Los sismos de gran magnitud ocurridos el 6 de febrero de 2023 en la región fronteriza entre Turquía y Siria provocaron una catástrofe cuya dimensión, medida en pérdidas de vidas humanas, daños materiales y patrimonio cultural, aún no termina de cuantificarse.
Carlos Roberto Torres Álvarez Universidad Autónoma de Durango.
A las 4:17 h, un sismo de magnitud 7.8 con epicentro localizado a 17 km de profundidad, 23 km al este del distrito de Nurdagi, en la ciudad turca de Gaziantep, sacudió la región sureste de Turquía y el noroeste de Siria (véase figura 1). Este primer movimiento de tierra, debajo de una de las cunas de la civilización, demoró tan sólo 30 segundos, lapso suficiente para convertir el despertar de cientos de miles de familias en una realidad aterradora, y el sueño de decenas de miles de personas en el final de su existencia. Afectó principalmente a las ciudades de Adana, Adiyaman, Diyarbakir, Gaziantep, Hatay, Kahramanmaraş, Kilis, Malatya, Osmaniye y Sanliurfa en el sureste de Turquía, y las gobernaciones de Alepo, Hama, Idlib, Lattakie y Tartous en el noroeste de Siria.
Turquía es vulnerable a los sismos porque se encuentra sobre varias fallas, y el terremoto de 7.8 parece ser el más fuerte desde 1939 (véase figura 1).
Nueve horas después, a las 13:45 hora local, se registró otro movimiento telúrico de similares proporciones. El segundo temblor con magnitud de 7.5 se originó a 10 km de profundidad en el subsuelo de Kahramanmaraş, a 60 km de la frontera con Siria y a 690 km al sur de Ankara, la cosmopolita capital turca (figura 1).
En un instante la calamidad envolvió a la remota Maraş, fundada alrededor del año 1000 antes de nuestra era en la llanura situada a los pies de los montes Tauro. En 1973, a esta urbe de la región de Anatolia sudoriental, famosa por su harina de tubérculos secos de orquídeas y delicias heladas, la Gran Asamblea Nacional de Turquía le adosó el apelativo kahraman (“heroica”, en turco) a su nombre original. Lo hizo en conmemoración del triunfo en la batalla de Maraş, durante la guerra de independencia turca. Desde entonces se localiza en el mapa como Kahramanmaraş.
En esta área de Oriente Medio, desde 1970 hasta ahora sólo se habían registrado tres sismos de magnitud 6 o más en un radio de 250 km alrededor de los puntos críticos del lunes 6 de febrero. El movimiento reciente, con epicentro en Gaziantep, es uno de los más fuertes registrados en Turquía, al igualar al de Erzincan, sucedido en 1939. A ambos sólo los supera el sismo de 1688 en el norte de Anatolia (península de Asia), con unas 33 mil personas muertas y alrededor de 100 mil heridas.
En esta ocasión, sólo en Turquía, el gobierno asegura luego de un cálculo preliminar que más de 173 mil edificios en 11 provincias fueron destruidos. También sufrieron daños de consideración las vías terrestres, la infraestructura hospitalaria, escolar, aeroportuaria y de servicios básicos, así como el patrimonio cultural.
Los daños en el noroeste de Siria son igualmente devastadores. La descarga de la naturaleza aumentó el dolor de su pueblo, sumido en una guerra civil desde marzo de 2011. Las hostilidades entre facciones internas han provocado 500 mil muertes y 5.6 millones de refugiados en estos casi 12 años. El 80% de sirios y sirias se encuentra en situación de pobreza y más de 13.4 millones de personas necesitan ayuda humanitaria.
El sur de Turquía y el norte de Siria han sido devastados en varias ocasiones en la historia de ambos países, por movimientos sísmicos: Alepo, en Siria, fue asolada en 1138 por un sismo de magnitud estimada en 7.1 y por otro en 1822, que liberó una carga de energía similar y dejó un saldo fatal de entre 20 mil y 60 mil muertos. En esta ocasión, a la fecha, se tienen contabilizadas más de 50 mil personas muertas en Turquía y Siria.
El daño al Patrimonio de la Humanidad, título conferido por la Unesco a sitios específicos del planeta, también es de cuantía considerable. En la Ciudad Vieja de Alepo, en Siria, se derrumbó la torre occidental de la antigua muralla y sufrieron daños varios monumentos de valor arquitectónico, cultural e histórico. En la ciudad turca de Diyarbakir, resultó afectado el paisaje cultural de la fortaleza de Diyarbakir y los jardines de Hevsel, importantes desde los periodos helenístico, romano, sasánida y bizantino y, más adelante, otomano e islámico hasta la actualidad. Además, fueron impactados otros sitios como Göbekli Tepe, Nemrut Dag y el Tell de Arslantepe. Pero quizá la imagen más viralizada del daño patrimonial fue la del colapso en la parte este, sur y sureste del emblemático castillo turco de Gaziantep.
