I N D I C E PRESENTACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA COMPUTACIONAL RADIUS99 PARA ESTIMACIÓN DE DAÑOS PRODUCIDOS POR TERREMOTOS

Transcripción

1 I N D I C E I. INTRODUCCIÓN II. PROGRAMA RADIUS99 III. PRESENTACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA COMPUTACIONAL RADIUS99 PARA ESTIMACIÓN DE DAÑOS PRODUCIDOS POR TERREMOTOS 1

2 I. Introducción. Filosofía del Programa RADIUS para Manejo de Riesgo Para que el proceso de Manejo de Riesgo Sísmico de una Ciudad sea realista y efectivo, debe incluir 3 etapas: 1) Evaluación 2) Planeación 3) Implementación. La etapa de Evaluación comprende el entendimiento del problema y su probable magnitud. Enseguida la etapa de Planeación, basada en los resultados de la evaluación, define las acciones que deben tomarse para ir resolviendo el problema. Y finalmente, la etapa de Implementación realiza las acciones propuestas. La implementación de un proceso de manejo de riesgo (y sus 3 etapas descritas) requiere de la participación de todos los miembros de la Comunidad amenazada. Para propósitos de manejo de riesgo, estos miembros comunitarios pueden dividirse en 3 grupos: la comunidad técnica (geólogos, sismólogos, ingenieros), las autoridades (gobiernos locales, líderes) y el resto de la Comunidad. En la figura 1 se esquematiza el nivel de participación de cada uno de estos grupos en cada una de las etapas del proceso de manejo de riesgo. El tamaño del círculo representa el nivel de participación relativo de cada grupo y en cada etapa. Mientras la comunidad técnica tiene un papel principal en el proceso de evaluación (que es la actividad fundamental de este sector); este sector técnico generalmente tiene un papel menos importante en el proceso de planeación, donde asuntos de orden político, económico y social son los factores que usualmente deciden las políticas y medidas a ser adoptadas. Aún más, la participación de los técnicos es casi nula en el proceso de implementación, desde que los aspectos financieros, legales, políticos y sociales usualmente guían el proceso de implementación. Aunque debe participar en la revisión final de si lo implementado corresponde con lo evaluado. El papel de las autoridades locales en las actividades de la ciudad es muy importante. Durante el proceso de evaluación, las autoridades en colaboración con el sector académico deben buscar fuentes de financiamiento para la búsqueda de información requerida por el sector técnico en la etapa de evaluación. Sin embargo el papel de autoridades es especialmente importante durante la etapa de planeación, cuando ellas coordinan los planes de manejo de riesgo con otros planes y políticas de la ciudad, donde a las autoridades les corresponde fijar el marco legal, político y financiero para la realización de los planes que están siendo preparados para la Ciudad. 2

3 El papel de la Comunidad también es crucial en una implementación efectiva de cualquier programa o actividad de la ciudad. Las demandas comunitarias imprimen presión sobre autoridades para que tomen las acciones requeridas y la colaboración e involucramiento de la comunidad son claves para el éxito e impacto directo sobre las vidas de todos los miembros de la sociedad. El papel de la comunidad es especialmente importante durante la etapa de implementación del proceso de manejo de riesgo, cuando el apoyo y colaboración de la gente permite el establecimiento de esfuerzos de largo plazo que pongan en práctica los planes y programas desarrollados para reducir el riesgo urbano. El involucramiento activo de la comunidad puede detener o reducir en un mayor grado la creación de nuevos riesgos (construcción informal, ignorancia de reglamentos de construcción y uso de suelos, no preparación para respuesta a la emergencia, etc.). Actividades Actores Comunidad Técnica Tomadores de Decisión Comunidad Evaluación Planeación Implementación Nivel Relativo de participación: = Alto = Mediano = B Figura 1. Nivel relativo de participación ideal de diferentes grupos de la comunidad en el manejo de riesgo sísmico. Desafortunadamente, un gran número de actividades relacionadas al riesgo en muchas comunidades del mundo se han enfocado en la etapa de evaluación del riesgo (en muchos casos solo de la amenaza), conducidas por la comunidad técnica, como lo muestra la figura 1. Mucho de los esfuerzos y recursos han sido usados en estudios para producir reportes, mapas, artículos científicos y conferencias que no han sido utilizados por la comunidad. Muy pocas acciones 3

4 concretas han resultado de esos estudios y casi no hay progreso en incorporar a la comunidad en el proceso de reducción de riesgo. Hay una percepción equivocada y generalizada en la comunidad de que los terremotos (y otros desastres naturales) son problemas técnicos y que deben ser manejados únicamente por la comunidad técnica. Mientras esto prevalece, el riesgo sísmico se incrementa día con día, especialmente en las comunidades de los llamados países en desarrollo. Basado en estas consideraciones, el método enseguida descrito tiene como objetivos principales el aumento de conciencia sísmica en la comunidad con riesgo sísmico y las acciones que pueden tomarse para manejar el riesgo, incorporando a toda la comunidad. El objetivo final es establecer iniciativas sostenibles de manejo de riesgo a largo plazo. 4

