A CIENCIA CIERTA/ El ataque de las ondas sísmicas a un edificio

Por todos es conocido lo que es un terremoto. Lejos quedan aquellos años del siglo XVIII (año 1755); cuando hasta en el NO de España se sintió con notoria intensidad (V en la escala Mercalli) el conocido como Terremoto de Lisboa y las explicaciones a lo sucedido se buscaban únicamente en La Biblia. De todos modos si bien es cierto que esto de las ondas sísmicas es algo que le suena a todo el mundo; el conocimiento exacto del mecanismo por el que estas ondas son capaces de derribar una pared no es tan fácil de entender. Lo digo por experiencia pues aunque desde mi etapa de estudiante he leído infinidad de veces datos sobre estas; sigo pensando que para el ciudadano medio es algo complicado. Intentaré pues explicarlo paso a paso en este artículo.

ROCAS ELASTICAS

Empecemos por donde hay que empezar, por la base que en este caso es el conocimiento del terreno. Cualquier roca por muy rígida que parezca se deforma ante una presión adecuada. Es mas esta deformación está medida y comprobada infinidad de veces. Dicho de otro modo, una roca se comporta como si fuese una goma de borrar de esas que emplean los escolares o incluso como un colchón de los que habitualmente utilizamos para dormir cómodamente. Esta propiedad de las rocas es ya conocida desde al menos el siglo XIX, ya que dos científicos que vivieron en los siglos XVIII-XIX que son el francés Simón Denis Poisson y el inglés Thomas Young la estudiaron. De este modo y al igual que ocurre con un acordeón o con la superficie del agua a través del terreno se van propagando movimientos de mas o menos entidad en las partículas que lo constituyen. Si no fuese así los efectos de un terremoto sólo se sentirían donde este se produce es decir se produciría un desplazamiento de grandes cantidades de terreno pero sin que en las zonas limítrofes se percibiese la mas mínima vibración. Un vibración es por definición un movimiento de partículas.

Lógicamente esta vibración de las rocas y del terreno en general es menos visible que la producida en la superficie de un estanque o en la superficie del mar (olas); pero existir existe. En terremotos de gran intensidad (y por ello muy raros) es posible ver las ondas en la superficie del terreno, así como objetos en principio inmóviles en el suelo que salen despedidos hacia arriba. Otra cuestión es claro está que las personas que se encuentren ante un caso así (ya he dicho que son raros); tengan la serenidad suficiente como para observar con atención estos inauditos fenómenos. En estos casos se atribuye al movimiento sísmico una intensidad de XII (Escala Mercalli); que es la máxima conocida.

La vibración de las rocas se produce porque ante un empuje estas se deforman como por ejemplo la rama de un árbol o un muelle; hasta que en un momento dado y de modo brusco retornan en mayor o menor medida a su forma original.

MOVIMIENTO PROVOCADO POR LAS ONDAS

Decimos que se está propagando una onda sísmica cuando se constata que hay una serie de vibraciones o movimientos en el terreno por el que se van propagando. Hay tres tipos principales de ondas en un terremoto. Las llamadas primarias (se propagan a mayor velocidad) hacen que el terreno se mueva como un acordeón. Digamos que hacia adelante y hacia atrás, en la dirección de propagación de las ondas. Las secundarias (menos velocidad de propagación que las anteriores) hacen que el suelo suba y baje como lo hace un barco en el mar con olas. Estas dos clases de ondas se mueven por el interior del terreno. En una mina por ejemplo las ondas primarias tenderían a ensanchar y encoger la anchura de la galería y las secundarias tendería a hacer subir y bajar el suelo y el techo de la galería.

Hay además otro tipo de ondas que van avanzando por la superficie del terreno. Cuando esto ocurre los objetos situados en el suelo se mueven hacia arriba y hacia abajo y también hacia adelante y hacia atrás. En todos los casos estas vibraciones o movimientos del terreno se van extendiendo a partir del punto o puntos en los que se produjo el terremoto. Hay fenómenos muy conocidos en la vida cotidiana (un puñetazo sobre una mesa, la caída de una piedra a un estanque,….); que realmente son terremotos pero lógicamente de una magnitud e intensidad tan ridícula que no se llaman así.