Actividad sísmica en Turquía
Los sismos se concentran en franjas que coinciden con los límites de las placas tectónicas. Esto se debe a que el mecanismo de generación de los sismos tiene que ver con la acumulación de energía elástica en los bordes de una falla. El origen de estas fuerzas radica en movimientos opuestos de diferentes placas tectónicas.
En el caso de Turquía, la Placa Africana ha estado a la deriva hacia el norte durante millones de años, chocando con la Placa Euroasiática. Este movimiento a gran escala crea una zona tectónica de alto riesgo en la que los fragmentos de placas más pequeñas se rozan entre sí.
La Placa Arábiga en el sureste de Turquía se mueve particularmente rápido hacia el norte y empuja la Placa de Anatolia, que está sujeta por las dos grandes placas, la Africana y la Euroasiática, hacia el oeste. La Placa de Anatolia se mueve alrededor de 2 a 3 cm por año y, por lo tanto, crea dos grandes zonas de fractura en los límites de la placa: la Falla de Anatolia del Norte y la de Anatolia Oriental (figura 1).
Esto crea esfuerzos en la corteza terrestre que al liberarse generan los sismos.
Turquía se encuentra en una de las zonas sísmicas más activas del mundo. Los sismos que causaron pérdidas significativas, tanto de vidas como de propiedades, se experimentaron en el siglo XX y el primer cuarto del siglo XXI. El sismo de Erzincan de 1939 (Mw 7.2) y el de Mármara de 1999 (Mw 7.4) son los más destructivos que ocurrieron en el siglo XX.
En el primer cuarto del siglo XXI, muchos sismos causaron pérdidas significativas, como los de 2002 en Sultandağı Afyon (Mw 6.5), de 2003 en Bingol (Mw 6.4), de 2011 en Van (Mw 7.2), de 2020 en Elazig (Mw 6.8) y de 2020 en Izmir (Mw 7). En particular, la línea de falla de Anatolia del Norte de 1,000 km de largo y la línea de falla de Anatolia del Este de 400 km de largo, dentro de las fronteras de Turquía, rodean el país en ejes este-oeste y sureste-noreste. Los terremotos severos ocurren en ciertas repeticiones en estas fallas.
El 17 de agosto de 1999 en la ciudad de Izmat, cerca de Estambul, situada más de 1,000 km al norte de la actual zona de desastre, se sufrió un terremoto de 7.6 que cobró la vida de más de 17,500 personas y dañó unos 20 mil edificios. Fue seguido por el terremoto de Duzce de magnitud 7.2 el 12 de noviembre de 1999, que también ocurrió en la Falla de Anatolia del Norte y causó al menos 845 muertes en Duzce y sus alrededores. En la figura 2 se muestran los sismos más intensos que se han presentado en Turquía desde 1999.
Códigos de diseño sísmico de Turquía
Para tener una base de referencia con fines comparativos de la demanda sísmica a la que fueron sometidas las edificaciones durante los sismos del 6 de febrero de 2023, se presenta una breve descripción del código de diseño sísmico vigente en Turquía y anteriores –básicamente la obtención de los espectros de diseño sísmico con los que habrían sido diseñadas muchas de las estructuras que colapsaron.
Después del sismo de 1999 en la ciudad de Izmat, donde más de 17,500 personas murieron, las autoridades prometieron regulaciones de construcción más estrictas e introdujeron un “impuesto contra sismos” destinado a mejorar la preparación en un país que se encuentra en dos fallas geológicas principales. Así, en el año 2007 entró en vigor el Reglamento de Edificaciones a Construir en Zonas de Sismo (TEC-2007). El estándar TEC-2007 se actualizó después de 11 años para transferir los efectos de los sismos de manera más precisa a las construcciones, y se publicó en 2018 con el nombre de Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, TDBY (TBEC-2018, por las siglas en inglés de Turkey Buildings Earth-quake Standard).
Mientras que las revisiones y actualizaciones en los estándares estadounidenses ocurren en periodos de tres o cinco años, en Turquía las mismas revisiones se realizan luego de largos periodos. Como ejemplos se podrían dar los estándares de 1975, 1998, 2007 y finalmente 2018.