5 II. PROGRAMA para estimación de daños sísmicos: RADIUS99 Descripción de parámetros que participan en la estimación de un escenario de daños. Un terremoto de gran escala puede afectar una amplia área urbana en muchos diferentes aspectos. Por ejemplo, en el área cercana al epicentro los movimientos sísmicos pueden ser más severos y puede ocurrir falla de laderas o licuefacción de arenas saturadas. El efecto directo de la sacudida sísmica causada por un terremoto es llamado la Amenaza por terremoto. Esta amenaza puede causar daños sobre una amplia variedad de estructuras e instalaciones. El daño a edificios es el mas obvio y en ocasiones el más importante de los daños, por el hecho de estar habitado por personas. Falla por movimiento de ladera en Nishinomiya (Kobe earthquake, Japan, 1995) 1 Las muertes de personas pueden ser el resultado de daños a edificios así como de incendios que inicien posterior al sismo. La principal causa de muertes durante sismos es por el colapso de edificios. En el sismo de Turquía de 1999 (M=7.4), colapsaron o dañaron alrededor de edificaciones y se perdieron vidas. Sin embargo, los incendios que siguen a terremotos en ocasiones se originan en áreas de edificaciones de madera y esto contribuye a más pérdidas de vida. El incendio del terremoto de Kanto en 1923 aumentó grandemente el daño y fue la causa del 80% de las muertes en Tokio, Japón. 5

6 Gran incendio después de terremoto en Tokyo (Kanto earthquake, 1923) Mucha gente fue atrapada en edificios colapsados (Terremoto Chi-Chi, Taiwán, 1999) 3 La amenaza de terremoto también afecta a las facilidades de líneas vitales, como vialidades, puentes, agua, drenaje, redes de gas y de electricidad. Estos daños pueden retrasar grandemente los esfuerzos de recuperación en el área dañada. Por ejemplo, el sismo de Kobe 1995 tomó a la ciudad varios años para recuperarse completamente debido al extenso daño al sistema de transporte. También muchas personas tuvieron que soportar la inconveniencia por varios meses por los daños a la red de agua y drenaje. Aun más, daños algunas veces causan pérdidas económicas indirectas, además de las directas del daño físico. En el sismo de Taiwán 1999, el impacto económico debido al paro de una fábrica de semiconductores fue mucho mayor que el impacto a los daños de líneas vitales. 6

7 Transformador en Subestación dañado (Terremoto Chi-Chi, Taiwán, 1999) El daño por terremoto puede afectar muchas actividades que están correlacionadas entre si. Los daños más básicos y universales son daño a edificios y pérdida de vidas. Para reducir estos daños, un primer paso de una ciudad expuesta al fenómeno, debe ser entender que le sucedería si ocurre un terremoto de escala mayor que la impacte. Luego, como segundo paso se debe identificar aquellas acciones y medidas que pueden ayudar a reducirlo, en base a los hallazgos del primer paso. Evaluar la magnitud de daño potencial no debe ser la meta final del proceso de estimación, sino el comienzo de un plan de manejo del desastre. 2. Estimación del daño El terremoto escenario, las condiciones de los suelos, los datos demográficos y las funciones de vulnerabilidad son datos críticos de entrada para la estimación de daños. Para iniciar la estimación, un terremoto escenario para el área, debe ser selecto. La recurrencia de un terremoto pasado sobre una falla activa comúnmente se asume. La magnitud, epicentro y tiempo de ocurrencia (día o noche) también debe ser determinado. Usualmente, intensidades de sacudida de terreno o APT (aceleraciones pico del terreno) en el sitio, son mayores conforme la magnitud del sismo aumenta o la distancia al sitio del epicentro es menor. La sacudida del terreno también es influenciada fuertemente por las condiciones del sitio. Así, la amenaza de terremoto debe ser estimada en base a parámetros de un terremoto escenario y condiciones de los suelos. El daño será estimado por la amenaza y las estructuras existentes en el área y dependerá no solo del número de estructuras, sino también por el tipo y calidad de edificaciones, líneas vitales; para ello se usarán funciones de vulnerabilidad construidas para cada tipo de estructuras. Las funciones de vulnerabilidad reflejan la relación entre intensidad sísmica y el grado de daño a la estructura. 7

