ESTIMACION HOLISTICA DEL RIESGO

SISMICO URBANO

ESTIMACION HOLISTICA DEL RIESGO

SISMICO URBANO

Omar D. CardonaOmar D. Cardona

Centro de Estudios sobre Desastres y Riesgos CEDERI Centro de Estudios sobre Desastres y Riesgos CEDERI Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

E-mail: ocardona@uniandes.edu.coE-mail: ocardona@uniandes.edu.co

Omar D. CardonaOmar D. Cardona

Centro de Estudios sobre Desastres y Riesgos CEDERI Centro de Estudios sobre Desastres y Riesgos CEDERI Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

E-mail: ocardona@uniandes.edu.coE-mail: ocardona@uniandes.edu.co

CRITICA A LOS ENFOQUES DE ESTIMACION DEL RIESGO

CRITICA A LOS ENFOQUES DE ESTIMACION DEL RIESGO

La conceptualización del riesgo no ha sido integral sino fragmentada, de acuerdo con el enfoque de cada disciplina involucrada en su evaluación.

Las consecuencias potenciales de un evento no están relacionadas solamente con su impacto, sino también con la capacidad de soportar el impacto y sus implicaciones en el área geográfica.

Para estimar el riesgo es necesario considerar, desde un punto de vista multidisciplinario, no sólo el daño físico esperado, las víctimas o las pérdidas económicas equivalentes, sino también factores organizacionales, institucionales y sociales, relacionados con el desarrollo de las comunidades.

La conceptualización del riesgo no ha sido integral sino fragmentada, de acuerdo con el enfoque de cada disciplina involucrada en su evaluación.

Las consecuencias potenciales de un evento no están relacionadas solamente con su impacto, sino también con la capacidad de soportar el impacto y sus implicaciones en el área geográfica.

Para estimar el riesgo es necesario considerar, desde un punto de vista multidisciplinario, no sólo el daño físico esperado, las víctimas o las pérdidas económicas equivalentes, sino también factores organizacionales, institucionales y sociales, relacionados con el desarrollo de las comunidades.

ENFOQUE HOLISTICO PARA LA ESTIMACION DEL RIESGO

ENFOQUE HOLISTICO PARA LA ESTIMACION DEL RIESGO

La concepción del riesgo debe proponerse desde una perspectiva que considere no solamente variables estructurales y sísmicas, sino también económicas y sociales, de capacidad de respuesta o recuperación posterremoto, o resilicencia, que permita orientar de manera efectiva las decisiones de reducción del riesgo.

Rie |t = ( Hi . Ve ) |t

La concepción del riesgo debe proponerse desde una perspectiva que considere no solamente variables estructurales y sísmicas, sino también económicas y sociales, de capacidad de respuesta o recuperación posterremoto, o resilicencia, que permita orientar de manera efectiva las decisiones de reducción del riesgo.

Rie |t = ( Hi . Ve ) |t

ENFOQUE HOLISTICO PARA LA ESTIMACION DEL RIESGO

ENFOQUE HOLISTICO PARA LA ESTIMACION DEL RIESGO

Un índice de riesgo físico o Un índice de riesgo físico o “riesgo duro”“riesgo duro”, definido , definido como la convolución de la amenaza sismica, o como la convolución de la amenaza sismica, o microzonificación de la ciudad, y la vulnerabilidad física microzonificación de la ciudad, y la vulnerabilidad física de los edificios y la infraestructura, yde los edificios y la infraestructura, y

Un índice de riesgo del contexto o Un índice de riesgo del contexto o “riesgo blando”“riesgo blando”, , definido como la convolución de indicadores de definido como la convolución de indicadores de amenaza sísmica relativa y la vulnerabilidad del amenaza sísmica relativa y la vulnerabilidad del contexto, contexto, lala cual está basad cual está basadaa en indicadores de en indicadores de exposición, fragilidad social y resiliencia relativa.exposición, fragilidad social y resiliencia relativa.

Un índice de riesgo físico o Un índice de riesgo físico o “riesgo duro”“riesgo duro”, definido , definido como la convolución de la amenaza sismica, o como la convolución de la amenaza sismica, o microzonificación de la ciudad, y la vulnerabilidad física microzonificación de la ciudad, y la vulnerabilidad física de los edificios y la infraestructura, yde los edificios y la infraestructura, y

Un índice de riesgo del contexto o Un índice de riesgo del contexto o “riesgo blando”“riesgo blando”, , definido como la convolución de indicadores de definido como la convolución de indicadores de amenaza sísmica relativa y la vulnerabilidad del amenaza sísmica relativa y la vulnerabilidad del contexto, contexto, lala cual está basad cual está basadaa en indicadores de en indicadores de exposición, fragilidad social y resiliencia relativa.exposición, fragilidad social y resiliencia relativa.

METODOLOGIA METODOLOGIA

Así, siendo HSk el descriptor de la amenaza sísmica del contexto, VSk el descriptor de vulnerabilidad del contexto y y constantes de visualización relacionadas con el promedio y la desviación estandar de los valores,

IRSk = ((HSk - )(VSk - ) + )

donde,

VSk = EVk . Ek + FVk . Fk + RVk . Rk

y EVk , FVk , RVk son indicadores de exposición, fragilidad social y falta de resiliencia.

