Aspectos Generales Del Riesgo Sismico

8/14/2019 Aspectos Generales Del Riesgo Sismico

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CAPTULO II

Aspectos generales

del riesgo ssmico


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CAPTULO II

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2 ASPECTOS GENERALES DEL RIESGO SSMICO

2.1 Introduccin

De acuerdo a la Real Academia Espaola la palabraRiesgosignifica, Contingencia oproximidad de algn dao, mientras que en trminos tcnicos significa la posibilidad deprdida o daooexposicin al cambio de dao o prdida (Souter, 1996; Dowrick, 1997).La palabra Peligrosidad, la Real Academia Espaola la define como calidad de peligro,mientras que en trminos tcnicos se expresa como amenaza impuesta por ciertos fenmenosnaturales, como son los huracanes, erupciones, riadas, terremotos, etc., que pueden causar

consecuencias adversas a la actividad humana, impacto social negativo y prdidas humanas

y econmicas severas (Souter, 1996; CSSC, 1999). Finalmente, la vulnerabilidad la RealAcademia la define como algo que puede ser herido o recibir lesin, fsica o moralmente ytcnicamente se utiliza como una escala para expresar las diferentes formas de responderlos edificios al ser sometidos a un terremoto (Grnthal, 1998). Es evidente que las tres

palabras tienen una relacin directa entre ellas, por lo que antes de utilizarlas se debeencontrar una definicin estndar que permita distinguirlas para su correcto uso. De estamanera algunos comits y trabajos cientficos se han encargado de establecer unanomenclatura adecuada dentro del rea de la sismologa e ingeniera ssmica, que permitaaclarar las diferencias existentes. Entre los comits se encuentran el Instituto deInvestigaciones en Ingeniera Ssmica (EERI), la Asociacin Europea de Ingeniera Ssmica(EAEE), la Comisin de Seguridad Ssmica de California (CSSC), el Servicio Geolgico delos E.U. (USGS) y entre los trabajos cientficos estn por ejemplo, los de Dolce et al(1994) yel de Ypez (1996). En base a esto, el Riesgo, la Peligrosidad y la Vulnerabilidad Ssmica se

pueden definir de la siguiente manera:


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Aspectos generales del riesgo ssmico

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Riesgo Ssmicoson las consecuencias sociales y econmicas potenciales provocadas porun terremoto, como resultado de la falla de estructuras cuya capacidad resistente fueexcedida por un terremoto.

Peligrosidad Ssmica es la probabilidad de que ocurra un fenmeno fsico comoconsecuencia de un terremoto, provocando efectos adversos a la actividad humana. Estosfenmenos adems del movimiento de terreno pueden ser, la falla del terreno, ladeformacin tectnica, la licuefaccin, inundaciones, tsunamis, etc..

Vulnerabilidad Ssmica es un valor nico que permite clasificar a las estructuras deacuerdo a la calidad estructural intrnseca de las mismas, dentro de un rango de nadavulnerable a muy vulnerable ante la accin de un terremoto.

Por lo tanto, se puede observar que el Riesgo Ssmico depende directamente de laPeligrosidad y de la Vulnerabilidad, es decir, los elementos de una zona con cierta

peligrosidad ssmica pueden verse afectados en menor o mayor medida dependiendo delgrado de vulnerabilidad ssmica que tengan, ocasionando un cierto nivel de Riesgo Ssmicodel lugar.

Para entender mejor estas definiciones se necesita hacer una descripcin ms detalladade cada una de ellas, por lo tanto a continuacin se muestran los conceptos generales de laPeligrosidad Ssmica, la Vulnerabilidad Ssmica y de qu forma se relacionan para obtener elRiesgo Ssmico. Es importante hacer mencin del concepto de Mitigacin Ssmica, queservir como vnculo entre los resultados obtenidos en el estudio de Riesgo y las acciones o

medidas que debe de tomar las autoridades correspondientes para reducirlo, mediante planesde emergencia.

2.2 Peligrosidad ssmica

Como se mencion en la definicin anterior, la peligrosidad ssmica es la probabilidadde que ocurra un fenmeno fsico como consecuencia de un terremoto, como pueden ser elmovimiento mismo del terreno, as como la licuefaccin, los deslizamientos de tierra,inundaciones, ruptura de fallas, etc., a los que llamaremos efectos colaterales de un terremoto.

El tamao y localizacin de estos efectos colaterales dependern de diversos factores,principalmente de las caractersticas geolgicas y geotcnicas del lugar, pero indudablementede las caractersticas del terremoto (hipocentro, mecanismo, intensidad, magnitud, duracin,contenido frecuencial, etc.).

Por tal motivo, el primer paso en la evaluacin de la peligrosidad ssmica escaracterizar las zonas sismotectnicas, para posteriormente entender mejor las caractersticasde los terremotos. Generalmente, en su evaluacin se utilizan mtodos o modelos

probabilsticos simplificados de clculo basados en el establecimiento de leyes estadsticaspara definir el comportamiento ssmico de una zona, las fuentes ssmicas y la atenuacin del

movimiento del suelo, expresando los resultados en forma de probabilidad de ocurrencia delos distintos tamaos de los terremotos, la probabilidad de excedencia de distintos niveles de


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intensidad del movimiento o a los valores mximos de aceleracin esperados en un lugar y enun intervalo de tiempo determinado. Sin embargo, estos modelos involucran una grancantidad de incertidumbres lo que lleva inevitablemente a ser calculados a partir de laextrapolacin de datos, a la adaptacin de estudios de otras regiones para que estos modelos

sean completamente funcionales y en muchos casos a la simplificacin de los mismos(Somerville, 2000).

Desafortunadamente, esta incertidumbre es ms grande en reas con una actividadssmica espordica, en donde los catlogos ssmicos y las bases de datos de movimientosfuertes son escasas. En algunos casos, las teoras geofsicas pueden sustituir los datosfaltantes, pero las predicciones de la recurrencia de sismos y de la propagacin de las ondasssmicas no son lo suficientemente avanzadas para simulaciones tericas que sean aceptadascomo una norma para la observacin de sismos locales, por lo que en muchos casos esnecesario considerar el juicio de los expertos en el ajuste de los modelos para evaluar la

peligrosidad ssmica, esto hace que el juicio de los expertos se considere una parte integral dela evaluacin (Woo, 1992).

En esta situacin, una posible estimacin de la peligrosidad ssmica se puede obtenera partir del anlisis de la historia ssmica del sitio, utilizando los datos macrossmicoshistricos de los que se disponga, particularmente en regiones caracterizadas por largos

periodos de retorno. No obstante, esta informacin puede dar lugar a problemas deinterpretacin debido a que los datos histricos son cualitativos y fueron obtenidos en pocascompletamente diferentes, sin utilizar una escala macrossmica comn. Debido a estos

problemas, la caracterizacin de cada nivel de intensidad en un sitio tiene que ser calculadoen trminos probabilistas, expresando el nivel de probabilidad asociado a cada grado de

intensidad (Mucciarelli y Magri, 1992).

2.2.1 Sismicidad

Actualmente el avance cientfico ha permitido mejorar el conocimiento acerca delorigen, evaluacin del tamao y forma de propagacin, entre otras caractersticas, de losterremotos dentro de la corteza terrestre. Los terremotos ocurren cuando el esfuerzo en latierra alcanza un nivel mayor a la resistencia de la roca, causando que los lados opuestos de lamisma fallen repentinamente o se deslicen violentamente pasando de un lado a otro. Estos

esfuerzos pueden actuar perpendicularmente a la falla empujando las rocas entre ellas, oparalelamente a la falla moviendo las rocas unas contra otras. La resistencia de la falla estrelacionada con el tamao de estos esfuerzos y el coeficiente de friccin del material que laforma, cuando se acumula un esfuerzo suficientemente grande para sobrepasar la resistenciade la falla, puede ocurrir un terremoto producindose un chasquido en las rocas perdiendo elequilibrio y liberando la energa almacenada en forma de ondas ssmicas, las cuales muevenlas rocas a su alrededor.