8 Pérdidas, ya sea de vidas o heridos también son estimados si la distribución de la población es conocida. Así, la cantidad total y distribución de daño puede ser estimado si el terremoto escenario ocurriera. Con un método simplificado, este programa (RADIUS99) puede ser aplicado para calcular la distribución de intensidad sísmica (sacudida), y estimar el daño a edificios, numero de muertos, heridos y daño a líneas vitales. Scenar i o Ear t hquake Ground Condition Ear t hquake Hazar d Democratic Data I nvent or y, and Vulnerabilities Damage Est i mat i on Ear t hquake Di sast er Reduct i on Pl anni ng - Pr epar edness -Emer gency Response -Recovery 3. Zonificando el Área Usualmente la estimación del daño se lleva a cabo, subdividiendo el área. La herramienta RADIUS introduce un método simple para evaluar las condiciones del terreno. La subdivisión se hace como una rejilla de unidades que reproducen las formas de la ciudad. A mayor magnitud de un terremoto o a distancia cercana del epicentro del sitio en análisis, mayores valores de intensidad sísmica o APT se tendrán en el sitio. Sin embargo, las condiciones de suelos también afectan la intensidad o APT. Por ejemplo, el daño observado en la ciudad de San Francisco en el sismo Loma Prieta 1989, estuvo concentrado en áreas de relleno o suelos muy suaves. Similarmente el daño en Ciudad de México en 1985 fue mayor a 400 km. de distancia del epicentro que en sitios cercanos al mismo. El daño observado fue el resultado no solo de la debilidad de edificios sino también de la topografía de la cuenca, del efecto interacción suelo-estructura y del tipo de suelos en algunas áreas de la ciudad. Por lo que las condiciones de los suelos deben ser consideradas cuando se conduzca una estimación de daños. El suelo en una forma simple, puede ser clasificado como duro, suave y muy suave. La herramienta RADIUS99 ha adoptado esta simple clasificación de suelos. Como se ha mencionado, el área de estudio tiene una amplia variedad de características en sus condiciones de suelos y éstas deben ser consideradas 8

9 Distribución de intensidades sísmicas (MMI) en los alrededores de Cd. de Mexico (Michoakan earthquake, Mexico, 1985) en la estimación de daños. Para planear y ejecutar medidas de mitigación contra daños futuros catastróficos, las unidades de subdivisión son frecuentemente asociadas a tipos de suelos y limites administrativos. La clasificación de suelos debe hacerse para cada unidad de área subdividida, porque en una misma ciudad pueden existir diferentes tipos de suelo. Por ejemplo, algunos tipos de suelo pueden encontrarse ampliamente, mientras otros tipos solo distribuidos en pequeñas áreas, como antiguos cauces de ríos. Para modelar estas condiciones, frecuentemente se utiliza el sistema de rejillas. El tratamiento de áreas de forma irregular como unidades de área de una rejilla en una computadora es conveniente y fácil. Un SIG (Sistema de información geográfica) puede también modelar estas áreas de suelo de formas irregulares. Sin embargo, el costo de un SIG y la necesidad de entrenamiento para su uso lo hacen poco conveniente. Zonificando con una rejilla grande Zonificando con una rejilla menor Zonificando con un SIG 9

10 4. Terremoto Escenario En esta sección, se explica como fijar los parámetros de un terremoto escenario. Los datos de entrada son, Magnitud, Epicentro, Profundidad y Tiempo de Ocurrencia. La distancia desde el epicentro es calculada con la ubicación del epicentro y cada sitio del área de análisis. Para la elección de un terremoto escenario, comúnmente se adopta la reocurrencia de un terremoto pasado y que haya causado daño considerable. Aun cuando también pueden ser usados terremotos hipotéticos, es importante que estos sean válidos desde un punto de vista sismológico. Desde que el grado de daño es función de la magnitud y de la distancia al área de análisis, no tendrá sentido proponer un terremoto de magnitud menor o de gran magnitud mayor pero a una distancia mayor también. En el programa RADIUS99 se incluyen varios terremotos históricos cuya selección debe ser considerada. Los parámetros de entrada son: ubicación, profundidad, magnitud y tiempo de ocurrencia (la hora de día o noche que el terremoto golpea). Se requiere este tiempo de ocurrencia porque la estimación de pérdida de vidas y heridos depende de si es de día o noche. Un ejemplo de Magnitud, Distancia Epicentral y niveles de daño 10

11 Modelo simplificado de una fuente sísmica 5. Intensidad Sísmica La EIS (escala de intensidad sísmica) y valores de APT (aceleración pico del terreno) son medidas muy comunes. Estas son estimadas en el programa RADIUS99 utilizando una fórmula empírica. El valor de APT es calculada por una de las 3 más usadas fórmulas de atenuación y convertido a valor de EIS a través de otra fórmula empírica. La EIS-MM (Modificada de Mercalli) es el índice mas familiar usado para indicar la fuerza de la sacudida de terreno y/o como el área puede ser afectada por el terremoto. Existen varias escalas de intensidad, la más usada es la de Mercalli Modificada. También el valor APT es usado por conveniencia de Ingenieros, ya que este parámetro es usado en el diseño y análisis de estructuras. En RADIUS99, APT puede ser calculado usando una de tres formulas de atenuación: Joyner & Boore (1981), Campbell (1981) or Fukushima & Tanaka Camparison of attenuation curves (M=7) Trifunac & Brady (1975) Max acceleration (g) Fault distance(km) PGA(g) Joyner&Boore(1981) Campbell(1981) Fukushima&Tanaka(1990) MMI 11

