caso particular de los daños a la infraestructura anterior, en los alrededores
de río Naruse.
73

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.49 Daños en las instalaciones del puerto de Ishinomaki, en la zona de desembocadura del río Naruse
3.3.3 Onagawa
Este pueblo de gran vocación pesquera, con un popular, variado y extenso mercado de pesca fresca,
y cultivo de ostras, vieiras y salmón, fue prácticamente destruido por el tsunami. La fotografía aérea
de la fig 3.50 muestra el poblado de Onagawa unas horas después de haber sido alcanzado por el
tsunami. La fig 3.51 muestra una segunda imagen aérea tomada dos días después del sismo. La
extensión del daño es evidente. La ubicación del pueblo de Onagawa, al fondo de una estrecha y
pequeña bahía, y confinado por montañas en ambos lados fue determinante en la cuantía de daño
causado.
Una evidencia instrumental que permite conocer la magnitud del impacto del tsunami en Onagawa
es el registro de las estaciones mareográficas próximas al poblado. Un número considerable de las
estaciones ubicadas en la costa noreste de Japón registraron niveles del mar superiores a 8 m. En
algunos casos, incluso las estaciones fueron destruidas por el tsunami.
74

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.50 Fotografía aérea de Onagawa el 11 de marzo de 2011 (Kenji. Satake
http://outreach.eri.u-tokyo.ac.jp/eqvolc/201103_tohoku/eng/picturesof-tsunami)
Fig 3.51 Fotografía aérea de Onagawa el 13 de marzo de 2011 (Asia Air Survey)
Una de las estaciones que sobrevivió el embate del tsunami fue la ubicada en la central nuclear de
Onagawa, que pertenece a la compañía eléctrica de Tohoku (Tohoku Electric Power). Esta central
nuclear se ubica a unos 10 km al sureste de Onagawa, en la costa de la península de Oshika. La
planta nuclear no presentó daños y los reactores pudieron ser apagados de acuerdo con el
procedimiento de emergencia.
75

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.52 Registro de la estación mareográfica de la central nuclear de Onagawa (modificado de
Mimura, 2011; Japanese Government, 2011)
Fig 3.53 Registro de una estación mareográfica en Onawaga los días 23 y 24 de mayo de 1960
(modificado de Atwater et al, 2005)
El registro de la estación de la central nuclear de Onawaga (fig 3.52) marcó una ola de casi 13 m de
altura (Mimura, 2011; Japanese Government, 2011). Esta altura de ola es más del doble de la registrada
durante el tsunami generado por el sismo de Valdivia, Chile, del 23 de mayo de 1960 (fig 3.53,
Atwater et al, 2005).
La altura de penetración del tsunami en Onagawa superó los 18 m. La fig 3.54 muestra dos
fotografías comparativas que permiten ver la extensión del daño en la ciudad unos días después del
sismo y en el momento de la visita. Nótese la línea horizontal de la fig 3.54b que indica 18 m sobre
el nivel del mar, y que coincide con las marcas de humedad dejadas por el agua en las fachadas del
hospital de Onagawa.
76

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
a) Abril de 2011 (www.panoramio.com/photo/51302084) b) Junio de 2011
Fig 3.54 Vista de la ciudad de Onagawa desde el hospital del poblado
El fenómeno destruyó 12 de los 25 sitios de seguridad que habían sido creados en el poblado
tomando en consideración los daños causados por el tsunami de Valdivia de 1960. La experiencia
hasta ese entonces concluyó que la ubicación de los sitios de seguridad con altura de al menos 6 m
sobre el nivel de mar sería adecuada. Evidentemente, el conocimiento de los organismos de
prevención de desastres en la década de los sesenta era insuficiente, en particular sobre la máxima
altura de ola de tsunami que se podría presentar en Onagawa.
El flujo hidráulico asociado con una altura de penetración del mar de 18 m impuso fuerzas de gran
magnitud sobre las estructuras, con resultados catastróficos. El daño que se constató en la localidad
incluyó desde construcciones de madera completamente arrasadas, hasta edificaciones de concreto
reforzado de varios niveles que volcaron a consecuencia de la falla de sus cimentaciones y de las
fuerzas de empuje y flotación impuestas por el tsunami.
La fig 3.55 muestra una vista del hospital de Onagawa y de uno de los edificios de concreto
reforzado que, después de volcar, fue desplazado varias decenas de metros de su posición original.
La fig 3.56a presenta una vista de la bahía de Onagawa, desde el hospital del poblado. Nuevamente,
es posible ver un edificio de concreto volcado (fig 3.56b). La sección 4.6.2 describe con detalle el
fenómeno de volcamiento que sufrieron varios edificios de la ciudad de Onagawa. La extensión y
cuantía del daño mostrado en la fig 3.56 son evidentes. Sin embargo, durante la visita se pudo ver
que el hospital se encontraba en funcionamiento y que la red de energía eléctrica había sido
reinstalada en todo el poblado.
77
18 m

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.55 Vista del hospital de Onagawa y de uno de los edificios de concreto reforzado volcados
(a) (b)
Fig 3.56 a) Vista del pueblo y la bahía de Onagawa desde el hospital del poblado y b) detalle de un edificio de
concreto reforzado de tres niveles volcado
La mayoría de las edificaciones en Onagawa eran casas unifamiliares de madera. La estructuración
tradicional de dichas edificaciones consiste en una cimentación superficial a base de elementos de
concreto reforzado que soporta elementos resistentes de madera conectados a la cimentación
mediante tornillos. Usualmente, la estructura de madera se recubre con bastidores rellenos de estuco
o con elementos prefabricados de concreto celular. La mayoría de las casas de madera fueron
arrancadas de sus cimientos y destruidas (fig 3.57a).
En la fig 3.57b aparece una fotografía que muestra la magnitud de la destrucción en Onagawa,
donde el empuje del mar desplazó los restos de estructuras, embarcaciones y vehículos por cientos
de metros. La fig 3.58 presenta otro aspecto del daño a casas unifamiliares de madera. Es indicativo
del área de penetración del tsunami que las casas mostradas en dicha figura se ubican a 1.6 km de la
costa.
78

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
(a) (b)
Fig 3.57 a) Cimentaciones de casas de madera que fueron arrasadas y b) vehículos y casas desplazados
Fig 3.58 Daño a casas de madera ubicadas a un kilómetro de la costa
Fig 3.59 Unidad habitacional de concreto reforzado con daños no
estructurales severos
79

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.60 Daño en instalaciones portuarias e infraestructura pesquera
Fig 3.61 Daño estructural del muelle de Onagawa
Un conjunto habitacional de tres edificios de concreto reforzado de cuatro niveles (fig 3.59),
ubicado a un kilómetro de la costa, conservó sus estructuras en pie, pero los daños a elementos no
estructurales fueron severos en todos los niveles y la pérdida del contenido fue total.
La infraestructura pesquera de Onagawa, ubicada en la costa del poblado y constituida por centros
de transferencia, empaque y almacenamiento de productos del mar, así como las instalaciones
portuarias, sufrieron graves daños. La fig 3.60 muestra el colapso de estructuras metálicas y el
volcamiento de tanques de almacenamiento en dos instalaciones del sur de la bahía. Además, el
daño estructural apreciado durante el recorrido por el muelle fue severo (fig 3.61).
80

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.62 Devastación de la infraestructura pesquera
Fig 3.63 Daño severo en estructuras metálicas de la infraestructura pesquera
Se fracturó la mayoría de los tableros prefabricados de concreto reforzado que integraban el muelle,
y algunos de sus elementos estructurales verticales se desplazaron e inclinaron permanentemente.
El impacto del tsunami en la industria pesquera japonesa es incuestionable. En Onagawa,
particularmente, se observaron numerosos montículos de unos 7 m de altura donde se acumulaban
boyas, redes de pesca y otros implementos propios de la industria (fig 3.62).
La mayoría de las edificaciones de la industria pesquera en el perímetro del muelle eran estructuras
de acero, cuyo desempeño ante el embate del tsunami fue pobre. La mayoría de las estructuras de
acero sobrevivieron al fenómeno, pero los daños a sus elementos no estructurales y contenido
fueron severos. La pérdida de los elementos de recubrimiento perimetral, muros y ventanas fue
prácticamente total (fig 3.63)
81

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 3.64 Daño severo en una estructura metálica con cambio abrupto de sección
transversal en las columnas
Fig 3.65 Vista del hospital de Onagawa desde el muelle
Un caso excepcional de falla estructural se presentó en un edificio de acero de dos niveles donde
hubo un cambio abrupto de la sección transversal de las columnas (fig 3.64).
A pesar de la extensión del daño, la existencia del hospital de Onagawa en una terraza elevada al
norte del poblado (recuadro rojo de la fig 3.65) y su declaratoria como sitio seguro ante tsunamis
permitió la evacuación allí de una parte de la población que logró sobrevivir.
Durante el recorrido por Onagawa, se constató que las actividades de remoción, clasificación y
reciclaje de escombros se estaban ejecutando de manera intensa pero, sobre todo, coordinada
(fig 3.66).
82

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Fig 3.66 Remoción, clasificación y reciclaje de los escombros producidos por el tsunami
Fig 3.67 Plan de reconstrucción de Onagawa (modificado de
http://www.town.onagawa.miyagi.jp, 2011)
83

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Ante el grado de devastación de Onagawa, es interesante mencionar los planes de recuperación que
ya se han desarrollado. La página electrónica de Onagawa (2011) presenta un plan de
reconstrucción en el que las estructuras para vivienda se reubicarán en zonas aún más altas. El plan
contempla la rehabilitación del muelle y de las instalaciones necesarias para la recuperación de las
industrias pesquera, comercial y turística. Finalmente, el plan de reconstrucción incluye el
desarrollo de infraestructura de transporte público eficiente para el traslado de los habitantes de las
zonas altas a los centros de trabajo en la zona costera del poblado. La fig 3.67 presenta dos
esquemas que ilustran los conceptos considerados para la reconstrucción.
3.4 Resumen y comentarios
Los efectos del tsunami generado por el sismo de Tohoku del 11 de marzo de 2011 fueron
devastadores. De hecho, la mayor parte del daño relacionado con el sismo se atribuye al tsunami y
no a las demandas sísmicas del movimiento. A pesar de las políticas de prevención y de educación
existentes en Japón, el número de víctimas mortales a causa del tsunami fue alto. Hay que tomar en
cuenta, sin embargo, que la magnitud de este fenómeno rebasó todos los escenarios considerados
por las autoridades hasta 2011. Las alturas de ola de tsunami y las alturas del nivel del mar y de
penetración del mismo alcanzaron valores que no se habían registrado hasta la fecha.
Los daños del tsunami van desde la pérdida del recubrimiento exterior de casas y edificaciones,
pasan por el daño estructural a elementos de concreto y acero, y alcanzan el colapso total de
estructuras de madera y el volcamiento de edificios de concreto reforzado con cimentaciones
superficiales. Algunas de las observaciones y recomendaciones generales derivadas de la visita, en
términos de protección ante la amenaza que representa un tsunami son:
Las casas unifamiliares de madera recubiertas con este material, estuco o paneles de concreto
celular deben ser diseñadas para que sus elementos se mantengan unidos entre sí. Las
conexiones entre elementos resistentes y la cimentación son de suma importancia. Las fuerzas
normales al plano de los paneles de recubrimiento exterior deben considerarse en el diseño.
Las vigas y columnas de las estructuras metálicas permanecieron, en general, en pie. Sin
embargo, algunos diafragmas de piso y la mayor parte de los paneles de recubrimiento
exterior se desprendieron de los elementos estructurales o resultaron severamente dañados.
Las estructuras de concreto reforzado se mantuvieron en pie. Existieron algunas excepciones
en la ciudad de Onagawa donde se presentó volcamiento de edificios de hasta cuatro niveles
cuya cimentación superficial resultó insuficiente para soportar el empuje hidráulico asociado
con el tsunami. Los niveles del agua en dicha localidad superaron los 6 m.
84

3. EFECTOS DEL TSUNAMI
Algunos muros de mampostería que formaban parte de estructuras de concreto reforzado
presentaron fallas por la presión ejercida por el tsunami en dirección normal a los mismos. Es
pertinente considerar la posibilidad de fuerzas normales asociadas con el empuje hidráulico
del tsunami en el diseño de dichos elementos.
Los tanques de almacenamiento de líquidos, en particular los inflamables, deben fijarse
adecuadamente a sus cimentaciones y otros sistemas de soporte. Los riesgos de incendio y de
contaminación por el movimiento a la deriva y el posible impacto de dichos tanques con otras
estructuras deben ser reducidos al mínimo.
Las losas de muelles deben ser ancladas a los elementos de soporte teniendo en cuenta el
empuje hidráulico lateral y de flotación que puede causar un tsunami.
El sismo de Tohoku puso en evidencia, una vez más, la ausencia de criterios de diseño apropiados
para elementos no estructurales que forman parte de estructuras de madera, acero o concreto
reforzado. Para dichos elementos, se requiere el establecimiento de procedimientos de diseño
acordes con el peligro sísmico y por tsunami de cada sitio. Especial atención debe darse al anclaje y
conexión entre sí de los elementos no estructurales con objeto que mantengan su integridad a la
estructura. Se debe evitar que los elementos no estructurales se separen de la estructura para
sumarse a los escombros que arrastra el agua y que, a su vez, pueden provocar daños a personas y a
otras construcciones.
Ante todo, es indispensable contar con herramientas confiables que permitan una estimación realista
y objetiva del peligro asociado con el tsunami máximo probable que se puede presentar en las
poblaciones costeras. Dichas herramientas permitirán establecer criterios de diseño adecuados en
términos de seguridad y economía.
3.5 Referencias
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87

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
88

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
4.1 Introducción
En este capítulo se presenta el desempeño de las estructuras subterráneas y de contención de tierras
ante las acciones del sismo y del tsunami que le siguió. Así mismo, se describen los casos de éxito o
la extensión del daño en relación con el comportamiento de las cimentaciones de estructuras. La
discusión de cada caso se hace en el orden descrito en el itinerario de la visita presentado en el
primer capítulo.
Inicialmente, se visitó el campus de la Universidad de Tohoku en Sendai, donde se observaron
algunas estructuras cuya cimentación presentó problemas y ocurrió el colapso de un talud.
Posteriormente, se hizo un recorrido por los alrededores de Sendai en el que se visitaron los barrios
de Oroshimachihigashi y Rikuzentakasago. Más adelante, se advirtieron algunos problemas
geotécnicos en las ciudades de Yuriage, Higashimatsushima, Onagawa, Osaki y Urayasu.
4.2 Universidad de Tohoku
El campus de la Universidad de Tohoku se localiza en las colinas de Aobayama ubicadas a unos
3 km al suroeste del centro de la ciudad de Sendai (fig 4.1). La Universidad de Tohoku fue fundada
en 1907 con el nombre de Universidad Imperial de Tohoku y en 1947 cambió su nombre al actual.
Sin embargo, las edificaciones en el campus de Aobayama son más o menos recientes, ya que éste
fue abierto en 1970. De acuerdo con el Tohoku University Fact Book (2011), el campus de la
Universidad de Tohoku tiene alrededor de 20 000 estudiantes y 3 000 profesores.
Desde el punto de vista geotécnico los edificios del campus tuvieron un desempeño adecuado, en
términos generales. Únicamente se observaron daños menores relacionados con problemas de
densificación, interacción del suelo con la subestructura, y la falla de un talud.
89