Un terremoto empieza en un punto llamadofocoo hipocentrosituado en la superficiede ruptura de la falla que se localiza por una latitud, longitud y profundidad (Figura 2.1), yuna proyeccin en la superficie de la tierra, llamada epicentrocon coordenadas de latitud ylongitud nicamente. La ruptura progresa desde el hipocentro a lo largo de la superficie deruptura a una velocidad finita, hasta que se detiene. El esfuerzo acumulado se libera


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La localizacin del origen de un terremoto se puede calcular por medio de las ondasssmicas ledas en los diferentes observatorios sismogrficos del mundo. Basndose en estainformacin se ha podido elaborar mapas con la distribucin uniforme de los terremotos

alrededor de la Tierra, como muestran las Figuras 2.3 y 2.4, en donde se puede observarclaramente un cinturn de actividad ssmica separando grandes regiones ocenicas ycontinentales, con interesantes excepciones en regiones donde los terremotos son nulos (Bolt,1999).

Como se puede observar en la Figura 2.3, la distribucin geogrfica de los terremotosen el planeta muestra zonas de la Tierra con una mayor actividad ssmica, siendo la primera eldenominado cinturn Circum Pacfico, que comprende toda la parte oeste del continenteamericano, desde Alaska hasta el sur de Chile y desde la parte norte de las islas Aleutianas,siguiendo por todas las islas del Japn hasta Indonesia y Nueva Zelanda. La segunda zonadenominada Mediterrneo Himalaya se extiende desde las islas Azores al sudoeste de laPennsula Ibrica, pasando por Italia, Grecia, Turqua, Persia llegando hasta el Himalaya ynorte de la India y de China. Finalmente, la tercera zona esta formada por cordillerassubmarinas que dividen el Atlntico en dos partes, la del ndico y la del Pacfico, frente a lascostas occidentales de Amrica del Sur. Los estudios de sismicidad de estas regiones hanservido para confirmar la teora de la tectnica de placas y la formacin de los continentes.

Figura 2.3. Mapa de Sismicidad global. En esta figura se muestran los terremotos ocurridos apartir de 1966, con magnitud superior a 6, en la escala Richter. (Bolt, 1999).

Uno de los trabajos ms recientes sobre mapas de peligrosidad ssmica, fue elproyecto piloto desarrollado por el Programa de Evaluacin de Peligrosidad Ssmica Global(GSHAP, 1999) en la Dcada Internacional para la Reduccin de los Desastres Naturales,

declarada por la ONU. Este trabajo se desarroll uniendo mapas parciales elaborados por lasdiferentes regiones y reas de prueba (Figura 2.4). El mapa describe la aceleracin mximadel terreno (en unidades pga, por sus siglas en ingls) con un 10% de probabilidad de


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excedencia en 50 aos, correspondiente a un periodo de retorno de 475 aos. La clasificacindel suelo en general se consider roca a excepcin de Canad y EE.UU., donde se suponeque las condiciones del suelo correspondan a un suelo rocoso firme. El mapa dibuja losniveles probables del movimiento del terreno en una escala de colores de menor probabilidad

(blanco) a mayor probabilidad (oscuro).

Los colores del mapa se eligieron para delinear aproximadamente la peligrosidadcorrespondiente al nivel actual de la misma. El color ms claro representa una peligrosidad

baja, mientras que el ms intenso, representa una alta peligrosidad. Especficamente, elblanco y verde corresponde a valores entre 0 8% g (en donde, g es la aceleracin de lagravedad); el amarillo y el naranja corresponden a una peligrosidad moderada entre 8 y 24%

g; el color rosa y rojo corresponde a una peligrosidad alta entre 24 y 40%gy el rojo obscuroy caf corresponde a una peligrosidad muy alta, con valores superiores al 40% de g. Engeneral, los sitios con peligrosidad alta ocurren en reas delimitadas por las diferentes placas,como se ha comentado anteriormente.

Figura 2.4.Mapa de Peligrosidad Ssmica global (GSHAP, 1999).

2.2.3 Sismicidad en Espaa

En Europa, la actividad ssmica es muy dispersa, por ejemplo en el sur,principalmente en los pases como Turqua, Grecia, Yugoslavia, Italia, Espaa y Portugal, hanmuerto una gran cantidad de personas debido a los terremotos. Histricamente han ocurridoterremotos devastadores, como fue el 1 de Noviembre de 1755, al sudoeste de la PennsulaIbrica, produciendo grandes olas y cuyo poder destructivo caus entre 50.000 y 70.000muertos en Lisboa y reas cercanas, sintindose hasta Alemania. El 25 de Diciembre de 1884,un terremoto de intensidad X caus la muerte de 800 personas en Alicante e hiri a 1500,adems destruy unas 4.400 casas y da a otras 13.000 (IAG). En Messina Italia, el 28 deDiciembre de 1908 un terremoto caus la muerte de 120.000 personas y daos considerablesen la infraestructura de la ciudad.


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Peligrosidad Alta

3.22.41.60.80.40.0

Peligrosidad Baja

4.0

m/seg2

( )

Figura 2.5. Mapa de la peligrosidad ssmica para el rea IberoMagreb, (GSHAP, 1999).

En Espaa, han ocurrido en los ltimos aos sismos de magnitud superior a 5 grados(en escala Richter), provocando daos considerables en las edificaciones. Por ejemplo, lossismos ocurridos en Andaluca los das 23 de Diciembre de 1993 y 4 de Enero de 1994 conuna magnitud en ambos casos de 5.0 grados y con epicentros en la provincia de Almera,cerca de las poblaciones de San Roque y Berja, y a 20 km de la costa frente a Almerimar,Balerma y Baos respectivamente (Ypez, 1994). En Galicia el da 22 de Mayo de 1997 conmagnitud de 5.1 y epicentro cercano a las poblaciones de Srria y Becerre y el ms recienteocurrido en Murcia el 2 de Febrero de 1999, con magnitud 5.0 y epicentro a 5 km al Norte deMula (Mena, et al, 1999).

0.04 - 0.050.06 - 0.070.08 - 0.090.10 - 0.110.13 - 0.150.17 - 0.210.21 - 0.25

< 0.04

ACELERACIN

0.08

0.06

0.090.06

0.04

0.041.35

1.45

1.451.35 1.25 1.15 1.05

0.15

0.130.110.090.07

0.06

0.050.07

0.15 0.13

0.25

0.110.09

0.060.130.15

0.110.09

0.07

0.060.04

0.04

0.04

0.04

Figura 2.6.Mapa de peligrosidad ssmica de Espaa, para un periodo de retorno de 500 aosde acuerdo a la Norma de Construcciones Sismorresistente de Espaa de 1994 (NCSE-94).


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Dentro del Programa de Evaluacin de la Peligrosidad Ssmica Global tambin sepropus un mapa de peligrosidad ssmica para el rea IberoMagreb (Figura 2.5). Este mapaes el fruto de la cooperacin entre los pases de Argelia, Marruecos, Portugal, Tnez yEspaa, coordinados por el Instituto de Ciencias de la Tierra, Jaume Almera. El mapa

constituye un primer paso hacia una evaluacin uniforme de la peligrosidad en el rea.Aunque para cuestiones de anlisis y diseo de las estructuras se sigue utilizando el mapa de

peligrosidad ssmica de la Norma de Construccin Sismorresistente de Espaa (NCSE94,Figura 2.6). El mapa indica las aceleraciones esperadas para un periodo de retorno de 500aos en trminos de a/g.

2.2.4 Sismicidad en Catalua

Catalua no es un regin con una alta peligrosidad ssmica, sin embargo su historiareciente no es ajena al fenmeno ssmico. Por ejemplo el Servicio Geolgico del InstitutoCartogrfico de Catalua (ICC) ha elaborado un mapa de intensidades mximas percibidas enCatalua durante el siglo XX (Figura 2.7). La elaboracin de este mapa se realiz a partir dedatos macrossmicos, mediante la descripcin de los efectos producidos por un terremoto yrecopilados en diferentes fondos bibliogrficos. En este mapa se puede observar que el sismoms significativo durante el siglo pasado se localiza en la zona del Vall dAran con unaintensidad mxima epicentral de VIII, en la escala MSK. Basndose en este trabajo y enestudios realizados por Secanell, 1999, el ICC propuso un nuevo mapa de zonas ssmicas

para la comunidad de Catalua para un periodo de retorno de 500 aos (Figura 2.8).

