CI/IEG-23112001 Noviembre, 2001

Sistema Nacional de Protección Civil Centro Nacional de Prevención de Desastres

SISMICIDAD EN EL ÁREA DE SANTA MATILDE MUNICIPIO DE GUAZAPARES, CHIHUAHUA

Leobardo Domínguez Morales

Coordinación de Investigación

Área de Ingeniería Estructural y Geotecnia

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1. INTRODUCCIÓN

En atención a la solicitud del Ing. Oscar Luis Ronquillo Martínez, titular de la Unidad Estatal de Protección Civil de Chihuahua, dirigida a este Centro mediante oficio 378-2001 de fecha 6 de noviembre de 2001, quien suscribe realizó una estancia de tres días en la población de Santa Matilde, Chihuahua, perteneciente al municipio de Guazapares, con el fin de realizar un reconocimiento físico en los alrededores de la zona y establecer el posible origen de los movimientos sísmicos que se han sentido en la zona desde el pasado mes de septiembre.

Debido a la gran importancia que representa el fenómeno sísmico y a la preocupación de la población por los movimientos telúricos, el Jefe de la Unidad Estatal de Protección Civil y el Gobierno del Estado de Chihuahua, se dieron a la tarea de reunir a un grupo multidisciplinario de especialistas para estudiar el fenómeno, establecer el origen de los movimientos y descartar las especulaciones que se suscitaron respecto a las causas que dieron origen al fenómeno.

El grupo de especialistas estuvo integrado por el Dr. Roberto Ortega Ruiz, profesor e investigador visitante de la Universidad de El Paso, Texas; El MSc. Jaime Hincapié Duque, investigador asistente de la Universidad de El Paso, Texas; el MC. Cástulo Molina Sotelo e Ing. José Rosendo Pallán Molinar, especialistas en geología de la Secretaría de Desarrollo Industrial del estado de Chihuahua; el Ing. Geol. Rodrigo de la Garza Águila, Coordinador de Geología de la Universidad Autónoma de Chihuahua; el Ing. Gabriel Moreno y el Sr. Miguel Medrano Pérez, operativos de la Unidad Estatal de Protección Civil del Estado de Chihuahua; y quien suscribe Ing. Leobardo Domínguez Morales, responsable del Laboratorio de Dinámica de Suelos del Centro Nacional de Prevención de Desastres, CENAPRED.

Los recorridos de campo por las zonas aledañas a la población de Santa Matilde se realizaron con la colaboración de los habitantes de la comunidad, quienes tuvieron una magnífica disposición para apoyar al grupo de trabajo en las actividades que desarrollaron, y estuvieron muy atentos a las recomendaciones emitidas. Asimismo, se reconoce la valiosa participación de los profesores de la comunidad durante la etapa temprana del fenómeno y durante nuestra estancia; y las atenc iones brindadas por el Sr. Aureliano Garza Presidente Municipal del municipio de Guazapares, quien siempre se mantuvo al tanto de los acontecimientos.

1.1 Objetivo

El presente informe tiene como objetivo describir las observaciones y recomendaciones generales, respecto al origen de los movimientos sísmicos que afectan a la población de Santa Matilde desde el pasado mes de septiembre, y evaluar el riesgo que representa este fenómeno para los habitantes de la comunidad.

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2. UBICACIÓN DEL SITIO

La comunidad de Santa Matilde pertenece al municipio de Guazapares, Chihuahua, y se ubica al suroeste de la ciudad capital de Chihuahua, Fig. 1, muy cerca de los límites con los estados de Sinaloa y Sonora. La zona se encuentra a una altura media de 1200 msnm, en las coordenadas 27º 8´ latitud norte y 108º 24´ 20” longitud oeste.

La vía de acceso terrestre más práctica para llegar a la zona, partiendo de la ciudad de Chihuahua, es por medio de la carretera No. 16 que comunica a la ciudad de Chihuahua con Hermosillo, y sobre la cual se toma la desviación que conduce a la cabecera municipal de Bocoyna hasta llegar al poblado de San Rafael. Partiendo de este punto, inicia un camino de terracería que conduce a la población de Témoris, a partir del cual se llega a Santa Matilde también por un camino de terracería de aproximadamente 40 kilómetros. El recorrido total por esta vía, partiendo de la ciudad de Chihuahua hasta la población de Santa Matilde, toma alrededor de 15 h.