Así, siendo HSk el descriptor de la amenaza sísmica del contexto, VSk el descriptor de vulnerabilidad del contexto y y constantes de visualización relacionadas con el promedio y la desviación estandar de los valores,

IRSk = ((HSk - )(VSk - ) + )

donde,

VSk = EVk . Ek + FVk . Fk + RVk . Rk

y EVk , FVk , RVk son indicadores de exposición, fragilidad social y falta de resiliencia.

METODOLOGIA

Técnica de Escalamiento

METODOLOGIA

Técnica de Escalamiento

Indices de Riesgo Sísmico Relativo definidos para las diferentes localidades de Bogotá.

Indices de Riesgo Sísmico Relativo definidos para las diferentes localidades de Bogotá.

Riesgo Sísmico DuroRiesgo Sísmico Duro

Riesgo Sísmico BlandoRiesgo Sísmico Blando

METODOLOGIA

Técnica de ponderación

METODOLOGIA

Técnica de ponderación

El factor de participación de cada indicador ilustra que tan importante es cada indicator en relación con los demás en la determinación de un factor componente o en relación con el mismo índice de riesgo sísmico.

Los factores de participación pueden obtenerse mediante redes neuronalesredes neuronales mediante la “desfuzzificación” de las variables formuladas utilizando conjuntos difusos fuzzy fuzzy setssets. Este tipo de técnicas facilitan, a través de funciones de pertenencia, el manejo de estimaciones cualitativas de expertos y variables linguísticas de valoración.

El factor de participación de cada indicador ilustra que tan importante es cada indicator en relación con los demás en la determinación de un factor componente o en relación con el mismo índice de riesgo sísmico.

Los factores de participación pueden obtenerse mediante redes neuronalesredes neuronales mediante la “desfuzzificación” de las variables formuladas utilizando conjuntos difusos fuzzy fuzzy setssets. Este tipo de técnicas facilitan, a través de funciones de pertenencia, el manejo de estimaciones cualitativas de expertos y variables linguísticas de valoración.

ESTIMACION RELATIVA DEL RIESGO SISMICO DE BOGOTA, COLOMBIA

ESTIMACION RELATIVA DEL RIESGO SISMICO DE BOGOTA, COLOMBIA

Bogotá, la Capital de Colombia, es un centro urbano de 7 millones de personas localizado en una área propensa de amenaza sísmica moderada de Sur America. La ciudad tiene 19 localidades con diferencias físicas, económicas y sociales significativas. En general, el riesgo sísmico de Bogotá es alto, pero los resultados de riesgo sísmico comparativo de sus localidades son muy distintos dependiendo de sus diferencias sociales, económicas y de resiliencia.

Bogotá, la Capital de Colombia, es un centro urbano de 7 millones de personas localizado en una área propensa de amenaza sísmica moderada de Sur America. La ciudad tiene 19 localidades con diferencias físicas, económicas y sociales significativas. En general, el riesgo sísmico de Bogotá es alto, pero los resultados de riesgo sísmico comparativo de sus localidades son muy distintos dependiendo de sus diferencias sociales, económicas y de resiliencia.

Escenarios de Riesgo Sísmico de BogotáEscenarios de Riesgo Sísmico de Bogotá

El enfoque para la estimación de pérdidas futuras se basó en en técnicas de simulación, las cuales permiten la generación sintética de una muestra de estados de daño en los modelos representativos de los edificios adoptados. La simulación de Monte Carlo genera funciones de vulnerabilidad para diferentes zonas urbanas. El método incorporá los siguientes pasos:

Definición de modelos de edificios representativos. Definición estocástica del modelo estructural.

Selección de variables aleatorias que en su mayoría afectan su comportamiento y en consecuencia, la asignación de funciones de densidad de probabilidad.

Generación de muestras aleatorias de cada variable y combination de las mismas usando técnicas eficientes tales como el Latin Hypercubo, muestreo descriptivo, etc.

El enfoque para la estimación de pérdidas futuras se basó en en técnicas de simulación, las cuales permiten la generación sintética de una muestra de estados de daño en los modelos representativos de los edificios adoptados. La simulación de Monte Carlo genera funciones de vulnerabilidad para diferentes zonas urbanas. El método incorporá los siguientes pasos:

Definición de modelos de edificios representativos. Definición estocástica del modelo estructural.

Selección de variables aleatorias que en su mayoría afectan su comportamiento y en consecuencia, la asignación de funciones de densidad de probabilidad.

Generación de muestras aleatorias de cada variable y combination de las mismas usando técnicas eficientes tales como el Latin Hypercubo, muestreo descriptivo, etc.

Escenarios de Riesgo Sísmico de BogotáEscenarios de Riesgo Sísmico de Bogotá

Definición estocástica del movimiento del suelo, el cual idealmente debería ser modelado como un proceso aleatorio evolutivo después de un espectro de respuesta objetivo.

