Elementos para estimar el Peligro Sísmico Francisco José Sánchez Sesma IIUNAM. Semana de Riesgos 28 de noviembre 2 de diciembre 2011

Transcripción

1 Elementos para estimar el Peligro Sísmico Francisco José Sánchez Sesma IIUNAM Semana de Riesgos 28 de noviembre 2 de diciembre 2011

2 Introducción Las decisiones sobre diseño sísmico de estructuras se toman siempre en un ambiente de incertidumbre. Es necesario disponer de herramientas para cuantificar las consecuencias de esas decisiones. Es prioritario evaluar el riesgo sísmico

3 El dilema del diseño por sismo Costos Costo inicial Pérdidas esperadas Costo total Valor de diseño

4 Introducción En la acepción contemporánea de riesgo intervienen tres factores: El costo del bien La amenaza o peligro a que está expuesto Su vulnerabilidad ante esta amenaza

5 Introducción El riesgo es una función de estos tres factores Riesgo TR C V I(TR) donde Riesgo TR = riesgo asociado al periodo de retorno TR C = costo del bien o del sistema considerado V = función de vulnerabilidad a la amenaza I(TR) = intensidad asociada al periodo de retorno TR

6 Introducción Solo consideraremos la amenaza o peligro I(TR) = intensidad asociada al periodo de retorno TR - Valores pico de aceleración o velocidad - Ordenadas Espectrales de Fourier o de Respuesta

7 Amenaza o peligro Tectónica y sismicidad Estimación de movimientos fuertes Cálculo de amenaza Efectos de sitio (microzonificación)

8 Amenaza o peligro

9 TECTÓNICA REAL

10 PROVINCIAS TECTÓNICAS Latitud Longitud

11 PROVINCIAS TECTÓNICAS Latitud Longitud

12 Métodos de estimación de sismicidad ( M ) 0 M) (1/año) 1.E+01 1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 exp( M ) exp( M exp( M ) exp( M 0 u u ) ) Magnitud M u

13 Métodos de estimación de sismicidad Regresiones simples Máxima verosimilitud Bayesianos

14 Leyes de Atenuación Amax (gal) M=5 M=6 M=7 M= R (km)

15 MODELOS SEMI-EMPÍRICOS E(Log A)=a 0 +a 1 M-a 2 LogR-a 3 R Los coeficientes se obtienen a partir de datos acelerográficos registrados y análisis estadísticos Convencionales (regresiones) Bayesianos

16 DISPERSIÓN

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19 C. Valdés G.

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22 Causas de la dispersión Efectos de trayecto y de sitio Dificultad para medir la distancia Otras variables (e.g., azimut)

23 INTERPRETACIÓN PROBABILISTA Dadas la magnitud y la distancia, A debe verse como una variable aleatoria: Log (A M,R)=a 0 +a 1 M-a 2 LogR-a 3 R+error El error se supone con distribución normal con media 0 y desviación estándar s p(a) A (gal)

24 Efectos de sitio Para las estimaciones de peligro sísmico en terreno firme se utilizan leyes de atenuación que han sido obtenidas a partir de datos registrados en sitios de terreno firme Por ello es necesario incluir los efectos de sitio Estos consisten, en términos generales, en cambios en el contenido de frecuencia de los movimientos del suelo esperados, que usualmente implican amplificaciones en ciertas zonas del espectro

25 Efectos de sitio Modelo 1D S Frecuencias resonantes fn (2n 1), n 0,1, 2,... v 4h

26 Efectos de sitio a Amplificación Frecuencia normalizada ωa/πβ=f 2a/β

27 Efectos de sitio

28 Efectos de sitio Las técnicas para estimar efectos de sitio pueden clasificarse en dos tipos: teóricas y experimentales Teóricas (aunque son también parcialmente experimentales): modelado del suelo y de la geología superficial a partir del conocimiento de sus características mecánicas y geométricas Experimentales: procedimientos basados en análisis de registros de vibración ambiental o de registros de temblores fuertes obtenidos en el terreno estudiado.

29 Efectos de sitio Comentarios generales El uso de una sola técnica para estimar efectos de sitio rara vez es suficiente El método más robusto de ataque de este problema parece ser la utilización simultánea de varias técnicas, con lo que se suplen las deficiencias de cada una y se tiene un panorama más claro de los efectos de sitio.

30 Peligro sísmico Usualmente se expresa en términos de tasas de excedencia o periodos de retorno de intensidades También puede expresarse en términos de probabilidades de excedencia de intensidades en lapsos dados

31 Peligro sísmico (A) gal = 1cm/s gal = 1g ( a) 1 / TR ( a) A (gal)

32 Peligro sísmico (fuentes puntuales) ( a) Nf i 1 Mu M 0 d ( M i dm ) Pr( A a M, R) dm (Esteva, 1967; Cornell, 1968)

33 Integración espacial

34 Programa CRISIS

35 Programa CRISIS (malla de cálculo)

36 Programa PSM2004

37 Tijuana TITULOS Mexicali CONTENIDO Ensenada Cd. Juárez Nogales 30 Hermosillo Chihuahua Guaymas Cd. Obregón Cd. Delicias Nuevo Laredo Hgo. del Parral Monclova 25 Los Mochis Culiacán Gómez Torreón Palacio Monterrey Saltillo Reynosa Matamoros Latitud La P az Maz atlán Durango Mapa de peligro sísmico intensidades asociadas a diversos periodos de retorno TR en cada sitio. Tepic San Luis Potosí Aguascalientes Guadalajara Zacatecas Guanajuato León Irapuato Salamanca Celaya Querétaro Zamora Cd. Guzmán Morelia Colima Uruapan Cd. de México Jalapa Toluca Tlaxcala Veracruz Cuernavaca Puebla Orizaba Córdoba Acapulco Cd. Victoria Cd. Mante Pachuca Chilpancingo Cd. Tampico Madero Tuxpan Poz a Rica Oaxaca Coatzacoalcos Minatitlán Villahermosa Tuxtla Gutiérrez Tapachula Campeche Mér ida Cd. Chetumal Longitud

38 TITULOS 23 CONTENIDO Zacatecas 22 Aguascalientes San Luis Poto Tepic Latitud Guadalajara Zamora León Guanajuato Irapuato Salamanca Cd. Guzmán Morelia 19 Colim a Uruapan Longitud

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40 Agradecimientos Para la preparación de esta charla conté con las invaluable opiniones de los Dres. Luis Esteva y Mario Ordaz A ellos por su ayuda y a ustedes por su atención Muchas Gracias