Fig. 1 Ubicación del sitio

Santa Matilde

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No obstante, también se puede llegar a la comunidad por medios aéreos. En la población

de Témoris existe una aeropista para aviones pequeños, que se encuentra en regulares condiciones de operación, Fig. 2. Así mismo, en Santa Matilde existe una aeropista que hasta el momento de nuestra visita se encontraba fuera de servicio.

Fig. 2 Vista de la aeropista en la población de Témoris

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3. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA GEOLOGÍA DEL SITIO

Fisiográficamente, el sitio se encuentra ubicado en la zona de montañas y cañones Chihuahuenses de la Sierra Madre Occidental de la República Mexicana, Fig. 3; donde predominan rocas ígneas extrusivas del terciario, tales como ignimbritas, tobas y brechas volcánicas.

El relieve que conforma la región, se caracteriza por la presencia de grandes cañones y montañas, topografía típica del estado de Chihuahua. La comunidad de Santa Matilde, se encuentra enclavada en una pequeña hondonada bordeada por grandes peñascos que forman una serranía casi perimetral a la comunidad, Fig. 4; lo que sugiere la existencia de una fosa tectónica, también conocida como graben.

Esta disposición fisiográfica y geomorfológica de la zona, constituyen una pequeña cuenca geohidrológica en la que nace un pequeño arroyo que desemboca hacia el poniente de la población, en el río Otero-Chinipas.

Fig. 3 Provincias fisiográficas de la República Mexicana (INEGI, 1999)

El clima en la región va de semihúmedo a templado, con una temperatura máxima de

34.4° C; una mínima de –14.6° C, y una temperatura media anual de 11.5° C.

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Fig

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4. PROBLEMÁTICA

De acuerdo con la información proporcionada por el Ing. Ronquillo, titular de la Unidad Estatal de Protección Civil de Chihuahua, y por los habitantes de la comunidad de Santa Matilde, desde el pasado mes de septiembre se ha sentido en la zona una serie de movimientos sísmicos que preocupan a la población. Sin embargo, es a partir del mes de octubre que los movimientos telúricos han aumentado en numero, teniendo eventos sísmicos prácticamente todos los días. Ante tal situación, el responsable de Protección Civil y el Gobierno del estado de Chihuahua reunieron a un grupo de especialistas cuyo encargo fue estudiar el fenómeno y establecer las causas que lo originan.

Ante esta solicitud, especialistas de la Universidad de Texas en El Paso, de la Secretaría de Desarrollo Industrial del estado de Chihuahua, de la Universidad Autónoma de Chihuahua y del Centro Nacional de Prevención de Desastres, se reunieron en la comunidad de Santa Matilde para iniciar una serie de estudios geológicos y geosísmicos, que permitieron establecer el origen de los movimientos que afectan a la zona.

El programa de actividades desarrollado por el grupo de especialistas comprendió recorridos de campo, instalación de equipo geosísmico, reconocimientos geológicos por la zona y sus alrededores, así como la elaboración de un censo para establecer el nivel o grado de atención que requieren las viviendas con problemas estructurales ocasionados por los movimientos sísmicos.

Durante los recorridos de campo y los reconocimientos geológicos de la zona se detectó la presencia de una falla geológica principal, con dirección norte-sur, ubicada en el flanco oriente del graben de Santa Matilde. Así mismo, se detectaron fallas geológicas secundarias que se distribuyen perpendicularmente a lo largo de la falla principal y se prolongan hacia el área ocupada por la comunidad. Debido a que durante la exploración de campo no se encontró evidencia física superficial que reflejara la reactivación de la falla, se ha considerado que esta podría ser el caso de una falla “enmascarada”, debido a que no presenta evidencias físicas en la superficie de su reactivación, aspecto que según los especialistas en geología se presenta frecuentemente.