En el código de 1975 se utilizó por primera vez la expresión diseño dúctil. En 1998 se incluyó el diseño por capacidad. En 2007 se agregaron parcialmente el método de cálculo no lineal y el análisis por desempeño para los edificios de concreto armado existentes. La mayoría de las reglas de cálculo y de diseño utilizadas en el estándar de 2007 se establecieron en función del estándar de 1998. A pesar de las diferencias encontradas entre estos dos, es cierto que el estándar de 2007 depende básicamente del de 1998 (Yel et al., 2021).
Especialmente en el estándar de 2018 (TBEC-2018) se realizaron muchos cambios sobre conceptos y criterios. El procedimiento de cálculo de las cargas sísmicas en las normas 2018 es similar al de las normas estadounidenses ASCE-7-16 (Koçer et al., 2021).
En el código de diseño sísmico de 2007 (TEC-2007), las cuatro zonas sísmicas (aceleración del suelo Ao) y los cuatro tipos de condiciones locales de sitio, desde los suelos más resistentes (Z1) hasta los más débiles (Z4), son los parámetros más significativos para cálculo de los espectros de diseño sísmico transparentes (MPWS, 2007).
Siguiendo el capítulo 2.4 del código TEC-2007 se obtuvieron los espectros transparentes para edificaciones convencionales con un factor de importancia igual a 1.0 para las cuatro zonas sísmicas y las cuatro condiciones de suelo que establece la norma con un amortiguamiento estructural del ξ= 5% (véase figura 3). Puede observarse que la máxima aceleración espectral obtenida es de 1 g, que corresponde a la zona sísmica 1, la cual podría llegar hasta 1.5 g para estructuras con un factor de importancia de 1.5 (el código tiene cuatro factores de importancia I=1.0, 1.2, 1.4 y 1.5).
Finalmente, en el código actual, el TBEC-2018 (Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığından. Resmî Gazete. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, TDBY-2018), se han realizado cambios radicales respecto al código anterior (TEC-2007). El mapa de zonificación sísmica utilizado en Turquía desde 1996 fue reemplazado por un mapa de peligro sísmico publicado por la Autoridad de Gestión de Desastres y Emergencias (AFAD, sus siglas en turco), accesible en el sitio web mediante una cédula de identificación (tdth.afad.gov.tr).
En el mapa de peligro sísmico de Turquía se definen cuatro niveles diferentes de movimiento sísmico que se toman como base para el diseño: sismo nivel 1 (DD1), con un periodo de retorno de 2,475 años; sismo nivel 2 (DD2), con un periodo de retorno de 475 años; sismo nivel 3 (DD3), con periodo de retorno de 72 años, y sismo nivel 4 (DD1), con periodo de retorno de 43 años y con la probabilidad de exceder el valor de diseño igual a 2, 10, 50 y 68%, respectivamente, en 50 años (Sucuoğlu, 2019).
Al aplicar este mapa, se obtienen los coeficientes de aceleración espectral SS y S1 para periodo corto y periodo largo (de 1 s), respectivamente, para cada punto geográfico individual y periodo de retorno (véase figura 4).
Para obtener el coeficiente de aceleración espectral de diseño de periodo corto SDS y para un segundo SD1, las aceleraciones SS y S1 se multiplican por los coeficientes de efecto sitio de periodo corto, Fs, y de un segundo, F1, que dependen de los seis tipos de suelo (ZA-ZF) y de los seis niveles de aceleración espectral para SS y S1 (36 combinaciones para cada S):
SDS = SSFS
SD1 = S1F1
El espectro de diseño elástico de aceleración horizontal, Sae(T) se define como se indica en la figura 5.
El espectro de diseño elástico de aceleración vertical, SaeD(T), se obtiene como se indica en la figura 6.
Espectros de respuesta del sismo de Mw 7.8
Una vez que se ha descrito el procedimiento para la construcción de los espectros de diseño sísmico elástico, indicados tanto en el código TEC-2007 como en el TBDY-2018, se comparan estos con los espectros de respuesta obtenidos de los registros de los acelerogramas tomados en algunas estaciones cercanas al epicentro del sismo de magnitud 7.8 del 6 de febrero de 2023, con el objetivo de ilustrar las acciones a las que pudieron estar sujetos algunos edificios. Por razones de espacio sólo se muestran los resultados de algunas estaciones representativas, y por la misma razón se omite su ubicación en el mapa (pueden consultarse en Hancılar et al., 2023, y en Baltzopoulos et al., 2023).
