Modelizaciones y análisis de sensibilidad en la evaluación integral del riesgo sísmico a escala urbana : aplicación a la ciudad de Lorca

Quirós Hernández, Ligia Elena (2017). Modelizaciones y análisis de sensibilidad en la evaluación integral del riesgo sísmico a escala urbana : aplicación a la ciudad de Lorca. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Industriales (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48042.

Descripción

Título: Modelizaciones y análisis de sensibilidad en la evaluación integral del riesgo sísmico a escala urbana : aplicación a la ciudad de Lorca
Autor/es:
  • Quirós Hernández, Ligia Elena
Director/es:
  • Benito Oterino, María Belén
  • Navarro Bernal, Manuel
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Topográfica y Cartografía [hasta 2014]
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

En esta tesis se presenta una propuesta metodológica para la evaluación integral del riesgo sísmico en un entorno urbano, con alto grado de resolución, identificando los métodos actuales y modelos óptimos para la caracterización de las cuatro fases principales en el cálculo del riesgo: peligrosidad, efecto local, vulnerabilidad y cuantificación del daño. Como contribución inédita se incorpora en la metodología un árbol lógico para considerar distintas distribuciones de vulnerabilidad que se simulan estocásticamente por un método de Montecarlo y diferentes métodos de cálculo del daño, con el fin de cuantificar las incertidumbres inherentes a estos dos aspectos. La metodología propuesta es aplicada al núcleo urbano de la ciudad de Lorca, para la cual se realiza realiza un cálculo de peligrosidad con enfoque probabilista-determinista, mediante dos métodos de cálculo: clásico zonificado (MCZ) e hibrido (MH) considerando como fuentes sísmicas zonas y fallas, del que se identifican dos escenarios sísmicos: 1) un sismo de Mw 5.2 a corta distancia para periodo de retorno PR 475 años y 2) Un sismo de Mw 6.3 a 15 km para PR de 975 años. El primer escenario coincide con las características del sismo de Lorca, 2011, por lo que se simula el escenario de daños tomando la localización y el plano de ruptura de la falla de Alhama de Murcia que generó el terremoto, y considerando diferentes modelos de movimiento fuerte (GMPEs). Se analiza la sensibilidad de los diferentes modelos y métodos en los resultados de peligrosidad y se identifican los que reproducen mejor las aceleraciones registradas en el sismo de 2011. Se realiza además un análisis de sensibilidad considerando distintas distribuciones de vulnerabilidad y efectuando simulaciones de Montecarlo con muestras de 100, 1000, 2000 y 3000 edificios, para valorar el efecto que tiene la asignación de vulnerabilidad en los resultados de daño. Este método se aplica al caso concreto de Lorca, calculando el daño para la distribución de vulnerabilidad de una muestra detallada obtenida en campaña de campo y para la vulnerabilidad asignada a todo el parque inmobiliario de la ciudad de Lorca, comparando los resultados teóricos con los daños observados tras el terremoto. Los modelos y resultados de la calibración con el escenario del sismo de Lorca 2011, se utilizan para simular el segundo escenario, correspondiente a un sismo extremo de Mw 6.5, con 5 % de probabilidad de excedencia en 50 años. Estos resultados pueden ser de utilidad para la definición de planes de emergencia en la ciudad de Lorca. Finalmente se extraen una serie de conclusiones referentes a las diferentes fases del cálculo, a los modelos que reproducen mejor el movimiento y los daños, al impacto de usar diferentes modelos y métodos en los resultados finales y a la incertidumbre inherente a cada aspecto del problema. Se ha desarrollado un software específico para aplicar la metodología propuesta que puede considerarse otra contribución de esta tesis. ----------ABSTRACT---------- This thesis presents a methodological proposal for the comprehensive assessment of the seismic risk in an urban environment, with a high degree of resolution, identifying the current methods and optimal models for the characterization of the four main phases in the risk calculation: hazard, local effect, vulnerability and damage quantification. As an unpublished contribution, a logic tree is incorporated into the methodology for the consideration of different vulnerability distributions that are stochastically simulated by the Montecarlo method and different analysis procedures for damage estimation, in order to quantify the uncertainties inherent in these two aspects. The proposed methodology is applied to the urban center of Lorca, Spain. A seismic hazard assessment is carried out with a probabilistic-deterministic approach, by means of two methods: classic area source method (MCZ) and an hybrid method (MH) considering zones and faults, from which two seismic scenarios are identified: 1) an Mw 5.2 earthquake at a short distance for a return period of RP 475 years and 2) an Mw 6.3 earthquake at 15 km for RP of 975 years. The first scenario coincides with the characteristics of the earthquake of Lorca, 2011, so there ir a simulation for the damage scenario taking into account the location and the plane of rupture of the fault Alhama de Murcia that generated the earthquake, and considering different ground motion prediction equations (GMPEs). The sensitivity of the different models and methods in the hazards assessment results is analyzed, identifying the ones that reproduce the best the accelerations recorded in the 2011 earthquake. A sensitivity analysis was also performed with different vulnerability distributions and Montecarlo simulations with samples of 100, 1000, 2000 and 3000 buildings, in orden to assess the effect of vulnerability distributions on the damage results. This method is applied to the specific case of Lorca, with the quantification of damage for the vulnerability assessment of a detailed building stock sample obtained in a field campaign and for the vulnerability assigned to the entire building stock of Lorca comparing the theoretical results with the observed damage after the earthquake. The models and results of the calibration with the scenario of the 2011 Lorca earthquake are used to simulate the second scenario, corresponding to an extreme earthquake Mw 6.5, with a 5% probability of exceedance in 50 years. These results can be useful for the definition of emergency plans in Lorca. Finally, a series of conclusions are drawn concerning the different phases of the calculation, the models that better reproduce movement and damage, the impact of using different models and methods in the final results and the uncertainty inherent in each aspect of the problem. A specific software has been developed for the application od the proposed methodology. It can be considered as another contribution of this thesis.

Más información

ID de Registro: 48042
Identificador DC: http://oa.upm.es/48042/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48042
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.48042
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 09 Oct 2017 07:03
Ultima Modificación: 09 Oct 2017 07:12
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