12 (1990). APT es convertido a EIS de MM usando la ecuación empírica de Trifunac & Brady (1975). Estas fórmulas son usadas ampliamente en todo el mundo. 6. Condiciones de Suelos La clasificación o zonación de condiciones del terreno es importante en el proceso de estimación de daños, porque las condiciones de suelos afectan directamente la amplificación de la sacudida sísmica Cuando se clasifican las condiciones de terrenos, se requiere una vasta cantidad de datos de suelos. El programa RADIUS99 adopta una clasificación simple, la cual divide el terreno en 4 clases de suelos que corresponden a factores de amplificación. Distribución de tipos de terreno y daños en los alrededores de San Francisco en el terremoto Loma Prieta, Ya que las diferencias en condiciones de los terrenos tienen una gran influencia sobre las intensidades sísmicas observadas durante terremotos, una clasificación de tipo de suelos es muy recomendable. Sin embargo, para una clasificación precisa de las condiciones de terreno se requiere una base de datos detallada así como análisis de cierta complejidad. Por ejemplo, pensemos en una capa de arenas de superficie a profundidad y que difiera continuamente de los 5 a los 15 m. Para modelarla con precisión a una escala de 1 m de resolución, se deben establecer al menos 11 diferentes modelos. Es posible hacer aún más clasificaciones si se considera la composición de capas de suelos, pero todo dependerá de la calidad y cantidad de datos disponibles. 12

13 RADIUS99 adopta 4 tipos de suelo en superficie, llamados Roca dura, Roca suave, Suelo medio y Suelo suave. Estas clasificaciones corresponden a los factores de amplificación de cada tipo de suelo. Además, el usuario en el caso de no contar con información sobre suelos puede escoger la opción desconocido (unknown). Surface Ground Amplification 1.5 Amplification Factor Hard Rock Soft Rock Medium Soil Soft Soil Rock/Soil Type "Roca dura" corresponde a rocas volcánicas, como granito o basalto y rocas sedimentarias como arenas del pre-terciario. El factor de amplificación es 0.55, pero puede ser cambiado por el usuario. "Roca suave" corresponde a arenas del Terciario y conglomerados. El factor de amplificación es 0.7. "Suelo medio" corresponde a suelo diluvial o a un suelo aluvial compacto. El factor de amplificación es 1.00 como un standard. "Suelo suave" corresponde a un suelo aluvial suave, tierra de relleno o terraplenes. El factor de amplificación es Si las condiciones del suelo se desconocen se usa el factor 1.0. Los valores de todos los factores de amplificación pueden ser cambiados por el usuario de RADIUS99. 13

14 7. Daño a Edificaciones Para una estimación efectiva del daño a edificaciones es necesaria una clasificación. Los edificios pueden ser clasificados de acuerdo a varios parámetros. Como ejemplo, pueden ser clasificados acorde a su tipo de material, uso, edad, tipos estructurales y reglamentos de edificaciones locales, etc. RADIUS99 adopta una clasificación simple que categoriza a los edificios en 10 tipos, basada en una clasificación usada por algunas ciudades de Latinoamérica. Las funciones de vulnerabilidad usadas para cada tipo de edificación son derivadas de ejemplos pasados. El usuario introduce el porcentaje de cada tipo de edificio en cada área de rejilla. También debe especificar el peso de la rejilla la cual define la densidad relativa de edificios. Así, combinando estos factores con la distribución de intensidades, el daño a edificaciones puede ser estimado. El daño causado por terremotos a edificaciones contribuye a desastres y causa fatalidades, heridos e incendios. El daño a edificaciones esta fuertemente influenciado por el tipo de edificaciones. Existen varias formas de clasificar edificios, ya sea por materiales, construcción, edad, altura o número de pisos, uso, etc. Es recomendable adoptar una clasificación sobre factores que estén cercanamente correlacionados a daños observados en terremotos pasados. Sin embargo, si no se cuenta con una información detallada, una clasificación general puede ser adoptada. Esta herramienta usa una categoría de 10 clasificaciones, adoptada por países latinoamericanos. Esta fue determinada basada en los materiales de edificaciones, tipo construcción, reglamentos aplicados, uso y número de pisos. RES1--- Construcción informal RES2--- URM-RC construcción compuesta: construcción substandard que no cumple con los reglamentos locales. Altura no mayor a 3 pisos. Compuesto de concreto reforzado y ladrillo no reforzado. RES3--- URM-RC construcción compuesta: vieja, deteriorada, que no cumple con reglamentos vigentes de edificaciones. Alturas de 4 a 6 pisos RES4--- Construcción de concreto reforzado e ingeniería: construcción nueva, edificios de pisos múltiples para residencias o comercios EDU1--- Edificaciones escolares de hasta 2 pisos EDU2--- Edificaciones escolares de más de 2 pisos: edificios de oficinas pueden ser incluidas. MED1--- Hospitales de baja o mediana altura MED2--- Hospitales de altura grande (mas de 4 pisos). COM---- Centros comerciales IND Edificaciones industriales: de baja y gran altura 14