300000

300000

350000

350000

400000

400000

450000

450000

500000

500000

4500000 4500000

4550000 4550000

4600000 4600000

4650000 4650000

4700000 4700000

4750000 4750000

INTENSIDADES MSK

IIIIIIVVVIVIIVIII

Figura 2.7. Mapa de intensidades mximas percibidas en Catalua durante el siglo XX(Secanell, 1999; ICC).


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V-VIVI

VI-VIIVII

VII-VIII

INTENSIDAD(MSK)

300000

300000

350000

350000

400000

400000

450000

450000

500000

500000

4500000 4500000

4550000 4550000

4600000 4600000

4650000 4650000

4700000 4700000

4750000 4750000

Figura 2.8. Mapa de zonas ssmicas para Catalua con un periodo de retorno de 500 aos(Secanell, 1999; ICC).

En la realizacin de este mapa no se tuvo en cuenta los posibles efectos de

amplificacin del suelo. Para considerar estos efectos Fleta, et al (1998), clasific losmunicipios de Catalua en 4 grupos de suelo de acuerdo al valor de la velocidad de las ondasde cizalla (Vs), proponiendo en el caso de los suelos ms desfavorables incrementar en 1/2grado la intensidad del mapa del ICC. Comparando estos resultados con los propuestos por la

NCSE-94 (Figura 2.9), se puede observar que existen diferencias significativas,principalmente en las zonas de mayor intensidad lo que obliga a tener un especial cuidadocuando se utilicen estos valores en la realizacin de los estudios de Riesgo Ssmico.

Especficamente, para la ciudad de Barcelona existen diferencias en el valor asignadopor ambos mapas, es decir, el mapa de peligrosidad ssmica de la NCSE94, le asigna un

valor de aceleracin ssmica bsica de 0.04 g, que corresponde a una intensidad de VI en laescala MSK de acuerdo a la ecuacin propuesta en la misma norma (ec. 2.1), mientras que elmapa del ICC, le asigna una intensidad de VI VII, cuyo valor puede llegar a VII, al tomaren cuenta los efectos de amplificacin.

301030

22333 10

.

g

alog.

I

b

+

=ec . 2.1


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V-VI

VIVI-VIIVII

VII-VIII

INTENSIDAD

< 0.04

0.04 0.06 0.080.10 - 0.11

(MSK)ACELERACIN (g)

300000

300000

350000

350000

400000

400000

450000

450000

500000

500000

4500000 4500000

4550000 4550000

4600000 4600000

4650000 4650000

4700000 4700000

4750000 4750000

Figura 2.9. Mapa de peligrosidad ssmica segn la Norma de Construcciones Sismorresistentede Espaa (NCSE-94).

2.3 Evaluacin de la sismicidad

Como se mencion anteriormente, existen una gran cantidad de incertidumbres en laevaluacin del movimiento del terreno o en lo que un terremoto especfico puede generar enun sitio en particular y generalmente estas incertidumbres repercuten en la estimacin de la

peligrosidad ssmica del lugar. Los terremotos varan ampliamente en el tamao o liberacinde la energa, es decir, pueden ser desde pequeas fracturas a grandes deslizamientos a lolargo de varios kilmetros en una falla. Un terremoto pequeo que ocurre a pocos kilmetrosde la superficie, se puede detectar sin necesidad de instrumentos, pero un terremoto grandeque ocurra a muchos kilmetros bajo la superficie, a veces slo puede detectarse con ellos.Afortunadamente en las ltimas dcadas ha existido un avance en la sismologa terica ycomputacional que ha permitido reducir esta variabilidad en la evaluacin de los movimientos

del terreno. El tamao de un terremoto se puede caracterizar por la intensidad, la magnitud opor el momento ssmico (magnitud ssmica), siendo quizs este ltimo la caracterizacin msadecuada, debido a que est relacionado directamente con el producto del rea de la rupturade la falla y el desplazamiento promedio de la misma (Somerville, 2000).

2.3.1 Intensidad

En el rea de la ingeniera ssmica a menudo se describen los efectos del movimientodel terreno sobre las estructuras construidas por el hombre en trminos de intensidad, es

decir, de una manera subjetiva ya que no depende de medidas instrumentales, sino de lainformacin que un observador obtenga del dao o del movimiento producido por un


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terremoto. Sin embargo, la naturaleza subjetiva de la intensidad ssmica crea problemas paracomparar los efectos de los terremotos evaluados durante diferentes pocas de estudio porlos efectos provocados por el terremoto. Por ejemplo, valores bajos de la intensidad dependende lo que ha sentido la gente, valores medios dependen de la respuesta de las estructuras y

valores altos describen lo que ha ocurrido cuando se produce la ruptura de una falla. Una delas escalas ms utilizadas para medir la intensidad ssmica es la Mercalli Modificada, a partirde la cual se han desarrollado otras en el mundo (Anexo A).

Histricamente las escalas de intensidad tienen una importancia especial debido a queno utilizan ningn instrumento para realizar la medicin. La primera vez que se utiliz elconcepto de intensidad como hoy se conoce se debe a Egen, describiendo lo efectos del sismode Blgica en 1828, sin embargo, ya se haban realizado cuantificaciones de dao un sigloantes por Schiantarelli en Italia en 1783, para el sismo de Calabria. Fue en el ltimo cuarto desiglo XIX cuando el uso de la intensidad lleg a ser difundida ampliamente, siendo los

precursores el italiano Rossi y el suizo Forel que publicaron escalas de intensidad similares enforma separada en 1874 y 1881, respectivamente. Posteriormente, unieron esfuerzos yelaboraron la primera escala que se utiliz internacionalmente, llamada escala Rossi Forelcon diez grados de intensidad (Arnold; Musson; JMA). sta escala fue modificada porMercalli, quien public una nueva versin considerando tambin diez grados. A pesar de esto,no fueron suficientes para expresar el rango completo de los efectos provocados por unterremoto. Fue entonces Cancani, quien extendi la escala a doce grados, aunque omiti

profundizar en cada uno de ellos. Ya en 1912, A. Sieberg, public la primera versin de suescala de intensidades con doce grados dando una descripcin completa para cada uno deellos, llegando a ser la base de la mayora de las escalas modernas de intensidad con docegrados. Posteriormente, Mercalli Cancani Sieberg publicaron la escala MCS, realizando

ligeras modificaciones respecto a la primera versin de la escala de Sieberg (actualmente estaescala se sigue utilizando en el sur de Europa). En 1931, esta escala fue traducida al Inglespor Wood y Neumann, bajo el nombre de escala de Mercalli Modificada (MM). Fue mejoradacompletamente en 1956 por C.F. Richter, quien se abstuvo de agregar su nombre a la nuevaversin, para evitar confusiones con la escala de magnitud de Richter.

En 1964, Medvedev, Sponheuer y Karnik publicaron la primera versin de la escalaMSK agregando nuevos aspectos cuantitativos para hacerla ms poderosa. La escala MSK se

bas en la escala MCS, en las de Mercalli Modificada (MM31 y MM56) y en la deMedvedev elaborada en Rusia en 1953 (llamada GEOFIAN). Fue ligeramente modificada amediados de los 70 y posteriormente en 1981, y paso a ser la escala ms utilizada en Europa.

En 1988, la Comisin Sismolgica Europea acord iniciar una revisin de la escala MSK,realizando varias reuniones de trabajo, hasta que en 1992, se decidi cambiar el nombre deMSK, por el Escala Macrossmica Europea o EMS92 (por sus siglas en Ingls European

Macroseismic Scale). La versin final de la escala EMS se public en 1998, junto con lasinstrucciones textuales y grficas para su uso (Anexo A).

Otra escala de intensidad ssmica poco conocida en Amrica y Europa, pero no poreso menos importante es la escala Japonesa de la Agencia Meteorolgica de Japn, JMA (porsus siglas en Ingls Japan Meteorological Agency), basada en el trabajo de Omori. staescala est formada nicamente por 7 grados, sin embargo, el grado mayor puede representarla misma intensidad de dao que el resto de las escalas.


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Figura 2.10. Comparacin grfica de las diferentes escalas de intensidad utilizadas en elmundo (NHRC, ATC-13).

En forma grfica, las escalas mencionadas anteriormente se comparan en la Figura2.10, y se describen con mayor detalle en el Anexo A. Si se observa esta grfica, a excepcinde las escalas JMA y RossiForel, el resto tienen valores muy similares, lo cual permite

pensar que existe un relativo consenso en la evaluacin de los efectos mximos causados porun terremoto. Tambin, se puede observar como las escalas JMA y Rossi Forel, aunquetienen menos grados, los mximos representan la misma intensidad de dao que el resto de lasescalas.