Por su parte, los especialistas en sismología de la Unive rsidad de Texas en El Paso, confirmaron que la activación de la falla dio origen a un fenómeno conocido en sismología con el nombre de “enjambre sísmico”, el cual se caracteriza por presentar un número elevado de movimientos sísmicos de baja magnitud, dent ro de una zona perfectamente delimitada sin que se presente un evento principal o de gran magnitud. Los enjambres sísmicos suelen durar, según experiencias en nuestro país, del orden de semanas o meses. En el caso de Santa Matilde, se estimó que la magnitud de los movimientos sísmicos no rebasa los 2 grados en la escala de Richter. Asimismo, se determinó que los movimientos telúricos perceptibles por la población ocurren con una frecuencia de 20 a 25 eventos por día; no obstante, los equipos geosísmicos instalados permiten detectar alrededor de 100 o más eventos durante el día, incluyendo aquéllos que no son perceptibles para la población.

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En la figura 5 se muestra una vista de los equipos geosísmicos instalados para monitorear los movimientos del terreno. La instalación de estos equipos estuvo a cargo de los especialistas en sismología de la Universidad de Texas, El Paso, quienes se han encargado de procesar la información y establecer las características de los movimientos telúricos asociados a la activación de la falla geológica, reconocida por el grupo de trabajo con el nombre de MOSCARDA.

Fig. 5 Instalación de los equipos geosísmicos para detectar los movimientos del terreno

En la figura 6 se muestran dos registros sísmicos preliminares, de la noche del 12 de

noviembre pasado. El eje horizontal de los registros representa el tiempo de duración de los eventos, y en el eje vertical se muestran las amplitudes del movimiento en unidades de voltaje, por lo que queda pendiente el procesamiento de datos en este último eje. En los registros se puede observar que los movimientos del terreno son de corta duración, escasamente alcanzan del orden de 2 segundos.

Cabe comentar que para tranquilizar a los habitantes de Santa Matilde e informarles sobre las causas que están provocando los movimientos sísmicos en la comunidad, el grupo de trabajo programó una serie de pláticas entre la población, la cual fue dirigida a niños y adultos por separado, reuniéndolos para ello en el patio de la escuela primaria y en algunos salones de clases, como se puede observar en la figura 7.

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-0.4

-0.3

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0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Evento del 12 de noviembre, ocurridoa las 20:16 h, hora local

Vol

ts

Tiempo, s-0.4

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0

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0.6

Evento del 12 de noviembre, ocurridoa las 20:16 h, hora local

Vol

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Tiempo, s

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0

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Evento del 12 de noviembre, ocurridoa las 20:26 h, hora local

Vol

ts

Tiempo, s-0.15

-0.1

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0.15

0.2

Evento del 12 de noviembre, ocurridoa las 20:26 h, hora local

Vol

ts

Tiempo, s

Fig. 6 Registros sísmicos preliminares de dos eventos registrados el 12 de noviembre de 2001

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Fig. 7 Pláticas entre la población para informarles sobre el origen de los

movimientos sísmicos que afectan a la comunidad

Un aspecto derivado de los movimientos sísmicos que se han sentido en la comunidad de

Santa Matilde, y que afectan en mayor o menor grado a la población, es el agrietamiento de muros en casas habitación. Se trata de viviendas construidas con muros de adobe, junteados con mortero de lodo, Fig. 8. Estas características precarias de construcción hacen vulnerables a las viviendas, debido a la poca capacidad que tienen para soportar fuerzas dinámicas de tensión como las que se generan por los movimientos sísmicos.

Fig. 8 Vivienda típicas de Santa Matilde construida con adobe

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Durante el levantamiento de daños se pudo constatar que la mayoría de las grietas que

afectaron a las viviendas se concentró en las esquinas de los muros, así como en los cerramientos de puertas y ventanas. Ante tales manifestaciones, se recomendó que aquellas casas severamente afectadas por los movimientos telúricos fueran reforzadas o apuntaladas, o en su caso, que sus moradores durmieran fuera de éstas para mayor seguridad. En la figura 9 se muestra el agrietamiento de algunas viviendas afectadas por los movimientos sísmicos.