15 Colapso de una estructura de adobe Colapso de una estructura prefabricada (Chile earthquake, Chile, 1985) 8) (Spitak earthquake, Armeniya, 1990) 8) Colapso de estructura de madera (Kobe Colapso de estructura de ladrillo (South earthquake, Japan, 1995) 1) Italy earthquake, Italy, 1980) 8) Colapso de estructura de concreto reforzado (Kobe earthquake, Japan, 1) 1995) Colapso típico en forma de sandwich en estructura de concreto reforzado (Koacey, Turkey, 1999) 1) 15

16 Las funciones de vulnerabilidad que definen la relación entre intensidad sísmica y razón de daño para tipos de estructuras son determinadas como una función de aceleración/eis-mm basado en daños observados en terremotos pasados. Los niveles de daños considerados en RADIUS99 son colapso y daño severo. Daños ligeros no son considerados. El número de edificios en cada unidad de rejilla es necesario para calcular la cantidad total de daño. Building Damage Curve 100 Damage Rate (%) RES1 RES2 RES3 RES4 EDU1 EDU2 MED1 MED2 COM IND MMI Usualmente es difícil determinar el número preciso de edificaciones en cada unidad de rejilla, en esta herramienta se estima el número basado en la información dada por áreas en forma de densidad relativa (mesh weight). El peso por unidad de rejilla puede ser "Muy alta", Alta", Media", or "Baja". Sus valores son 3.0, 2.0, 1.0 y 0.5, respectivamente. Estos valores pueden ser cambiados por el usuario, considerando que "media" debe ser el promedio o media de los nuevos valores especificados. 8. Daño a líneas vitales Si las líneas vitales como agua, electricidad o redes de transportación son afectadas por un terremoto, cuando se estiman daños es necesario considerar no solo las pérdidas directas y esfuerzos de recuperación, sino también la interrupción de actividades y de la vida diaria. En RADIUS99 se adopta un método simple que estima daños totales usando un número total de líneas vitales en toda el área analizada. Para análisis más detallados, se deberán conducir estudios más extensivos. Las facilidades de líneas vitales incluyen agua, drenaje, electricidad, gas y redes de transportación, llamados carreteras y puentes, etc. Si un gran terremoto dañara fuertemente las facilidades de líneas vitales, afectarían no solo las actividades de respuesta a emergencia y recuperación, sino también a las actividades diarias. Una base de datos que incluya ubicación, atributos y 16

17 estructuras es necesaria para estimaciones adecuadas de daños, además de la dificultad de conjuntar estos datos que frecuentemente están dispersos en varias instituciones. RADIUS99 estima en forma muy generalizada el daño promedio y razón de daño para el total de facilidades en el área analizada. Las curvas de vulnerabilidad para cada línea vital son determinadas como una función de aceleración/eis-mm basado en daños observados a líneas vitales en terremotos pasados. Para estimaciones más detalladas deberán ser conducidos estudios más extensivos. Lifeline Damage Curve Damage Rate (%) MMI Road1 Road2 Bridge Tunnels Electric1 Electric2 Water1 Water2 Water3 Reservoir1 Reservoir2 Gas oline Colapso de autopista (Northridge earthquake, USA, 1994) 9 17

18 Daño a tubería de distribución de agua (Chi-Chi earthquake, Taiwan, 1999) 1) Personas a la espera de distribución de agua (Kobe earthquake, Japan, 1995) 1) 9. Muertos y heridos Muertos y heridos causados por terremotos son los principales daños y su reducción es un objetivo en un programa de manejo y preparación para desastres. El colapso de edificios es la principal causa. Por lo que información sobre el número de personas dentro de un edificio a la hora de un terremoto es necesario para estimaciones de muertos y heridos. Aún más, cuando el número de personas en los diferentes edificios de la Ciudad, es muy diferente durante el día y la noche. El método de estimación es basado en ejemplos pasados. 18

19 Occupants at Time of Collapse M1*(1-M2)*DamageCounts M3 Trapped 1-M3 Untrapped M4d 1-M4d M6 1-M6 Die Instantly Don't Die Instantly M5 1-M5 Moderately Injured Uninjured or Lightly Injured Die Later Don't Die Later M4s M4m M4l Seriously Injured Moderately Injured Uninjured or Lightly Injured Muertos y heridos son los principales daños causados por terremotos y su reducción es un objetivo en acciones de manejo y preparación para desastres. El colapso o daño severo de edificios es considerado como la causa principal de muertos y heridos durante un terremoto. Muertos y heridos pueden ser estimados de información de número de edificios dañados. Para esto es necesario tener información sobre el número de personas dentro de cada edificio del área analizada. El número de personas en los edificios durante día y noche es diferente. Por ejemplo, en zonas residenciales la población es mucho menor durante el día que por la noche. Alternativamente, poblaciones de escuelas y oficinas son mucho mayores durante el día que por la noche. En RADIUS99 las poblaciones durante día y noche son estimadas individualmente para cada tipo de edificación. Tiempo de día es de 6 am a 6 pm y tiempo de noche es de 6 pm a 6 am. Los usuarios pueden cambiar estas definiciones de tiempo. 19

