3er Foro de Ingeniería Civil. Vulnerabilidad y riesgo sísmico en Nicaragua

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Domingo Jaime Nieto Velázquez
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1 3er Foro de Ingeniería Civil Vulnerabilidad y riesgo sísmico en Nicaragua Rainer M. Parrales Estelí, 29 de abril de 2014

2 Análisis de riesgo

3 Definición general de riesgo El riesgo corresponde a un valor probable de pérdidas de diversa índole (infraestructura, económicas, humanas, etc.) en un sitio específico vulnerable a una determinada amenaza, en el momento del impacto de ésta y durante el período de recuperación y reconstrucción que le sigue.

4 Riesgo: sencilla fórmula muy complicada RIESGO = AMENAZA VULNERABILIDAD EXPOSICION AMENAZA = La probabilidad de un evento de cierta magnitud Mecanismo desencadenante Tipo de evento Magnitud o tamaño: volumen, distancia, duración, velocidad, etc. VULNERABILIDAD = Grado de daño; función de: Magnitud del evento Tipo de elementos en riesgo EXPOSICIÓN = Cuantificación de los elementos en riesgo, por ejemplo: Costos de reemplazo de edificios, infraestructura, etc. Pérdida de función o actividades económicas Cantidad de personas

5 Riesgo sísmico

6 Riesgo sísmico

7 Incertidumbres en el análisis del riesgo 1.Incertidumbres con los datos: errores de medición (aleatorios o sistemáticos), datos incompletos, interpolaciones o extrapolaciones o derivaciones analíticas. 2.Incertidumbres ambientales: 1. Limitada comprensión de la naturaleza comportamiento complejo de los sistemas físicos. y 2. Imposibilidad de predecir las consecuencias físicas y socioeconómicas de las acciones de la sociedad (gobiernos, individuos, empresas, etc.).

8 Análisis de riesgo como herramienta de toma de decisiones

9 Amenaza sísmica

10 Amenaza sísmica: Sismicidad de Mesoamérica GSHAP

11 Amenaza sísmica: Sismicidad reciente

12 Vulnerabilidad

13 Vulnerabilidad: Ubicación

14 Vulnerabilidad: Principios básicos de sismorresistencia Forma regular en planta y en elevación Peso bajo Elevada rigidez Estabilidad global Cimentación adecuada en suelo firme Sistema estructural apropiado Materiales competentes Buena calidad de construcción Capacidad de absorber y disipar energía Fijación de elementos no estructurales

15 Vulnerabilidad estructural: Desempeño ante sismos Una estructura con: 1. Baja resistencia y ductilidad 2. Forma irregular o distribución desbalanceada 3. Deterioro significativo PELIGRO POBRE DESEMPEÑO SÍSMICO

16 Vulnerabilidad estructural: Un paseo desde la UNI Norte

17 Vulnerabilidad estructural: Otros problemas comunes

18 Vulnerabilidad estructural: El problema de columna corta

19 Vulnerabilidad estructural: Algunas consecuencias (sismo )

20 Vulnerabilidad estructural: Algunas consecuencias (sismo )

21 Vulnerabilidad: Aspectos no estructurales

22 Vulnerabilidad: Aspectos funcionales

23 Ejemplo de aplicación

24 Estimación del riesgo sísmico: Ejemplo para el Distrito IV Managua Aplicación del paquete de software libre SELENA Definición de escenarios de riesgo sísmico Amenaza sísmica Modelo del subsuelo Vulnerabilidad estructural Presentación de los resultados en mapas destinados al uso comunitario Análisis del comportamiento estructural

25 El paquete SELENA Utiliza el método de espectros de capacidad con parámetros de entrada y salida simplificados.

26 El paquete SELENA Código libre escrito en un lenguaje de programación ampliamente difundido y puede ejecutarse en una plataforma de software libre (GNU Octave). En consecuencia, es fácilmente adaptable y es posible mejorarlo en función de nuevos desarrollos, procedimientos o requerimientos. Cuatro libertades: Libertad de uso Libertad de estudio Libertad de mejora Libertad de distribución

27 El paquete SELENA Se integra a un esquema de árbol lógico para cuantificar incertidumbres epistémicas existentes en los modelos y datos de entrada.

28 Escenarios de riesgo sísmico: Contexto geológico

29 Escenarios de riesgo sísmico: Amenaza sísmica Sismos representativos de la amenaza sísmica para Managua: Sismo magnitud 6.25, profundidad 6 km, 86,27 W 12,15 N, similar al del Sismo cortical magnitud 6.1, profundidad 6 km, 86,29 W 12,04 N, periodo de retorno 100 años. Sismo cortical de magnitud 6.1, profundidad 6 km, 86,19 W12,13 N, periodo de retorno 500 años.