El uso de la intensidad como medida de un terremoto, permite identificar zonas con unmismo nivel de dao y efectos similares con lo que se puede formar un mapa de isosistas. Alanalizar estos mapas se puede observar que la intensidad decrece con la distancia, por lo queeste fenmeno recibe el nombre de atenuacin de la intensidad ssmica. Esta atenuacin de laintensidad no slo depende de la distancia o distribucin geomtrica, depende tambin de los

fenmenos de absorcin y dispersin de ondas, de la magnitud, de las condiciones del suelo,etc. En este contexto es posible generar mapas de peligrosidad ssmica calculando unaintensidad epicentral y aplicando leyes de atenuacin para el sitio en estudio (ec. 2.2), paraesto existen varios trabajos realizados especficamente para Catalua como son los de Canaset al, 1988; Gonzlez, 2000, y el propuesto en este trabajo (Anexo B).

++

+= hhxLogK

h

hxLogKIIo

b

2222

ec. 2.2


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En donde:Io es la intensidad epicentralI es la intensidad atenuada con la distanciaK factor que relaciona la intensidad y el logaritmo de la aceleracin pico del

sismo, que en este caso es 3 atenuacin anelstica (0.001 Km-1)b coeficiente de extensin geomtrica (1)h profundidad focal en Km.

2.3.2 Magnitud

El concepto de magnitud lo introdujo por primera vez el Profesor Charles Richter en1935, en California, definindolo como una medida cuantitativa del tamao de un terremoto.Richter la relacion indirectamente con la liberacin de la energa la cual es independientedel lugar de observacin. Actualmente, es la forma ms usada para medir el tamao de lossismos en todo el mundo, aunque no es la nica. Se calcula a partir de la medicin de laamplitud en un sismgrafo del tipo Wood-Anderson de torsin y se expresa en escalalogartmica en nmeros reales. La escala que ms se utiliza es la correspondiente a lamagnitud local de Richter, denotada por M ML y que se define de la siguiente manera(Canas et al, 1988; Dowrick, 1997):

ML= log10 A log10Ao ec. 2.3

En donde:ML es la magnitud local, calculada como la diferencia entre el

logaritmo decimal de la amplitud y el logaritmo decimal de laamplitud estndar

A es la amplitud mxima registrada de un terremoto a cierta distanciaAo es un terremoto particular seleccionado como estndar

Para evaluar Ao, se utiliza una curva estndar propuesta por Richter que tiene lasiguiente expresin:

Log10Ao= 6.37 3log10 ec. 2.4

En donde es la distancia epicentral en Kilmetros. Sabiendo que la amplificacinde la amplitud registrada era para ese caso 2800 veces la amplitud real de las partculas delterreno debidas al terremoto, se sustituye en las ecuaciones 2.3 en 2.4 y se obtiene:

ML= log10+ 3log10 2.92 ec. 2.5Es evidente que esta ecuacin slo es vlida para la zona donde fue calculada y no


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puede aplicarse a otras regiones. Para esto se han desarrollado otras expresiones para calcularla magnitud, entre ellas se encuentran las de magnitud superficial (Ms), la magnitud de ondasinternas (mb), magnitud local (m), etc.

Por otra parte, aunque la magnitud se define como una medida cuantitativa de unterremoto, las diferentes formas de medirla arrojan en algunos casos valores diferentes, estose debe a que las escalas de magnitud fueron diseadas en un principio para una claseespecfica de sismogramas y para un tipo nico de ondas. Por ejemplo las ondas de superficiecrean grandes alteraciones, pero nicamente en la capa superior de la Tierra, quizs a pocoskilmetros de la superficie. Los terremotos poco profundos excitan especialmente grandessuperficies, mientras que los profundos casi no generan ondas en la superficie. Por lo tanto lamagnitud superficial (Ms), generalmente subestima el tamao de los terremotos profundos.Por otra parte, la magnitud basada en las ondas internas se han desarrollado tanto para lasterremotos poco profundos como para los profundos.

2.3.3 Momento ssmico

El momento de un terremoto o momento ssmico Mo es quizs el mejorparmetro que puede utilizarse para medir el tamao de un terremoto. Mientras que lamagnitud es una medida conveniente del tamao de un terremoto determinado directamentede un sismograma, Moes una medida fsicamente significativa del tamao del terremoto sinestar sujeta a los problemas que se encuentran en la magnitud. De hecho, Mo estdirectamente relacionada con los parmetros fundamentales del proceso de falla. Esta medida

est siendo cada vez ms usada por los sismlogos debido a su mayor fiabilidad.

La relacin entre el momento ssmico y cualquiera de las diferentes magnitudes no esinmediata, pero algunos autores utilizan un ajuste logartmico lineal del tipo:

Log Mo= a + b M ec. 2.6

2.3.4 Mecanismos de los terremotos

La radiacin de las ondas a partir del foco ssmico depende del tipo de falla que looriginan. Una forma muy conveniente para estudiar los distintos tipos de falla es a partir de laconstruccin de mecanismos focales. Estos pueden ser simples cuando slo se estudia unterremoto o compuestos cuando se estudian varios asociados a un mismo tipo de falla. Elmodelo matemtico ms aceptado es el que esta constituido por un doble par de fuerzas sinmomento resultante. La radiacin de la energa desde el foco, para los distintos tipos deondas, depende de la expresin matemtica que representa el modelo correspondiente. Porejemplo, las ondas P dan lugar a compresiones o dilataciones sobre la superficie terrestre. Elmecanismo focal basado en las observaciones de compresiones y dilataciones en diversos

observatorios se obtienen mediante la aplicacin de un mtodo grfico que permitedeterminar el tipo de falla correspondiente al terremoto o a los terremotos. Un ejemplo del


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tipo de falla con el correspondiente mecanismo focal se muestra en las Figuras 2.11 y 2.12.

Figura 2.11.Tipo de falla de presin y mecanismo focal correspondiente (Nyffenegger, 1997).

Figura 2.12.Tipo de falla normal y mecanismo focal correspondiente (Nyffenegger, 1997).

2.4 Vulnerabilidad ssmica

La otra parte importante para evaluar el riesgo ssmico de una regin es la evaluacinde la vulnerabilidad ssmica de las estructuras construidas por el ser humano. La experienciaha enseado, a travs de los terremotos pasados que existen estructuras de una mismatipologa que pueden sufrir un mayor grado de dao debido a un terremoto a pesar delocalizarse en el mismo sitio (Benedetti, et al,1988; EERI Committee on Seismic Risk 1989;


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Ypez, 1996; EMS, 1998). Esto se debe a que existen estructuras con una calidad estructuralmejor que otras, o en otras palabras, su vulnerabilidad es menor. Por lo tanto, se puede llegara plantear que la vulnerabilidad ssmica de una estructura o grupo de estructuras, es la calidadestructural o capacidad de sus elementos estructurales para resistir un terremoto.

El que una estructura sea ms o menos vulnerable ante un terremoto de determinadascaractersticas, es una propiedad intrnseca de cada estructura, es decir, es independiente de la

peligrosidad ssmica del sitio de emplazamiento, por lo tanto, una estructura puede servulnerable pero no estar en riesgo, a menos que se encuentre en un sitio con una cierta

peligrosidad ssmica. Puede observarse, desde este punto de vista que los estudios devulnerabilidad ssmica se pueden aplicar a cualquier obra de ingeniera civil, como sonedificaciones, presas, carreteras, puentes, taludes, depsitos, centrales nucleares y, en general,a toda obra en la que se requiera conocer su comportamiento ante un posible terremoto y lasconsecuencias que puedan producir.

Una de las primeras tareas que hay que plantearse en la evaluacin de lavulnerabilidad ssmica de las estructuras, es el alcance que tendrn los estudios de RiesgoSsmico. Este paso es importante, ya que la vulnerabilidad ssmica se puede evaluar de unamanera muy especfica realizando un estudio muy exhaustivo de las estructuras o muy generalcomo puede ser un estudio a nivel urbano. El conocimiento del comportamiento de unaestructura es generalmente complejo y dependiente de un sin nmero de parmetros que en sumayora son difciles de obtener. Algunos de estos parmetros incluyen, la obtencin de lascaractersticas del movimiento ssmico del lugar, la resistencia de los materiales con los queest construida, la calidad de la construccin, la interaccin con los elementos noestructurales, el contenido existente en la estructura en el momento del terremoto, entre otros

muchos.