20 Equipos de rescate intentan encontrar personas atrapadas en escombros (Northridge earthquake, 1994) 10. Como usar la Estimación de Daños Aún cuando las estimaciones de daño dadas por esta herramienta RADIUS99 no son de detalle, los resultados del programa pueden ser usados de varias formas. A través del uso de la herramienta los usuarios pueden ganar un mayor entendimiento de terremotos y los desastres asociados a su ocurrencia. La extensión del potencial de daño y los puntos vulnerables de la ciudad son identificados por el uso de esta herramienta. Debe quedar bien claro que los cálculos aquí entregados no deben ser usados como un resultado final de estimación de daño, sino como un punto de inicio para acciones de reducción de riesgo. 20

21 Soil Characteristics of the Study Area and the Surface response of the soils Define the magnitude, Location of Scenario earthquakes to be considered Seismic Hazard Distribution Maps Conduct an Inventory of Structures and Infrastructure in the Study Area Vulnerability Function of Buildings, Lifelines etc. (Intensity Damage Relations) Seismic Microzoning Damage to Buildings Lifelines and Casualties Amount & Distribution This part should be prepared by each organization Ea rthquake disa ster countermea sures Diagrama de flujo de un estudio de microzonación sísmica para reducción de desastre por terremoto. Se supone que todas las organizaciones están preparadas con sus propias medidas de seguridad sísmica basados en el estudio de microzonación. La Estimación de Daño lleva hacia el conocimiento/concientización de los niveles y extensión de daño que sufriría la Ciudad si el terremoto escenario ocurriera. No solamente es posible tener una buena aproximación sobre la cantidad total de daños sino también a través del análisis, de los puntos débiles de la ciudad. Esta información es muy importante para el manejo de medidas de reducción y manejo de riesgo, incluyendo actividades de preparación y respuesta a la emergencia, reforzamiento sísmico, y acciones y políticas de recuperación. Frecuentemente, sin embargo, el presupuesto y esfuerzos que están disponibles para implementar medidas de reducción de riesgos son muy limitados en casi la mayoría de países en desarrollo. El conocimiento anticipado de lo que sucedería en el caso de un terremoto es indispensable para aquellas ciudades que enfrenten amenaza sísmica, por lo que esta información puede ayudar a fijar prioridades en el uso de estos recursos limitados. El mero cálculo del tamaño total de daño no debe ser el único objetivo en una estimación de daños. La estimación de daño debe servir como un punto de arranque para una mitigación efectiva del desastre sísmico. 21

22 1) Copyright 2000, OYO Corporation 2) Large Kanto earthquake in picture postcard; Takushoku Publishing, ) Memories for 100 years; TVBS, ) Damage and restoration on 1985 Mexico earthquake; Japan Society of Civil Engineers, ) Nakamura Y.; Real time information system for hazard mitigation, 11WCEE, ) Earthquakes and volcanic eruptions; Swiss Re, ) Message from San Francisco; OYO Corporation, ) Earthquake Damages: The Mother of Earthquake Engineering; Hakuno Motohiko, Kajima Institute Publishing, ) Images of the 1994 Los Angeles Earthquake; Los Angeles Times,

23 III. Presentación y descripción del programa computacional RADIUS99 para la estimación de danos sísmicos. CENTRO DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y DE EDUCACION SUPERIOR DE ENSENADA MANUAL DE USO PARA EL PROGRAMA RADIUS99 DIVISION CIENCIAS DE LA TIERRA DEPARTAMENTO DE SISMOLOGIA 23

24 Para ilustrar el uso del programa, emplearemos un simple ejemplo. Asumiremos que usted desea analizar parte de una ciudad, con una población de y con 100 casas/edificios. Haga doble clic en RADIUS99.xls para iniciar el programa, y seleccione Enable Macros cuando le sea preguntado. Oprima Start Using the Program después aparecerá el menú principal, coloque el apuntador en Outline of Procedure, y un juego de instrucciones breves aparecerá. Siga las instrucciones. 24