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.1 Ubicación del campus Aobayama de la Universidad de Tohoku (modificado de Google Maps, 2011)
4.2.1 Edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería
Este edificio afectado es uno de los que integran las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Civil
y Arquitectura de la Universidad de Tohoku. Consta de trece pisos y se encuentra desplantado sobre
pilotes de acero de 25 m de longitud que, de acuerdo con el reporte de nuestros anfitriones, alcanzan
estratos competentes (fig 4.2). El edificio fue construido después de 1981 y su ubicación en el
campus corresponde a la letra A de la fig 4.1.
Esta estructura tuvo un problema de asentamiento en el perímetro de su cimentación que llegó a
afectar al sistema de drenaje (fig 4.3). El material afectado es el que se usó como relleno de la
sobrexcavación necesaria para construir la cimentación y la subestructura. El asentamiento se puede
atribuir a varias causas. La primera se relaciona con un relleno que no fue compactado correctamente
durante la construcción y en el cual ocurrió una densificación del material a causa de la vibración
provocada por el sismo. La segunda se relaciona con la interacción sísmica entre la estructura y el
depósito que la rodea, sujeto a los movimientos y vibraciones de la estructura durante el sismo. Dicha
interacción pudo inducir el reacomodo de partículas en el material del relleno con la consecuente
disminución en la relación de vacíos. Una tercera causa podría ser que el material de relleno en
contacto con los muros del sótano, se encontrara “colgado” o adherido y, a causa del sismo, haya
perdido la adherencia con el muro y literalmente caído. Finalmente, es posible que el asentamiento sea
consecuencia de la combinación de las tres causas descritas.
90

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig F 4.2 Vistas s del edificio de el Complejo dee
Laboratorioss
de Ingeniería
Fig 4.3 Asentamiento A
perimetral
del material m de resstitución
y dañoos
al sistema dde
drenaje
4.2.2 Ed dificio anexo o de la Facul ltad de Ingen niería Civil y Arquitectuura
A unos 50 5 m al sureste
del edificio
descrito en la seccióón
anterior, sucedió la ffalla
de un taalud
que
conforma aba el rellen no artificial de soporte del d edificio anexo de laa
Facultad dde
Ingenieríaa
Civil y
Arquitect tura. La ubic cación de dic cho talud est tá identificadda
mediante la letra B enn
la fig 4.1.
La fig 4.4 4 presenta una
vista aére ea del talud antes a del sissmo.
La auseencia
de estrructuras
de retención
al pie de el talud pud do ser la cau usa del desa arrollo del mmecanismo
dde
falla. El tipo de mecanismo
correspon nde al de un na falla circu ular con grie etas que se eextendieron
a lo largo dee
la corona ddel
talud
(fig 4.5).
91

EL SIS ISMO DE LA COSSTA
DEL PACÍFICCO
DE TOHOKU, U, JAPÓN, MARZO
Fig g 4.4 Ubicació ón del talud co olapsado (modif ificado de Gooogle
Maps, 20111)
Fig 4.5 Grie etas en la coroona
del talud
Se destac ca una cubie erta de plást tico colocada a sobre las ggrietas
de laa
corona dell
talud para evitar la
filtración n de agua de d lluvia qu ue pudiera generar g emppujes
hidrosstáticos
adiccionales,
lubbricar
la
superficie
de falla y desencadenar
el colapso o total del taalud.
Probabblemente,
el talud se enccontraba
cerca de la condició ón de equili ibrio límite en condicioones
estáticaas
y el sismmo
indujo esfuerzos
adicional les que causaron
la mov vilización de la resistencia
al corte enn
la superficcie
de falla. Sobre el
talud hab bía una edifi ficación de dos d niveles estructurada e a a base de eelementos
liigeros
(fig 44.6).
Los
daños fue eron de tal magnitud m que e ameritaron n la demoliciión
de la estrructura
afecttada.
92
O 11, 2011

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
4.3 Send dai y alreded dores
Fig 4.6 De etalle de la fallla
del talud
En algun nas zonas de e la ciudad de d Sendai hay h depósitoos
de suelo ssusceptibles
de sufrir licuación.
Esta situa ación contrib buyó a que se s produjera a la falla de lla
cimentaciión
de algunnas
edificacioones.
En
dichas zo onas, los estr ratos firmes se localizan n a una profuundidad
aprooximada
de 220
m (comunnicación
personal de Motosak ka, 2011).
4.3.1 Ed dificio de ofi icinas en el barrio b de Oro oshimachihiigashi
Es un edificio
de concreto c ref forzado de planta asimmétrica,
con la planta dde
los cuatrro
pisos
superiore es de forma triangular, mientras qu ue la de loss
dos primerros
es rectaangular
(fig 4.7). La
cimentac ción del edifi ficio está resu uelta median nte 16 pilas ccirculares
dee
concreto reeforzado
de 20 m de
longitud y 30 cm de diámetro. Se S observó una u falla de la cimentacción,
ocasionnada
probabblemente
por la int teracción de tres factores s:
La carga de los l pisos su uperiores se distribuye de forma iirregular
sobbre
las dos plantas
infe feriores a cau usa de la asim metría entre e ambas seccciones
del eddificio.
Lo annterior
ocasiiona
que
una a parte del edificio e sea más pesada a que otras yy,
por ello, aalgunas
pilaas
de la cimeentación
está án sujetas a cargas más
elevadas. No se logróó
recabar evvidencias
soobre
el diseñño
de la
cim mentación que q permiti ieran afirm mar que enn
él se coonsideraron
las caractterísticas
arq quitectónicas s del proyect to.
El número y el e diámetro de d las pilas pudo ser innsuficiente
aaun
cuando la longitud de éstas
hay ya sido adec cuada. La so obrecarga inducida
por eel
sismo puddo
causar laa
falla por ppandeo
o
por r capacidad de d carga en la l punta de las l pilas.
93

Fig 4.7
EL SIS ISMO DE LA COSSTA
DEL PACÍFICCO
DE TOHOKU, U, JAPÓN, MARZO
Vista del edific cio de oficinas con falla de
cimentación c en n el barrio de OOroshimachihiigashi
Fig 4.8 8 Evidencias de licuación enn
el estrato supperior
Los
primeros metros m del depósito
en el e cual se dessplanta
el eddificio
son suusceptibles
dde
sufrir
licu uación. Hubo o manifestac ciones de est te fenómenoo
en el área ccircundante.
Consid derando los factores en nunciados, se s puede esspecular
quue
el sismo indujo sobbrecargas
import tantes en las pilas porque e la licuación n presentada en los primeeros
metros ddel
depósito oocasionó
que la as vigas de ci imentación redujeran r su capacidad dde
carga por pérdida de ccontacto
con n el suelo
(fig 4. .8). La sobre ecarga generada
por la re educción en la participacción
de las vvigas
de cimmentación
fue, en ntonces, tran nsmitida a las s pilas y ésta as, a su vez, estuvieron suujetas
a carggas
adicionales
por la
acción n del sismo. Lo anterior produjo p un sistema s de fuuerzas
en dessequilibrio
enn
el que las pilas del
lado oeste o del edif ficio trataron de ser extraí ídas (figs 4.99
y 4.10), mieentras
que enn
la fachada sur de la
estruct tura se obser rvó aplastamiento
ocasion nado por fueerzas
de comppresión
(fig 44.11).
94
O 11, 2011

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.9 Vista de las l fachadas oe este y sur del eedificio
donde llos
pilotes
sufrieron esfuerzos de extracción e y applastamiento,
rrespectivamentte
Fig 4.10 Det talle de la zona a oeste del edifficio
donde se pprodujo
el
leva antamiento de la estructura
Fig 4.11 Detalle de la zona sur del edificio coon
asentamientto
de la estructtura
95

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.12 Ubicación de los edificios visitados en el barrio de Rikuzentakasago (modificado de Google Maps, 2011)
4.3.2 Edificio de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago
El barrio de Rikuzentakasago se encuentra a unos 4 km al este del centro de la ciudad de Sendai.
Durante la visita a este barrio se recorrieron dos edificios de departamentos cuya ubicación se indica
con círculos rojos en la fig 4.12, de los cuales solo uno presentó problemas geotécnicos.
Es un conjunto habitacional compuesto por dos cuerpos de concreto reforzado de 14 niveles
ubicados perpendicularmente entre sí, los cuales están desligados por completo, y donde vivían
cerca de 200 familias. Los dos cuerpos fueron construidos en 1976 y sus cimentaciones fueron
rehabilitadas en 1978, después del sismo de Miyagi. Están desplantados sobre pilas de concreto
reforzado de 24 m que alcanzan un estrato competente. La fig 4.13 presenta dos vistas del conjunto
habitacional. En la fig 4.14 es evidente la separación entre los dos cuerpos, que fue de alrededor
90 cm, en el nivel de azotea. Ambos edificios presentaron daños importantes en elementos de liga
no estructurales. En el momento de la visita, el acceso estaba restringido y la estructura estaba
incluida en la lista de demoliciones. La sección 5.3.2 describe el daño estructural de la edificación.
De forma similar al caso descrito en la sección anterior, estos edificios tuvieron problemas en su
cimentación por la probable combinación de tres efectos: el pandeo de las pilas, la reducción de la
capacidad de carga en la punta de las mismas por no contar con el número o las dimensiones
adecuadas, y la exploración insuficiente del subsuelo durante el estudio de mecánica de suelos que
no permitió determinar la capacidad del terreno con propiedad.
96

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.13 Vi istas del edifici io de departam mentos de dos ccuerpos
en el bbarrio
de Rikuzzentakasago
Fig 4.14 Evidenc cia de la separaación
entre loss
cuerpos s del conjunto hhabitacional
Es impor rtante consid derar que, a pesar de qu ue se observvaron
algunaas
evidenciaas
de licuación
en el
estrato superior,
éstas
no parec cen haber si ido determinnantes
en la
falla de lla
cimentaciión
o el
asentamiento
diferen ncial de los dos d cuerpos del d conjuntoo.
97

4.4 Yuriage
EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.15 Ubicación de las estructuras que sufrieron socavación en Yuriage (Google Maps, 2011)
Yuriage es un poblado de la localidad de Natori donde se pudieron observar daños por licuación y
por el paso del tsunami. La fig 4.15 indica la ubicación del Yuriage. El subcap 3.2 describió el daño
por tsunami en ésta y otras poblaciones de los alrededores de Sendai.
Es importante mencionar que el fenómeno de licuación se presentó en algunas zonas afectadas por
el tsunami y que la destrucción que dejó a su paso no permitió recabar evidencias de él. Un caso
particular de esto se muestra en la fig 4.16, donde se observa un conjunto de viviendas de madera de
uno o dos niveles que, al parecer, sobrevivieron las solicitaciones sísmicas sin presentar problemas
de consideración.
98

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.16 Pérdida P de las evidencias e de licuación
en Naatori
a causa ddel
tsunami (moodificado
de
ht ttp://omarhava ana.files.wordp press.com/20111/03/s_j03_rtr22jqxc.jpg)
En el rec cuadro de la fig 4.16, una a ampliación n permite disstinguir
eviddencias
de liccuación
commo
son la
expulsión n de agua, arena, a y el asentamient to del terrenno.
Sin embbargo,
dichaas
evidenciass
fueron
eliminadas
por el tsunami
que e siguió al sismo. La parte superrior
de la ffig
4.16 muuestra
la
impresion nante entrad da del tsuna ami. Es posible
reconoccer
la dismiinución
de la energía ddel
flujo
hidráulico
por efecto o de la barre era de árbole es en la cossta,
que se eevidencia
poor
la reducción
en la
altura de la ola. A pe esar de ser un na de las me edidas más ccomunes
parra
protecciónn
contra tsunnamis
en
Japón, la a efectividad de las barre eras de árbole es ante un tssunami
de grran
magnitudd
es cuestionnable.
Durante el recorrido o por el pob blado de Yu uriage se obsservaron
alggunos
probleemas
de soccavación
inducidos
por el tsun nami en las pocas p estruct turas de conccreto
reforzaado
que sobrrevivieron
all
mismo,
y se con nstataron dos s casos de construccion
c nes con este problema. La ubicacióón
de las miismas
se
indica mediante
las letras l A y B en la fig 4.1 15. El probleema
de socaavación
es de
gran relevvancia
en
estructuras
expuestas s a regímene es permanen ntes o semippermanentess
de flujo hiddráulico.
Enn
el caso
de las est tructuras de Yuriage, en n contraste, la
socavaciónn
fue causadda
por un sollo
evento, sii
bien de
extraordi inarias propo orciones, que
fue el tsun nami. Las esstructuras
soobrevivientess
estaban en proceso
de demol lición de acu uerdo con los
planes de contingencia
c a del gobiernno
japonés.
99

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
(a) (b)
Fig 4.17 a) Vivienda del sitio A aproximadamente tres años antes del paso del tsunami (Google Maps, 2011) y b) a
tres meses del paso del tsunami
La estructura ubicada en el sitio A de la fig 4.15 corresponde a una vivienda de un nivel de concreto
reforzado, cimentada mediante trabes de liga entre zapatas aisladas ubicadas a poca profundidad
(fig 4.17). Para facilitar la comparación, la fig 4.17 presenta vistas de la estructura antes y después
de la ocurrencia del tsunami. Esta edificación presentó tres características importantes a las que se
puede atribuir su permanencia en pie y en su ubicación original a pesar de la fuerza del tsunami. La
primera es que su construcción es reciente y de buena calidad, la segunda es presentar un área
reducida de exposición a la acción directa del flujo, ya que el lado corto de la vivienda se orienta
paralelamente a la costa, y la tercera es tener una relación de aspecto baja entre altura y longitud de
la construcción que previno un posible volcamiento.
Las características anteriores lograron que las fuerzas hidrodinámicas del tsunami tuvieran
relativamente pocas áreas de impacto y que, aun cuando dichas fuerzas encontraran áreas mayores,
las propiedades de los elementos estructurales fueron adecuadas y el mecanismo de volteo logró
prevenirse. Sin embargo, la estructura presentó socavación en su fachada sureste (fig 4.18).
La socavación mostrada en la fig 4.18 se puede atribuir a que la permanencia en pie de la estructura
durante el paso de tsunami causó la divergencia de las líneas de flujo provocando un incremento en
la velocidad del mismo. Tanto el incremento de velocidad como el cambio en la dirección de las
líneas de flujo pudieron iniciar la generación de vórtices y el desprendimiento de la capa límite en la
esquina sureste de la edificación. Lo anterior pudo ser el precursor del proceso de socavación
localizado en esa zona.
100

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.18
Detalle de la socavación enn
la vivienda deel
sitio A
Fig 4.19 Estructura Es del sitio s B a tres meses
del paso ddel
tsunami
En cuant to a la flota ación o volte eo de la est tructura, fennómenos
usuualmente
dessencadenadoos
por la
socavació ón, se observ vó que el área a de la cimen ntación expuuesta
por estaa
última no fuue
lo suficienntemente
grande pa ara que el em mpuje hidrául lico causara el e desprendimmiento
de la vvivienda
del suelo.
Por otro lado, l la estru uctura ubicad da en el sitio B de la fig 44.15
es un eddificio
de tress
niveles, de concreto
reforzado o, con ciment tación probab blemente con n pilotes (figg
4.19), cuyass
característiccas
son simillares
a la
del sitio A (fig 4.15), en cuanto a edad, e calidad d de la constru rucción y áreaa
expuesta diirectamente
aal
flujo.
101

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
La socavación de esta edificación se concentró, como es común, en sus esquinas. La extensión de
este fenómeno en el perímetro de la estructura fue limitada y, consecuentemente, las fuerzas de
empuje y flotación no fueron suficientes para iniciar los mecanismos de flotación y volteo.
4.5 Higashimatsushima y alrededores
Durante el recorrido por el norte de la bahía de Sendai, se visitaron las poblaciones de
Higashimatsushima y Matsushima, ambas ubicadas en la bahía de Matsushima. La fig 3.33 es una
fotografía aérea con la ubicación de dichos poblados. Como se describió en el subcap 3.3, ambas
poblaciones sufrieron severos daños a causa del tsunami.
4.5.1 Escuela secundaria Narusedaini
En Higashimatsushima se visitó la escuela secundaria Narusedaini, constituida por dos edificios de
concreto reforzado de dos pisos, un gimnasio y una alberca descubierta. La escuela se ubica a unos
500 m de la playa. La franja costera frente a la escuela cuenta con dos barreras contra tsunami, la
primera es un terraplén de 3 a 4 m de altura y la segunda una franja de árboles. De manera similar a
lo ocurrido en Yuriage, estas barreras fueron insuficientes para la contención del tsunami. Sin
embargo, es innegable que la fuerza del flujo fue reducida por ellas. A juzgar por la marcas dejadas
por el agua en el segundo piso del edificio principal, la altura de inundación en la escuela
secundaria Narusedaini fue de alrededor de 4 m.
El edificio principal no presentó daño estructural. Sin embargo, los daños en elementos no
estructurales y en los contenidos del edificio fueron extensos y muy severos. Durante el recorrido
por el interior de los edificios y el gimnasio, se observaron grandes depósitos de material de playa,
lo que contribuye a suponer que la energía del flujo del tsunami fue reducida, al menos
parcialmente, por las barreras. Los problemas de socavación en los bordes expuestos al frente del
flujo hidráulico fueron evidentes. El extremo sur del edificio principal y la cimentación del pasillo
de comunicación con el edificio trasero mostraron claros signos de socavación (fig 4.20). Así
mismo, los bordes de la alberca paralelos a la costa exhibieron la pérdida casi por completo del
material circundante a causa de la socavación inducida por el flujo (fig 4.21).
La extensión del daño se explica por la combinación del flujo de entrada y de salida del tsunami.
Aun cuando la energía relativa al primero pudo disminuir por las barreras de protección, la energía
del flujo de salida pudo ser grande, ya que no existían dichas barreras y, para entonces, el flujo
contenía escombros y material a la deriva que pudo contribuir a la acumulación de daño.
102

