Análisis beneficio costo probabilista de medidas de mitigación del riesgo por sismo

Abstract

In the situation to make decisions about which risk mitigation measures -RMM- to implement and the performance level required, arises the need for a quantitative analysis of benefits that may be obtained as well as the necessary costs to implement these measures, to systematically compare between alternatives in order to informed decision making, while many authors agree on the use of cost benefit analysis -B/C- as a tool for evaluating public investment alternatives and social impact. This thesis is developed into three components: the state of knowledge regarding of risk assessment as benefits evaluation method derived from RMM implementation; the conceptual, analytical probabilistic assessment for the B/C; and the application in a real portfolio of public buildings in the Manizales city in Colombia, with real information from the city risk management project, in which information on seismic demand (hazard), characteristics of elements (exposure) and behavior models (vulnerability) were generated, plus the cost analysis for probabilistic B/C assessment of the RMM. As result of the progress made in the B/C analysis from the author and as result of the concerns and needs for more and better tools in the decision making process, in this thesis an analytic expression is deducted for the probabilistic B/C assessment of RMM. This approach takes into account the uncertainties in benefits estimates and costs associated with its implementation considered in an appropriate probabilistic way for a systematic process, taking the proposed by others authors as starting point. By deducting of analytical expression for probabilistic assessment of B/C an expression to evaluate the expected value and the probability of a B/C ratio was obtained, as well as the probability for B/C ratios to be positive. In other words, an implementation costs of the RMM to be outweighed by the benefits, this last evaluated as the difference between present values of losses on the implementation of the RMM. Costs evaluation of different RMM and the distribution types adjusted together with parameters of the probability distributions fitted to the cost data obtained are discussed. The application of probabilistic B/C analysis implemented, takes into account only direct losses without accounting for losses on contents or by business interruption, although an approach to production lost from premature deaths from collapse, category which directly account for the numerator of the B / C and its positively contribution to the decision for the RMM implementation. The inclusion of business interruption by seismic events in the evaluation of B/C is an important way to go in the RMM review in both primary occupation buildings as buildings in the private and industrial sector because it is the main operation reason of those buildings. The methodology is equally applicable to other natural hazards, as well as road infrastructure; processing, storage and water distribution; and hazard control works.

En la situación de tomar decisiones sobre qué medida de mitigación de riesgo sísmico -MMR-a implementar y del nivel de desempeño que se requiere, surge la necesidad de realizar un análisis cuantitativo tanto de los beneficios que se puedan obtener, como de los costos necesarios para la implementación de dichas medidas, para de forma sistemática realizar una comparación de entre alternativas con el objeto de tomar decisiones informadas, mientras que múltiples autores coinciden en el uso del análisis beneficio costo -B/C- como herramienta para evaluar alternativas inversión pública e impacto social. En este trabajo se desarrolla en tres componentes: el estado del conocimiento en relación con la evaluación del riesgo como método de evaluación de beneficios de implementación de MMR; el desarrollo conceptual, analítico para la evaluación probabilista del B/C; y la aplicación en un portafolio real de edificaciones públicas de la ciudad de Manizales en Colombia, con información real del proyecto de gestión del riesgo, donde se generó la información demanda sísmica (amenaza), características de los elementos (exposición) y modelo de comportamiento (vulnerabilidad), además del análisis de costos para la evaluación probabilista del B/C de las MMR. Como resultado de los avances realizados en el análisis B/C por parte del autor y fruto de las inquietudes y necesidades de generar más y mejores herramientas en el proceso de toma de decisiones, en esta tesis se deduce una expresión analítica para la evaluación probabilista del B/C de MMR. Este enfoque toma en cuenta las incertidumbres en la estimación de beneficios y los costos asociados con su implementación considerados de una forma probabilista apropiada, en un proceso sistemático tomando como punto de partida lo propuesto por otros autores. En la deducción de la expresión analítica de la relación B/C se obtiene una expresión para evaluar el valor esperado y la probabilidad que dicha relación B/C sea posible, así como la probabilidad que la relación B/C sea positiva, o que los costos de implementación de las MMR sean superados por los beneficios, estimados como la diferencia del valor presente de pérdidas por la implementación de las MMR. Se discuten los tipos de distribución a ajustar al costo de MMR y una evaluación de costos de diferentes MMR junto con los parámetros de las distribuciones de probabilidad ajustadas a los datos obtenidos de costos. La aplicación del análisis B/C probabilista implementado, sólo se tiene en cuenta pérdidas directas sin tomar en cuenta las pérdidas en contenidos ni interrupción de las actividades, aunque si un acercamiento a la pérdida de producción por muertes prematuras a causas de colapsos, rubro que suma directamente en el numerador de la relación B/C contribuyendo a esta positivamente y a la decisión de implementar de la MMR. La inclusión de la interrupción de las actividades por la ocurrencia de eventos sísmicos en la evaluación del B/C es un camino por recorrer y de importancia en la revisión de MMR, tanto en edificaciones de grupos de ocupación primordial como en el sector privado e industrial, pues es la principal razón para el funcionamiento de dichas edificaciones. La metodología desarrollada es igualmente aplicable a otras amenazas naturales, así como a obras de infraestructura vial, tratamiento, almacenamiento y distribución de agua, y obras de control de amenaza.