En las figuras 7 a 10 se muestran los espectros elásticos de aceleración para un amortiguamiento estructural de ξ = 5% para las dos componentes horizontales (EW y NS) y la vertical (UD) del sismo registrado, en comparación con los espectros de diseño del código TBDY-2018 para los periodos de retorno de 2,475 años y 475 años, DD1 y DD2, respectivamente, y del código TEC-2007 para las estaciones localizadas a la distancia epicentral (Repi) indicada en cada figura.
Se puede ver que los eventos presentados produjeron aceleraciones espectrales que sobrepasan las reglamentarias, y es más evidente la componente vertical en las estaciones cercanas al epicentro. También es interesante notar que las grandes distancias epicentrales no siempre correspondieron a una fuerte atenuación, probablemente debido al tamaño de las rupturas.
Efectos de sitio
Una característica clave del movimiento sísmico en la región epicentral es que domina la componente vertical. El parámetro esencial que desempeñó un papel clave es el nivel aguas freática (NAF). En varios casos, en donde el NAF llegó incluso a la superficie del suelo, el daño observado fue mayor. Esto debe atribuirse a que la componente sísmica vertical son las ondas P, cuya propagación se facilita a través del agua, mientras que las ondas S, responsables de la propagación de los movimientos sísmicos horizontales, no viajan a través del agua. Además de esto, se observó en estos casos que los edificios se habían derrumbado desde el nivel de las cimentaciones, como si se hubieran producido fenómenos de licuación. Esto pasa debido al incremento de la presión del agua, la cual reduce la fricción entre las interfaces de las partículas del suelo. Fuera de eso, a la fecha aún no se han documentado variaciones significativas en la intensidad sísmica ni en las características del movimiento, atribuibles a las características del suelo.
Daños ocasionados por los sismos
Estos sismos causaron extensos efectos primarios y secundarios en el medio ambiente, incluyendo deslizamiento de tierra, grietas en el suelo, fenómenos de licuación (véase figura 11), tsunamis y anomalías hidrológicas que causaron un gran impacto en las redes y la infraestructura.
Sin embargo, el impacto más importante fue el daño estructural extremadamente fuerte en una de las áreas más densamente pobladas de Anatolia. Cientos de miles de edificios se derrumbaron y miles de residentes perdieron la vida.
En la región epicentral, muchos edificios de gran altura se derrumbaron verticalmente, dentro del perímetro de su planta, sin desplazamientos laterales significativos. Se observó que este tipo de colapso domina en la región epicentral, independientemente de la forma de las estructuras, método de construcción, número de pisos, orientación y condiciones del suelo.
Se observó que el comportamiento sísmico de los edificios individuales era, en general, más desfavorable en comparación con los casos en los que edificios similares estaban ubicados uno al lado del otro formando un complejo de edificios. Debido a la componente sísmica vertical dominante, muchos de los edificios derrumbados se han convertido en montones de arena y grava. Las gravas parecían haber sido extraídas de río, brillantes y lisas, al igual que las barras del acero de refuerzo, que no tenían restos de pasta de cemento en su superficie, lo que, según los expertos, puede explicarse por la mala calidad del concreto.
Los fallos producidos por la discontinuidad de los elementos verticales del sistema resistente de cargas laterales han sido una de las principales causas de los daños registrados. Una forma típica de este tipo de discontinuidad ocurre cuando los muros de cortante que están presentes en los niveles superiores desaparecen en los niveles más bajos, y dan paso a la formación de un piso blando en el cual generalmente se concentra el daño. Esta es la práctica de tener áreas abiertas en la planta baja para actividades que necesitan mucho espacio, por ejemplo, estacionamiento de automóviles o arrendamiento comercial. Este tipo de fallo también está asociado al concepto de regularidad (véase figura 12).
Códigos de diseño vs. amnistía
Desde 1960, el gobierno turco ha otorgado regularmente las llamadas “amnistías de construcción”. Según éstas, los constructores y propietarios de edificios están exentos
de la obligación de cumplir con las normas de seguridad de
los edificios a cambio de una tarifa. La última amnistía se otorgó en 2018 a empresas y personas responsables de violaciones. El continuo crecimiento y legalización de la construcción ilegal ha convertido al sector de la construcción en una de las áreas más importantes de corrupción. De acuerdo con el Ministerio de Ambiente, Urbanización y Clima de la República de Turquía, se emitieron 7,085,969 certificados de registro de edificios en toda Turquía que no cumplían con los códigos, y después de 2018 se regularizaron 294,165 edificios ilegales ubicados en las zonas afectadas por los sismos del 6 de febrero de 2023. Como parte del programa, el gobierno reconoció que más de la mitad de todos los edificios en Turquía no cumplían con los estándares actuales.