30 Escenarios de riesgo sísmico: Modelos del subsuelo I. Los suelos con Vs < 180 m/s ocurren en los primeros 1,5 m a 3 m de profundidad. II. Los suelos con 180 < Vs < 360 m/s presentan espesores de 6 a 13 m. III. La profundidad hasta roca suave con 360 < Vs 760 m/s varía de 8,5 m a 16 m. La Vs30 promedio resulta entre 420 m/s y 550 m/s.

31 Escenarios de riesgo sísmico: Modelos del subsuelo 275 puntos analizados con método de la relación H/V. Agrupados en cuatro familias, según la forma de la curva espectral La familia #1 predomina cerca del área de estudio. Vs30 = 909 m/s, correspondiente a roca.

32 Escenarios de riesgo sísmico: Vulnerabilidad estructural Losas prefabricadas Estructura de madera Mampostería no reforzada Minifalda Marco liviano de acero Mampostería confinada

33 Escenarios de riesgo sísmico: Tipologías constructivas

34 Resultados: Estados de daño Ninguno: Sin daño. Leve: Pequeñas grietas (ancho < 3 mm) en las esquinas de boquetes de puertas y ventanas y la unión del cielo con las paredes; muy finas grietas (principalmente en diagonal) en paredes; pequeñas combaduras o deformaciones en estructuras livianas de acero; finas grietas en algunas vigas o columnas o en muros de cortante; ligero astillamiento de concreto en algunos puntos en losetas prefabricadas. Moderado: Grietas (ancho > 3 mm) en esquinas de boquetes de puertas y ventanas, pequeñas grietas en diagonal en las paredes; combaduras notables y algunas grietas en la soldadura en estructuras livianas de acero; la mayoría de los muros de cortante y muros de mampostería con grietas diagonales u horizontales, algunos ladrillos o bloques aplastados cerca de uniones viga-columna, vigas o columnas con grietas diagonales; finas grietas en la mayoría de las vigas y columnas de marcos de concreto reforzado; astillado del concreto en algunos casos; grietas diagonales en la mayoría de las estructuras de losetas prefabricadas. Extensivo: Deformación lateral significativa y permanente las estructuras, grietas en las fundaciones, colapso parcial de configuraciones de "piso blando"; algunas conexiones de perlines pueden romperse; grietas grandes en paredes de mampostería, algunas incluso pueden caerse parcial o totalmente; muros de concreto reforzado y losetas prefabricadas presentan grietas dispuestas diagonalmente, algunas incluso atraviesan completamente el muro y el concreto se ha astillado alrededor de las mismas; algunas estructuras o techos pueden colapsar parcialmente. Completo: Las estructuras pueden presentar gran desplazamiento lateral permanente, pueden colapsar o estar en peligro inminente de colapso, grandes grietas en las fundaciones.

35 Resultados Los resultados se calculan para cada rama del árbol lógico, para cada tipología constructiva en cada unidad geográfica.

36 Resultados: Representación gráfica de resultados

37 Resultados: Clasificación de riesgo sísmico Clasificación sencilla del riesgo sísmico, que pueda facilitar la toma de decisiones a usuarios tales como instituciones de primera respuesta y la comunidad de los barrios del Distrito IV. Basada en la suma de las probabilidades de daño extensivo y de daño completo, los dos estados de daño que pueden representar una amenaza directa a la vida de las personas. La suma resultante se clasifica entonces en: nivel de riesgo bajo si la probabilidad es menor que el 15 % nivel de riesgo medio para probabilidades de entre 15 % y 35 % nivel de riesgo alto para probabilidades mayores que 35 %. Esta rangos se basan en criterios de clasificación aplicados en el Estudio de Vulnerabilidad y riesgo sísmico en Posoltega y Quezalguaque (Bernardo et al., 2001).

38 Resultados: Mapa de riesgo sísmico - uso comunitario

39 Resultados: Comportamiento de las tipologías

40 Conclusiones

41 Principales recomendaciones 1. Necesidad de fortalecer aplicación del reglamento y normas aplicables.

42 Principales recomendaciones 2. Invertir en renovación y/o reforzamiento de las estructuras vulnerables.

43 Principales recomendaciones 3. Realizar estudios de riesgo sísmico para todas las ciudades del país

44 Principales recomendaciones 4. Caracterizar las curvas de capacidad y fragilidad para más estructuras/sistemas constructivos comunes en Nicaragua.

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