Evaluación del Riesgo de Edificaciones y Líneas Vitales

Mario A. Salgado-Gálvez

Lunes 25 de mayo

Application 1Application 1

Application 1Aplicación 1

Pérdida

Económica Humana

Uso de resultados

Daño

Amenaza (incluye efectos

de sitio)

Exposición0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Dañ

o

PGV (cm/s)

ACE_R_1_D

ACE_R_1_M

ACE_R_2_D

ACE_R_2_M

ACE_R_3_D

ACE_R_3_M

ACE_R_4_D

ACE_R_4_M

ACE_R_5_D

ACE_R_5_M

ACE_R_6_D

ACE_R_6_M

ACE_R_7_D

ACE_R_7_M

Vulnerabilidad

Representación probabilista

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 100 200 300 400 500 600 700 800

MD

R

Intensidad (aceleración espectral)

MDR Desv. Estandar

VulnerabilidadAmenaza

Lo que se busca responder

• ¿Cuáles son los peores eventos que pueden presentarse en elsitio de interés, en el sistema?

• ¿Qué tipo de eventos controlan el riesgo de desastre parafrecuencias altas y bajas de ocurrencia?

• ¿Cuánto podrían ser las peores pérdidas económicas quepodrían producirse y con qué frecuencia?

• ¿Qué medidas y acciones inmediatas, de mediano o largo plazose pueden tomar?

Precauciones en la modelación

• La mayoría de los eventos catastróficos no han ocurrido aún

• Información histórica escasa

• Corta memoria para desastres previos (una generación)

• Se modelan eventos de 1000 años con información de 40 años.

• Modelamientos de fenómenos muy complejos con modelos analíticosrelativamente simples.

• El proceso de modelamiento requiere experiencia y sentido común.

Cálculo de pérdidasSe requiere entonces determinar, para cada evento, la distribución deprobabilidad de las pérdidas dado que ocurrió el i-ésimo evento

) |( iEventopf

En general, no es posible determinar directamente esta distribución deprobabilidad. Suele entonces calcularse “encadenando” distribuciones deprobabilidad condicionales:

0

) |()|() |( dSaiEventoSafSapfiEventopf

Vulnerabilidad Amenaza

Métricas del riesgo sísmico

Relación media de daño

Pérdida anual esperada: PAE

Prima pura: PP

Curva de excedencia de pérdidas, CEP

Pérdida máxima probable: PMP (PML)

1. Daños físicos

2. Pérdidas económicas

MÉTRICAS

Curva de excedencia de pérdidas

1

Pri

N

A

i

v p p P F

Tasa de excedencia

Probabilidad de excedencia

Frecuencia anual de

ocurrencia

Curva de excedencia de pérdidasRepresenta la frecuencia anual con que determinado nivel de pérdida

económica es excedidaTa

sa d

e e

xce

de

nci

a d

e p

érd

ida

[#/a

ño

]

Pérdida [unidades monetarias]

Curva de excedencia de pérdidas

CEP

0

)( dppPérdida anual esperada

)( p

dp

pd

0

1FDP de cualquier evento de pérdida

0

p

Probabilidad de exceder un nivel de pérdida particular en el próximo evento

FDP del tiempo hasta el próximo evento

tpep

Probabilidad que el número de eventos a ocurrir en los próximos Taños que exceden una pérdida p, sea igual a n

!

)()(

n

eTpTpn

Período de retorno

Corresponde al período de tiempo promedio para el cual, considerando unaventana temporal de observación suficientemente grande, se vera igualada oexcedida una pérdida dada.

)(

1

pTr

Corresponde entonces al inverso de la tasa de excedencia

Análisis de riesgo en edificaciones

Análisis de riesgo en edificaciones

Mapas de riesgo

Análisis de riesgo en líneas vitales

• Únicamente se ha considerado la amenaza sísmica en este análisis.

• La estimación de pérdidas que se realiza considera únicamente aquellasdebido al daño físico de los elementos expuestos. No se consideranpérdidas de segundo orden, daños a terceros ni pérdidas porinterrupciones de servicio.

• Los resultados deben entenderse como una estimación del orden demagnitud de pérdidas esperadas, no como una predicción exacta de loque puede ocurrir.

Análisis de riesgo en líneas vitales

• Este análisis permite obtener mapas de riesgo en los componentes entérminos de la pérdida anual esperada.