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
4.5.2 Matsushima
Fig 4.20 Edificio principal y pasillo a edificio trasero con claros signos de socavación
Fig 4.21 Alberca de la escuela secundaria Narusedaini con claros signos de socavación
A unos cientos de metros al noreste de la escuela secundaria Narusedaini hubo dos estructuras con
problemas de socavación. Estas estructuras se ubican sobre la margen oeste del río Naruse, que divide
la población de Matsushima de la de Higashimatsushima y desemboca en la bahía de Ishinomaki. El
daño geotécnico en estas estructuras se generó por el tsunami provocado por el sismo.
La primera estructura corresponde a un edificio de concreto reforzado de dos niveles que presentó
una inclinación permanente hacia el río a consecuencia de un proceso de socavación severo que
atribuible a la interacción hidrodinámica del terraplén que funcionaba como estructura de retención
en la zona donde se encuentra el edificio (fig 4.22). Además de dicha interacción, el arrastre de
material en el cauce del río durante la entrada y salida del flujo del tsunami pudo haber contribuido
al desarrollo de la falla por socavación.
103

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.22 Edificio afectado por socavación de su cimentación
Fig 4.23 Estribo de un puente vehicular afectado por la socavación de uno de sus apoyos
La fig 4.23 muestra el daño en el estribo de un puente vehicular a causa de la socavación que se
registró en la margen sur del río. Lo anterior se puede atribuir al cambio de materiales en el talud de
la margen del río. Mientras que a lo largo del río se tiene un talud natural, bajo el puente hay un
talud recubierto de concreto cuya presencia induce cambios locales en el flujo hidráulico del
tsunami que pueden dar por resultado incrementos de la velocidad de flujo y, consecuentemente, del
volumen de material arrastrado.
104

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
4.6 Onagawa
Fig 4.24 Ubicación de los taludes A, B y C en Onagawa (modificado de Google Maps, 2011)
Durante el recorrido por esta localidad portuaria de la costa norte de la península de Oshika se
observaron dos aspectos geotécnicos de interés. El primero se refiere a la estabilidad de taludes bajo
la acción del sismo y durante el tsunami, y por el embate de escombros, embarcaciones e incluso
edificaciones a la deriva, mientras que el segundo aspecto está relacionado con el fenómeno de
flotación y volteo de estructuras.
4.6.1 Taludes
Se inspeccionaron tres taludes en Onagawa. La ubicación de los mismos se indica con las letras A,
B y C en la fig 4.24. Los tres taludes son similares y están reforzados mediante una estructura
reticular de elementos de concreto reforzado con funciones de retención mediante anclas en cada
uno de sus nodos (figs 4.25, 4.26 y 4.27). Este tipo de estructura de contención ofrece varias
ventajas. La primera, es que se trata de una estructura autosoportada mediante anclas a la roca que
la subyace, lo cual la hace inherentemente estable aun para pendientes elevadas. La segunda es que
se trata de un sistema de retención flexible y relativamente ligero que reduce las sobrecargas en el
talud y evita la aparición y propagación de grietas.
105

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.25 Vistas del talud A
(a) (b)
Fig 4.26 a) Vista del talud B y b) detalle del embate de una edificación
Las estructuras para contención de este tipo permiten una respuesta en conjunto de la estructura de
concreto reforzado, el talud y la roca subyacente, lo que las hace particularmente estables ante
acciones sísmicas. Durante el recorrido no se observó ninguna evidencia de daño en ellas. En cuanto
al comportamiento bajo la acción del tsunami, se reconoce que estas estructuras de retención se
comportaron adecuadamente. Por ser sistemas permeables que dejan expuesta la mayor parte del
talud a la intemperie, se evita la retención de agua y, con ello, la generación de presiones
hidrostáticas que, en otras circunstancias, pueden desestabilizar al talud. El hecho de que la mayor
parte del talud se encuentre solo recubierto por vegetación para evitar la erosión permite, además,
que cualquier incremento en la presión de poro se reduzca con rapidez.
Finalmente, destaca el comportamiento de estas estructuras de retención incluso ante el embate de
escombros, objetos, embarcaciones y edificaciones desplazadas por el flujo del tsunami (fig 4.26b).
No se observaron daños estructurales notables por este fenómeno en los taludes A y B.
106

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
Fig 4.27 Vista del talud C en la que se aprecia el área reparada
El talud C, en contraste, tuvo daños por socavación en su pie y en el extremo al este. En el momento
de la visita, el talud C había sido reparado mediante la restitución de los elementos estructurales
dañados y el recubrimiento de sus zonas erosionadas (fig 4.27).
4.6.2 Edificios volcados
Cinco edificios de diferentes dimensiones y características sufrieron volcamiento en Onagawa.
Además de la gran demanda impuesta por el flujo del tsunami en esta área, todos los edificios
volcados tenían cimentaciones inconsistentes con el elevado peligro por tsunami del poblado. La
fig 4.28 muestra la ubicación final de las edificaciones volcadas identificándolas con números
crecientes en el orden en que fueron inspeccionadas.
Edificio 1
Este edificio de concreto reforzado contaba con cinco niveles, de los cuales tres fueron demolidos
antes de la visita ya que bloqueaban un camino de acceso al puerto. La cimentación estaba
constituida por una delgada losa de fondo, vigas de cimentación y pilotes huecos prefabricados de
alrededor de 30 cm de diámetro (fig 4.29a).
El volcamiento sufrido por el edificio 1 se puede explicar por deficiencias en la cimentación ya que
ésta contaba con un número reducido de pilotes, de longitud insuficiente, y con aparente escasez de
refuerzo longitudinal y transversal en el fuste de los pilotes. El hecho que dicho refuerzo haya sido
liso, indica que la estructura tiene más de tres décadas de haber sido construida.
107

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.28 Ubicación de los edificios volcados (modificado de Google Maps, 2011)
(a) (b)
Fig 4.29 a) Vista del edificio 1 en su ubicación final y b) detalle de la fractura de pilotes en la cimentación
La fig 4.29 muestra la extracción de uno de los pilotes y la desaparición del resto, lo cual se pudo
deber a dos causas:
Los pilotes permanecieron en el sitio original de la estructura y presentaron fallas abruptas en
su conexión con la losa de fondo por la fractura del acero de refuerzo longitudinal que las unía
a las vigas de cimentación. Es posible que haya existido un debilitamiento de la conexión
108

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
ent tre la cabeza a del pilote y las vigas de d cimentacióón
no solo ppor
el ambieente
salino enn
que se
enc contraba la estructura, e sino
por la acc ción de sismmos
previos.
Los
pilotes sufr frieron extrac cción pero se e desprendieeron
de la cimmentación
a causa de la colisión
de la estructura a con otros elementos e a la deriva. Sii
lo anterior es cierto, see
puede conccluir
que
los pilotes fuer ron insuficie entes en térm minos de loongitud
o friicción
superrficial.
Un eescenario
má ás que podría a explicar la extracción de d los pilotees
es la pérddida
de contaacto
entre el fuste de
los mismos y el suelo circ cundante po or efecto dell
sismo, de lo que resuulta
la pérdidda
de la
resistencia
por fricción en los l pilotes.
Edificio 2
Se trata un u edificio de d tres niveles
de concre eto reforzadoo
cuya ubicaación
se inddica
con el nnúmero
2
en la fig 4.28. La cim mentación estaba
compu uesta por conntratrabes,
zzapatas
pequueñas
y 2 a 3 pilotes
de concre eto reforzad do en cada un na de ellas. La L fig 4.30 muestra unaa
fotografía aantes
y otra después
de ocurri ido el tsunam mi. Es evide ente que el edificio e 2 prresentó
volteeo
y desplazzamiento
a ccausa
del
tsunami. La altura de e inundación n en el poblad do de Onagaawa
fue entrre
15 y 20 m.
De forma a similar al edificio e 1, se e presentó la a extracción de algunos pilotes. Sin embargo, enn
el caso
del edific cio 2, la evi idencia físic ca indica qu ue los pilotes
ubicados hhacia
la fachada
que reesistió
el
empuje del d tsunami fueron ext traídos, mien ntras que loos
del lado opuesto suufrieron
fallaas
en la
conexión n a las contra atrabes y que edaron inmer rsos en el deepósito
de suuelo
(fig 4.31).
(a)
(b)
Fig 4.30 0 Edificio 2, a) aproximadam mente un año antes a del sismoo
(www.panoraamio.com/photoo/49516244,
20011)
y
b) posición final f del mismo o después del tsunami ts (modifficado
de Googgle
Maps, 20111)
109

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.31 Detalle del sistema de cimentación del edificio 2
Fig 4.32 Detalles de la unión entre pilotes y zapatas del edificio 2
Finalmente, se considera que hubo problemas por debilitamiento de la unión de los pilotes con las
zapatas atribuibles a la acción de sismos pasados o a la posible corrosión del acero de refuerzo por
estar expuesto a un medio salino (fig 4.32).
Edificio 3
Se trata de una construcción de concreto reforzado de dos niveles y un pequeño cuarto de azotea
que fue volcada por el empuje del tsunami y que estaba en proceso de demolición en el momento de
la visita (fig 4.33).
110

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.33 Vista V del edificio
3 volcado y een
proceso de demolición
Fig 4.34 4 Detalles de la cimentacción
del edificiio
3
Su ubica ación en Ona agawa corresponde
al nú úmero 3 de la fig 4.28. La geometrría
de la ediificación
exponía un u área extensa
al frente e del tsunam mi, lo cual poodría
explicaar
el que unaa
estructura dde
altura
limitada haya tenido problemas de d volcamien nto.
De mane era similar a los edificios
1 y 2, se e observaronn
serias defficiencias
enn
la cimentaación
del
edificio 3. La fig 4.34
muestra a que solo algunas a zapaatas
están sooportadas
mmediante
pilootes.
En
algunas zapatas z es po osible distin nguir la total ausencia dee
éstos. Dichha
ausencia ppodría
ser exxplicada
por fallas s a tensión de d los pilote es que, al est tar en un ammbiente
mariino,
alcanzaaron
fases avvanzadas
de daño por p corrosión
en el refue erzo, con la consiguientee
pérdida dee
la integridaad
de conexiión
entre
pilotes y zapatas.
111

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.35 Cimentación del edificio 4
En resumen, los pilotes trabajaban adecuadamente ante cargas axiales de compresión pero dejaron
de hacerlo cuando el sismo y el empuje dinámico del tsunami requirieron que éstos trabajaran bajo
condiciones reversibles de carga.
Edificio 4
Corresponde al número 4 de la fig 4.28. Se trata de una estructura de forma rectangular en planta, de
concreto reforzado, y una relación de aspecto entre anchura y altura de alrededor de 1. La
cimentación del edificio 4 consta de una losa de concreto exclusivamente. La combinación del
empuje del tsunami con una cimentación somera causó la flotación, el desplazamiento por decenas
de metros y el giro de 120º de la estructura sobre su propio eje (fig 4.35).
Edificio 5
Se trata de una edificación de concreto reforzado con cimentación a base de zapatas, trabes de liga y
pilotes de sección circular hueca adosados a estas últimas (ubicada en el número 5 de la fig 4.28). Se
observaron evidencias de que el refuerzo de los pilotes se extiende hacia el interior de las zapatas
logrando una acción conjunta. A juzgar por la posición final del edificio, se puede concluir que éste no
se desplazó y sólo volcó. El daño observado en la cimentación se concentró en los pilotes (fig 4.36).
En general, los pilotes en la zona de compresión del volcamiento fallaron en la unión con la
contratrabe, mientras que en la zona de tensión hubo fallas frágiles en el fuste de los pilotes, que en
algunos casos fueron extraídos.
112

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
Fig 4.36 Cimentación del edificio 5
Fig 4.37 Detalle de la cimentación del edificio 5
Es importante reconocer que, en la mayoría de los casos de volcamiento de estructuras por tsunami,
los daños estructurales fueron menores. Lo anterior parece indicar que la superestructura de las
edificaciones fue suficientemente competente e incluso capaz de resistir las demandas del peso
propio de la estructura en una posición para la que no fue diseñada. El problema apunta a que la
conexión entre los pilotes y las zapatas de la cimentación se deteriora con el tiempo y la acción de
agentes agresivos, o fue insuficiente o pobremente detallada durante el diseño. Así mismo, debe
recordarse que, en general, el diseño de las conexiones entre pilotes y zapatas se hace para
combinaciones de carga en las que la compresión es el elemento mecánico que rige. Finalmente, no
se puede olvidar que las normas de diseño en Japón consideran una altura máxima probable de
tsunami de 6 m y que en la ciudad de Onagawa dicha altura rebasó los 15 m. Las demandas
impuestas por el tsunami a las estructuras de la ciudad sobrepasaron toda predicción.
113

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.38 Mecanismo probable del volteo por flotación de un edificio
El mecanismo que genera la flotación y el volteo de edificios se compone de varios elementos.
Inicialmente, se presenta un empuje lateral debido a la entrada del tsunami que causa presiones
sobre la o las caras expuestas de la edificación. La presencia de esta carga es equilibrada por los
pilotes ubicados en la vecindad de dichas caras que resultan sujetos a fuerzas de extracción. A lo
anterior se suma que el nivel del agua empieza a incrementarse hasta alcanzar las losas de los
diferentes niveles, ejerciendo sobre ellas un empuje de flotación con dirección ascendente. Dicho
empuje es equilibrado inicialmente por el peso propio de la estructura y sus contenidos que actúan
de arriba abajo. Sin embargo, cuando el equilibrio no se logra establecer con la acción del peso
propio, se incrementan las fuerzas de extracción de los pilotes.
Finalmente, a medida que el edificio pierde verticalidad por causa del empuje lateral, aumenta el
empuje de flotación sobre la losa de fondo, lo que produce inestabilidad global en la estructura, que
cede e inicia su desplazamiento, por flotación, a la deriva. La fig 4.38 representa el fenómeno de
volteo por flotación de manera simplificada. El mecanismo descrito es admisible para los cinco
edificios volcados que se inspeccionaron en Onagawa.
4.7 Osaki
gua
Nivel del agua
en
osa
La ciudad de Osaki está a unos 40 km al norte de la de Sendai. Es la ciudad donde se registraron
algunas de las aceleraciones más grandes de la red de instrumentos K-Net, lo que despertó especial
interés en visitarla. A pesar de lo anterior, el daño en la ciudad fue ligero y se limitó mayormente a
antiguas estructuras de madera.
114
Flotación

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
Fig 4.39 Ubicación de la escuela secundaria Furukawahigashi en Osaki (Google Maps, 2011)
Fig 4.40 Vista del cuerpo central (izquierda) y del anexo al este (derecha)
Un caso especial de daño en cimentaciones se presentó en la escuela secundaria de
Furukawahigashi, cuya ubicación se indica con un círculo en la fig 4.39.
La escuela está compuesta por tres cuerpos independientes y un gimnasio construidos en diferentes
épocas y, por tanto, con juntas constructivas entre ellos. Todos los cuerpos están estructurados
mediante marcos de concreto reforzado y cimentados con pilotes que alcanzan el estrato resistente,
a unos 20 m de profundidad.
115