Fig. 9 Agrietamiento en esquinas de muros y en cerramientos de puertas y ventanas

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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

A continuación se presentan las conclusiones y recomendaciones derivadas de la visita técnica realizada en la comunidad de Santa Matilde y sus alrededores, con el fin de establecer el origen de los movimientos sísmicos que afectan a la población desde el pasado mes de septiembre.

El sitio se localiza al suroeste de la ciudad de Chihuahua, a una altura media de 1200 msnm, en las inmediaciones de la Sierra Madre Occidental. La zona se caracteriza por la presencia de grandes cañones y montañas constituidas por rocas volcánicas del terciario. La población se desplanta en una pequeña hondonada conocida geológicamente como graben.

Como resultado de los estudios realizados se concluyó que los movimientos sísmicos que afectan a la comunidad de Santa Matilde son originados por una falla geológica regional de 7 a 10 km de longitud, denominada “MOSCARDA”, debida a esfuerzos regionales de tipo extensional. Del análisis preliminar de los registros sísmicos presentados se puede estimar que la probable profundidad de los microsismos es de alrededor de 5 km.

La actividad sísmica observada corresponde a un “enjambre” el cual se caracteriza por presentar un número elevado de sismos de baja magnitud, dentro de una zona perfectamente delimitada, sin que ocurra un evento de gran magnitud. Por lo tanto, la probabilidad de un sismo que llegue a producir un desastre se considera remota. Se estimó que los eventos sísmicos que afectan a la comunidad de Santa Matilde no rebasan los 2 grados en la escala de Richter, y ocurren un total de 20 a 25 eventos, perceptibles para la población, por día. Los enjambres sísmicos suelen durar, según experiencias en nuestro país, del orden de semanas o meses.

De las observaciones realizadas durante la inspección de las casas habitación, se determinó que el mayor riesgo para la población es el agrietamiento en las esquinas de los muros y en los cerramientos de puertas y ventanas. Ante tal situación, se recomienda la asistencia de ingenieros especialistas en estructuras y en construcción, quienes deberán establecer el nivel de daño en las viviendas, y en su caso, emitir las medidas y recomendaciones para la de reparación y/o reforzamiento de las viviendas.

Una técnica que ha demostrado grandes virtudes para el reforzamiento de muros, es la

utilización de malla de gallinero, la cual brinda un confinamiento perimetral en muros logrando que la estructura se comporte como un elemento íntegro. En el anexo A de este informe se detalla el uso de esta técnica y los procedimientos necesarios para su implementación. El costo de esta técnica es modesto y debido a su sencilla aplicación puede ser aplicada por los propios habitantes.

Finalmente, se recomienda mejorar el camino de terracería que comunica a la población

con el poblado de Témoris, ya que es la única ruta de evacuación a la que se tiene acceso en caso de ocurrir alguna emergencia.

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6. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

1. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (1990) “Geología de la República Mexicana”, pp. 59-69.

2. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (1999) “Anuario Estadístico del Estado de

Chihuahua”, pp.3-32.

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ANEXO A

PRIMERA JORNADA NACIONAL DE SIMULACROS PARA LA PREVENCIÓN DE RIESGOS

MÉTODOS DE REFUERZO PARA LA VIVIENDA RURAL DE AUTOCONSTRUCCIÓN

Un sismo provoca daños

En el siglo XX ocurrieron en México 100 sismos mayores de 6.5 grados Richter, provocando un impacto significativo por los daños generados. En los últimos 20 años han ocasionado pérdidas por 4 mil 600 millones de dólares y miles de vidas humanas.

Sólo en 1999, los sismos del 15 de julio y del 30 de septiembre ocasionaron 55 muertos, 485 lesionados, 50,390 viviendas dañadas, 3,443 escuelas, 92 hospitales, 2,054 edificios públicos y 53 km de carreteras y puentes federales.

Zonas vulnerables a los sismos

Si bien todo el territorio del país es susceptible a ser afectado por sismos de diversa intensidad, se considera que 2,090 municipios son vulnerables en mayor medida a estos fenómenos naturales. De estos, 363 se clasifican como de muy alto riesgo y 632 como de alto riesgo.

Estos municipios tienen una extensión de más de 540 mil km², que representa el 27% del territorio nacional y en el cual viven cerca de 31 millones de habitantes, un tercio de la población total.