Para algunos expertos, Turquía tiene un código de construcción moderno –no hay necesidad de cambiar eso– y el sistema educativo es excelente –algunos de los mejores ingenieros sísmicos del mundo son turcos–, así que no se trata de eso. Se trata del proceso de no aplicar el código de diseño correctamente. Los constructores no podrían haber realizado sus proyectos sin el consentimiento de funcionarios públicos que hasta ahora han escapado del escrutinio por aprobar, posiblemente, trabajos deficientes.
Conclusiones
El sismo del 6 de febrero de 2023, Mw=7.8 en el este de Anatolia, fue el resultado de la ruptura de la parte suroeste del sistema de fallas de Anatolia Oriental, que constituye el límite entre las placas Arábiga y de Anatolia. Este sismo fue seguido por una réplica de Mw=6.7 y unas horas más tarde, el mismo día, provocó la ocurrencia de otro sismo devastador con una magnitud de Mw=7.5 dentro del mismo sistema de fallas. Los análisis preliminares de los espectros de respuesta de aceleraciones más cercanos a la fuente muestran que todos los eventos principales produjeron acciones generalmente desafiantes para la resistencia de las estructuras, y que la distancia epicentral no es el mejor parámetro representativo para sismos con grandes rupturas.
El desplazamiento a lo largo de estas rupturas, que en muchos lugares fue de varios metros, suscitó diversos daños en infraestructura de la zona afectada por el sismo. Suscitó daños estructurales muy graves en los edificios, incluidos el derrumbe parcial o total, la deformación y destrucción de segmentos de la red vial, la deformación de vías férreas, la rotura de canales de riego, etcétera.
También se observaron efectos secundarios. Se desencadenaron deslizamientos y desprendimientos de rocas y el material movilizado se acumuló en partes adyacentes de la red vial; en algunos sitios resultaron daños en edificaciones adyacentes, especialmente en las partes montañosas de la zona afectada. Además, se observaron fenómenos de licuación que incluyen la expulsión de material en grietas del suelo, ebullición de arena y anomalías hidrológicas como el cubrimiento de grandes áreas de la región por el agua debido al ascenso del nivel freático.
El efecto más importante del movimiento severo del suelo fue el extenso daño estructural en muchas áreas urbanas y centros rurales en el área afectada por el sismo. Miles de edificios colapsaron totalmente y barrios enteros fueron arrasados, lo que provocó decenas de miles de víctimas humanas y decenas de miles de heridos y atrapados.
Los daños que se observaron y registraron en el entorno del área afectada se pueden atribuir a las siguientes razones principales: a) aceleraciones espectrales que pudieron exceder a las especificadas en los códigos de diseño; b) estructuras mal edificadas y mal mantenidas, con materiales de baja calidad
y mano de obra deficiente durante la construcción; c) falta de estudios integrales de diseños estructurales y sísmicos; falta de cumplimiento de los códigos de diseño vigentes, y d) violaciones de planificación urbana: alteración del uso de las estructuras, lo que condujo a intervenciones estructurales y extensión en altura de estructuras sin el reforzamiento adecuado.
En un año y medio, el gobierno de Turquía aprobó más de 7 millones de solicitudes para otorgar estatus legal a edificios que habían infringido un amplio conjunto de normas básicas de licencia, diseño y seguridad. La amnistía de 2018 fue una de las más grandes que se han lanzado desde la década de 1940. La consecuencia fue que los constructores llegaron a esperar que “las acciones ilegales se legalizaran”, y se creó así una bomba de tiempo. Ahora muchos de los edificios ilegales se derrumbaron, hasta convertirse en polvo, para transformarse en fosas comunes
Referencias
Baltzopoulos, G., et al. (2023). Preliminary engineering report on ground motion data of the Feb. 2023 Turkey seismic sequence. Univesitá Degli Studi di Napoli Federico II.
Hancılar, U., et al. (2023). Strong ground motion and building damage estimations preliminary report (v6). Boğaziçi University Kandilli Observatory y Earthquake Research Institute Department of Earthquake Engineering.
Koçer, M., et al. (2021). Comparison of TSC-2018 and TSC-2007 regulations for Konya in terms of equivalent earthquake load method. Konya Journal of Engineering Sciences 9(3): 535-550.
Ministry of Public Works and Settlement, MPWS (2007). Specification for buildings to be built in seismic zones. Gobierno de la República de Turquía.
Sucuoğlu, H. (2019). New improvements in the 2019 Building Earthquake Code of Turkey. Journal of Earthquake Research 1(1): 63-75.
Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, TDBY (2018). Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığından. Resmî Gazete.