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
(a) (b)
Fig 4.41 a) Evidencia de licuación en los estratos superficiales y b) del daño en éstos por la interacción entre los
cuerpos
El cuerpo central fue construido en 1979, el cuerpo al noroeste en 1989 y el anexo de salones y las
escaleras al este en 1990. El daño se concentró en los dos cuerpos más antiguos de la escuela.
La fig 4.40 muestra una vista parcial del cuerpo central y del anexo al este. La diferencia en la altura
de los edificios es evidente y se debe al asentamiento que presentó el cuerpo central después del
sismo. La falla de la cimentación de los dos cuerpos más antiguos se puede atribuir a la secuencia
de tres eventos: la posible licuación en los estratos superficiales, la pérdida de capacidad de carga de
las contratrabes y el subsecuente incremento en las demandas a los pilotes. Durante el recorrido, se
constataron evidencias tanto de la licuación de los estratos superiores (fig 4.41a) como del daño a
dichos estratos por el movimiento relativo entre los cuerpos (fig 4.41b).
La secuencia de eventos descrita pudo desencadenar la pérdida del confinamiento de los pilotes con
la consiguiente reducción de la capacidad de carga por fricción en el fuste de los mismos y la
posibilidad de pandeo local y, por tanto, de falla estructural de los pilotes. Además, cuando la
contribución a la capacidad de carga de las contratrabes se reduce considerablemente por la
licuación de los estratos superiores, se puede generar una acumulación de carga en la punta de los
pilotes que, a su vez, puede causar la falla a compresión de éstos.
La fig 4.42 muestra el asentamiento del cuerpo central en su entrada principal. Debe destacarse que,
además del asentamiento de los cuerpos central y noroeste de la escuela, había indicios del
asentamiento generalizado del suelo en la zona.
116

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
Fig 4.42 Evidencia del asentamiento del cuerpo central a causa de la falla de la cimentación
Fig 4.43 Evidencia del desplazamiento vertical relativo entre el cuerpo central y el anexo al este
Se puede especular que la consolidación de los suelos que usualmente se presenta después del
fenómeno de licuación es la razón de dichos asentamientos.
El desplazamiento vertical relativo entre el cuerpo central y el del este fue de 68 cm. Las dos
fotografías de la fig 4.43 ilustran este desplazamiento, medido en la junta constructiva existente
entre los cuerpos. No hubo evidencias significativas de que el anexo al noroeste haya sufrido
asentamientos.
117

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
(a) (b)
Fig 4.44 Evidencia: a) del desplazamiento horizontal relativo entre el cuerpo central y
el anexo al noroeste, y b) de la inclinación del cuerpo central
El desplazamiento vertical relativo entre el cuerpo central y el del noroeste fue de 48 cm. Durante el
recorrido, también se observó el desplazamiento horizontal entre el cuerpo central y el anexo al
noroeste (fig 4.44a), y se pudo medir el desplome del cuerpo central hacia el sur (fig 4.44b). La
inclinación del cuerpo central fue de 4 %, aproximadamente.
A pesar del daño a la cimentación de los diferentes edificios, no hubo daños estructurales que pudieran
desencadenar el colapso progresivo de éstos. La extensión del daño a elementos no estructurales e
instalaciones, sin embargo, motivó la decisión de las autoridades de demoler las estructuras.
4.7 Urayasu y alrededores
La ciudad de Urayasu, en la prefectura de Chiba, a unos 20 km al noreste de Tokio, presentó
importantes problemas relacionados con el fenómeno de licuación. El principal factor que incidió en
la generación de este fenómeno es el proceso de reclamación de terrenos al mar, que consiste en
incrementar el área de uso urbano y habitacional de la ciudad por medio de la extracción de material
del lecho marino y su reubicación en zonas cercanas a la costa.
Según datos proporcionados por las autoridades de la municipalidad de Chiba, el proceso de
reclamación de terrenos en la ciudad de Urayasu se realizó en dos etapas: la primera de 1968 a 1975
y la segunda entre 1978 y 1981.
118

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
Fig 4.45 Ubicación de los puntos visitados en Urayasu
A partir de la topografía inicial de las zonas que fueron reclamadas, se estima que los estratos de
material licuable tienen un espesor entre 10 y 15 m. La situación anterior incidió directamente en el
nivel de daño, la extensión de las zonas afectadas y la magnitud de los asentamientos. El potencial
de licuación de los suelos en las áreas reclamadas se correlacionó directamente con los diferentes
equipos y técnicas de vibración y colocación del material. Las zonas reclamadas en la década de los
sesenta y setenta fueron más susceptibles a la licuación que las zonas de rellenos construidas más
recientemente, por lo que los niveles de licuación variaron apreciablemente de una zona a otra. El
área afectada por la licuación fue cerca de 1475 ha y el volumen de arena expulsada durante el
fenómeno fue alrededor de 80 000 m 3 .
Los asentamientos producidos por la licuación causada por el sismo y sus réplicas alcanzaron 1 m
en los sitios más afectados de la ciudad de Urayasu. Los daños ocasionados por este fenómeno
abarcaron carreteras y líneas vitales. Los edificios de mediana y gran altura no resultaron afectados
debido a que su sistema de cimentación consiste, generalmente, en pilas que llegan a los estratos
firmes, lo que hace a estos edificios menos susceptibles al fenómeno de licuación que sucede en las
capas superiores. Además, los reglamentos modernos incluyen previsiones que contemplan el
potencial de licuación de los suelos y en el diseño de la cimentación de estos edificios se consideró
119

posible la
licuación por p acción de d un sismo. . Esto es, lass
pilas estabban
diseñadaas
para respoonder
de
forma ad decuada a un n sismo y la licuación ge enerada por éste, incluyyendo
los poosibles
probllemas
de
pérdida de d confinam miento y de capacidad c de e carga. Actuualmente,
esstá
prohibidaa
la construccción
de
edificacio ones en las zonas de reclamación;
en ellas soloo
se permiteen
áreas recrreativas,
commo
es el
caso de zonas z verdes s o parques.
El proces so de licuaci ión se eviden nció por la expulsión e de agua y arenna
hacia la suuperficie
dell
terreno,
lo cual su ucedió unos 6 min despu ués de inicia ado el sismo.
El fenómenno
se prolonngó
por alreddedor
de
5 min y se s reactivó unos u 30 min más m tarde, cuando
ocurrrió
una réplicca
del movimmiento.
La fig 4. 45 muestra la ubicación n de los punt tos visitadoss
en la ciudaad
de Urayassu.
Se recorrrieron
la
estación de tren de Maihama, los l barrios de d Benten y Takasu y la zona cosstera
del cemmenterio
municipa al de Urayasu u, los que se e indican resp pectivamentte
en la figurra
con las lettras
A, B, C y D.
4.8.1 Es stación de tre en de Maiham ma
EL SIS ISMO DE LA COSSTA
DEL PACÍFICCO
DE TOHOKU, U, JAPÓN, MARZO
La fig 4.4 46 muestra los l asentami ientos causad dos por la licuación
en llos
alrededorres
de la estación
de
tren de Maihama, M perteneciente
p e a la red de d trenes feerroviarios
JJR
de Japónn
y cuya ubbicación
correspon nde a la letra a A de la fig g 4.45. Los asentamiento
a os mostradoss
en las fotoggrafías
de la fig 4.46
son de 40 4 y 70 cm m, respectiva amente. Dur rante el reccorrido
por la estación, , se observaaron
las
reparacio ones en los accesos y pasillos con n remplazo temporal dee
banquetass
y guarniciiones
de
material asfáltico. La a estación se e encontraba a en funcionnamiento
en el momentoo
de la visitta.
Es de
interés que q la licuac ción se presentó
sólo en los estraatos
superficciales
y no causó dañoo
en las
estructuras.
Fig 4. 46 Evidencia as del asentami iento causado por p licuación een
los accesos a la estación dde
tren de Maihhama
120
O 11, 2011

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
4.8.2 Ba arrio de Bent ten
Fig 4.47 4 Casas de esplomadas y tr rabajos de rehhabilitación
de sus cimentacioones
Fig 4.48 Med dición de la inc clinación en unna
de las casas desplomadas
El barrio de Benten (punto ( B de la fig 4.45) está a unos 1500 m al nnoreste
de laa
estación dee
tren de
Maihama a. La fig 4.47 7 exhibe el desplome d suf frido por doss
casas de cooncreto
reforrzado
y mammpostería
de dos pi isos, con sist temas de cim mentación som meros, en unna
zona residdencial
con eestructuras
siimilares.
Durante el recorrido se observar ron los trabaj ajos de reparración
de la cimentaciónn
y se pudo medir el
desplome e de una de las l casas. La a inclinación n medida fuee
de alrededoor
de 2 % (ffig
4.48). Estte
barrio
sufrió lic cuación gene eralizada qu ue causó que e muchas dee
sus edificaaciones
se deesnivelaran,
aunque,
afortunad damente, nin nguna alcanz zó una inclin nación que puusiera
en rieesgo
su estabbilidad.
121

4.8.3 Barrio de Takasu
EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 4.49 Emersión de un tanque de almacenamiento de agua
Fig 4.50 Edificios contiguos al tanque de almacenamiento de agua
A unos 1500 m al este del barrio de Benten descrito en la sección anterior, se visitó el barrio de
Takasu (punto C de la fig 4.45). Durante el recorrido por el área, no se vieron daños estructurales.
Sin embargo, se notó un caso en que la licuación de los estratos superficiales ocasionó la flotación
de estructuras subterráneas aisladas. Tal fue el caso de las cámaras de inspección de un tanque de
almacenamiento de agua que estaba bajo un estacionamiento del barrio de Takasu (fig 4.49). Este
fenómeno se debe a la presión por la expulsión de agua y arena ejercida sobre el fondo del tanque,
que lo desplaza hacia la superficie y provoca su emersión. En contraste, no se pudo observar ningún
daño significativo en las edificaciones vecinas que contaban con cimentaciones profundas
(fig 4.50).
122

4. ASPECTO OS GEOTÉCNICO OS
Fig 4.51 Pr roblemas de de esplazamiento lateral en la zoona
costera
4.8.4 Zo ona costera del d cementer rio municipa al de Urayasuu
El cemen nterio munic cipal de Ura ayasu (punto D en la figg
4.45) está jjunto
a un pparque
y un andador
costero, ubicados u en n el extremo este de la ciudad c de UUrayasu.
La fig 4.51 muuestra
el dañño
típico
observad do en las zo onas contigu uas al mar donde d huboo
deslizamieentos
laterales
inducidos
por el
sismo. Este
fenómen no sucedió por p la ausenc cia de un ellemento
connfinante
adeccuado
en la frontera
del terren no con el ma ar, lo que per rmite que los s estratos sup uperficiales sse
movilicenn
en direcciónn
a él.
La fig 4.52
muestra a el daño en n una barrer ra de contennción
de conncreto
reforrzado
a lo laargo
del
andador costero. El desplazamie ento medido o entre los eelementos
dde
esta barreera
fue alreddedor
de
20 cm. Las L fronteras laterales de la masa des slizante estabban
separadaas
entre 1000
y 200 m, diistancias
indicativas
de las gra andes deman ndas impuest tas por el sismo
sobre el terraplén coostero.
123

EL SIS ISMO DE LA COSSTA
DEL PACÍFICCO
DE TOHOKU, U, JAPÓN, MARZO
Fig 4.52 2 Daño a una barrera de con ntención por pproblemas
de ddesplazamientoo
lateral
Fig 4.53 Frontera F lateral l de la masa quue
se deslizó haacia
el mar
La fig 4.5 53 presenta dos d aspectos s de dichas fronteras f a loo
largo de la costa.
Finalmen nte, en la fig g 4.54 se mue estra el luga ar donde se eestaba
depossitando
la areena
recuperaada
en la
ciudad de
Urayasu después d del sismo, s cuyo volumen, ccomo
ya se mmencionó,
rrondó
los 800
000 m
En este lu ugar se clasi ificaba y alm macenaba el material m para
usos futuroos.
3 .
124
O 11, 2011

4. ASPECTOS GEOTÉCNICOS
4.9 Resumen y comentarios
Fig 4.54 Depósito de arena proveniente de la licuación
Entre los problemas geotécnicos causados por el sismo de Tohoku se distinguieron los relacionados
con efectos de sitio y licuación de arenas en áreas extensas, en particular en zonas reclamadas al
mar mediante rellenos artificiales, los asentamientos de edificaciones desplantadas en áreas con
materiales de relleno deficientemente compactados y la afectación de vialidades y viviendas
unifamiliares por licuación.
Así mismo, se observaron desplomos de edificaciones por problemas de cimentación, pérdida de
capacidad de carga y asentamientos diferenciales. En relación con el tsunami, se observó tanto la
socavación de cimentaciones superficiales por el arrastre de suelos causado por la entrada y salida
del flujo de agua, como las fallas parciales de algunos taludes artificiales o naturales.
En contraste con los problemas de licuación, las medidas adoptadas a raíz de sismos anteriores
resultaron efectivas para prevenir daños en edificaciones de gran altura, centros comerciales y vías
elevadas. Es de destacar el buen desempeño de muchos rellenos artificiales recientes y de las
estructuras desplantadas sobre los mismos.
Otro problema, en particular en la ciudad de Onagawa, fue el vuelco de estructuras de concreto
reforzado de tres a cinco niveles. El fenómeno se pudo atribuir a algunas deficiencias en el sistema
de cimentación de dichas estructuras que las hicieron vulnerables ante el empuje hidrodinámico
correspondiente a la altura del tsunami, el cual, además, fue subestimado.
125

4.10 Referencias
EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Tohoku University Fact Book (2001), http://www.tohoku.ac.jp/english/profile/about/01/about0101/.
126

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
5.1 Introducción
Este capítulo trata únicamente sobre los daños observados en las estructuras por efectos del
movimiento sísmico. Los efectos del tsunami en las estructuras se exponen en el cap 3.
Durante el viaje, se visitaron y registraron los daños en edificios de concreto reforzado, viviendas
unifamiliares y auditorios. Estas estructuras se ubican en la ciudad de Sendai y sus alrededores,
incluyendo el campus de la Universidad de Tohoku, el poblado de Higashimatsushima, y la ciudad
de Urayasu en la prefectura de Chiba. La fig 5.1 muestra un mapa de Japón donde se marcan las dos
regiones visitadas con círculos.
Fig 5.1 Ubicación de las dos regiones donde se identificaron los efectos
del sismo en las estructuras (modificado de Google Maps, 2011)
127

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Se presentan los casos en que el desempeño estructural ante el movimiento sísmico fue exitoso.
Adicionalmente, se presentan algunos datos relevantes de daños en estructuras que fueron reportados al
equipo de reconocimiento y que, sin embargo, no fue posible inspeccionar directamente.
El presente capítulo se divide en cinco secciones. Las primeras tres describen el desempeño de las
estructuras observadas en tres regiones geográficas diferentes: el campus de la Universidad de
Tohoku, la ciudad de Sendai y sus alrededores, y la ciudad de Urayasu en la prefectura de Chiba. La
cuarta sección del capítulo describe los daños en estructuras que no se pudieron visitar pero de cuyo
desempeño se pueden aprender lecciones importantes.
Al final del capítulo se resumen las observaciones sobre los efectos del sismo en las estructuras, en
relación con las normas de diseño para estructuras de concreto reforzado aplicables en México y Japón.
5.2 Universidad de Tohoku
La Universidad de Tohoku se ubica a unos 3 km al suroeste del centro de la ciudad de Sendai, en
una zona montañosa (fig 4.1). En el cap 4 se han descrito los aspectos geotécnicos observados en el
campus de la Universidad de Tohoku. El campus cuenta con poco más de 50 edificaciones y, de
ellas, hubo cuatro con daño estructural que se inspeccionaron durante el recorrido por la zona. Sin
embargo, durante la caminata por el campus se observaron al menos tres estructuras más con daño
estructural ligero. En este subcapítulo se describen solo las estructuras que fueron reportadas por los
anfitriones como destacadas por el tipo o extensión del daño que registraron a raíz del sismo.
5.2.1 Edificio de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura
Se trata de una torre de nueve niveles de planta rectangular ligada a dos cuerpos bajos de dos
niveles ubicados a ambos lados en la dirección longitudinal de la edificación (fig 5.2). El edificio de
la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura fue construido en 1969.
La estructuración en la dirección transversal es a base de marcos de concreto reforzado, con muros
del mismo material en los ejes cabeceros. En la dirección longitudinal tiene marcos rigidizados con
diagonales de acero que fueron colocadas en la campaña de reforzamiento realizada en 2000 a
consecuencia del desempeño de la estructura durante el sismo de Miyagi-ken Oki de 1978. El
extremo inferior de las columnas de esquina del tercer entrepiso de la torre, en la unión con los dos
cuerpos bajos, sufrió daño severo debido a las fuerzas axiales generadas por el momento de volteo
en la dirección transversal de la estructura (fig 5.3a). El daño en la base de las columnas reportado
por Motosaka (2011) permitió ver el perfil de acero que formaba la sección transversal compuesta
de la estructura original (fig 5.4).
128