¿Por qué tomar medidas preventivas ante la posibilidad de un sismo?

Gran parte de la costa del estado de Guerrero se encuentra ubicada en la zona de subducción entre las placas de Cocos y Norteamérica, que no ha liberado energía en varias décadas. Por ello, puede presentarse un evento sísmico con el epicentro muy cercano a las ciudades de Acapulco, Chilpancingo y varias regiones aledañas densamente pobladas.Los tipos de suelos, las importantes aceleraciones sísmicas detectadas y predichas para Chilpancingo, así como la alta vulnerabilidad de sus construcciones, implican la necesidad de tomar medidas preventivas en el corto plazo, a fin de evitar al máximo un escenario de desastre importante.

Además, el alto índice demográfico y el consecuente crecimiento urbano que la ciudad ha experimentado, justifican la gran necesidad de verificar, y en su caso, reducir el nivel de vulnerabilidad sísmica de las construcciones, principalmente las ubicadas en las unidades habitacionales de la zona sur del país, las cuales se encuentran asentadas sobre depósitos aluviales blandos.

Las casas de adobe o mampostería, las más vulnerables a un sismo

Un sismo de alta intensidad puede presentar daños significativos en las construcciones populares de mampostería, que se encuentran desplantadas en las regiones cercanas al epicentro, ya que este tipo de estructuras presentan una elevada rigidez y, por consiguiente, un comportamiento deficiente a la acción de las ondas sísmicas de periodo natural corto.Es importante recordar que, una vez que la construcción de mampostería es dañada, ésta pierde, en gran parte, su capacidad para disipar la energía que el sismo le transmite. Además, si su reparación no se efectúa adecuadamente, se tendrá un alto grado de vulnerabilidad ante la ocurrencia de un evento posterior.

Estudios para el reforzamiento de las construcciones de mampostería o adobe

Ante este panorama, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), han elaborado diversos estudios sobre el comportamiento de los muros de mampostería, cuyo objetivo básico ha sido proponer opciones para incrementar su resistencia y ductibilidad.

Una síntesis de estos trabajos se presenta a continuación en forma sencilla y gráfica, con el fin de que pueda ser difundida e instrumentada en cada una de las comunidades del país.

Daños comunes en vivienda rural

Dislocamientode esquinas

Grietas inclinadasen cerramientos

Derrumbe demuros de piedray lodo

Pretil caído Techo caído

Grietas verticalesen muros

Volteo central enmuros largos

Vigas corridasa punto decaerse

Grietas inclinadasen muros

Grieta vertical en esquinaspor volteo de muros

Refuerzo con malla y mortero

Esta técnica consiste en colocar un sistema de refuerzo con malla y mortero. Se recomienda colocar primeramente un aplanado de mortero, después de que éste fragüe y seque por tres días, se coloca una malla de gallinero o bien una malla electrosoldada, fijándola con grapas de acero para alambre de púas. Finalmente, la malla se cubre nuevamente con un aplanado de mortero. Las aberturas de puertas y ventanas deben ser rodeadas por la malla y el aplanado. La malladebe anclarse a la cimentación. La figura siguiente muestra gráficamente el procedimiento.

Muros con mallay aplanado de mortero

Anclaje de la mallaal cimiento

Rodear aberturas de puertas y

ventanas

Malla y aplanado porambos lados del muro

1. Aplanado de mortero de 1 cm, cemento:cal:arena 1:½:4½2. Malla de gallinero o electrosoldada, con 10 grapas de acero por m²3. Cubrir con aplanado de mortero de 1.5 cm

Refuerzo con malla y mortero

3Grapas para alambre de púas

Alcayatas

Anclaje en la cimentación

12

32

1

Refuerzo con castillos y dalas

El método consiste en colocar castillos en las esquinas y en zonas intermedias de muros largos, así como dalas en la base y parte superior de los muros. Si no se puede colocar la dala inferior, cuando menos se debe construir la dala superior. Es necesario que los castillos tengan un cimiento propio y que en las uniones entre dalas y castillos, el acero de refuerzo sea cuidadosamente anclado. Estos aspectos se muestran en la figura siguiente.