Sin embargo, la realizacin de estudios a nivel urbano, se puede reducir alconocimiento de algunos parmetros bsicos para poder clasificar la estructura, o, en otras

palabras al conocimiento de su calidad estructural. Normalmente, al plantear la realizacin deun estudio de riesgo ssmico lleva implcito la realizacin del estudio de grandes reas para locual, los estudios a nivel urbano son los ms factibles. Por lo tanto, es oportuno aclarar queestos estudios generalmente estn englobados dentro de un marco estadstico, por lo que casitodas las estimaciones de la vulnerabilidad tienen niveles significativos de incertidumbresasociados. Gran parte de esto se debe a que las estimaciones se realizan sin considerarestudios detallados en la construccin, condicin y comportamiento de la estructura. A

menudo, la estimacin de la vulnerabilidad se realiza basada en observaciones visuales sinreferencia en clculos del comportamiento estructural.

Aunque no existe una metodologa estndar o procedimiento para evaluar lavulnerabilidad ssmica de las estructuras, algunas instituciones (como la Comisin deSeguridad Ssmica de California, CSSC, 1999) proponen clasificarlas en tres grupos

principales, de acuerdo a:

1. La experiencia obtenida en sismos pasadosbasada en el hecho de que ciertas clasesde construcciones tienden a compartir caractersticas comunes y a experimentar tipos


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similares de dao debidos a un terremoto. En base a esto se han desarrollado una seriede funciones de vulnerabilidad ssmica de edificios, para las cuales slo se requiereidentificar la clase de edificio para hacer referencia a la funcin.

2. La experiencia obtenida en los desarrollos de ingeniera. En este caso, los clculosestructurales se utilizan para cuantificar la cantidad de fuerza y deformacin inducidaen la construccin por el movimiento del terremoto, y compararlas con la capacidadde la estructura. En ingeniera las estimaciones de la vulnerabilidad tambin tienden atener incertidumbres asociadas con ellas, debido a que en ocasiones es muy difcilcuantificar la capacidad y resistencia exacta de la estructura y tambin la prediccinde la respuesta.

3. Una combinacin de ambos, en este caso se utilizan tanto los clculos estructuralescomo la experiencia de los datos para estimar la vulnerabilidad, obteniendo menosincertidumbres y permitiendo la calibracin de los clculos estructurales con elcomportamiento observado de los edificios.

Una divisin muy parecida la realiz Dolce et al, 1994 y fue adoptada por Ypez en1996, para el estudio de una muestra de edificios del Eixample de Barcelona, agregando ungrupo ms y refirindose a las metodologas como tcnicas.

1. Tcnicas directas. Estas tcnicas predicen directamente el dao causado por unterremoto en una estructura y se dividen generalmente dos grupos principales, que sonlas tcnicas estadsticas y los mtodos mecnicos. Las tcnicas estadsticas se basan enla observacin y cuantificacin del dao causado por un terremoto, por lo que se les

denomina mtodos de vulnerabilidad observada. Adems estas tcnicas, se consideranempricas, debido a que requieren simples investigaciones de campo y estudios postterremoto y subjetivas cuando se emplea el conocimiento y la experiencia de expertosen la evaluacin del dao (Kappos et al, 1995). Estos tipos de tcnicas son vlidasslo en un sentido estadstico y no pueden ser aplicados a edificios individuales, peros a la hora de evaluar la vulnerabilidad de edificios a gran escala, incluso a toda unaregin, donde la aplicacin de otros mtodos puede resultar excesivamente costosa. Ladesventaja es que la informacin obtenida mediante estos mtodos se aplicanicamente al lugar de donde provienen los datos. Por otra parte, los mtodosmecnicos estn basados en la modelacin matemtica o mecnica delcomportamiento de los elementos estructurales, por lo que a estos mtodos se les

puede denominar vulnerabilidad calculada o vulnerabilidad terica (Singhal yKiremidjian, 1996; Powell y Allahabadi, 1988; Petrovski, et al 1992; Nocevski yPetrovski, 1994; Aktan y Ho, 1990; Miranda, 1996).

El avance de las tcnicas tanto del anlisis estructural como de laboratorio, hapermitido cuantificar el grado de dao de una forma muy aploximada. Estos tipos detcnicas son muy similares a las utilizadas para la evaluacin de la fiabilidad yseguridad en las estructuras y se puede aplicar tanto a edificios individuales como agrupos de edificios. No obstante, su efectividad est limitada a estructuras cuyocomportamiento ssmico se puede describir por modelos tericos. Una ventaja muyimportante, es que suele ser la nica alternativa para predecir el comportamientossmico de las estructuras en zonas de baja sismicidad, donde la tasa de ocurrencia deterremotos es muy baja y donde las fuentes de datos acerca del dao provocado por los


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sismos en diferentes tipologas de estructuras son escasas, incompletas o inexistentes,aunque por otra parte, los inconvenientes de estos mtodos es su alto costo,especialmente si se quiere implementar a gran escala..

2. Tcnicas indirectas. Estas tcnicas no proporcionan directamente un dao de losedificios, sino que primero evala un ndice de vulnerabilidad de la estructura, esdecir, se evala primero la calidad estructural del edificio ante cargas ssmicas, pararelacionarlas posteriormente con los daos, normalmente mediante estudios postterremotos y estudios estadsticos. Estas tcnicas permiten distinguir las diferenciasexistentes en estructuras de una misma tipologa, adems pueden usarse enevaluaciones ssmicas a gran escala (Hassan y Sozen, 1997; Glkan, et al 1996;Benedetti y Petrini 1984).

3. Tcnicas convencionales. Son esencialmente heursticas y aplicables exclusivamentea estudios de vulnerabilidad a gran escala. Introducen un ndice de calidadindependiente de la prediccin de dao, el cual se utiliza para comparar diferentesedificios en la misma rea de estudio (King et al, 1996; Rad y McCormack, 1996).Los estudios dan una medida relativa de la vulnerabilidad de una rea determinada,

pero son difciles de comparar cuando se evalan para edificios de diferentestipologas estructurales, debido a la diferencia en los factores que se consideran en laevaluacin.

4. Tcnicas hbridas. Estas tcnicas combinan caractersticas de las descritasanteriormente de acuerdo al problema que se este resolviendo. En este trabajo se usaresta tcnica, ya que se utilizar la combinacin de las tcnicas directas e indirectas

mediante el ndice de vulnerabilidad (Kappos et al, 1995; Ypez, 1996).

Algunos trabajos que proponen metodologas para la evaluacin de la vulnerabilidadssmica son la Escala Macrossmica Europea EMS-98 (Grnthal, 1998); las normas ATC13,ATC25; el Mtodo del ndice de Vulnerabilidad (Benedetti y Petrini, 1984); los Planes deMitigacin de Riesgo Ssmico de Queensland (HMC); los Sistema de puntuacin del ndicede vulnerabilidad ssmica propuesto en el ATC21 y utilizados por Chang et al,(1995); entreotras muchas ms. Es importante, aclarar que la eleccin de alguna metodologa depender delos objetivos planteados en los estudios de Riesgo Ssmico y fundamentalmente de lainformacin con que se cuente de los elementos de estudio.

Un aspecto importante en la evaluacin de la vulnerabilidad ssmica de las estructurases definir el dao que pueda sufrir una estructura debido a un terremoto. En realidad, el daova asociado a la vulnerabilidad, ya que una estructura es ms o menos vulnerabledependiendo del dao que pueda sufrir ante un terremoto. La palabra dao se utilizaampliamente para describir distintos fenmenos que puedan ocasionar los movimientosssmicos a las estructuras, refirindose principalmente el deterioro fsico.

