El 19 de septiembre es una fecha que la Ciudad de México no olvida. En 1985, un sismo con epicentro frente a la costa de Michoacán derrumbó cientos de edificios a más de 300 km de distancia. Treinta y dos años después, el mismo día y pocas horas después del simulacro anual, otro sismo —de origen, profundidad y distancia muy distintos— volvió a tirar edificios en la capital. Y en 2022, otra vez un 19 de septiembre, un sismo de magnitud 7.6 sacudió Michoacán. La coincidencia de fechas no tiene explicación sísmica, pero las diferencias entre 1985 y 2017 dejan lecciones muy concretas para quien diseña, construye o es dueño de un edificio.
Dos sismos, dos mecanismos
El sismo del 19 de septiembre de 1985 fue un evento de subducción: la placa de Cocos se deslizó bajo la de Norteamérica frente a las costas de Michoacán, a unos 28 km de profundidad según el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), que le asigna magnitud 8.0 (el Servicio Sismológico Nacional reporta 8.1). El de 2017 fue un sismo intraplaca de falla normal: se rompió la propia placa de Cocos, ya hundida bajo el continente, a 57 km de profundidad y a sólo 120 km de la capital, en el límite entre Puebla y Morelos (SSN, 2017).
| 19 sep 1985 | 19 sep 2017 | |
|---|---|---|
| Magnitud | 8.0 (USGS) / 8.1 (SSN) | 7.1 |
| Tipo | Subducción (interplaca) | Intraplaca, falla normal |
| Distancia a la CDMX | Más de 300 km | Unos 120 km |
| Edificios colapsados en la CDMX | 412, y 3,124 con daño grave | Al menos 44 |
| Víctimas | Al menos 9,500 (algunas fuentes, hasta 35,000) | Unas 360, de ellas al menos 220 en la CDMX |
Cifras de víctimas y colapsos según los resúmenes de impacto del USGS. Otros recuentos de 2017 hablan de 46 estructuras colapsadas (Galvis et al., 2017).
Por la diferencia de magnitud, el sismo de 1985 liberó del orden de 20 a 30 veces más energía. Aun así, el de 2017 fue destructivo porque su origen estaba mucho más cerca.
1985: el suelo de lago y la resonancia
Gran parte de la Ciudad de México está construida sobre los sedimentos de los antiguos lagos del Valle de México: arcillas muy blandas y con mucha agua. Ese suelo filtra y amplifica las ondas que llegan desde lejos y hace que el terreno oscile con periodos largos, cercanos a 2 segundos en buena parte de la zona de lago. El movimiento registrado en esa zona en 1985 fue mucho más intenso que en suelo firme y su fase fuerte se prolongó por decenas de segundos.
Los edificios que más sufrieron fueron los de mediana altura —de unos 6 a 14 niveles, según distintos recuentos—, porque su periodo propio se parecía al del suelo y entraron en resonancia. El daño no se limitó a la capital: el USGS reporta intensidad IX en Ciudad Guzmán, Jalisco, donde cerca del 60 % de los edificios quedó destruido, daños en Colima, y un tsunami que causó afectaciones en Lázaro Cárdenas, Zihuatanejo y Manzanillo.
2017: la zona de transición y los edificios bajos
En 2017 las ondas llegaron desde mucho más cerca y con más energía en periodos cortos. Los colapsos se alinearon en la zona de transición entre el antiguo lago y las lomas, donde los depósitos de arcilla son menos profundos y el suelo vibra con periodos más cortos (Pérez-Gavilán, Aguirre y Ramírez, 2018). Por eso los edificios que cayeron fueron, en su mayoría, más bajos que en 1985. El análisis preliminar de Galvis, Miranda y colaboradores encontró que:
- la mayoría de los edificios colapsados tenía menos de 10 niveles;
- los colapsos se dieron principalmente en edificios construidos antes de 1985, es decir, diseñados con reglamentos anteriores a las lecciones de aquel sismo;
- el 57 % de los edificios colapsados tenía un piso débil (típicamente una planta baja abierta para estacionamiento o comercio).
