Análisis del Peligro Sísmico - parte 1 | parte 2 | parte 3
Los parámetros del peligro sísmico pueden ser agrupados en tres categorías:
- Movimientos del terreno.
- aceleración
- velocidad
- desplazamiento
- Frecuencia predominante.
- Duración.
El fenómeno sísmico es fundamentalmente un proceso aleatorio; existen incertidumbres en cuanto a la distribución espacial y temporal de los eventos. Este hecho en primer lugar, y las limitaciones en cuanto a la cantidad y calidad de datos sismológicos con los que se cuenta, en segundo lugar, exige introducir conceptos probabilísticos en los estudios de la Ingeniería Sísmica.
La metodología para definir el peligro sísmico comprende la evaluación probabilística de los siguientes factores [Larsson & Mattson, 1987]:
- Cuándo ocurren los terremotos. Se calcula la probabilidad de ocurrencia de los terremotos.
- Cuál es su tamaño. Se define la máxima magnitud que puede esperarse en un intervalo de tiempo determinado.
- Dónde ocurren los terremotos. Se establece la distancia a las fuentes de sismos que pueden afectar el sitio bajo investigación.
- Cuál es la influencia local en el sitio. Se encuentra una relación de atenuación de las ondas sísmicas.
Los conceptos más importantes para definir la acción sísmica comprenden el periodo de retorno de los terremotos y la probabilidad de excedencia. Estos se asociarán luego con la vida útil (o vida económica) de las estructuras.
Probabilidad de ocurrencia
El periodo de retorno puede ser definido como el tiempo medio entre sucesos sísmicos de iguales
características.
Es frecuente idealizar los fenómenos sísmicos como procesos de Poisson. La distribución de Poisson se basa en que no haya dependencia entre sucesos ni respecto al tiempo. La razón para utilizar esta distribución es la simplicidad y la facilidad de manejo antes que la adecuación de la hipótesis a la realidad [Barbat & Canet, 1994].
El periodo de retorno para sucesos que obedecen a un proceso de Poisson es: T=1/N, donde N es la cantidad promedio de sucesos de ciertas características que ocurren por unidad de tiempo.
La probabilidad de excedencia o de ocurrencia es la probabilidad de que al menos un sismo de ciertas características tendrá lugar en un periodo de tiempo (de retorno) dado.
Las vidas útiles que se consideran para construcciones comunes de tipo urbano o industrial están entre 50 y 100 años.
La probabilidad de excedencia que se asocia al sismo de diseño caracteriza el nivel de intensidad del mismo.
Se consideran dos probabilidades de excedencia de interés. Una asociada con la ocurrencia de sismos de magnitud moderada, pero con probabilidades de ocurrencia relativamente altas, llamados sismos de operación. La estructura debe resistir su acción sin sufrir daños importantes que la pongan fuera de uso. La reparación de daños debe tener un costo razonable.
La otra está asociada a eventos de gran magnitud, pero de ocurrencia esporádica; el terremoto más fuerte que se espera se produzca una sola vez durante la vida de una estructura, denominado sismo accidental. Se tiene la justificación económica de aceptar que un terremoto con estas características produzca daños estructurales importantes, siempre que al mismo tiempo, se evite el colapso de la construcción, las pérdidas de vidas y de bienes materiales [Barbat & Canet, 1994].
Para los sismos de operación se consideran probabilidades de excedencia entre 50% y 64%. Probabilidades menores no corresponden a condiciones de operación [Carballo, 1993]. En cambio, la selección de un nivel razonable de seguridad para tomar en cuenta acciones accidentales es un trabajo subjetivo. El nivel aceptable de riesgo está regido por factores diversos, como la posibilidad económica para poder aceptar dicho riesgo y los efectos que pudiera tener sobre la población un mal desempeño de las estructuras [Carballo, 1993]. El Reglamento Nacional de la Construcción (RNC-83) recomienda para el caso accidental una probabilidad del 10%.