• En las tuberías, se ha convertido dicho parámetro en la tasa dereparación (RR) por kilómetro para un mejor entendimiento de losresultados.

• En el análisis se considera la correlación espacial de pérdidas que puedeocurrir. Esto resulta fundamental en sistemas de redes dado que noconsiderarlo puede llevar a subestimación de las pérdidas.

Análisis de riesgo en líneas vitales

Todo el sistema

Valor

Expuesto COP$ x106509,090.00

COP$ x106329.553

‰ 0.647

Período de

retorno

años COP$ x106%

250 $10,605.92 2.08

500 $14,010.30 2.75

1000 $17,613.59 3.46

1500 $20,386.68 4.00

Resultados

Pérdida

anual

esperada

PML

Pérdida

TR 250 PML(2.1%)

TR 500 PML(2.8%)

TR 1000 PML(3.5%)

TR1500 PML(4.1%)

1.0E-05

1.0E-04

1.0E-03

1.0E-02

1.0E-01

1.0E+00

0 6,000 12,000 18,000 24,000 30,000

Tase

de

Exc

ed

en

cia

[1/a

ño

]

Pérdida, [COP] Millones

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 6,000 12,000 18,000 24,000 30,000

Pro

bab

ilid

ad d

e e

xce

de

nci

a

Pérdida [$COP] Millones

Exposición 50

Exposición 100

Exposición 200

Análisis de riesgo en líneas vitales

Millones de pesos % Millones de pesos ‰ % pérdida

Red aducción 21,496$ 4.2% 4$ 0.18 1.1%

Red conducción 69,954$ 13.7% 6$ 0.09 1.9%

Red distribución 155,850$ 30.6% 6$ 0.04 1.9%

Tanques 37,398$ 7.3% 246$ 6.57 74.5%

Bocatomas 6,081$ 1.2% 2$ 0.29 0.5%

Válvulas 9,590$ 1.9% 11$ 1.14 3.3%

Red residual 179,688$ 35.3% 32$ 0.18 9.7%

Cámaras 15,000$ 2.9% 0$ 0.01 0.1%

Edificaciones 14,033$ 2.8% 23$ 1.61 6.8%

TOTAL 509,090$ 100% 330$ 0.65 100%

Valor de reposición Pérdida anual esperadaComponente

Desagregación de los resultados

m % Millones de pesos % Millones de pesos MDR (%) % pérdida total

Concreto 14,834 38.3% 9,224.6$ 42.9% 45.2$ 0.49 63.8%

American pipe 7,856 20.3% 5,646.0$ 26.3% 21.7$ 0.38 30.6%

Fibra de vidrio 6,928 17.9% 4,589.7$ 21.4% 2.1$ 0.05 3.0%

Hierro dúctil 266 0.7% 292.5$ 1.4% 0.7$ 0.25 1.0%

Polietileno 247 0.6% 38.6$ 0.2% 0.0$ 0.04 0.0%

PVC 8,649 22.3% 1,705.0$ 7.9% 1.0$ 0.06 1.5%

TOTAL 38,779 100% 21,496.4$ 100% 70.9$ 0.33 100%

Pérdida esperadaLongitudMaterial

Valor de reposición

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

Concreto Americanpipe

Fibra devidrio

Hierrodúctil

Polietileno PVC

Pé

rdid

a e

spe

rad

a [

mil

lon

es

de

p

eso

s]

Va

lor

de

re

po

sici

ón

[m

illo

ne

s d

e

pe

sos]

Material

Red de aducción - Acueducto

Valor de reposición

Pérdida esperada

Longitud Tasa de reparación

km daños/km

Concreto 14.8 4.06

American pipe 7.9 1.68

Fibra de vidrio 6.9 0.26

Hierro dúctil 0.3 0.038

Polietileno 0.2 0.002

PVC 8.6 0.300

TOTAL 38.8 6.34

Material

Mapas de riesgo

Conclusiones• La estimación de riesgo mediante el enfoque probabilista integral

constituye una cuantificación robusta del riesgo sísmico en Manizales,la cual puede ser utilizada como insumo en negociaciones enfocadas ala transferencia del riesgo.

• El presente trabajo puede complementarse con análisis por otrasamenazas como aquellas por deslizamiento; especialmente si estos sondetonados por eventos sísmicos dado que pueden ocurrir en distintaslocalizaciones de manera simultánea.

• Mejoramiento continuo y actualizaciones de las bases de datos deexposición.

Gracias!