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.2 Vista del edificio de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura
(a)
(b)
Fig 5.3 Descripción esquemática de las solicitaciones impuestas en la estructura: a) momento de volteo y
fuerzas axiales en las columnas de esquina del tercer entrepiso y detalle del daño en dichas columnas, y
b) deformada lateral de la torre (modificadas de Motosaka, 2011)
129

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
(a)
(b)
Fig 5.4 Detalle del daño en la base de las columnas de esquina del tercer entrepiso:
a) columna de la esquina noreste y b) columna de la esquina sureste
(modificadas de Motosaka, 2011)
Por el daño evidente en las columnas del tercer entrepiso (fig 5.4), se puede suponer que el cabeceo
de la torre se incrementó.
Hubo daños importantes en los muros de ambos ejes cabeceros de la torre, principalmente en el lado
al este (fig 5.5). Cabe señalar que el edificio se encuentra instrumentado y que la máxima
aceleración absoluta registrada en el nivel de azotea durante el sismo de Tohoku fue superior a la
medida durante el sismo de Miyagi-ken Oki en 1978 (1.04 g).
130

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.5 Detalle del daño en la columna central del muro cabecero del lado este del edificio
Fig 5.6 Vista de la reparación de las columnas dañadas en la estructura
Durante el recorrido por la estructura, se advirtió el trabajo de reparación mediante barras de alta
resistencia postensionadas alrededor de las columnas encamisadas del tercer entrepiso (fig 5.6) y de
los muros de concreto adyacentes a las mismas (fig 5.7). Se nos informó que el edificio sería
demolido y que la reparación de dichas columnas era una medida temporal para retirar el contenido
del edificio en condiciones de seguridad.
131

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.7 Detalle de la reparación de las columnas dañadas y muros adyacentes en la estructura
Fig 5.8 Vista de los cuerpos bajos, sin daño
En contraste, los dos cuerpos bajos adyacentes no sufrieron daño y, en el momento de la visita,
estaban siendo usados para almacenamiento temporal del contenido del edificio (fig 5.8).
5.2.2 Edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería
Es un edificio de trece niveles de planta rectangular, cuya estructuración es a base de marcos de
acero estructural con columnas compuestas de sección tubular de acero y concreto reforzado
(fig 5.9). La estructura está equipada con dispositivos disipadores de energía en todos los entrepisos
y ambas direcciones (fig 5.10).
La fig 5.11 es una fotografía de la placa informativa de los amortiguadores instalados en la que se
puede ver la ubicación de éstos en el plano de la estructura.
132

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.9 Vista del edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería
Fig 5.10 Detalles de los disipadores de energía instalados en la estructura
Durante el sismo de Tohoku, la máxima aceleración absoluta registrada en la azotea de la estructura fue
de 1 g. La estructura principal no tuvo daños severos, solo daños ligeros en elementos no estructurales.
133

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.11 Placa informativa de los disipadores de energía instalados
en la estructura
Fig 5.12 Daños por caída de libreros y estantes en la estructura (Maeda, 2011)
Se observaron evidencias de desempeño inadecuado de los rellenos arenosos en el perímetro de la
estructura que, sin embargo, no afectaron el desempeño estructural (fig 4.3). Durante la visita se
pudo observar que, en el interior del edificio, las actividades se llevaban a cabo con normalidad. Sin
embargo, se nos reportó que el sismo provocó la caída de libreros y estantes que dificultaron e
incluso hicieron imposible la evacuación del personal que se encontraba en el edificio (fig 5.12). En
el momento de la visita, los libreros se encontraban en posición vertical y se habían instalado
dispositivos de fijación entre ellos y los muros de la estructura.
134

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.13 Daño por falla del talud de soporte del edificio anexo de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura
Fig 5.14 Vista del edificio 1 de Investigación en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada
5.2.3 Edificio anexo de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura
Es un edificio de dos niveles de planta rectangular con estructuración ligera de marcos de acero
estructural, ubicado a unos 50 m al sureste del edificio del Complejo de Laboratorios de Ingeniería
descrito en la sección 5.2.2. La estructura principal sufrió daños estructurales severos atribuibles a
la falla del talud que la soportaba (fig 4.6). En el momento de la visita, la estructura estaba en
proceso de demolición (fig 5.13).
5.2.4 Edificio 1 de Investigación en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada
Este edificio tiene ocho niveles de planta rectangular y su estructuración es a base de marcos de
concreto reforzado y muros del mismo material en los ejes transversales cabeceros acoplados
mediante vigas perforadas por instalaciones (fig 5.14). Se observaron daños importantes por tensión
diagonal en las vigas de acoplamiento de los muros cabeceros (fig 5.15)
135

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.15 Detalle del daño observado en las vigas de acoplamiento de los ejes cabeceros de la estructura
En general, la presencia de perforaciones en elementos estructurales por ductos u otras instalaciones
conduce a una concentración de esfuerzos que requiere un detallado especial del refuerzo. A juzgar
por la severidad del daño, el refuerzo inclinado que se coloca entre los extremos de las vigas de
acoplamiento como parte de los requisitos de muchos reglamentos de diseño modernos fue
insuficiente o inexistente. La sección 5.5.3 de este capítulo presenta los requisitos vigentes para
vigas de acoplamiento que se especifican en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y
Construcción de Estructuras de Concreto (NTC-Concreto) del Reglamento de Construcciones del
Distrito Federal (RCDF) (GDF, 2004).
5.2.5 Edificio Norte para Conferencias en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada
Es un edificio de dos niveles de planta rectangular con estructuración a base de marcos de concreto
reforzado situado al noreste del edificio 1 de Investigación en Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada
que se describió en la sección 5.2.4.
El daño en esta estructura se concentró en las columnas de la planta baja de la fachada sur y se
atribuyó a la concentración de fuerza cortante (figs 5.16a y b). En ellas, se observaron
recubrimientos de concreto excesivos por un lado y escasos en el opuesto (fig 5.16c).
136

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
(a) (b) (c)
Fig 5.16 Vistas del daño en las columnas de la planta baja del edificio Norte para Conferencias en Ingeniería
(d)
Eléctrica y Física Aplicada: a) vista general, b) detalle del daño, c) detalle del recubrimiento, y d) detalle del
refuerzo transversal liso
Además, se observó el uso de acero liso como refuerzo transversal en las columnas dañadas (fig 5.16d),
un elemento constructivo común en estructuras antiguas y prohibido por los reglamentos actuales.
5.2.6 Edificio para Conferencias en Química Aplicada, Ingeniería Química e Ingeniería Biomolecular
Consta de dos niveles de planta rectangular con estructuración a base de marcos de concreto reforzado
en la dirección longitudinal y muros de concreto reforzado en los ejes cabeceros transversales (fig 5.17).
Los anfitriones de la Universidad de Tohoku reportaron que la estructura principal tuvo daños en las
columnas de la planta baja. Durante la visita, se pudo ver la etapa final del proceso de reforzamiento
mediante fibras de carbono y resina epóxica en las columnas dañadas de planta baja (fig 5.18).
137

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Fig 5.17 Vistas del edificio para Conferencias en Química Aplicada, Ingeniería Química e Ingeniería Biomolecular
Fig 5.18 Detalles de la etapa final de la reparación de las columnas de planta baja
5.2.7 Edificio Conmemorativo Aoba
Es un edificio de ocho niveles de planta rectangular con estructuración a base de marcos de concreto
reforzado y muros acoplados de concreto en los ejes transversales cabeceros (fig 5.19). El recubrimiento
de todas las fachadas de la estructura estaba compuesto por mosaico, aparentemente frágil. Se observó
daño en algunas vigas de acoplamiento, al menos en una de las fachadas en la dirección corta de la
edificación. Como resultado del daño estructural, se desprendieron y rompieron mosaicos (fig 5.20).
138

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.19 Dos vistas del Edificio Conmemorativo Aoba
Fig 5.20 Daño observado en las vigas de acoplamiento de una de las fachadas transversales de la estructura
5.2.8 Edificios del Proyecto Shimizu Corporation-Tohoku University
Son dos edificios de concreto reforzado construidos en 1990 para investigación y docencia
(Coveney et al, 1993). Tienen tres pisos de planta aproximadamente cuadrada, estructurados a base
de muros de concreto reforzado con ventanas en ambas direcciones y de geometría prácticamente
idéntica (fig 5.21). La única diferencia entre ellos es que el edificio ubicado hacia el este del campus
cuenta con un sistema de aislamiento de base que consiste en apoyos elastoméricos cilíndricos,
mientras que el otro cuenta con una cimentación convencional.
139

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Fig 5.21 Vista de los edificios del Proyecto Shimizu Corporation-Tohoku University
Fig 5.22 Detalle de la escalera de acceso en la colindancia entre los edificios
Entre los edificios hay una escalera que permite el acceso a las dos estructuras (fig 5.22). El
comportamiento de ambos edificios durante el sismo fue adecuado. Los muros del edificio con
cimentación tradicional mostraron daño ligero, en forma de grietas poco visibles.
Las figs 5.23 y 5.24 muestran detalles de los aisladores sísmicos y de la instrumentación de la
cimentación, respectivamente. En la fig 5.24 se pueden observar también los elementos secundarios
de soporte de carga vertical en el caso extremo de que los aisladores pierdan su capacidad de carga
axial.
140

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.23 Detalle de los aisladores elastoméricos
Fig 5.24 Detalles de la instrumentación de la cimentación y de los elementos estructurales secundarios
5.3 Sendai y alrededores
5.3.1 Edificios de oficinas en el barrio de Oroshimachi
El barrio de Oroshimachi se encuentra a unos 10 km al este del centro de la ciudad de Sendai. En este
barrio, se observaron evidencias de licuación incipiente a lo largo de algunas calles y guarniciones, y
daños en elementos no estructurales en algunas edificaciones. Se inspeccionaron dos edificios de
oficinas que presentaron daño severo y cuya ubicación se indica en la fig 5.25. La aceleración máxima
del terreno reportada en la estación más próxima al barrio de Oroshimachi fue 0.6 g.
El primero de ellos, marcado con la letra A en el mapa de la fig 5.25, es un edificio de dos niveles de
concreto reforzado, construido en 1969, y que presenta una planta rectangular con una distribución de
elementos resistentes más o menos simétrica, con la excepción de la fachada posterior en la que las
ventanas y acceso de la fachada principal fueron remplazados por un muro de mampostería.
141

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Fig 5.25 Ubicación de edificios de concreto reforzado con daño severo en el barrio de
Oroshimachi (modificado de Google Maps, 2011)
La fig 5.26 presenta una vista general del edificio en el estado en que se encontró durante la visita.
Es evidente la falla de prácticamente todos los elementos estructurales de la primera planta.
La fig 5.27 muestra una vista lateral de la estructura y el detalle de la falla de una de las columnas de
concreto reforzado de la segunda planta. La ausencia de refuerzo transversal para proveer capacidad a
cortante en dicha columna y prevenir el pandeo del refuerzo longitudinal es evidente. Es posible que
el refuerzo de las columnas del primer nivel tuviera el mismo tipo y cuantía de refuerzo.
Es importante señalar que los requisitos tanto para la cuantía como para el detallado del refuerzo
resistente a fuerza cortante de columnas del reglamento japonés cambiaron significativamente a
partir de 1981. Una clara evidencia de que los reglamentos modernos de diseño de Japón dan como
resultado estructuras más seguras es el edificio que se encuentra a unos 30 m enfrente del
anteriormente descrito. Se trata de un edificio moderno de tres niveles, de concreto reforzado y de
planta rectangular que no presentó ningún daño (fig 5.28).
El subcap 5.6 presenta algunos detalles sobre los criterios de diseño vigentes en la normativa
japonesa y mexicana con relación a las llamadas columnas cortas.
142

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.26 Vista del edificio A en el barrio de Oroshimachi
Fig 5.27 Vista lateral y detalle de la falla por cortante de una columna del edificio A en el barrio de Oroshimachi
El segundo edificio de oficinas que se visitó en el barrio de Oroshimachi, identificado con la letra B
en la fig 5.25, sufrió daños severos (fig 5.29). Se trata de un edificio de tres niveles de concreto
reforzado, construido en 1969, con planta aproximadamente rectangular y ubicado en una esquina.
La distribución de elementos resistentes es asimétrica. Por un lado, para permitir el acceso e
iluminación, existen columnas en dos de las fachadas del edificio y, por el otro, las fachadas
posteriores están constituidas por muros de concreto reforzado que forman un elemento resistente
en forma de L (fig 5.30).
143

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Fig 5.28 Edificio de oficinas construido después de 1981 en el barrio de Oroshimachi
Fig 5.29 Edificio B en el barrio de Oroshimachi
La asimetría en la distribución de los elementos resistentes a las fuerzas impuestas por el sismo
pudo haber contribuido al pobre desempeño de esta estructura. De igual manera, la presencia de
muretes confinando la parte inferior de las columnas del primer nivel pudo haber sido la causa para
la formación de una columna corta que presenta grietas inclinadas causadas por la concentración de
la fuerza cortante en sus extremos (fig 5.31). Es evidente, además, que tanto el refuerzo transversal
como el longitudinal que se aprecian en la fig 5.31b corresponden a refuerzo liso.
144

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.30 Vista posterior del edificio B en el barrio de Oroshimachi
Fig 5.31 Detalles del edificio de oficinas B en el barrio de Oroshimachi
Las normas de diseño vigentes en Japón prohíben el uso de refuerzo liso por el alto potencial de
pérdida de adherencia que tiene con el concreto circundante ante ciclos de carga reversible, como
sucede durante un sismo.
145

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Fig 5.32 Ubicación de los edificios visitados en el barrio de Rikuzentakasago (modificado de Google Maps, 2011)
5.3.2 Edificios de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago
El barrio de Rikuzentakasago se encuentra al este del centro de la ciudad de Sendai. La fig 5.32
muestra la ubicación de los edificios de departamentos visitados durante el recorrido.
La primera estructura visitada está compuesta por dos cuerpos de catorce niveles ubicados
perpendicularmente entre sí. Los cuerpos están desligados por completo, y en ellos vivían
aproximadamente 200 familias. El año de construcción fue 1976.
Como se explicó en la sección 4.3.2, se presentaron fallas en la cimentación a base de pilas de
concreto reforzado de 24 m de longitud que ocasionaron la inclinación permanente, hacia el sur, de
uno de los cuerpos. Adicionalmente a dichas fallas, hubo daños importantes en elementos de liga no
estructurales en las dos fachadas de la estructura que se pudieron observar.
146

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.33 Vistas del edificio de departamentos de dos cuerpos en el barrio de Rikuzentakasago
(a) (b)
Fig 5.34 Detalles del daño a elementos no estructurales de un edificio de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago:
a) en muros no estructurales de pisos consecutivos y b) en la base de muros no estructurales cerca de ductos
para instalaciones
El daño típico observado en los edificios que aparecen en la fig 5.33 consistió en grietas inclinadas en
muros no estructurales que se encontraban entre ventanas adyacentes (fig 5.34). Las grietas se
presentaron cerca de los ductos de instalaciones embebidos en el concreto. Es posible que la
discontinuidad ocasionada por los ductos haya creado una zona de debilidad que desencadenó la
aparición de estas grietas inclinadas.
147