Hay un factor más: doce días antes, el 7 de septiembre de 2017, un sismo de magnitud 8.2 frente a Chiapas también sacudió la capital. Varios estudios señalan que el daño acumulado de sismos anteriores ayuda a explicar por qué fallaron ciertos edificios en 2017.
Lo que cambió después de 1985
- Reglamento. Se emitieron normas de emergencia en 1985 y un nuevo Reglamento de Construcciones en 1987, con exigencias mucho mayores para la zona de lago. Los edificios diseñados después de esa fecha se comportaron, en general, mucho mejor en 2017.
- Instituciones. En 1988 se creó el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), con apoyo de la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) y de la UNAM.
- Alerta sísmica. En 1991 comenzó a operar un sistema que vigila la costa de Guerrero y puede avisar a la Ciudad de México decenas de segundos antes de que llegue la onda, origen del actual SASMEX.
Qué significa para el aislamiento sísmico
El aislamiento sísmico funciona alargando el periodo del edificio, para alejarlo de la zona del espectro donde el sismo tiene más energía (ver cómo leer un espectro de diseño). Las dos fechas muestran por qué eso exige conocer muy bien el sitio:
- En suelo firme y en buena parte de la zona de transición, donde predominan periodos cortos como en 2017, alargar el periodo reduce mucho las aceleraciones que llegan a la estructura. Es el caso más favorable para aislar.
- En la zona de lago, donde el suelo vibra con periodos largos como en 1985, un edificio aislado podría acercarse al periodo del terreno en lugar de alejarse. Ahí el aislamiento no se descarta, pero requiere un espectro específico del sitio y un análisis cuidadoso del desplazamiento.
- Piso débil. El aislamiento concentra la deformación en un nivel diseñado para ello, con dispositivos probados, en vez de dejar que la concentre una planta baja de columnas esbeltas.
- Daño acumulado. Un sistema de aislamiento se inspecciona después de cada sismo fuerte (ver mantenimiento de aisladores), y sus dispositivos se pueden revisar y, si hace falta, reemplazar.
- Edificios anteriores a 1985. Para los que siguen en uso, el reforzamiento con aisladores o con disipadores de energía es una alternativa al refuerzo tradicional (ver aislamiento vs. reforzamiento).
La alerta sísmica da segundos valiosos para ponerse a salvo, pero no protege al edificio. Las dos cosas se complementan: la alerta cuida a las personas en el momento y la estructura las cuida durante y después del sismo.
No sólo la Ciudad de México
1985 recordó que la costa del Pacífico —Michoacán, Jalisco, Colima, Guerrero— está junto a la fuente de los grandes sismos de subducción, y 2022 lo volvió a confirmar con el sismo de magnitud 7.6 cerca de Aguililla, Michoacán (USGS). En estas regiones, hospitales, escuelas, puentes e infraestructura portuaria están expuestos a movimientos más fuertes y cercanos que los de la capital.
