Evaluación probabilista del riesgo sísmico de edificios en zonas urbanas

Abstract

In the present work a probabilistic methodology to estimate the seismic risk of buildings in urban areas is proposed. The seismic risk obtained through this methodology is expressed in terms of annual probabilities of exceedance versus damage grades and losses. The proposed methodology is called LM1_P because it has as starting point the LM1 methodology of Risk-UE. This methodology is based on a probabilistic approach. In order to assess the seismic risk of buildings, the methodology takes into account the seismic hazard from the place where each building is located and the seismic vulnerability of each studied building. The seismic hazard is expressed in terms of exceedance rates of macroseismic intensities, and the seismic vulnerability from each building is expressed in terms of probability density functions that describe the probabilities related to different values of the vulnerability index. In this methodology, the expected seismic damage is assessed through a semi-empirical and deterministic function, which relates the seismic hazard and the seismic vulnerability. In order to facilitate the application of the LM1_P methodology, a computer code has been developed. This code called USERISK 2011 allows assessing the seismic risk of the buildings of any urban area. The seismic risk of the buildings of Barcelona was assessed using the LM1_P methodology. This assessment included the following two steps: the probabilistic seismic hazard assessment of Barcelona and the seismic vulnerability assessment of the buildings of Barcelona. According to the results, the macroseismic intensity equal to VI has, on average, a return period of 278 years. At the same time, the macroseismic intensity that in Barcelona has, on average, a return period of 475 years is a value equal to 6.3 (VI-VII). On the other hand, according to the results of seismic vulnerability, the probability that the vulnerability index of Barcelona will be greater than 0.5 ranges between 79.05% and 93.21%, with a mean value of 87.91%. Finally, according to the curves of the average seismic risk of Barcelona, the moderate damage grade has an average annual frequency of exceedance that ranges between 5.09 x 10-3 and 9.92 x 10-3, with a mean value of 7.26 x 10-3.

En el presente trabajo se propone una metodología probabilista para estimar el riesgo sísmico de edificios en zonas urbanas. El riesgo sísmico obtenido mediante dicha metodología se expresa en términos de probabilidades anuales de excedencia de estados de daño y pérdidas. La metodología propuesta se denomina LM1_P debido a que tiene como punto de partida la metodología LM1 de Risk-UE. Para estimar el riesgo sísmico de edificios mediante la metodología LM1_P, se considera la peligrosidad sísmica del sitio donde se localizan dichos edificios, y la vulnerabilidad sísmica de cada uno de los edificios estudiados, incorporando un enfoque probabilista. La peligrosidad sísmica se toma en cuenta mediante tasas de excedencia de intensidades macrosísmicas, y la vulnerabilidad sísmica de cada edificio se considera mediante funciones de probabilidad tipo beta, que indican las probabilidades de que se presenten diferentes valores de un índice de vulnerabilidad. En esta metodología, el daño físico directo esperado se estima mediante funciones semi-empíricas deterministas que relacionan la peligrosidad y la vulnerabilidad. Con la finalidad de facilitar la aplicación de la metodología LM1_P se ha desarrollado un código para ordenador. Dicho código denominado USERISK 2011 permite estimar el riesgo sísmico de los edificios de cualquier zona urbana. Para mostrar la aplicación de la metodología LM1_P se estimó el riesgo sísmico de los edificios de Barcelona. El procedimiento seguido para obtener dicho riesgo incluyó la estimación probabilista de la peligrosidad sísmica de Barcelona, y de la vulnerabilidad sísmica de los edificios de la ciudad. De acuerdo con los resultados en Barcelona la intensidad macrosísmica igual a VI, tiene en promedio un periodo de retorno de 278 años. Mientras que la intensidad macrosísmica que en la ciudad tiene un periodo de retorno de 475 años es un valor de 6.3 (VI-VII). Respecto a los resultados de vulnerabilidad sísmica es posible destacar que de acuerdo con las curvas de vulnerabilidad promedio, la probabilidad de que en Barcelona el índice de vulnerabilidad sea mayor que 0.5 varía entre el 79.05% y el 93.21%, con un valor medio del 87.91%. En cuanto al riesgo sísmico es posible identificar que de acuerdo con las curvas de riesgo sísmico promedio, el grado de daño moderado en Barcelona tiene una frecuencia anual de excedencia promedio que varía entre 5.09 x 10-3 y 9.92 x 10-3, con un valor medio de 7.26 x 10-3.