Análisis nolineal estructural de varios modelos aleatarios con el fin de determinar el daño estructural.

Análisis estadístico de los resultados. Funciones de distribución de probabilidad del índice de daño de todo el edificio, para cada nivel de amenaza y clase de edificio

Mapeo del índice de daño estructural, el cual mide el grado de pérdidas en los edificios, incluyendo sus elementos estructurales y no-estructurales.

La aplicación de las técnicas de Monte Carlo se ha facilitado por el progreso de la computación paralela.

Definición estocástica del movimiento del suelo, el cual idealmente debería ser modelado como un proceso aleatorio evolutivo después de un espectro de respuesta objetivo.

Análisis nolineal estructural de varios modelos aleatarios con el fin de determinar el daño estructural.

Análisis estadístico de los resultados. Funciones de distribución de probabilidad del índice de daño de todo el edificio, para cada nivel de amenaza y clase de edificio

Mapeo del índice de daño estructural, el cual mide el grado de pérdidas en los edificios, incluyendo sus elementos estructurales y no-estructurales.

La aplicación de las técnicas de Monte Carlo se ha facilitado por el progreso de la computación paralela.

Microzonificación Sísmica de BogotáMicrozonificación Sísmica de Bogotá

Y=

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m

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Ejemplo de escenario de pérdidas sísmicas de Bogotá

Ejemplo de escenario de pérdidas sísmicas de Bogotá

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1 4 0 1 7 01 5 6

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1 5 1

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1 6 31 6 51 6 4

1 1 31 1 8

2 7

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1 7 2

2 8

1 1 91 2 4

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1 1 24

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1 3 2

4 5

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3 7

4 15 2

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4 6 1 3 4

3 1 1 3 54 0

3 0

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3 9

4 82 9

4 9

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N

EW

S

% D am aged area

0 - 5

5 - 10

10 - 15

15 - 20

20 - 25

25 - 30

Roads

0 m 4000 m

1 3 6

1 4 3

1 3 7

1 4 61 5 7

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N

EW

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% D am aged area

0 - 5

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10 - 15

15 - 20

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Roads

Desagregación de la vulnerabilidad del contexto

Desagregación de la vulnerabilidad del contexto

0.00

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Indices de riesgo sísmico físico y del contexto

Indices de riesgo sísmico físico y del contexto

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RIESGO FISICO

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Localidades por índice de riesgo sísmico total

Localidades por índice de riesgo sísmico total

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Desagregación de indicadoresDesagregación de indicadores

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osic

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norm

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ada

CIUDAD BOLIVAR

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Pob

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Den

sida

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PUENTE ARANDA

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7.50

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Den

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CANDELARIA

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7.50

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Pob

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Den

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RAFAEL URIBE

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Pob

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CIUDAD BOLIVAR

0.00

2.50

5.00

7.50

10.00

Pob

laci

ón

Den

sida

dpo

blac

iona

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CONCLUSIONESCONCLUSIONES Esta metodología, aplicada a Bogotá, Colombia,

permite clasificar la amenaza, la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de las diferentes localidades de la ciudad desde una perspectiva holística.

En este método es posible actualizar el valor de las variables fácilmente, lo que favorece los análisis de sensibilidad y calibración.

Permite llevar a cabo el monitoreo del escenario de riesgo y de la efectividad y eficiencia de las medidas de prevención-mitigación.

Es sencillo identificar los aspectos más relevantes del risgo sísmico relativo, sin la necesidad de llevar a a cabo grandes esfuerzos de análisis y de interpretación de resultados.

Esta metodología, aplicada a Bogotá, Colombia, permite clasificar la amenaza, la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de las diferentes localidades de la ciudad desde una perspectiva holística.

En este método es posible actualizar el valor de las variables fácilmente, lo que favorece los análisis de sensibilidad y calibración.

Permite llevar a cabo el monitoreo del escenario de riesgo y de la efectividad y eficiencia de las medidas de prevención-mitigación.

Es sencillo identificar los aspectos más relevantes del risgo sísmico relativo, sin la necesidad de llevar a a cabo grandes esfuerzos de análisis y de interpretación de resultados.

COMENTARIO FINALCOMENTARIO FINAL

La principal ventaja de esta técnica es la posibilidad de “devolverse” mediante la desagregación de los índices en descriptores y éstos, a su vez, en indicadores e identificar la razón por la cual una localidad de la ciudad presenta un índice significativo de riesgo. Esta virtud del método permite verificar los resultados y dar prioridad a la prevención y las acciones de planificación que deberían ser implementadas para la intervención y modificación de las condiciones que tienen mayor influencia en el riesgo sísmico de la ciudad.

La principal ventaja de esta técnica es la posibilidad de “devolverse” mediante la desagregación de los índices en descriptores y éstos, a su vez, en indicadores e identificar la razón por la cual una localidad de la ciudad presenta un índice significativo de riesgo. Esta virtud del método permite verificar los resultados y dar prioridad a la prevención y las acciones de planificación que deberían ser implementadas para la intervención y modificación de las condiciones que tienen mayor influencia en el riesgo sísmico de la ciudad.