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Fuentes
- USGS. M 8.0 – 1985 Michoacán, Mexico Earthquake (resumen de impacto). earthquake.usgs.gov
- USGS. M 7.1 – Puebla-Morelos, Mexico, 19 de septiembre de 2017 (resumen de impacto). earthquake.usgs.gov
- USGS. M 7.6 – 35 km SSW of Aguililla, Mexico, 19 de septiembre de 2022. earthquake.usgs.gov
- Servicio Sismológico Nacional, UNAM (2017). Reporte especial: Sismo del día 19 de septiembre de 2017, Puebla-Morelos (M 7.1). ssn.unam.mx
- Galvis, F., Miranda, E., Heresi, P., Dávalos, H. y Silos, J. (2017). Preliminary statistics of collapsed buildings in Mexico City in the September 19, 2017 Puebla-Morelos earthquake. EERI Learning From Earthquakes. learningfromearthquakes.org
- Pérez-Gavilán, J. J., Aguirre, J. y Ramírez, L. (2018). Sismicidad y seguridad estructural en las construcciones: lecciones aprendidas en México. Salud Pública de México, 60 (supl. 1). scielosp.org
- JICA México. Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED). jica.go.jp
- UNAM Global. El sismo de 1985 y la investigación científica en la UNAM. unamglobal.unam.mx
September 19 is a date Mexico City does not forget. In 1985, an earthquake centered off the coast of Michoacán brought down hundreds of buildings more than 300 km away. Thirty-two years later, on the same day and a few hours after the annual earthquake drill, another earthquake —with a very different origin, depth and distance— again toppled buildings in the capital. And in 2022, once more on September 19, a magnitude 7.6 earthquake shook Michoacán. The coincidence of dates has no seismological explanation, but the differences between 1985 and 2017 leave very concrete lessons for anyone who designs, builds or owns a building.
Two earthquakes, two mechanisms
The September 19, 1985 earthquake was a subduction event: the Cocos plate slipped beneath the North American plate off the coast of Michoacán, at a depth of about 28 km according to the U.S. Geological Survey (USGS), which assigns it magnitude 8.0 (Mexico's National Seismological Service, SSN, reports 8.1). The 2017 earthquake was an intraslab normal-fault event: the Cocos plate itself, already sunk beneath the continent, ruptured at a depth of 57 km and only 120 km from the capital, on the border between Puebla and Morelos (SSN, 2017).
| Sep 19, 1985 | Sep 19, 2017 | |
|---|---|---|
| Magnitude | 8.0 (USGS) / 8.1 (SSN) | 7.1 |
| Type | Subduction (interplate) | Intraslab, normal fault |
| Distance to Mexico City | More than 300 km | About 120 km |
| Collapsed buildings in Mexico City | 412, plus 3,124 seriously damaged | At least 44 |
| Fatalities | At least 9,500 (some sources, up to 35,000) | About 360, at least 220 of them in Mexico City |
Fatality and collapse figures from the USGS impact summaries. Other 2017 counts report 46 collapsed structures (Galvis et al., 2017).
Because of the difference in magnitude, the 1985 earthquake released on the order of 20 to 30 times more energy. Even so, the 2017 earthquake was destructive because its source was much closer.
1985: lakebed soil and resonance
Much of Mexico City is built on the sediments of the ancient lakes of the Valley of Mexico: very soft, water-saturated clays. That soil filters and amplifies waves arriving from far away and makes the ground oscillate at long periods, close to 2 seconds over much of the lakebed zone. The motion recorded in that zone in 1985 was far more intense than on firm ground, and its strong phase lasted for tens of seconds.
The buildings that suffered most were mid-rise —roughly 6 to 14 stories, according to different counts— because their own period was similar to that of the soil and they went into resonance. Damage was not limited to the capital: the USGS reports intensity IX in Ciudad Guzmán, Jalisco, where about 60% of the buildings were destroyed, damage in Colima, and a tsunami that caused damage in Lázaro Cárdenas, Zihuatanejo and Manzanillo.
2017: the transition zone and lower buildings
In 2017 the waves arrived from much closer and with more energy at short periods. The collapses lined up along the transition zone between the old lakebed and the hills, where clay deposits are shallower and the ground vibrates at shorter periods (Pérez-Gavilán, Aguirre and Ramírez, 2018). That is why the buildings that fell were, for the most part, lower than in 1985. The preliminary analysis by Galvis, Miranda and colleagues found that:
- most of the collapsed buildings had fewer than 10 stories;
- collapses occurred mainly in buildings constructed before 1985, that is, designed under codes that predate the lessons of that earthquake;
- 57% of the collapsed buildings had a soft story (typically an open ground floor for parking or retail).