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Fig 5.35 Edificio moderno de departamentos en el barrio de Rikuzentakasago, sin daño estructural
Del comportamiento observado en esta estructura se desprende una valiosa lección. A pesar de que
el daño se concentró en elementos no estructurales, el impacto económico del mismo fue de tal
magnitud que la demolición del edificio ha sido decidida. Es importante reconocer el hecho,
frecuentemente olvidado o ignorado por los diseñadores, de la participación de elementos no
estructurales en la respuesta y resistencia de las estructuras ante eventos extremos. Aun cuando el
diseñador desprecie la contribución de ciertos elementos no estructurales a la respuesta de una
edificación, esto no se traduce necesariamente en diseños conservadores. En el caso particular de
este conjunto habitacional de dos cuerpos, fue evidente la necesidad de eliminar de forma efectiva
la participación de los muros que exhibieron daño —por ejemplo, desligándolos del resto de la
estructura— o de considerarlos como parte del sistema resistente ante fuerzas laterales y proveer las
cuantías y detallado del refuerzo correspondientes.
En contraste, un edificio moderno, aledaño al anteriormente descrito, sufrió daños apenas visibles
en el recubrimiento de la fachada y en los rellenos perimetrales de la cimentación, los que ya habían
sido reparados en el momento de la visita (fig 5.35).
5.3.3 Casa unifamiliar en el barrio de Rikuzentakasago
En la mancha urbana de la ciudad de Sendai y sus alrededores, se pudo observar un caso de
construcción artesanal en el barrio de Rikuzentakasago (letra B en la fig 5.32).
148

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.36 Vivienda unifamiliar de madera y estuco en el barrio de Rikuzentakasago
Fig 5.37 Detalle del estado de podredumbre de uno de los elementos estructurales
verticales de una casa unifamiliar del barrio de Rikuzentakasago
Era una edificación de un nivel hecha con elementos de madera y estuco. La fig 5.36 muestra una
vista general de la estructura en el estado en que se encontró durante el recorrido.
El colapso de la estructura se puede atribuir no solo a la falta de mantenimiento de sus elementos
resistentes, en particular sus conexiones con la base, sino a la presencia de un sistema de techo
pesado que generó fuerzas sísmicas aún mayores. Durante la visita de inspección se detectó que los
extremos inferiores de los elementos verticales de madera presentaban signos de podredumbre, lo
cual sin duda debilitó la conexión con la cimentación (fig 5.37).
149

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Fig 5.38 Ubicación del centro cultural de Nagamachi (A) y del edificio de departamentos en el barrio de
Asutonagamachi (B) (modificado de Google Maps, 2011)
5.3.4 Centro cultural de Nagamachi
Fig 5.39 Vista exterior del centro cultural de Nagamachi
El centro cultural de Nagamachi está ubicado en el barrio del mismo nombre, a unos 5 km al sur del
centro de la ciudad de Sendai (punto A en la fig 5.38). La fig 5.39 muestra el aspecto general
exterior del centro cultural, que es una estructura de concreto reforzado de planta aproximadamente
cuadrada donde se alojan diversas salas y auditorios.
150

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.40 Vista del sótano de estacionamiento del centro cultural de Nagamachi, sin daño
Fig 5.41 Detalle del daño no estructural en el centro cultural de Nagamachi
Este centro sufrió solo daño estructural ligero, caracterizado por grietas inclinadas en algunos muros
de concreto con anchuras menores de 0.15 mm. La fig 5.40 presenta una vista del sótano del
estacionamiento del centro cultural de Nagamachi.
Sin embargo, se encontró una alta concentración de daño no estructural en una de las salas del
centro. La fig 5.41 ilustra la extensión del daño, caracterizado por la caída de plafones. Se nos
reportaron fallas similares en otros auditorios de la región.
151

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
La falla se atribuyó a la combinación de dos factores: a) el excesivo peso del plafón y b) las
deficiencias en el sistema de sujeción vertical del mismo. Afortunadamente, en el momento del
sismo, la sala del centro cultural de Nagamachi estaba desocupada y no hubo accidentes fatales que
lamentar. Sin embargo, la amenaza potencial para los usuarios y el alto costo de la reparación ha
despertado el interés de la comunidad ingenieril de Japón y del mundo por estudiar el desempeño de
los elementos no estructurales ante eventos sísmicos extremos. Ya se han iniciado algunos
proyectos de investigación sobre el tema.
5.3.5 Edificio de departamentos en el barrio de Asutonagamachi
A lo largo del recorrido por el área de Nagamachi Kohriyama fue posible visitar un edificio
rehabilitado en el barrio de Asutonagamachi (punto B en la fig 5.38). Se trata de un edificio de once
niveles construido en la década de los setenta, formado por dos cuerpos perpendiculares, dispuestos
en forma de L y resueltos mediante marcos de concreto reforzado (fig 5.42).
La estructura sufrió daños durante el sismo de Miyagi-ken Oki de 1978. En particular, el cuerpo
ubicado al sur presentó un desplomo permanente, por la falla de los pilotes de la cimentación, de
unos 30 m de longitud. Sin embargo, se desarrolló un programa de rehabilitación que incluyó la
separación entre los dos cuerpos y la colocación de juntas en el plano de unión de los mismos
(fig 5.43). Adicionalmente, se reparó la cimentación mediante la inclusión de contratrabes de
1.40 m de peralte ligando los pilotes de la cimentación.
El desempeño de esta estructura durante el sismo de Tohoku contrastó con el que tuvo en 1978.
Ambos cuerpos respondieron adecuadamente a las solicitaciones sísmicas y el único daño que se
observó se limitó a grietas longitudinales a lo largo de la cimentación del cuerpo ubicado hacia el
norte. Dichas grietas son comunes en la frontera de una cimentación rígida y los rellenos que la
rodean. En el momento de la visita, dichas grietas habían sido reparadas mediante material asfáltico.
Se debe reconocer que las medidas de rehabilitación llevadas a cabo después del sismo de 1978
fueron exitosas y permitieron que la estructura se desempeñara adecuadamente, incluso ante un
sismo de gran magnitud como el de Tohoku.
Se hace imprescindible que las autoridades y los usuarios establezcan un programa de identificación
y rehabilitación de estructuras vulnerables para que éstas sean reparadas de acuerdo con su
importancia y se encuentren listas para afrontar el sismo esperado en cada región.
152

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.42 Edificio de departamentos en el barrio de Asutonagamachi
Fig 5.43 Detalles de la junta entre cuerpos del edificio de departamentos
en el barrio de Asutonagamachi
5.3.6 Edificios modernos en la ciudad de Sendai
Durante los recorridos por la ciudad de Sendai y sus alrededores fue posible observar la gran
proporción de edificaciones modernas que se desempeñaron adecuadamente durante el sismo. En
general, todas las estructuras modernas se mantuvieron en pie. La fig 5.44 muestra algunos edificios
modernos de la ciudad de Sendai que se desempeñaron adecuadamente. Los daños más frecuentes
en construcciones modernas, en los pocos casos en los que los hubo, se limitaron a elementos no
estructurales y se caracterizaron por la caída de recubrimientos de fachadas, rotura de vidrios y
agrietamientos en la frontera entre cimentaciones rígidas y los rellenos blandos que usualmente las
rodean.
153

5.4 Urayasu y alrededores
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Fig 5.44 Edificios modernos en la ciudad de Sendai
La ciudad de Urayasu se ubica en la prefectura de Chiba, a unos 20 km al noreste de la zona
metropolitana de Tokio. El interés del equipo de reconocimiento de daño en esta área fue motivado
por las grandes extensiones de terreno reclamadas al mar, con un alto potencial de licuación. Los
aspectos geotécnicos observados en esta zona se describen en el subcap 4.8. A pesar de la licuación
generalizada en Urayasu, los daños estructurales fueron mínimos. Las estructuras visitadas en esta
zona fueron el edificio de gobierno de la ciudad de Urayasu, casas unifamiliares en el barrio de
Benten y la estación de tren de Maihama (puntos A, B y C, respectivamente, de la fig 5.45).
154

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.45 Ubicación de estructuras visitadas en la ciudad de Urayasu (modificado de Google Maps, 2011)
Fig 5.46 Edificio de gobierno de la ciudad de Urayasu
5.4.1 Edificio de gobierno de la ciudad de Urayasu
Es una estructura de siete niveles, de planta aproximadamente rectangular, y resuelta con marcos de
concreto reforzado (fig 5.46). Adicionalmente, la estructura cuenta con un sistema de rigidización
con base en secciones de acero en la dirección longitudinal del edificio, para todos los pisos con
excepción del séptimo. La ubicación de esta estructura corresponde al punto A de la fig 5.45.
155

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
El desempeño del edificio durante el sismo fue excelente. No se presentaron daños estructurales
con excepción de algunas grietas apenas visibles en algunos muros del núcleo de escaleras. De
hecho, la funcionalidad del edificio se conservó durante y después del evento sísmico, y fue ahí
donde las autoridades locales coordinaron la respuesta de los equipos de emergencia. Durante el
recorrido, se observaron algunas grietas en guarniciones, banquetas y escaleras de servicio
exteriores. Como se ha mencionado, la aparición de estas grietas es típica del cambio de rigidez
entre la cimentación de una edificación y las banquetas perimetrales. Sin embargo, estas grietas
no pusieron en peligro la estabilidad de la estructura y no afectaron la seguridad de los usuarios de
la misma.
5.4.2 Casas unifamiliares en el barrio de Benten
El barrio de Benten se encuentra a unos 2 km al suroeste del edificio de gobierno de la ciudad de
Urayasu descrito en la sección anterior (punto B de la fig 5.45). El daño en este barrio se relacionó,
principalmente, con la licuación de arenas que sucedió en toda la ciudad de Urayasu. Los aspectos
geotécnicos del sismo en esta zona se describen en el subcap 4.8. A pesar de lo extensivo del
fenómeno de licuación, los daños estructurales fueron menores.
El daño típico en el barrio de Benten consistió en la inclinación de estructuras como cuerpo rígido,
induciendo esfuerzos no contemplados durante el diseño de los elementos estructurales. Este
fenómeno se presentó tanto en casas unifamiliares como en elementos aislados, principalmente
postes y muros de colindancia (fig 5.47). Durante la visita, se observaron los trabajos de
rehabilitación en algunas casas unifamiliares. Así mismo, se atestiguó que los trabajos de
recuperación de vialidades, reparación de guarniciones y banquetas, y relleno de grietas mediante
material asfáltico habían sido concluidos con éxito.
5.4.3 Estación de tren de Maihama
La estación de Maihama (punto C de la fig 5.45) pertenece a la red de trenes ferroviarios JR de
Japón. El tipo de daño estructural que se observó en la estación y sus alrededores corresponde al
desencadenado por el fenómeno de licuación. En general, las estructuras se comportaron
adecuadamente y las reparaciones se limitaron al relleno de grietas en pavimentos, banquetas y
guarniciones. La fig 5.48 muestra algunos aspectos del daño y las reparaciones correspondientes en
la estación de Maihama.
156

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.47 Daños observados en el barrio de Benten
Fig 5.48 Daños en los accesos peatonales a la estación de tren Maihama
En los alrededores de la estación Maihama fue posible atestiguar el buen desempeño de estructuras
tanto de concreto reforzado como de acero. A pesar de las aceleraciones registradas y de la
extensión del terreno reclamado al mar que fue sujeto del fenómeno de licuación, la mayoría de las
estructuras tuvieron un desempeño adecuado. Entre las estructuras con buen desempeño se
identificaron centros comerciales, edificios de oficinas y vías elevadas de transporte férreo. La
fig 5.49 presenta algunos ejemplos del buen estado de las estructuras en los alrededores de la
estación de Maihama.
157

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.49 Estructuras con buen desempeño sísmico en los alrededores de la estación de Maihama
La fig 5.50 presenta un detalle de los apoyos deslizantes que se observaron en un centro comercial
frente a la estación de Maihama. Dichos apoyos dan soporte a una estructura metálica que cubre el
claro entre dos edificios y cuentan con rieles en dos direcciones perpendiculares. Los apoyos
tuvieron un buen comportamiento sísmico.
158

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.50 Detalle de apoyos deslizantes con buen desempeño en los alrededores de la estación de Maihama
5.5 Daños estructurales de interés no visitados
Este subcapítulo presenta los daños estructurales de varios edificios y un viaducto elevado situados
en las ciudades de Sendai, Nakasone, Takahagi y Kasama. La fig 5.51 indica la ubicación general
de dichos puntos geográficos con las letras A, B, C y D, respectivamente. Es pertinente señalar que
estas estructuras no fueron visitadas durante el recorrido. Sin embargo, su inclusión en este reporte
es relevante por el comportamiento que exhibieron durante un sismo de la magnitud del de Tohoku.
Se espera que su inserción sirva al lector para conocer los efectos del sismo en áreas alejadas de la
fuente sísmica que no fue posible visitar durante el viaje de reconocimiento.
159

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.51 Ubicación de daños estructurales de interés no visitados (modificado de Google Maps, 2011)
5.5.1 Daños en elementos de acero
Se presentan los casos de tres edificios con daños en elementos de acero que se ubican en el barrio de
Oroshimachi, a unos 10 km al este de la ciudad de Sendai, en la prefectura de Miyagi (punto A de la
fig 5.51) y cuyo estado fue reportado unos días después del sismo (Mitsumasa y Taichiro, 2011).
Edificio 1
Es un edificio de tres niveles construido en la década de los setenta y destinado a oficinas, cuya
estructura es de perfiles de acero. La estructuración es a base de marcos rígidos que forman una sola
crujía en la dirección corta y ocho crujías con contravientos en la dirección larga. Los daños
reportados incluyen fracturas en las placas de unión (placas gusset) de las conexiones de las
diagonales de contraventeo con los elementos del marco, así como la fluencia del panel de cortante
que conecta los elementos de los marcos en la dirección corta (fig 5.52). Además, se observó pandeo
lateral torsional de los contraventeos del primer entrepiso, atribuible al uso de perfiles de pared
delgada que fueron proveídos con ángulos dispuestos espalda con espalda (fig 5.53). Problemas
similares a los descritos se han observado con frecuencia en estructuras de acero rigidizadas mediante
diagonales metálicas que han experimentado sismos intensos (Abolhassan y Astaneh-Asl, 1998).
160

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
(a) (b)
Fig 5.52 a) Detalle de la fractura de la placa de conexión y b) de la fluencia en el panel de conexión de los elementos
del marco en la dirección corta (Mitsumasa y Taichiro, 2011)
Edificio 2
Fig 5.53 Detalle del daño por pandeo lateral torsional de los elementos de
contraventeo del primer entrepiso (Mitsumasa y Taichiro, 2011)
Se trata de una construcción de planta rectangular, de tres niveles, destinada a estacionamiento y
cuya estructura está resuelta a base de marcos de concreto rigidizados mediante contraventeos de
acero dispuestos en forma de K, en ambas direcciones. El estacionamiento fue construido en la
década de los ochenta y, por ello, se puede suponer que el diseño de los contraventeos tomó en
consideración la posibilidad de pandeo. En efecto, dichos elementos no sufrieron daño por este
fenómeno. Sin embargo, el sismo impuso una concentración de deformaciones plásticas en las
placas de unión de los contraventeos de acero con los elementos de concreto (fig 5.54).
161

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.54 Vista general del edificio 2 y detalle de las placas de unión de los contraventeos con daño por a) pandeo y
b) fractura (modificado de Mitsumasa y Taichiro, 2011)
En algunos puntos, la concentración de esfuerzos fue de tal magnitud que las placas de unión se
fracturaron y ocasionaron el movimiento fuera del plano tanto de los elementos de acero como de la
cimentación. La inclinación de la cimentación fue más evidente en los ejes interiores de la
estructura.
Edificio 3
De manera similar al edificio 2, se trata de una estructura de acero de planta rectangular, de dos
niveles, destinada a estacionamiento, que fue diseñada en 1991. El estacionamiento cuenta con
contraventeos de acero en forma de K en ambas direcciones. Desafortunadamente, el diseño no
consideró el uso de atiesadores para restringir el movimiento de las placas de unión fuera de su plano
y, ante la acción del sismo, dichas placas se fracturaron.
Algunas placas de unión ubicadas en el extremo superior de los contraventeos orientados en la
dirección corta de la estructura sufrieron fracturas (fig 5.55). En la dirección larga de la estructura, los
contraventeos de acero mostraron daño considerable que se relacionó con el pandeo local de las placas
de unión ubicadas en el extremo superior de los mismos.
162