2.4.1 Dao en las edificaciones

El dao en trminos generales es un concepto complejo en su interpretacin y en suevaluacin, o de acuerdo a la literatura el dao estructural es un fenmeno que es muy difcilmodelar analticamente o reproducir en laboratorios. El dao como se coment antes es un


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fenmeno que afecta a cualquier tipo de estructura, sin embargo, a partir de ahora se harreferencia nicamente al dao que pueden sufrir las edificaciones, por ser parte del objetivode este trabajo. Para esto se clasificar el dao en tres grupos principales:

Dao estructural. Es evidente que el dao estructural es el de mayor importancia, yaque ste puede ocasionar que una estructura colapse o, en el mejor de los casos, que sureparacin pueda ser muy costosa. El dao estructural depende del comportamiento de loselementos resistentes de una estructura como son las vigas, columnas, muros de carga,sistemas de piso, y esto tiene que ver con la calidad de los materiales que componen dichoselementos, su configuracin y tipo de sistema resistente y, obviamente, de las caractersticasde las cargas actuantes (Dolce, et al1994).

La evaluacin del dao se puede realizar de diferentes maneras. Una de ellas es enforma cualitativa, en la cual se establecen diferentes niveles de dao o a travs de ladefinicin de localizacin probable de un dao especfico en una estructura. Esta forma se

basa fundamentalmente en la observacin e identificacin de daos ocasionados por laocurrencia de alguna accin como por ejemplo un terremoto de determinadas caractersticas.Este procedimiento se empez a usar hace algunos aos y sigue siendo una forma viable deobtener datos reales de dao para los estudios de la vulnerabilidad en zonas urbanas. Con eldesarrollo significativo de modelos de dao de los elementos estructurales, se ha podidoevaluar el dao en forma cuantitativa, basndose en algunos parmetros de respuestaestructural como por ejemplo, las distorsiones de piso, las deformaciones de los elementos anivel de seccin transversal y de miembro, demandas de ductilidad, de rigidez, cantidad deenerga disipada, cortante de entrepiso, etc. Para medir estos parmetros se utilizanfuncionales, como una medida representativa de la degradacin estructural denominados

indicadores de dao. Estos indicadores pueden ser a nivel de cada elemento (indicador dedao local), o a nivel de la estructura (indicador de dao global) (Park et al, 1985; Powell yAllahabadi, 1988; Bracci et al, 1989; Kunnath, et al, 1990; Hwang y Huo, 1994; Williams ySexsmith, 1995, Singhal y Kiremidjian, 1996).

Una forma de generalizar la medida de dao, es mediante la normalizacin delindicador de dao respecto a un estado de fallo especfico del elemento, tal que dicho estadose alcance cuando el indicador sea igual a la unidad, denominndose ndice de dao. A pesarde todos los estudios de los mtodos de dao, se debe notar que la cuantificacin del mismosigue siendo complejo y por lo tanto, no existe un criterio unificado para la definicin de losmodelos de dao.

Dao no estructural. Este tipo de dao esta asociado principalmente a elementos queno forman parte del sistema resistente, como pueden ser muros divisorios, ventanales,revestimientos, etc. (Villaverde, 1997). Sin embargo, a pesar de que este tipo de dao no poneen peligro el comportamiento de la estructura, s es causa de un incremento considerable enlas prdidas econmicas, como se ha podido comprobar en los sismos de Loma Prieta (1989)y Northrige (1994). El dao no estructural se evala generalmente mediante un ndice dedao, el cual utiliza parmetros de la respuesta estructural tales como deformaciones ydistorsiones que sufren los pisos de las estructuras y en ocasiones, a partir de la aceleracinque experimentan los mismos.

Dao econmico. Es una forma de relacionar el ndice de dao estructural con lasprdidas econmicas de un edificio debido a un sismo. Para esto se necesita evaluar el ndice


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de dao global en trminos de costes financieros, es decir, se requiere conocer un ndice dedao econmico global de la estructura, que agrupe los ndices anteriores. Generalmente sedefine de la siguiente manera:

Indice de dao econmico = coste de reparacin del dao coste de reposicin

ec. 2.7

En donde, el coste de reparacin es una suma ponderada de los costes parciales dereparacin, tanto de los elementos estructurales como no estructurales, por lo que se debenrelacionar los costes con los indicadores de dao. Existen muchos investigadores que utilizanesta definicin de dao econmico como son: Tatsumi et al, (1992); Kappos et al, (1996) yYpez, (1996).

En el anexo C se hace una recopilacin de algunas clasificaciones de dao propuestaspara estructuras, basadas en su mayora en indicadores de dao. Estas clasificaciones seutilizarn como base para proponer los estados de dao que se utilizarn en el clculo de losescenarios de dao de este trabajo.

2.5 Riesgo ssmico

Una vez revisados los conceptos de Peligrosidad Ssmica y Vulnerabilidad Ssmica se

puede observar que existe una relacin directa entre ellos, es decir, para que existaverdaderamente riesgo ssmico en un lugar, ambos conceptos deben producirse y existirrespectivamente, es decir, el riesgo ssmico evala y cuantifica las consecuencias sociales yeconmicas potenciales provocadas por un terremoto, como resultado de la falla de lasestructuras cuya capacidad resistente fue excedida.

Matemticamente se desarroll un marco conceptual para relacionar estos parmetros(Sandi, H., 1986), definiendo primero un Riesgo Ssmico Especfico Srepresentado como laconvolucin entre las probabilidades de ocurrencia de todas las intensidades posibles de losterremotos peligrosidad ssmicaHy la vulnerabilidad ssmica de las estructuras V(ec. 2.8).Y el riesgo ssmico expresado como la convolucin entre el valor de Riesgo Ssmico

Especfico Sy el valor econmico de los elementos en riesgoE, (ec. 2.9).

VHS = ec. 2.8

ESR = ec. 2.9


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Figura 2.13.Metodologas utilizadas para la evaluacin del Riesgo Ssmico Especfico a nivelUrbano.

La mayora de los estudios de riesgo ssmico a nivel urbano utilizan como parmetrodel terremoto, la intensidad macrossmica, la aceleracin mxima o la aceleracin mxima demanera indirecta, obtenida a partir de parmetros focales, como magnitud, distanciaepicentral, etc., y para evaluar el riesgo ssmico, se utilizan las matrices de probabilidad o lasfunciones de vulnerabilidad, obtenidas a partir de las experiencias con terremotos pasados, en el caso de que la actividad ssmica sea baja, mediante tcnicas de simulacin (Ypez,1996). En forma esquemtica, este procedimiento se muestra en la Figura 2.13, en donde lasmatrices de probabilidad de dao y las funciones de vulnerabilidad, se representadasmatemticamente de la siguiente manera:

Matrices de probabilidad de dao

Parmetros fsicos(MSK, PGA, I, PEA, etc.)

[ ]i|jDP =

Escala numricao subjetiva

Nivel de Daoj

Grado

Intensidad ssmica i

0.06g 0.12g 0.24g

1.Sin dao2.Dao menor3.Dao moderado4.Severo5.Colapso

0.85 0.20 0.08 0.50 0.35 0.25 0.20 0.55 0.45 0.01 0.15 0.50 0.00 0.01 0.05

[ ] +


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[ ] [ ]iPijDPSj i

== | ec. 2.10

Donde Sse expresa como la probabilidad condicional de que se produzca un nivel dedaojdado un sismo de intensidad i, multiplicado por la probabilidad de obtener dicho sismo

para un periodo dado y todo esto para cada nivel de dao asociado a cada intensidad. De estamanera el riesgo especfico S queda asociado al mismo periodo de retorno que el

proporcionando por la peligrosidad ssmica.

Funciones de vulnerabilidad

( ) ( ) ( ) ddIdIfI|dfdF d

0

I

0

max

= ec. 2.11

)d(FS max= ec. 2.12

DondeF(d) es la funcin de distribucin de probabilidades de dao acumulado paradd= , siempre que las variables sealadas se pueden considerar como variables aleatorias,

independientes y continuas en su rango de definicin. La expresin f(d|I) es la funcin dedensidad de probabilidad de dao condicionada a la intensidadIdel sismo yf(I) es la funcin

de densidad de probabilidad de la intensidad del terremoto. Por consiguiente, el riesgoespecfico S vendr dado por el valor mximo de la funcin de distribucin de daoacumulado.

La realizacin de las operaciones de convolucin requeridas para la evaluacin delriesgo ssmico pueden ser simplificadas y optimizadas mediante la utilizacin de ordenadores,llegndose a poder abarcar estudios de grandes extensiones de territorios, incluyendo unmanejo adecuado de las bases de datos y una sofisticada presentacin de resultados, en estecaso los Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) juegan un papel fundamental.