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26 Para realizar un nuevo análisis: Introduzca el nombre de la ciudad, población y cantidad de edificios. Oprima cualquier carácter excepto espacio en Mesh Area (área cuadriculada) para formar una figura representativa de la ciudad. Oprima 2.2 Generate mesh, Mesh ID será automáticamente creada y numerada secuencialmente. Vaya a los puntos 3.1, 3.2, 3.3 y 3.4 para introducir o modificar datos. Oprima Run Radius Program para realizar los cálculos y generar mapas temáticos. Observe los datos de entrada y resultados en los puntos 5.1, 5.2, 5.3 y 5.4 Oprima opción 1.1 para salvar los datos del análisis si es deseado. Para repetir un análisis archivado: Oprima 1.2 para cargar un archivo de datos. Oprima Run Radius Program (Revise datos en 3.1 y 3.2 si usted requiere hacerlo). Observe datos y resultados en 5.1, 5.2, 5.3 y 5.4 Introduzca la información básica como se muestra a continuación: 26

27 Especifique el área objeto en el mapa, oprimiendo cualquier carácter en la celda apropiada, como se muestra abajo. En este análisis el área objeto es representado por 19 mallas teniendo un área de 19 kilómetros cuadrados. Para clasificar y codificar las mallas, oprima la opción 2.2 Generate Mesh. Las mallas aparecerán como sigue a continuación. 27

28 Introduzca los datos para cada malla, para realizar esto, oprima opción 3.1 Basic Input Data, y usted observará la hoja de datos de entrada básico, introduzca los datos como se indica. Aquí asumimos que las mallas están agrupadas en dos áreas: Oeste y Este, con Area ID 1 y 2 respectivamente. El peso de la malla (Mesh weight) indica la densidad relativa de población y edificaciones en la malla, lo cual puede ser subjetivo. 0 Ninguno (None) 1 Bajo (Low) 2 Promedio (Average) 3 Alto (High) 4 Muy Alto (Very High) El tipo de suelo local (Local Soil Type) es 0, para todas las mallas, asumiendo que no se conoce el tipo de suelo. 0 Desconocido (Unknown) 1 Roca Dura (Hard Rock) 2 Roca Suave (Soft Rock) 3 Suelo Duro Promedio (Average Stiff Soil) 4 Tierra Llena/Tierra Reclamada (Land Fill/Reclaimed Land) Maximizando la ventana de Datos de Entrada Básico (Basic Input Data), observaremos el MeshMap generado por alguna de estas opciones: Mesh ID, Area ID, Mesh Weight y Local Soil Type. 28

29 MeshMap generado con arreglo de Mesh ID. MeshMap generado con arreglo de Area ID. 29

30 MeshMap generado con arreglo de Mesh Weight. MeshMap generado con arreglo de Local Soil Type. Después de que la entrada de datos es finalizada, oprima Return Main Menu. Entonces oprima 3.2 Area ID Inventory para introducir los datos de las edificaciones. 30

31 Esto es realizado por área preferiblemente que por malla, para ahorrar tiempo. Las edificaciones serán divididas por mallas de acuerdo al peso de la malla (mesh weight) proporcionado recientemente. Introduzca la información de las edificaciones como se muestra abajo. Asumiremos que el área West tiene edificaciones tipo RES3 solamente, y el área East tiene edificaciones tipo RES2 (la definición para esos tipos de edificaciones son dados en la misma hoja). Haga clic en Return Main Menu cuando finalice. Explicación de las clases de edificaciones: RES1 Construcción informal principalmente barrios bajos, hilera de casas, etc., hecha de ladrillos crudos, mezcla de barro, paredes y techos sujetos flojamente. RES2 URM-RC construcción combinada construcción sub-estándar, no cumpliendo con el codigo local suministrado. Altura máxima de 3 niveles. URM Mampostería sin reforzar (Un-Reinforced Masonry) y RC Edificación de concreto reforzado (Reinforced Concrete). RES3 URM-RC construcción combinada vieja, construcción deteriorada, no cumple con el reciente codigo suministrado. Altura de 4 a 6 niveles. RES4 Construcción con diseño RC recientemente construido, edificaciones multiniveles, para propósitos residencial y comercial. EDU1 Edificaciones escolares, hasta 2 niveles. Usualmente el porcentaje es muy bajo. EDU2 Edificaciones escolares, mayores a 2 niveles. Usualmente el porcentae es muy bajo. MED1 Hospitales de baja a mediana elevación. Usualmente el porcentaje será muy pequeño. MED2 Hospitales de alta elevación. Usualmente el porcentaje será muy pequeño. COM Centros comerciales. IND Facilidades industriales, ambas de bajo y alto riesgo. 31

32 En este ejemplo podríamos no realizar el análisis de las líneas vitales (opción 3.3). La estimación del daño sísmico a las facilidades esenciales es una tarea compleja. El programa RADIUS podría ser empleado para la estimación de daños en las líneas vitales, pero el daño en el contenido o interrupción de negocios podrían no ser estimados. Las opciones del inventario de líneas vitales son: Road1 Longitud de vías locales (en km), para la concerniente ciudad ó región objeto. Road2 Longitud de vías importantes tales como autopistas/carreteras principales (en km). Bridge Número de importantes puentes de transportación (carretera y ferroviaria). Tunnels Número de importantes túneles de transportación, para la concerniente ciudad ó región objeto. Electric1 Número de importantes torres de transmisión eléctrica y de telecomunicación. Electric2 Número de subestaciones eléctricas y de telecomunicaciones. Water1 Longitud de importantes entronques y líneas de distribución de agua y drenaje (km). Water2 Número de estaciones de bombeo de agua y drenaje. 32

