A las 02:40 h del 28 de julio de 1957 ocurrió un sismo con epicentro frente a las costas del estado de Guerrero que ocasionó daños graves y colapsos en la Ciudad de México. En ese tiempo no se contaba con la instrumentación actual, de modo que la información técnica que aquí se presenta está basada en artículos y reportes técnicos, además de la experiencia adquirida. Por ejemplo, se estima que la magnitud debió ser de entre 7.7 y 7.9. La información disponible coincide en que hubo 700 muertos y 2,500 heridos y, pese a que hay reportes de edificaciones dañadas y colapsadas, el sismo se recuerda como “el sismo del Ángel” puesto que la figura alada del Monumento a la Independencia se vino abajo.
Edgar Tapia Hernández Profesor investigador en la Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco (UAM-A).
Danny Espinoza Arroyo Profesor investigador en la UAM-A.
Mario G. Ordaz Schroeder Investigador del Instituto de Ingeniería, UNAM.
Shri K. Singh Investigador del Instituto de Geofísica, UNAM.
Amador Terán Gilmore Profesor investigador en la UAM-A.
En 1877 se lanzó la primera convocatoria para la construcción de un monumento que recordara la gesta de independencia. En 1886 se acordó que se situaría en la tercera glorieta de la Calzada de la Reforma, pero no fue hasta 1900 que se aceptó el proyecto propuesto por el arquitecto Antonio Rivas Mercado. Consistía en una columna coronada por la Victoria Alada con las esfinges de los héroes más destacados (EMI, 1901).
Después de algunos inconvenientes en la cimentación, el monumento fue inaugurado el 16 de septiembre de 1910 por el presidente José de la Cruz Porfirio Díaz Mori. La columna debió haber sido sometida a intemperismo, viento intenso y sismos, aunque no hay reportes de algún daño acumulado o mal comportamiento hasta el colapso de la estatua en julio de 1957. Derivado del daño, el Departamento del Distrito Federal, encabezado por el regente Ernesto P. Uruchurtu, encomendó la reparación al ingeniero Samuel Ruiz García, en calidad de director técnico (Ruiz 1958).
El sistema de cimentación del monumento (véase figura 1) consiste en pilotes de punta hincados hasta la Primera Capa resistente, por lo que la estructura no ha seguido el hundimiento regional que ocurre en la superficie del terreno alrededor de monumento. Según Ruiz (1958), su emersión desde 1910 hasta 1957 se estimó en 1.50 m, debido a la extracción del agua que contenía la arcilla del subsuelo. Sin embargo, esta condición no representaba una amenaza, debido a que la cimentación estaba proyectada con un elemento de contención periférico constituido por una tablestaca metálica que confina el terreno y el contenido de agua, a pesar del posible descenso en el nivel general de aguas freáticas.
Desde 1910 hasta 1957, la columna soportó varios sismos de magnitud igual o superior al que ocasionó su colapso; por ejemplo, del 14 de enero de 1931 (Mw= 7.7 a 7.8) con epicentro en Miahuatlán, Oaxaca; del 3 de junio de 1932 (Mw= 8.0 a 8.2) con epicentro en Casimiro Castillo, Jalisco; y del 6 de agosto de 1942 (Mw=7.9 a 8.3) con epicentro en Ciudad Hidalgo, Chiapas (SSN, 202⭐⭐⭐). Pese al buen comportamiento y sin aparente daño acumulado, el sismo ocurrido el domingo 28 de julio de 1957 ocasionó el colapso de la figura alada hacia el oriente. En el choque contra el suelo, la estatua sufrió graves desperfectos (véase figura 2). Además, con base en fotografías disponibles en el Archivo General de la Nación, la columna sufrió agrietamientos de varios centímetros en su recubrimiento.
Efectos de directividad durante un evento sísmico
El conocimiento sobre el fenómeno sísmico se ha incrementado sustancialmente debido a la mejora en la precisión y en el aumento de la instrumentación sísmica. En ese contexto, uno de los fenómenos sobre los cuales se han hecho adelantos recientes en nuestro país es el de la directividad de la ruptura. Un sismo se genera al liberarse súbitamente la energía acumulada entre dos placas tectónicas en contacto. La liberación de energía ocurre a través de la propagación de una ruptura en la superficie de falla y se sabe que la dirección de la ruptura tiene un impacto muy importante en la intensidad del movimiento del suelo.
En la figura 3, los sitios 1 y 2 se encuentran a la misma distancia epicentral del punto de inicio de la ruptura (foco); sin embargo, el movimiento del suelo en el sitio 1 es mucho mayor y con una menor duración debido a que la ruptura se propaga en dirección del sitio 1 y se genera una interacción constructiva entre las ondas sísmicas. Por otro lado, el movimiento del suelo en el sitio 2 es de menor amplitud y con una mayor duración respecto al sitio 1, debido a que la ruptura se propaga en dirección opuesta al sitio y se genera una interferencia entre las ondas sísmicas que dispersa el movimiento del suelo.