Consideremos ahora una pared formada no por un bloque “rígido” (dentro de ciertos límites);si no por piedras de diversos pesos pero “pegadas” con barro como ocurría en las paredes del Bierzo (por ejemplo) en el siglo XVIII. Al moverse el suelo hacia adelante y hacia atrás y además hacia arriba y abajo,toda la pared se mueve. Para que una pared se mueva es necesario aplicar una fuerza o un empuje que es lo que hace realmente la onda sísmica. Esta fuerza provoca una aceleración de todas las partes de la pared. Es decir una piedra de esta pared que inicialmente tiene velocidad cero unas décimas de segundo más tarde tiene una velocidad. Hay pues una variación de la velocidad de la piedra y justamente esta variación de la velocidad es lo que se define como la aceleración experimentada por la piedra.

La fuerza aplicada a todas las piedras y demás elementos de la pared es la misma, (al menos en una primera aproximación); pero unos conocimientos elementales de física muestran (fuerza es igual al producto de la masa por la aceleración), que la aceleración que experimentan los diversos elementos de la pared será diferente. Aquí no ocurre lo mismo que con lo que denominamos peso, es decir la fuerza con la que La Tierra atrae a los cuerpos (edificios, por ejemplo) que están en su superficie. En este caso la aceleración es siempre la misma, pero la fuerza no, ya que esta depende de la masa del cuerpo. Siguiendo con unos conocimientos elementales de física hay que señalar que el espacio que recorre un cuerpo, (una piedra por ejemplo);bajo la acción de una fuerza que le provoca una aceleración constante es igual al producto de la aceleración por el tiempo al cuadrado y dividido entre dos.

Sea una aceleración de por ejemplo 1 metro por segundo en cada segundo y supongamos que la fuerza de la onda sísmica actúa durante un segundo. En este caso es evidente que el objeto empujado se desplazará 0,5 metros es decir 50 cm. Pero hemos dicho que cada elemento de la pared experimentará una aceleración diferente. Un objeto de menos masa estará sometido a una aceleración menor. Sea por ejemplo de sólo 0,5 m. por segundo en cada segundo. En este caso el desplazamiento será de 0,25 metros sólo. Así pues puede ocurrir que una piedra de la pared se desplace 50 cm. de su posición y otra sólo 25. En consecuencia se producirá una grieta o una rotura en la pared.

La realidad es más compleja ya que hay que tener en cuenta más factores como la cohesión o el rozamiento entre los diversos materiales de la pared. Asimismo, hay que tener en cuenta que una vez que la pared se empieza a mover y cesa el empuje los materiales de mayor masa tardan más en frenar su movimiento que los más ligeros. No es lo mismo frenar una roca de 100 kg. que una de 20 por ejemplo En cualquier caso el resultado es que unas partes de la pared se desplazan de su posición más que otras. Esto provoca grietas, roturas y en definitiva que la pared que en principio es una superficie plana deje de serlo. En casos extremos esto da lugar al desmoronamiento de la pared. Si los desplazamientos son menores de un milímetro por ejemplo lo lógico es que no pase nada pero en una pared de 30 cm. de ancho por ejemplo un desplazamiento de 40 cm de unas partes respecto a otras implica el desmoronamiento seguro. En otros casos lo que ocurre es que las paredes quedan inclinadas o como he señalada dejan de ser superficies planas.

Cuando visito la iglesia de mi pueblo siempre me llama la atención el hecho de que hay una larga fila de pilares así como la pared que los une claramente “desplomados”. El desplome es de unos 30 ó 40 cm. visto a simple vista. Hace tiempo que sospecho que el Terremoto de Lisboa; tuvo algo que ver con esto; pero aún tengo que analizar más el asunto, para confirmarlo. Adjunto imagen. En cualquier caso no me cabe la menor duda de que un geólogo o un geofísico que sepan más que yo podrán determinar la amplitud de las vibraciones provocadas en El Bierzo por aquel terremoto del 1 de noviembre de 1755, es decir los centímetros que el suelo se movió y en consecuencia podrán aclarar este asunto de la iglesia de mi pueblo y el célebre terremoto. Lógicamente en otros viejos edificios del Bierzo puede haber aún también señales de los efectos del terremoto en esta parte de España.

Rogelio Meléndez Tercero

 

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