33 Water3 Número de plantas de tratamiento de agua y drenaje. Reservoir1 Número de tanques de almacenamiento o presas. Reservoir2 Número de tanques terminales ó tanques elevados de almacenamiento. Gasoline Número de estaciones de gasolina. Oprima Return Main Menu cuando finalice. Oprima 3.4 Scenario Earthquake para introducir la información del sismo que ocurrirá dentro del escenario, como se muestra a continuación. En el escenario, puede seleccionar dos tipos de sismos, de una lista de sismos históricos (Historical Earthquake) ó uno definido por el usuario (User Defined Earthquake). La TABLA 1, muestra los parámetros históricos de los sismos que puede seleccionar para el escenario sísmico. Esta tabla aparece en el recuadro de información sísmica (Earthquake Information), donde se selecciona el escenario sísmico. 33

34 Cuando se emplea la opción de sismo definido por el usuario (User Defined Earthquake), se puede indicar en la información sísmica (Earthquake Information), la magnitud, profundidad y el tiempo de ocurrencia del mismo. Además en el recuadro de referencia (Reference), se le puede indicar en que malla se desea tener la referencia, así como la distancia a que se ubica el epicentro y la dirección relativa del sismo con respecto a la malla de referencia. Oprima OK & Return para regresar al menú principal. Oprima Run Radius para iniciar los cálculos y generación de mapas. Oprima Go y espere que termine de ejecutarse. Oprima 5.2, 5.3 y 5.4 para ver resultados y mapas. 34

35 Menú para la opción 5.2 (Input Shown in Map), donde puede ver los datos de entrada en forma temática, como se muestra a continuación. Información presentada del tipo de suelo (opción Soil Type). 35

36 Información presentada del peso de malla (opción Mesh Weight). Información presentada del conteo de edificaciones (opción Building Counts) empleando el rango automático en el mapa. 36

37 Información presentada del conteo de edificaciones (opción Building Counts) empleando el rango manual en el mapa. Información presentada de la población diurna (opción Day Population) empleando el rango automático en el mapa. 37

38 Información presentada de la población diurna (opción Day Population) empleando el rango manual en el mapa. Información presentada de la población nocturna (opción Night Population) empleando el rango automático en el mapa. 38

39 Información presentada de la población nocturna (opción Night Population) empleando el rango manual en el mapa. La opción 5.3 nos muestra los resultados (Result Data) obtenidos, por medio de seis tablas. Tabla Resultados principales (Main Results) Tabla Inventario de líneas vitales y daños (LifeLine Inventory and Damage). Tabla Inventario de edificaciones divididos en mallas (Building Inventory Partitioned to Meshes). Tabla Razón de edificaciones dañadas (Building Damage Ratio). Tabla Número de edificaciones dañadas por sismo (Number of Buildings Damaged by Earthquake). Tabla Distribución de población y heridos (Population and Casualty Distribution). 39

40 Tabla Resultados principales (Main Results) Tabla Inventario de líneas vitales y daños (LifeLine Inventory and Damage). 40

41 Tabla Inventario de edificaciones divididos en mallas (Building Inventory Partitioned to Meshes). Tabla Razón de edificaciones dañadas (Building Damage Ratio). 41

42 Tabla Número de edificaciones dañadas por sismo (Number of Buildings Damaged by Earthquake). Tabla Distribución de población y heridos (Population and Casualty Distribution). 42

43 La opción 5.4 nos muestra los resultados en mapas (Results Shown in Map), con el siguiente menú. Mapa generado con distribución MMI (opción MMI) empleando el rango automático en el mapa. 43

44 Mapa generado con distribución MMI (opción MMI) empleando el rango manual en el mapa. Mapa generado con distribución de edificaciones dañadas (opción Damaged Building) empleando el rango automático en el mapa. 44

45 Mapa generado con distribución de edificaciones dañadas (opción Damaged Building) empleando el rango manual en el mapa. Mapa generado con razón de distribución de edificaciones dañadas (opción Damaged Building Ratio Distribution) empleando el rango automático en el mapa. 45

46 Mapa generado con razón de distribución de edificaciones dañadas (opción Damaged Building Ratio Distribution) empleando el rango manual en el mapa. Mapa generado con distribución de heridos (muertes) (opción Casualties (Death)) empleando el rango automático en el mapa. 46

47 Mapa generado con distribución de heridos (muertes) (opción Casualties (Death)) empleando el rango manual en el mapa. Mapa generado con distribución de heridos (lesionados) (opción Casualties (Injury)) empleando el rango automático en el mapa. 47

48 Mapa generado con distribución de heridos (lesionados) (opción Casualties (Injury)) empleando el rango manual en el mapa. 48