2.6 Estudios sobre Riesgo Ssmico

Las catstrofes recientes han obligado a los gobiernos y el sector privado de todo elmundo a desarrollar estudios de riesgo ssmico para reducir los daos provocados por losterremotos. Estos estudios deben elaborarse basndose en el desarrollo del pas o en la

peligrosidad existente en l (Berz y Smolka, 1995). En la actualidad, existe una gran cantidadde trabajos que tratan de evaluar el riesgo ssmico en zonas urbanas, auspiciados pororganismos internacionales y gobiernos, con el fin de implementarlos dentro de sus

programas de proteccin civil, algunos de ellos se han desarrollado como normas orecomendaciones como son: Los de la Comisin de Seguridad Ssmica de California (CSSC, 1999). Este trabajohace un repaso de los conceptos bsicos de los terremotos, sus efectos tpicos, las causas del


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dao y prdidas debidos a ellos, la evaluacin del potencial del dao en las estructuras ysistemas de equipos de la comunidad, as como aproximaciones apropiadas para la reduccindel riesgo a niveles aceptables y su implementacin en los planes de mitigacin.

Los informes del Consejo de Tecnologa Aplicada (ATC13 y ATC25). Ambostrabajos fueron financiados por laFederal Emergency Managemnet Agency (FEMA), y tienenuna amplia difusin y aceptacin internacional, coherencia metodolgica y facilidad de uso y,

por lo tanto, constituyen una excelente referencia para orientar este tipo de estudios. Elinforme ATC13 titulado Earthquake Damage evaluation data for California, forma partede un proyecto para la evaluacin de dao ssmico causado por los terremotos en California.En ellos se presenta informacin relacionada con el tema: descripciones detalladas de lametodologa empleada para clasificar la informacin y evaluar los daos y prdidas por causade los terremotos en 78 tipos de estructuras, as como evaluaciones de los tiempos estimados

para restablecer los servicios, interrumpidos por los terremotos, al nivel de la capacidadanterior del sismo. En cuanto al informe ATC25 titulado Seismic Vulnerability and Impactof Disruption of Lifelines in the Conterminous United States forma parte de un proyecto conel objetivo de obtener un mejor conocimiento del impacto de la interrupcin de las lneasvitales durante y por causa de los terremotos y ayudar a la identificacin y priorizacin de lasmedidas y estrategias para disminuir el riesgo ssmico

El Manual Sobre el Manejo de Peligros Naturales en la Planificacin para elDesarrollo Regional Integrado (OEA, 1993). Este manual hace una introduccin a laplanificacin para el desarrollo integrado y el manejo de los peligros naturales, mostrandocmo el impacto de los peligros naturales se puede reducir, adems se describen las tcnicasque se usan para la evaluacin del peligro, incluyendo los sistemas de informacin geogrfica,

percepcin remota y tcnicas especiales de cartografa. Finalmente, muestra nuevos enfoquespara la evaluacin y mitigacin en el contexto de la planificacin para el desarrollo integrado.

Directrices para la mitigacin del dao ssmico en Queensland (HMC, 1997). Elobjetivo de estas directrices es asegurar que los edificios o estructuras las cuales sonresponsabilidad del gobierno de Queensland, tengan un comportamiento adecuado ante laocurrencia de un terremoto, adems de dar la mxima proteccin a las personas despus deuna crisis ssmica. En otras palabras, las directrices tratan de minimizar el riesgo de losedificios existentes, as como los de reciente construccin, utilizando mtodos y estrategias dediseos sismorresistentes y de mitigacin, apoyados en especialistas del rea.

Fundamentos para la mitigacin de desastres en establecimientos de salud(OPS/OMS, 1999). Este documento trata especficamente la evaluacin de la vulnerabilidadssmica de los hospitales y de metodologas para la mitigacin del riesgo. Adems hacereferencia a las medidas que se deben tomar para la mitigacin, poniendo especial nfasis enlos requisitos necesarios para que los establecimientos puedan mantener su funcin durante ydespus de un evento.

Adems algunas ciudades ya cuentan con estudios de Riesgo Ssmico como son las deMemphis y el condado de Shelby (Chang et al,1995) , los de la Ciudad de Salt Lake (King etal,1994), el Distrito Urbano de Niza (Thibault y Velkiv, 1995), la Baha de San Francisco(Anagnos et al, 1996), la Ciudad de Lisboa (Lopes, 1996), la Ciudad de Mxico (Nassar et al,1996), la Ciudad de Portland (Rand y McCormack, 1996), la Ciudad de Barcelona (Ypez,1996; Mena, 1997a; SERGISAI, 1998; Chvez, 1998; Pujades, et al, 2000); entre otras


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muchas ms.

El desarrollo de otras herramientas informticas, tales como los sistemas expertos(Knowledge Based Expert Systems) o una combinacin entre SIG y sistemas expertos, se

estn aplicando con buenos resultados al estudio de riesgo ssmico a nivel urbano (Tatsumi etal, 1992; OEA, 1993; King et al, 1994; Polovinchik et al1995; Xie et al,1996; Anagnos, etal,1996; Mena, 1997a; SERGISAI, 1998; Mena, et al,2001).

En general todos estos trabajos coinciden en la necesidad de realizar los estudios deriesgo ssmico, para poder reducir los daos causados por los terremotos debido a la falla delas estructuras. Tratan la peligrosidad ssmica como un problema difcil de predecir y aun msde reducir, sin embargo, tratan de aclarar los conceptos bsicos de los terremotos y de lasmedidas que se tienen que tomar para hacer frente a ellos. En cuanto a la evaluacin de la vul-nerabilidad, en general, todos los trabajos proponen metodologas simplificadas, basadas enndices de vulnerabilidad o en la clasificacin de las estructuras en grupos predeterminados.

Los estudios de riesgo demuestran su potencialidad, analizando incluso otroselementos en riesgo, diferentes a las estructuras de edificacin, como son lneas vitales,

puentes, depsitos, instalaciones industriales, redes elctricas, etc. Trabajos ms recientes hanconstruido un ambiente informtico que es capaz de estimar las prdidas probables de todauna zona urbana, inmediatamente despus de ocurrir un terremoto fuerte. Esta informacin

permite a las instituciones gubernamentales tomar las respectivas medidas de mitigacin, paraorganizar y coordinar las actividades de emergencia, inmediatamente despus de una crisisssmica.

2.7 Mitigacin del Riesgo Ssmico

Por Mitigacin del Riesgo Ssmico se entiende cualquier accin preventiva que setoma antes de la ocurrencia de un fenmeno natural destructivo intentando reducir susconsecuencias. Es decir, son todas las medidas tomadas para incrementar la resistencia ymejorar el comportamiento de los edificios y lneas vitales para la seguridad de las personas y

para la reduccin de las prdidas econmicas y su impacto social (Sauter, 1996)

Como se estudi anteriormente, el clculo del riesgo ssmico depende tanto de la

peligrosidad ssmica del sitio como de la vulnerabilidad ssmica de las estructuras.Evidentemente se puede observar que la peligrosidad ssmica no se puede modificar ya que esun factor que depende de la naturaleza. Sin embargo, s se puede decidir edificar lasestructuras en zonas lo suficientemente alejadas de las fallas, de rellenos, de zonassismogenticas en general y de lugares de posibles asentamientos, deslizamientos, avalanchaso de un alto potencial de licuefaccin y, de ser necesario, se estudiara la posibilidad deutilizar tcnicas de mejoramiento de las condiciones del suelo, siempre buscando disminuir la

posible amplificacin de la accin del terremoto.

En cuanto a la vulnerabilidad ssmica de las estructuras como se ha visto

anteriormente, es un factor que se encuentra ms al alcance de hombre, ya que corresponde ala calidad estructural de los edificios y en este caso s se puede modificar utilizando algn


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mtodo de refuerzo, cambio de uso del edificio, entre otras acciones y, en el caso de edificiosnuevos, aplicando correctamente las normas sismorresistentes y utilizando materiales de

buena calidad. Para el caso de los edificio construidos se necesita realizar un estudioeconmico coste beneficio, para decidir la factibilidad de su reforzamiento, readecuacin,

cambio de uso o destino, mejoramiento o demolicin futura.