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.55 Fractura de las placas de unión ubicadas en el extremo superior de los
contraventeos de acero (modificado de Mitsumasa y Taichiro, 2011)
5.5.2 Daños en elementos de concreto
Se presentan los casos de tres edificios con daños en elementos de concreto. La ubicación de la
primera estructura no fue especificada por razones de seguridad y privacidad. Sin embargo, las dos
restantes se ubican en las ciudades de Takahagi y de Kasama, respectivamente. Ambas ciudades se
encuentran en la prefectura de Ibaraki y su localización corresponde a las letras C y D de la fig 5.51,
respectivamente. El daño en estas estructuras fue reportado unos días después del sismo (Kanakubo
y Yasojima, 2011) y se debe, principalmente, al fenómeno conocido como columna corta.
Cabe aclarar que es práctica común en Japón orientar los edificios, particularmente los de escuela,
en la dirección este-oeste para que la fachada principal y las ventanas de los salones de clase se
ubiquen hacia el sur y, con ello, aprovechar el sol como fuente de iluminación y calor. En
consecuencia, no es extraño que las fachadas posteriores, usualmente orientadas al norte, cuenten
con faldones o pretiles prefabricados. La ubicación en elevación de estos elementos no estructurales
coincide con la de las vigas principales y, como resultado, la altura libre de las columnas adyacentes
se reduce. Cuando estos elementos estructurales no se separan por completo de las columnas que los
confinan, se forma una columna corta.
163

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
(a) (b)
Fig 5.56 a) Grietas horizontales a lo largo de la junta de construcción entre las vigas y pretiles prefabricados y
b) daño por concentración de fuerza cortante en las columnas de la fachada posterior del edificio 1
(modificado de Otani 2011)
(a) (b)
Fig 5.57 a) Detalle de la formación de trabes de gran peralte y b) del daño en una de las columnas de la fachada
posterior del edificio 1 (modificado de Otani, 2011)
Edificio 1
A
B
C
D
Pretil
Trabe
Se trata de una escuela de educación especial compuesta por tres edificios de concreto reforzado
de cuatro niveles que fueron diseñados en 1974. El edificio del conjunto que presentó mayores
problemas tiene una planta rectangular constituida por tres crujías en la dirección larga y una en la
dirección corta. Este edificio contaba con muros cabeceros en los ejes transversales extremos. Por
las razones indicadas al inicio de esta sección, la fachada posterior fue estructurada mediante
marcos de concreto en los que, por falta de previsión, las vigas y pretiles prefabricados formaron
trabes compuestas de gran peralte que, a su vez, redujeron la altura libre de las columnas (fig 5.56
y 5.57a).
164
A B

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
B
(a) (b)
Fig 5.58 Daño en las columnas B (a) y C (b) de la fachada posterior del edificio 1 (modificado de Otani 2011)
El daño estructural del edificio 1 se concentró en las columnas de las dos fachadas longitudinales.
Las fallas son características de la concentración de fuerza cortante que sufren las llamadas
columnas cortas, donde son patentes tanto la desintegración prácticamente completa del núcleo de
concreto como el pandeo del refuerzo longitudinal y la fractura de algunos estribos del refuerzo
transversal (figs 5.57 y 5.58). También se observaron daños en las uniones de vigas y pretiles
prefabricados con elementos verticales (fig 5.56b).
Debe aclararse que el reglamento japonés vigente desde 1971, con el cual fue diseñado el edificio 1,
incluía detalles de refuerzo en columnas que respondían a los daños registrados como consecuencia
del sismo de Tokachi-Oki de 1968. Dicho reglamento exigía que los extremos de las columnas
contaran con refuerzo transversal con espaciamiento de 10 cm para prevenir fallas por cortante. A
pesar de lo anterior, un gran número de las columnas de las dos fachadas longitudinales del
edificio 1 presentó fallas por cortante relacionadas con el fenómeno de columna corta. Debe
notarse, además, que se usó acero liso como refuerzo transversal, algo prohibido por la mayoría de
los reglamentos modernos.
Muy rescatable es, sin embargo, que los elementos verticales de la estructura conservaron su
capacidad de carga axial, lo cual permitió salvaguardar la vida de los usuarios del inmueble, uno de
los preceptos más importantes de los reglamentos de diseño.
Edificio 2
Este edificio de forma rectangular y cuatro niveles es parte de una escuela de educación normal. La
estructura está constituida por ocho crujías en la dirección longitudinal y una crujía en la dirección
transversal que cuenta con muros cabeceros en los ejes extremos (fig 5.59).
165
C

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.59 Vista de la fachada principal del edificio 2, con daño ligero (modificado de Otani, 2011)
(a)
(b) (c)
Fig 5.60 a) Vista del daño en la fachada posterior del edificio 2, b) detalle del mismo en los elementos verticales y
c) de liga (modificado de Otani, 2011)
166

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
Fig 5.61 Fallas por el efecto de columna corta en las columnas de planta
baja del edificio 3 (modificado de Kanakubo y Yasojima, 2011)
De forma similar al edificio 1 previamente descrito, la fachada posterior del edificio 2 fue resuelta
mediante marcos de concreto en los que las vigas y pretiles prefabricados formaron trabes compuestas
de gran peralte que, a su vez, redujeron la altura libre de las columnas (fig 5.60a).
Ante las fuerzas impuestas por el sismo, los elementos estructurales de la fachada posterior
acusaron diversos niveles de daño. Algunas columnas sufrieron daño severo debido a la
concentración de fuerza cortante por el fenómeno de columna corta, mientras que en algunos muros
y pretiles el daño fue por aplastamiento en sus extremos (figs 5.60a y b). En contraste, las columnas
de la fachada principal que no contaba con pretiles, presentaron daño ligero.
A pesar de la magnitud y extensión del daño en el edificio 2, los elementos verticales de la
estructura conservaron su capacidad de carga axial y, al igual que en el edificio 1, fue posible
salvaguardar la vida de los usuarios del inmueble.
Edificio 3
Se trata del edificio de oficinas del gobierno de la ciudad de Kasama, en la prefectura de Ibaraki. El
reporte de daño de Kanakubo y Yasojima (2011) describe un edificio de planta rectangular, de dos
niveles, estructurado a base de marcos de concreto reforzado. Como en los edificios antes descritos,
las columnas de ambas fachadas longitudinales del edificio 3 están confinadas, en su parte baja, por
pretiles de concreto.
167

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.62 Daño en las columnas del viaducto Tohoku Shinkansen (modificado de Takahashi, 2011a y b)
(a) (b)
Fig 5.63 a) Vista de la cimentación sin daño y b) detalle de la pérdida de concreto en el núcleo de una columna
(modificado de Takahashi, 2011a y b)
Lo anterior condujo a que todas las columnas del primer entrepiso presentaran fallas por cortante
caracterizadas por grietas inclinadas en forma de X, que perdieran prácticamente todo el núcleo de
concreto y que sufrieran el pandeo del refuerzo longitudinal (fig 5.61). Adicionalmente, algunas de las
columnas del segundo piso mostraron grietas inclinadas por esfuerzos cortantes altos. A pesar de que
la capacidad de carga axial de las columnas de la planta baja se afectó seriamente por el daño por
corte, se previno el colapso de la estructura.
168

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
5.5.3 Daños en vías elevadas
El daño en el viaducto de la línea ferroviaria Tohoku Shinkansen, en su paso por la ciudad de Nakasone,
se describe en el reporte de Takahashi (2011).
Este viaducto, construido entre 1977 y 1978, tuvo daños importantes por el sismo de Tokachi-Oki de
2003, también conocido como el sismo de Hokkaido. Su estructuración es de marcos de concreto
reforzado con juntas transversales a la dirección del tráfico. En general, el daño se concentró en el
extremo superior de las columnas, justo debajo de los cabezales y se atribuyó a deficiencias en el
confinamiento y a la presencia de juntas constructivas entre las columnas y los cabezales (fig 5.62).
Los daños reportados incluyen la pérdida de recubrimiento, aplastamiento del concreto del núcleo,
pandeo del refuerzo longitudinal y fractura del refuerzo transversal (fig 5.63). Este daño es
característico de fallas combinadas de cortante y flexión. A pesar de la pérdida prácticamente total del
concreto del núcleo de algunas columnas y de la evidente reducción de su capacidad de carga vertical,
la estructura fue capaz de redistribuir los esfuerzos y, afortunadamente, no se presentaron colapsos, ni
se reportaron daños en la cimentación.
5.6 Aspectos reglamentarios
Debe hacerse hincapié en que las fallas reportadas en los elementos de concreto descritos en esta sección
ocurrieron en estructuras antiguas que no fueron diseñadas de acuerdo con las normas vigentes en
Japón. El reglamento de diseño para estructuras de concreto de Japón tiene requisitos sísmicos similares
a otros reglamentos modernos, entre ellos las NTC-Concreto del RCDF (GDF, 2004), que establecen
disposiciones específicas para el refuerzo de vigas de acoplamiento, incluida la provisión de refuerzo a
lo largo de las diagonales de dichas vigas a fin de prevenir fallas como las reportadas en las secciones
anteriores (fig 5.64).
Fig 5.64 Refuerzo de vigas diafragma que une muros sujetos a fuerzas horizontales en su plano (GDF, 2004)
169

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Fig 5.65 Detallado de elementos a flexión de marcos dúctiles (GDF, 2004)
Fig 5.66 Detallado de elementos a flexo-compresión de marcos dúctiles (GDF, 2004)
Las NTC-Concreto del RCDF incluyen requisitos para los elementos sujetos a flexión y
flexcompresión que forman parte de marcos dúctiles. Las figs 5.65 y 5.66 presentan los detalles de
dichos elementos. Nótese la reducción en el espaciamiento del refuerzo transversal hacia los extremos
de los miembros.
170

5. EFECTOS DEL SISMO EN LAS ESTRUCTURAS
5.7 Resumen y comentarios
En este capítulo se han descrito los efectos del sismo en las estructuras, presentando casos icónicos
de comportamiento inadecuado en estructuras de acero y de concreto. A pesar de la impresión que
estos casos pueden causar en el lector, la inmensa mayoría de las estructuras modernas tuvieron un
comportamiento adecuado. Los daños estructurales fueron menores de los que se podían esperar, en
consideración de la magnitud e intensidad del sismo de Tohoku.
A partir de las observaciones del daño en las estructuras y de los casos de éxito registrados durante
el viaje de reconocimiento de daño, se puede afirmar que:
El daño estructural se presentó, de manera prácticamente exclusiva, en estructuras de
antigüedad superior a treinta años. El reglamento de diseño japonés sufrió cambios
importantes en 1981 y la inmensa mayoría de las estructuras diseñadas y construidas con las
especificaciones de dicho reglamento tuvieron un desempeño satisfactorio ante las demandas
impuestas por el sismo.
De acuerdo con el levantamiento de daño hecho en la ciudad de Sendai (Motosaka, 2011), se
detectaron 95 edificios sin daño, 66 con daño parcial que se encontraban totalmente
recuperados en el momento de la visita y 14 con daño parcial que estaban en proceso de
recuperación.
No se observaron fallas relacionadas con colapsos progresivos en ninguna de las estructuras
visitadas, tampoco problemas por torsiones excesivas en planta o por golpeteo entre
estructuras vecinas. Así mismo, no se registraron daños en estructuras en voladizo ni en
escaleras de servicio.
Las fallas en estructuras de concreto se debieron a comportamientos no deseados por efecto de
columna corta, y deficiencias en la cuantía y distribución del refuerzo.
Las fallas reportadas en estructuras de acero se concentraron en contraventeos y en las placas
de conexión de los mismos a los miembros principales de la estructura. Se reportaron
problemas de pandeo lateral torsional, y de fluencia y fractura en placas conexión.
Se conocieron casos en los que la reparación y rehabilitación de las estructuras después de
presentar daño en sismos previos fueron exitosas. Es loable que la comunidad ingenieril
japonesa haya tomado las medidas necesarias en términos de la actualización del reglamento
de diseño y construcción para prevenir daños mayores en estructuras construidas
recientemente.
Se observaron problemas en elementos no estructurales en auditorios, viviendas unifamiliares
y edificios de oficinas. Entre los elementos con daño se encontraron plafones, muros de
171

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
mampostería en colindancias y estantería en general. Este tipo de daño, que afortunadamente
no tuvo consecuencias graves en términos de afectación a los usuarios, tiene gran impacto
económico, por lo que se hace necesaria la revisión de los detalles de conexión y sujeción de
los elementos no estructurales.
5.8 Referencias
Coveney, VA, Kuroda, T, Kobatake, M, Nita, Y, Kulak, RF, Chang, YW, y Seidensticker, RW
(1999), Monitoring of Soft High Damping Elastomeric Bearings for Earthquake Isolation,
International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management,
Bristol, Reino Unido, 21-23 jul, 7 pp
GDF (2004), Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de
Concreto del Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, Gaceta Oficial del Gobierno
del Distrito Federal (6 oct), 88-194
Kanakubo, T, y Yasojima, A (2011), Report on Building Damage in Northern Ibaraki Prefecture by
the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake, Comunicación personal escrita y
traducida por Shunsuke Otani (mar 30), 14 pp
Maeda, M (2011), Damage inside Synthetic Engineering Research Building, Comunicación
personal traducida por Shunsuke Otani (mar 24), 2 pp
Mitsumasa, M, y Taichiro, O (2011), Hokkaido University, Japan Effects of the 2011, Tohoku,
Japan, Earthquake on Steel Structures, www.eqclearinghouse.org/2011-03-11-sendai/2011/08/03
/eeri-steel-structures-reconnaissance-group/dsc_0010/
Motosaka, M (2011), The 2011 Off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake-Quick Investigation
Report on Earthquake Damage on Buildings, nota técnica traducida por Shunsuke Otani
(mar 19), 17 pp
Otani, S (2011), Structural Damage of “A” High School Buildings, nota técnica (abr 20), 8 pp
Takahashi, Y (2011a), Structural Damage of Tohoku Shinkansen Viaducts by the 2011 Off the
Pacific Tohoku Earthquake First Report Released on March 16, 2011, nota técnica traducida y
enviada por Shunsuke Otani (mar 27), 7 pp
Takahashi, Y (2011b), Structural Damage of Tohoku Shinkansen Viaducts by the 2011 Off the
Pacific Coast of Tohoku Earthquake - Damage of Nakasone No 1 Viaduct and Discussion on
Damage Mechanism - Second Report Released on March 17, 2011, nota técnica traducida por
Shunsuke Otani (mar 27), 10 pp.
172

6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
6.1 Efectos sismológicos
El sismo ocurrido el 11 de marzo de 2011, de magnitud Mw 9, se considera generado por la
subducción de la placa del Pacífico por debajo de la Americana. El área de ruptura fue
aproximadamente de 550 por 260 km. Aunque los valores y la distribución del deslizamiento sobre
el plano de falla tienen variaciones, la mayoría de los modelos coincide en localizar una zona de
gran deslizamiento frente a las costas de Sendai. Se ha estimado que la zona de mayor
deslizamiento alcanzó 55 m y a ella se atribuye el gran tsunami.
La extensión de la zona de deslizamiento causó aceleraciones por encima de 1 000 cm/s 2 que fueron
registradas en más de 20 estaciones, algunas localizadas a más de 300 km del epicentro. Destaca la
aceleración máxima, de 2 933 cm/s 2 , registrada en la estación MYG004 que se ubica en el poblado
de Tsukidate, en la prefectura de Miyagi, a 174 km del epicentro. Los daños observados en las
estructuras ubicadas en los alrededores de dicha estación no corresponden a la máxima intensidad
instrumental determinada por JMA para el sitio.
A pesar de los numerosos estudios que realizó el Comité de Investigación Sísmica del Japón en
2004, no se creía factible que un sismo de esta magnitud ocurriera en los siguientes 30 años.
6.2 Efectos del tsunami
La causa principal de los daños fue el tsunami. Este fenómeno superó, por mucho, las expectativas
y, por tanto, la infraestructura contra tsunamis resultó insuficiente. Casi dos tercios de los 300 km
de diques en la costa de las prefecturas de Iwate, Miyagi y Fukushima fallaron total o parcialmente.
Las autoridades japonesas reconocieron la necesidad de mejorar dichas estructuras y ya trabajan en
un plan de reconstrucción y reforzamiento.
173