En la figura 4 se muestra la distribución de estaciones de la red de instrumentación del Instituto de Ingeniería de la UNAM y del Servicio Sismológico Nacional. Aunque todavía es necesario incrementar su número, estas redes han permitido documentar convincentemente el efecto de directividad de la ruptura durante los sismos del 8 de mayo de 2014 Mw= 6.5; 10 de mayo de 2014 Mw= 6.1, y 8 de septiembre de 2021 Mw= 7 (Singh et al., 2019). De hecho, se ha comprobado que el movimiento del suelo en la Ciudad de México por esos sismos fue afectado por los efectos de directividad; cuando la ruptura se propaga en dirección de la ciudad capital ocurren intensidades sísmicas aproximadamente tres veces mayores que cuando la ruptura se propaga en dirección contraria. Estos resultados sugieren que los efectos de directividad también influyeron durante el sismo del 19 de septiembre de 1985 Mw=8 y el del 28 de julio de 1957 Mw~7.5-7.7 y que contribuyeron fuertemente a la destrucción observada.
Estos resultados podrían explicar, 66 años después, la razón por la que el Ángel de la Independencia cayó en 1957. Así, considerando los registros la estación acelerométrica UC44, que está localizada a unos 800 m del monumento, se sintetizó el movimiento del suelo que pudo haberse observado durante el sismo de 1957. Se consideraron registros con efectos de directividad y sin ellos. Se usó como semilla el sismo del 31 de mayo de 1990 para sintetizar el caso sin efectos de directividad y el sismo del 8 de mayo de 2014 para sintetizar movimiento con efectos de directividad. Entonces, aunque ambos registros están asociados con la misma magnitud y aproximadamente la misma distancia, la aceleración que provocan en el sitio es diferente.
En la figura 5 se muestran los espectros de respuesta de ambas señales en la dirección norte-sur y este-oeste que pudieron haber ocurrido durante el sismo de 1957: con línea roja se muestran los espectros asociados a sismos con efecto de directividad hacia la Ciudad de México, mientras con línea azul se muestran los espectros para sismos sin directividad. Las intensidades para el caso de efectos de directividad son mayores que las intensidades para el sismo sin efecto de directividad. Es interesante notar que solo cuando se incluyen los efectos de directividad se obtiene una magnitud de aceleración máxima cercana al 10% de la gravedad, que es la intensidad que estimaron algunos investigadores para relacionar los daños registrados en 1957 en la zona del Monumento a la Independencia (Rosenblueth, 1960).
Paralelamente, a partir del reporte de la reconstrucción y los limitados documentos históricos disponibles, se realizó un modelo detallado de la columna original (de 1957), cuyos periodos se incluyeron en la figura 5a. El propósito del estudio es evaluar si las demandas de desplazamiento y aceleración impuestas en la estatua provocarían el colapso cuando se incluyen los efectos de directividad (figura 5b), en contraste con el caso en que no se incluyen. Por ejemplo, en la figura 6 se muestran los desplazamientos obtenidos en análisis dinámicos con las señales obtenidas.
Dada la incertidumbre, el estudio pretende establecer la probabilidad de colapso mediante un estudio estadístico, por lo que se están realizando decenas de análisis ante un número equivalente de señales.
Conclusión
Los adelantos tecnológicos han permitido comprender de una manera más detallada la forma que se propagan las ondas sísmicas a partir de los registros sísmicos medidos. La tendencia de los resultados de esta investigación permitirá identificar la influencia de los efectos de directividad para establecer el potencial destructivo en nuevos sismos y también comprender mejor lo que ocurrió en eventos sísmicos previos, como en 1957
Referencias
El Mundo Ilustrado, EMI (1901). Monumento a los Héroes de la Independencia. El Mundo Ilustrado. T. 1, núm. 19.
Rosenblueth, E. (1960). The earthquake of 28 July in Mexico City. Memorias del 2º. Congreso Internacional de Ingeniería Sísmica: 359-379.
Ruiz, S. (1958). Expediente de la reconstrucción de la columna de la independencia de 1957. Reporte Técnico. Archivo Histórico de la Nación.
Singh, S. K., et al. (2019). Evidence of directivity during the earthquakes of 8 and 10 May 2014 in Guerrero, Mexico seismic gap and some implications. Journal of Seismology 23:683-697.
Servicio Sismológico Nacional, SSN (2023). Catálogo de Sismos. Consultado el 10 de febrero de 2023.