Otras estrategias para la Mitigacin del Riesgo que se pueden aplicar a las zonasUrbanas es evitar las grandes concentraciones en zonas cuya peligrosidad ssmica sea alta.Para esto los Institutos de Estadstica proporcionan datos de las zonas con una mayordensidad y de la evolucin del crecimiento de la poblacin, lo cual permitir hacer planes alargo plazo, mientras que los estudios de movilidad (Mart, 2000), permitirn hacer planes acorto plazo. Adems, los resultados de los estudios de riesgo ssmico, proporcionarn laszonas donde se requiera construir centros de atencin y socorro frente a catstrofes, espaciosabiertos que sirvan como zonas de refugio, rutas de evacuacin, rutas por donde puedanentran los equipos de rescate, etc.

El problema en la elaboracin de los programas de mitigacin de desastres es sin dudala realizacin formal de la evaluacin de los estudios de Riesgo Ssmico a pesar de saber quelos terremotos son una causa real de desastres. Las razones se atribuyen a la ignorancia de laexistencia del riesgo o al miedo correspondiente al conocer el nivel de riesgo y la obligacinque tienen para reducirlo o eliminarlo. Sin embargo, el problema fundamental del manejo deriesgo ssmico no es encontrar una solucin, sino encontrar la mejor solucin dependiendo delas circunstancias, valores y prioridades de cada lugar de estudio y en esto la toma dedecisiones es fundamental. Un ejemplo completo de un proceso de mitigacin es eldesarrollado por el Comit de Seguridad Ssmica de California (Figura 2.14), en el se

describen los pasos principales desde la evaluacin del Riesgo ssmico, su prevencin y en elcaso de la ocurrencia de un terremoto del manejo de la situacin (CSSC, 1999).

El proceso de la toma de decisiones que se ilustra en la Figura 2.14, esta dividido en trespasos principales:

1.La estimacin del Riesgo. En esta etapa se define el problema, es decir, los bienes queson propensos a sufrir dao, as como un comportamiento mnimo aceptable de lasestructuras, para proteger la vida humana, y conservar la capacidad de la infraestructura para

proveer servicios mnimos y minimizar las perdidas econmicas. Se cuantifica el Riesgo Basecon el apoyo de tcnicos, economistas, consultores para determinar el potencial de dao de

vidas, heridos, prdidas econmicas o infraestructura, dependiendo de las condicionesactuales del lugar.

2.Revisin de las alternativas de Mitigacin. Se seleccionan las bases del anlisis, paradeterminar las restricciones bajo las cuales las instituciones podrn actuar. Una vez realizadoesto se identifican las alternativas de mitigacin (reforzamiento de las estructuras, cambio deuso, etc.) Analizando la disponibilidad de recursos y restricciones se pueden descartar lasalternativas que no se puedan aplicar o sean poco fiables, utilizando mtodos de decisin,esto se hace apoyndose en mtodos de calificacin, anlisis de costo beneficios y algunasteoras de multi-atributos. Una vez elegida la alternativa se describe para implementarla ydespus calcularla.

3.La toma de decisiones. En esta etapa se renen y organizan los datos y se estudia el


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costo de la implementacin sobre el Riesgo Base de cada alternativa. Se aplica el mtodo dedecisin y se comunican los resultados, explicando la forma de obtencin a las partes quedeben aprobar la decisin. Normalmente la toma de decisiones no es sencilla y se necesitarepetir el proceso para varias alternativas, para obtener finalmente la mejor.

Figura 2.14.Proceso de decisin del manejo del riesgo ssmico (CSSC, 1999).Una vez seleccionada la mejor alternativa para la mitigacin del Riesgo, se necesita

hacer efectivo el proceso, sin embargo, para esto se requieren fondos, estrategias, recursos

humanos asignados al programa que los lleve a cabo (Figura 2.15).

RIESGOESTIMADO

REVISIN DE LASALTERNATIVASDE MITIGACIN

TOMA DEDECISIN

OCURRENCIA DE UN TERREMOTO

Definicin del problema

Estimacin del Riesgo Base

Se detiene

SI

NODeterminacin de unaaccin posterior necesaria

Alternativaseliminadas

Poltica internaRestricciones externas

Seleccin bsica para el anlisis

Identificacin de alternativas

Seleccin dealternativas

Eleccin del mtodo de decisin

Descripcin de alternativas

Incertidumbre devalores

Reunir y organizar datos

Aplicar el mtodo de decisin

Identificacin de alternativas

Toma dedecisin

ACCIN

Anlisisposterior


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Figura 2.15.Programa de Mitigacin del Riesgo Ssmico (CSSC, 1999).

2.8 Resumen

En este captulo se realiz una revisin del estado de arte de los aspectos generales delRiesgo Ssmico, comenzando con el concepto de peligrosidad ssmica. Para esto se revis laactividad ssmica en el mundo, junto con los mapas propuestos de peligrosidad tratando deunificar los valores de aceleracin, como es el Programa de Evaluacin de PeligrosidadSsmica Global (GSHAP). Adems, se revisaron a nivel regional los mapas propuestos por la

Norma Sismorresistente de Espaa (NCSE-94) y los del Instituto Cartogrfica de Catalua(ICC), para determinar el nivel de peligrosidad ssmica de la comunidad de Catalua y sobretodo el de la ciudad de Barcelona. En estos mapas se ha comprobado que existen clarasdiferencias en los valores asignados a los municipios, siendo menores en general los

propuestos por la NCSE-94. Por ejemplo, para la ciudad de Barcelona le asigna un valor deintensidad de VI, mientras que el mapa del ICC le asigna una intensidad de VI VII, llegadoinclusive hasta VII, al considerar los efectos del suelo.

Una de las tareas realizadas en este captulo ha consistido en construir las coberturasen ARCINFO de los mapas de peligrosidad ssmica de la NCSE-94 y del ICC (en este ltimo

se agrega una opcin para incluir los efectos de suelo), as como la elaboracin de unprograma que permite generar mapas de peligrosidad ssmica basados en una ley de

Decisin de la alternativa de Mitigacin(Figura 2.14)

Obtencin de FONDOSIngresos generales, evaluacin especial, depsitos, cuotas

de usuarios y/o subvenciones del gobierno

Programa de ManejoEquipo encargado, especialistas, consultores, contratistas,

programa de trabajo, comunicacin a vecinos, etc.

Implementacin de proyectosPlan de mejoramiento de capital / otros...

Riesgo Residual

Plan de EmergenciaDesarrollo de soluciones provisionales

y riesgo residual actuante

Transferencia de RiesgoAseguradoras, mercados de capital

Despus de un TerremotoMantener el plan de emergencia, tener listos sitios de

resguardo, solicitud de ingenieros


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atenuacin calculada para Catalua. Todo esto para poder aplicarse en los estudios de RiesgoSsmico que se llevarn acabo en la ciudad de Barcelona.

Dentro del concepto de la peligrosidad ssmica, se revis adems la forma de

caracterizar el tamao de un terremoto mediante la intensidad, la magnitud o el momentossmico. Se hace una comparacin de algunas de las escalas de intensidad ms usadas en elmundo con la escala MSK, que se utiliza en este trabajo.

El siguiente concepto que se revis en este trabajo es el de la vulnerabilidad ssmicade las estructuras y de las tcnica principales que se utilizan para evaluarla. Se hace ademsun pequeo resumen del concepto de dao, necesario para poder relacionar la peligrosidadssmica y la vulnerabilidad de las estructuras por medio de matrices de vulnerabilidad ssmicao de funciones de vulnerabilidad, enmarcados dentro del concepto de Riesgo Ssmico y secomentaron algunos ejemplos de estudios de Riesgo Ssmico realizados en el mundo, cuyosresultados han servido para elaborar planes de mitigacin de desastres y en algunos casosinclusive han pasado a formar parte de las normativas sismorresistentes.

Este captulo se complement con los siguientes tres anexos: en el Anexo A, setranscriben las principales escalas de intensidad usadas en el mundo; en el Anexo B, se

propone y explica la metodologa para la prediccin de mapas de peligrosidad ssmicaregionales quasiinstantneas con aplicacin inmediata en alertas ssmicas y activacin de

planes de emergencia y finalmente en el Anexo C, se recopilan diversas propuestas decuantificacin de los estados de dao y su descripcin de los efectos en los edificios.

Aspectos Generales Del Riesgo Sismico

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