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
Algunas de las observaciones y recomendaciones generales que se pueden derivar de la visita en
términos de la amenaza que representa un tsunami son:
Las casas de madera deben ser diseñadas para que sus elementos se mantengan unidos entre sí
y a la cimentación. Las fuerzas normales al plano de los paneles de recubrimiento exterior
deben ser consideradas en el diseño.
Las vigas y columnas de las estructuras metálicas permanecieron, en general, en pie. Sin
embargo, algunos diafragmas de piso y la mayor parte de los paneles de recubrimiento
exterior se desprendieron de los elementos estructurales o resultaron severamente dañados.
Varios muros de mampostería que formaban parte de estructuras de concreto reforzado
presentaron fallas por la presión ejercida por el tsunami en dirección normal a los mismos. Es
pertinente revisar las normas de diseño de estos elementos para considerar las fuerzas
normales asociadas con el empuje hidráulico del tsunami.
Las estructuras de concreto reforzado se mantuvieron en pie. Hubo algunas excepciones en la
ciudad de Onagawa donde se presentó volcamiento de edificios de hasta cuatro niveles, cuya
cimentación superficial resultó insuficiente para soportar el empuje hidráulico del tsunami.
Los niveles del agua en dicha localidad superaron los 6 m.
Los tanques de almacenamiento de líquidos, en particular los inflamables, deben fijarse
adecuadamente a sus cimentaciones y otros sistemas de soporte. Los riesgos de incendio y de
contaminación relacionados con el movimiento a la deriva y el posible impacto de dichos
tanques con otras estructuras deben ser reducidos al mínimo.
Las losas de muelles se deben anclar a los elementos de soporte teniendo en cuenta el empuje
hidráulico lateral y de flotación que puede causar un tsunami.
Aun cuando el daño por tsunami se concentró en la zona costera, se registraron inundaciones en una
franja de 1 a 5 km en las planicies y llanuras de la prefectura de Miyagi. Muchas poblaciones
costeras fueron severamente afectadas. Las casas de madera fueron arrasadas y edificaciones de
concreto fueron volcadas por el empuje del agua. Sin embargo, el sistema de alerta de tsunamis,
operado por JMA, funcionó adecuadamente y permitió que muchas personas sobrevivieran.
Por esta experiencia, se hace imperativo identificar las poblaciones vulnerables a los efectos de este
fenómeno y aplicar las medidas preventivas correspondientes para aminorar los daños en la
infraestructura y, sobre todo, evitar la pérdida de vidas humanas. En zonas costeras susceptibles al
embate de tsunamis debe evitarse la construcción de viviendas nuevas en tanto no se tomen las
174

6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
medidas de contención acordes con el riesgo de cada lugar. Por todo lo anterior, es fundamental
estimar con el mayor realismo posible el peligro y el riesgo de tsunami en las poblaciones costeras,
para establecer los parámetros apropiados de diseño.
6.3 Aspectos geotécnicos
Se detectaron problemas relacionados con efectos de sitio y licuación de arenas en áreas extensas,
en particular en zonas reclamadas al mar mediante rellenos artificiales. Los daños causados por
licuación fueron significativos en algunas viviendas unifamiliares. En contraste, las medidas
adoptadas a raíz de sismos anteriores resultaron efectivas para prevenir daños en edificaciones de
gran altura, centros comerciales y vías elevadas. Es notable el buen desempeño de muchos rellenos
artificiales recientes y de las estructuras desplantadas sobre los mismos.
En relación con el tsunami, se observó la socavación de cimentaciones por la entrada y salida del
agua a través de las edificaciones, lo que produjo arrastre de suelos. Las construcciones susceptibles
de socavarse deben concebirse con cimentaciones robustas y lo suficientemente profundas para
evitar que sean afectadas por este fenómeno.
Otro problema, en particular en la ciudad de Onagawa, fue el vuelco de estructuras de concreto
reforzado de tres a cinco niveles, atribuido a deficiencias en el sistema de cimentación que
evidenció la subestimación del empuje hidrodinámico relacionado con la altura del tsunami. Las
edificaciones que sufrieron este tipo de falla contaban con pocos pilotes, presentaban deficiencias
en el detallado de su conexión a las zapatas de cimentación o exhibieron la ausencia total de éstos.
Las deficiencias anteriores, aunadas a la acción hidrodinámica sobre las paredes y al efecto de
flotación impuesto sobre la losa de cimentación y las losas de plantas superiores, propiciaron la
pérdida de contacto de las edificaciones con el suelo de cimentación y, después, su volteo.
6.4 Aspectos estructurales
A partir de las observaciones del daño en estructuras y de los casos de éxito que se pudieron
registrar durante el viaje de reconocimiento de daño, se pueden hacer los siguientes comentarios:
El daño estructural se presentó, de manera prácticamente exclusiva, en estructuras cuya edad es
superior a los treinta años. Dichas estructuras fueron diseñadas y construidas con disposiciones de
reglamentos antiguos. El reglamento de diseño japonés sufrió cambios importantes en 1981 y la
inmensa mayoría de las estructuras diseñadas y construidas con las especificaciones de dicho
reglamento tuvieron un desempeño satisfactorio ante las demandas impuestas por el sismo.
175

EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
No se observaron fallas catastróficas por colapsos progresivos en ninguna de las estructuras
visitadas.
Las fallas estructurales detectadas con mayor frecuencia se debieron a comportamientos
indeseables por efecto de columnas cortas, deficiencia en el detallado del refuerzo y cambios de
rigidez sustanciales entre plantas consecutivas.
Se conocieron casos en los que la reparación y rehabilitación de las estructuras después de
presentar daño en sismos previos fueron exitosas. Es loable que la comunidad ingenieril
japonesa haya tomado las medidas necesarias en términos de la actualización del reglamento de
diseño y construcción para prevenir daños mayores en estructuras construidas recientemente.
Se observó el caso de fallas en elementos no estructurales en el auditorio del centro cultural
de Nagamachi. Este tipo de daño, que afortunadamente no tuvo consecuencias graves en
términos de afectación a los usuarios, tiene un gran impacto económico. Se hace necesaria la
revisión de los detalles de conexión y sujeción de los elementos no estructurales por parte de
especialistas.
6.5 Comentarios finales
El desempeño de estructuras modernas de concreto y acero fue satisfactorio. En términos generales,
se concluye que el reglamento japonés de construcciones utilizado para el diseño de elementos
estructurales es consistente con el peligro sísmico del país. Sin embargo, fue claro que las demandas
asociadas con los efectos del tsunami sobrepasaron, por mucho, las especificadas en códigos y
reglamentos. La comunidad ingenieril japonesa ya trabaja en las modificaciones pertinentes de esos
documentos.
Este gran sismo puso en evidencia, una vez más, la falta de un diseño apropiado de los elementos no
estructurales en edificaciones de madera, acero y concreto, ante los efectos tanto de sismo como de
tsunami. Se requiere establecer criterios de diseño para elementos no estructurales en concordancia
con los riesgos por sismo y tsunami de cada sitio. En zonas costeras vulnerables a los efectos de
tsunamis se debe dar especial atención al anclaje de esos elementos para que se mantengan unidos a
la estructura, y así evitar que se sumen a los escombros que arrastra el agua y que a su vez pueden
provocar daños a las personas y a otras construcciones.
A juicio del grupo de trabajo, cuatro son los problemas principales que ha afrontado el pueblo
japonés a raíz del sismo de Tohoku: la reubicación de personas, la reconstrucción de las zonas
176

6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
dañadas, la remoción y reciclaje de escombros y desperdicios, y la emergencia en la planta nuclear
de Fukushima I. Con el fin de resolver los dos primeros, se han definido programas específicos para
cada comunidad que incluyeron la construcción de residencias temporales. Para atender el tercero,
se siguen los programas, procedimientos y normas para la remoción, clasificación y reúso de
escombros que existen en Japón desde hace décadas. Los avances en este sentido son sorprendentes.
Gracias a la amplísima cobertura instrumental con que cuenta Japón, el evento de Tohoku es el que
tiene la mayor cantidad de registros de la historia, tanto del sismo como del tsunami, los cuales
serán materia prima de investigaciones y permitirán conocer mejor estos fenómenos y sus efectos.
Las observaciones del grupo de trabajo permiten afirmar que, a pesar del tamaño y las
consecuencias del sismo, Japón se encuentra en camino de una rápida recuperación. Es importante
destacar las valiosas lecciones sobre los sistemas de alerta temprana para sismo y tsunami, así como
las estrategias de respuesta ante emergencias. Por ejemplo, en tres meses prácticamente se recuperó
la capacidad productiva de los sectores eléctrico, manufacturero y automotriz. Lo mismo ha
sucedido en relación con la infraestructura de la red primaria de las vías de comunicación terrestre y
aeroportuaria. En cuanto al manejo de fondos de emergencias, es de resaltar que los recursos
económicos estuvieron disponibles en tres días para uso de las autoridades locales. Respecto a la
planeación de la recuperación, se procedió inmediatamente después del evento con base en
programas existentes que involucran a comités locales vinculados con las diversas comunidades.
El reto para México es capitalizar la experiencia japonesa de manera que podamos evaluar los
avances de nuestro país en términos de prevención, normas de construcción, mejoramiento de
suelos, instrumentación y capacitación. Tal evaluación dará la oportunidad de identificar nuestras
deficiencias y establecer las acciones idóneas para eliminarlas en el corto plazo. Este reto requiere la
participación y el compromiso coordinado y constructivo de diversas instituciones públicas y
privadas. Sólo así lograremos estar mejor preparados para futuros eventos sísmicos de gran
magnitud.
Nota: La información recabada sobre los efectos del sismo puede consultarse en el portal del
IIUNAM (http://sharepoint.iingen.unam.mx/proyectos/tohoku2011).
177

6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
APÉNDICE
INTENSIDADES JMA
179

APÉNDICE. . INTENSIDADES
JMA
INTEN NSIDADES JMA
Las inten nsidades sísm micas definida as por la JMA A aparecen een
la fig A.1, , en comparaación
con la eescala
de
Mercalli modificada. m Como puede e verse, la esc cala JMA tienne
intensidaddes
que van dde
cero a siette,
donde
siete es la l mayor inte ensidad y co orresponde a la intensidaad
doce de lla
escala de Mercalli moodificada
(tabla A. 1). Después del sismo de d Hyogo-ken
de 1995, llas
intensidaades
5 y 6 see
subdividierron
en 5
inferior (5L), ( 5 super rior (5U), 6 inferior (6L L) y 6 superiior
(6U). Laa
fig A.2 muuestra,
por mmedio
de
dibujos, los l sucesos esperados e pa ara cada intensidad,
y enn
la tabla A.11
se describee
cómo lo percibe
la
gente.
Fi ig A.1 Escala de intensidad sísmica s JMA een
comparaciónn
con la escalaa
de inten nsidad de Merc calli Modificadda
(modificadaa
de JMA, 20111)
Fig A.2 A Explicació ón esquemática a de las intens sidades sísmicaas
utilizadas ppor
JMA (modif ificada de JMAA,
2011)
181

Nivel ¿Qué sentimos?
EL SISMO DE LA COSTA DEL PACÍFICO DE TOHOKU, JAPÓN, MARZO 11, 2011
TABLA A.1 (JMA, 2011)
0 La gente no sentirá ningún movimiento.
1
2
3
4
5 débil
5 fuerte
Algunas personas que estén adentro de alguna casa o edificio sentirán un
movimiento ligero.
La mayoría de la gente que se encuentre adentro de alguna casa o edificio
sentirá los movimientos. Algunas personas que se encuentren durmiendo
despertarán.
Casi todos los que se encuentren adentro de alguna casa o edificio sentirán
los movimientos. La gente podría asustarse.
Será un tanto temible y algunas personas estarán preocupadas por su
seguridad. Casi todas las personas que estaban durmiendo despertarán.
La mayoría de la gente se preocupara por su seguridad. Algunas personas
experimentaran dificultad para moverse de un lado a otro.
Causa temor. La mayoría de las personas experimentarán dificultad para
moverse de un lado a otro.
6 débil Se volverá difícil permanecer de pie.
6 fuerte Será imposible ponerse de pie. Para moverse se tendrá que gatear.
7
Las personas estarán a merced de los movimientos producidos por el
sismo, será imposible controlar los movimientos propios.
La determinación de la intensidad sísmica, establecida para cada localidad, es automática con base
en mediciones de movimientos fuertes y siguiendo el procedimiento siguiente (Otani, 2011):
1. Se analizan los registros digitales de aceleración observados en tres componentes (dos
horizontales y uno vertical) por medio de la transformada de Fourier (figs A.3 y A.4).
2. Se corrige el efecto del periodo del sismo con filtros pasa baja y pasa alta. Se usa un filtro
adicional para corregir el efecto de la frecuencia en las estructuras. El filtro final aparece con
línea negra en la fig A.5. El eje vertical en dicha figura es el factor de corrección mientras que el
eje horizontal es la frecuencia.
3. Se aplica la transformada inversa de Fourier para obtener la historia de tiempo de aceleración
filtrada (fig A.6).
4. Se calcula la suma vectorial de los tres componentes, y se grafica el valor absoluto de la amplitud
con respecto al tiempo (fig A.7).
182

APÉNDICE. . INTENSIDADES
JMA
5. Se est tima el tiem mpo durante e el que se excede unaa
amplitud dde
aceleracióón
determinnada.
La
aceler ración "a" se determina para p una duración
de 0.33
s (fig A.8).
6. La int tensidad sís smica es determinada
con c la siguiiente
expressión,
que see
ha derivaddo
de la
correlación
de inte ensidades sís smicas regis stradas durannte
sismos prrevios:
7. La int tensidad sísm mica JMA se e determina como c sigue:
Inte ensidad 0 pa ara I menor de d 0.5
I = 2 log a + 0.994
Inte ensidad 1 pa ara I entre 0. 5 y 1.5
Inte ensidad 2 pa ara I entre 1. 5 y 2.5
Inte ensidad 3 pa ara I entre 2. 5 y 3.5
Inte ensidad 4 pa ara I entre 3. 5 y 4.5
Inte ensidad 5 ba aja para I ent tre 4.5 y 5.0
Inte ensidad 5 alt ta para I entr re 5.0 y 5.5
Inte ensidad 6 ba aja para I ent tre 5.5 y 6.0
Inte ensidad 6 alt ta para I entr re 6.0 y 6.5
Inte ensidad 7 pa ara I mayores
o iguales que q 6.5
Fig A.3 3 Registros de e aceleración een
tres componnentes
183

EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAP
Fig A.4 Tr ransformadas de d Fourier de ccada
componeente
Fig A.5 Cara acterísticas dell
filtro
184
PÓN, MARZO 11, 2011

APÉNDICE. . INTENSIDADES JMA
Fig A.6 Regis stros acelerogr ráficos reconsttruidos
despuéés
de filtrados
Fig A.7 Distr ribución de ac celeración absooluta
sobre el eeje
de tiempo
185

Referencias
EL SISMO O DE LA COSTA DDEL
PACÍFICO DDE
TOHOKU, JAPPÓN,
MARZO 11
Fig A.8 Cálc culo de la intennsidad
Otani, S (2011),
Japan Metereolog gical Agency y (JMA), Seeismic
Intennsity,
nota ttécnica
(marr
23),
6 pp.
186
, 2011

APÉNDICE. INTENSIDADES JMA
La obra El sismo de la costa del Pacífico de Tohoku, Japón, marzo de
2011 fue editada por el Instituto de Ingeniería, de la Universidad
Autónoma de México (IIUNAM), en Ciudad Universitaria, CP 04510,
México, DF. El cuidado de la edición estuvo a cargo de Olivia Gómez
Mora, de la Unidad de Promoción y Comunicación del IIUNAM.
Esta obra está gratuitamente disponible para consulta e impresión, en
archivo pdf de 22 480 KB, en la sección de Publicaciones del portal
electrónico del IIUNAM, http://www.iingen.unam.mx, desde que se
terminó de editar, el 15 de diciembre de 2012.
187