There is one more factor: twelve days earlier, on September 7, 2017, a magnitude 8.2 earthquake off Chiapas also shook the capital. Several studies point out that cumulative damage from previous earthquakes helps explain why certain buildings failed in 2017.
What changed after 1985
- Building code. Emergency standards were issued in 1985 and a new Building Code in 1987, with much stricter requirements for the lakebed zone. Buildings designed after that date generally performed much better in 2017.
- Institutions. In 1988 the National Center for Disaster Prevention (CENAPRED) was created, with support from the Japan International Cooperation Agency (JICA) and UNAM.
- Earthquake early warning. In 1991 a system began operating that monitors the Guerrero coast and can warn Mexico City tens of seconds before the waves arrive, the origin of today's SASMEX.
What it means for seismic isolation
Seismic isolation works by lengthening the building's period, moving it away from the region of the spectrum where the earthquake carries the most energy (see how to read a design spectrum). The two dates show why that requires a thorough knowledge of the site:
- On firm ground and over much of the transition zone, where short periods dominate as in 2017, lengthening the period greatly reduces the accelerations reaching the structure. This is the most favorable case for isolation.
- In the lakebed zone, where the soil vibrates at long periods as in 1985, an isolated building could move closer to the ground period instead of away from it. Isolation is not ruled out there, but it requires a site-specific spectrum and a careful displacement analysis.
- Soft story. Isolation concentrates deformation at a level designed for it, with tested devices, instead of letting a ground floor of slender columns take it.
- Cumulative damage. An isolation system is inspected after every strong earthquake (see isolator maintenance), and its devices can be checked and, if needed, replaced.
- Pre-1985 buildings. For those still in use, retrofitting with isolators or energy dampers is an alternative to traditional strengthening (see isolation vs. strengthening).
Early warning gives valuable seconds to get to safety, but it does not protect the building. The two complement each other: the alert protects people in the moment, and the structure protects them during and after the earthquake.
Not only Mexico City
1985 was a reminder that the Pacific coast —Michoacán, Jalisco, Colima, Guerrero— sits next to the source of the great subduction earthquakes, and 2022 confirmed it again with the magnitude 7.6 earthquake near Aguililla, Michoacán (USGS). In these regions, hospitals, schools, bridges and port infrastructure are exposed to stronger and closer ground motions than those felt in the capital.
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VELATOPH® manufactures in Manzanillo, Colima, LRB and LDRB elastomeric isolators, FPS and DFP pendulum isolators and DEF and DVF dampers, and works with the ASCE 7-22 (Chapters 17 and 18), AASHTO LRFD, ISO 22762, NTC-CDMX 2023 and CFE-Sismo 2015 standards.
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Sources
- USGS. M 8.0 – 1985 Michoacán, Mexico Earthquake (impact summary). earthquake.usgs.gov
- USGS. M 7.1 – Puebla-Morelos, Mexico, September 19, 2017 (impact summary). earthquake.usgs.gov
- USGS. M 7.6 – 35 km SSW of Aguililla, Mexico, September 19, 2022. earthquake.usgs.gov
- National Seismological Service, UNAM (2017). Special report: September 19, 2017 Puebla-Morelos earthquake (M 7.1) (in Spanish). ssn.unam.mx
- Galvis, F., Miranda, E., Heresi, P., Dávalos, H. and Silos, J. (2017). Preliminary statistics of collapsed buildings in Mexico City in the September 19, 2017 Puebla-Morelos earthquake. EERI Learning From Earthquakes. learningfromearthquakes.org
- Pérez-Gavilán, J. J., Aguirre, J. and Ramírez, L. (2018). Seismicity and structural safety in construction: lessons learned in Mexico (in Spanish). Salud Pública de México, 60 (suppl. 1). scielosp.org
- JICA Mexico. National Center for Disaster Prevention (CENAPRED) (in Spanish). jica.go.jp
- UNAM Global. The 1985 earthquake and scientific research at UNAM (in Spanish). unamglobal.unam.mx