Soluciones comunes de reparación Castillos y dalas

Cimiento

Castillos

2 cm

2 cm

Dalas de liga

4 de 3/8”, estribos ¼”

Refuerzo con bandas de malla y mortero

Esta es una variable de la técnica de malla y mortero. Consiste en colocar bandas de malla y mortero en las esquinas y en la parte superior de los muros. Con ello se logra una liga entre los muros y se evitan las grietas en las esquinas que pueden causar el derrumbe de la vivienda. El procedimiento de construcción es el mismo que la técnica de malla y mortero. En la figura siguiente se muestra esta técnica.

Refuerzo de malla

y aplanado de mortero en las

esquinas

Bandas de malla y mortero para liga de muros

1.- Aplanado de mortero de 1 cm, cemento:cal:arena 1:½:4½2.- Malla de gallinero o electrosoldada, con 10 grapas de acero por m²3.- Cubrir con aplanado de mortero de 1.5 cm

t2 t

Vista en planta

Grapas para alambre de púas

AlcayatasAnclaje en la cimentación

Refuerzo con bandas de malla y mortero

Ejemplo de aplicación en viviendas afectadas por los sismos de Tehuacán, Pue., y Oaxaca (1999).

Refuerzo con dalas de amarre y mejora del sistema de techo

En este método se coloca una dala de amarre con dentellones en la parte superior, así como una serie de tensores de acero que le dan estabilidad al sistema de techo y a los mismos muros. Es importante lograr un sistema de amarre adecuado entre las dalas y los dentellones, así como entre los tensores de acero y las dalas. Asimismo, para evitar la caída de los techos, se requiere que éstos estén ligados a la dala de amarre. Las figuras siguientes muestran detalles específicos de la forma de lograr un buen amarre entre el sistema de techo y las dalas.

Dalas y sistemas de techoDetalle de armado de dala y amarre de viguetas

Alambrón ahogadoen la dala, ¼"

Sobresale

Cuñaclavada

Amarre de

viguetas

Vista lateral

Dentellón

Dalas deamarre

Alambrón ahogadopara amarre

Viguetas que sobresalen

Dentellón enesquinas

Tensores de acero de 3/8" ahogados en las cadenas en muros alargados

2 cm

2 cm

4 de 3/8",

Estribos ¼"

Detalles de sujeción de las viguetas

FrenteLateral

Perspectiva

Métodos posibles de amarre

Frente

Lateral

Lateral

Meter la cuñahaciendo presiónhacia arriba

b) Dos tramos de alambre,amarrados entre sí

a) Dos tramos de alambredoblados sobre la vigueta

c) Un tramo de alambrecontinuo

presionando con la cuña

Alambre continuo

1

2

Otras soluciones de amarre de muros

CorteRefuerzo con tirantes y placas

Liga entre muros con madera

SECRETARÍA DE GOBERNACIÓN

Lic. Santiago Creel Miranda Secretario de Gobernación

Lic. María del Carmen Segura Rangel

Coordinadora General de Protección Civil

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES

M. en I. Roberto Quaas Weppen Director General

Dr. Sergio M. Alcocer Martínez de Castro

Coordinador de Investigación

Ing. Enrique Guevara Ortiz Coordinador de Instrumentación

M. en I. Tomás Alberto Sánchez Pérez

Coordinador de Difusión

Lic. Gloria Luz Ortiz Espejel Coordinadora de Capacitación

Profra. Carmen Pimentel Amador

Secretaria Técnica 1ª edición, noviembre 2001 CI/IEG-23112001 SECRETARÍA DE GOBERNACIÓN Abraham González Núm. 48, Col. Juárez, Deleg. Cuauhtémoc, C.P. 06699, México, D.F.

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES Av. Delfín Madrigal Núm. 665, Col. Pedregal de Santo Domingo, Deleg. Coyoacán, C.P.04360, México, D.F. Teléfonos: 54 24 61 00 56 06 98 37 Fax: 56 06 16 08 e-mail: editor@cenapred.unam.mx www.cenapred.unam.mx Autores: Leobardo Domínguez Morales